Tunni ülesehitus
- Sissejuhatus, 10 min
- Hõõrdelekter, elektrilaeng ja elektriseerimine, 30 min
- Kokkuvõte, 5 min
Ettevalmistus
Õpetaja paneb valmis näidiskatseteks vajalikud vahendid:
- klaaspulk/plastjoonlaud ja eboniitpulk ning villane ja karvane riie laengu tekitamiseks;
- paberi- või vahtplastitükikesed;
- õhupallid;
- foolium, niit ja statiivid;
- elektrisultanid;
- tühi plekkpurk;
- elektrofoormasin ja juhtmed, juhuks kui hõõrdumise kaudu piisavalt suurt laengut tekitada ei õnnestu.
Eelteadmised
Õpilane
- teab, mis on vastastikmõju ja jõud;
- seletab, mis jõu rakendamise tagajärjel juhtuda võib.
Eesmärgid
Õpilane
- oskab tekitada hõõrdeelektrit ja tuua näiteid olukordade kohta igapäevaelus, kus hõõrdelekter tekib;
- teab, mida tähendab elektriseerimine ehk laadimine;
- teab, mis on elektrilaeng ning kuidas nimetatakse kahte eri tüüpi elektrilaenguid;
- seletab, mis juhtub, kui teineteise lähedusse satuvad samanimelised ja erinimelised laengud;
- oskab nimetada tegureid, mis mõjutavad kahe keha vahel mõjuva jõu suurust ja seletab, kuidas need tegurid jõu suurust mõjutavad.
Märksõnad
- hõõrdeelekter, laeng, elektriseerimine, laadimine, laetud keha, positiivne laeng, negatiivne laeng, samanimelised ja erinimelised laengud, tõukumine ja tõmbumine
Lõiming
- 5. kl ajalugu: Elektrijõud
- 7. kl loodusõpetus: Aatomi ehitus
- 8. kl keemia: Aatomi ehitus
Läbivad teemad
- Tehnoloogia ja innovatsioon
- Keskkond ja jätkusuutlik areng
- Tervis ja ohutus
1. Sissejuhatus
10
- Näitkatsed
Elektrilise vastastikmõju ja kehade elektriseerimise teema soovitame sisse juhatada lihtsate, kuid efektsete näidiskatsetega, mis aitavad õpilaste tähelepanu koondada ning huvi tekitada. Tunni järgmistes osades võiks katseid korrata ning siis lisada nähtustele juba ka füüsikalised selgitused.
Katsete kirjeldused ja vajalike vahendite nimekiri:
- õhupalli hõõrumine vastu juukseid – õpetaja hõõrub täispuhutud õhupalli vastu iseenda või mõne õpilase juukseid, misjärel juuksed tõusevad püsti, hakkavad teineteise suhtes tõukuma ja õhupalli vastu tõmbuma; kui õhupalli on piisavalt palju hõõrutud, saab selle kinnitada mõne vertikaalse pinna nt seina külge (vajalik vahend: õhupall);
- paberi- või vahtplastitükikeste tõmbumine vastu klaaspulka või plastmassjoonlauda – õpetaja hõõrub klaaspulka või plastmassjoonlauda villase riidega (kinnas, sokk, sall) ning viib hõõrutud eseme vahtplasti- või paberitükikeste lähedusse, mis tõmbuvad hõõrutud eseme külge (vajalikud vahendid: klaaspulk või plastjoonlaud, villane riie, paberi- või vahtplastitükikesed);
- kuulide tõmbumine ja tõukumine – õpetaja riputab
niidiga kahe statiivi otsa fooliumist kuulikesed, seejärel puudutab ta villase riidega hõõrutud klaaspulga või plastjoonlauaga mõlemat kuulikest, andes nendele laengu. Kui kuulikesed teineteisele lähemale viia, siis need tõukuvad. Kui kasutada on ka eboniitpulk ja karvane riie, saab sellele tekitada vastasmärgilise laengu ning näidata ka laengute tõmbumist (vajalikud vahendid: statiivid, niit, foolium, klaaspulk või plastjoonlaud, villane riie).
Alternatiivne võimalus tunni alustamiseks on lasta õpilastel katsed ise läbi teha, kasutades selleks praktilist tööd lk 5 ül 5.
2. Hõõrdeelekter, elektrilaeng ja elektriseerimine
30
- Hõõrdeelekter
- Elektrilaeng ja laadimine
- Laetud kehade tõukumine ja tõmbumine
- Langute vahel mõjuva jõu suurus
- Tv lk 4 ül 2–4
Sissejuhatavas osas tehtud näidiskatsete valguses võiks õpilastelt uurida, kus nad oma igapäevaelus on sarnaste nähtustega kokku puutunud. Kui õpilased kohe näiteid tuua ei oska, võib neid suunata: talvel peale villase mütsi kandmist tõusevad juuksed püsti, riided liibuvad vastu keha, annad või saad mõnelt teiselt inimeselt või kehalt särtsu, batuudil hüpates tõusevad juuksed püsti jne. Kõik need näited ja ka sissejuhatuses tehtud katsed on tingitud staatilisest elektrist ehk hõõrdeelektrist. Nagu nimigi ütleb, on selliste elektrinähtuste tekitamiseks vajalik kehadevaheline hõõrdumine.
Mõistete „elektrilaeng“, „laetud keha“ ja „elektriseerimine/laadimine“ seletamiseks võiks õpetaja korrata õhupalliga tehtud katset. Soovi korral võib seda sel korral teha õhupalli villase riidega hõõrudes. Katset tehes tuleks õpilastele seletada, et villase riide ja õhupalli hõõrdumisel omandab õhupall elektrilaengu ja seda protsessi nimetatakse elektriseerimiseks või lihtsamalt laadimiseks.
Staatilise elektri katsed õnnestuvad paremini kui õhk on kuiv. Vihmase/uduse ilmaga on raske soovitud tulemust esile kutsuda. Seetõttu soovitame katseid teha talvisel ajal või kevadel/sügisel veenduda, et ruumis oleks võimalikult kuiv õhk.
Alternatiivina võib laengu tekitamiseks kasutada ka elektrofoormasinat, mis tuleb juhtme abil laetava kehaga ühendada.
Kindlasti tasub õpilastelt küsida nende arvamust selle kohta, miks on kõikides õpetaja tehtud hõõrdeelektri katsetes kasutatud materjale nagu klaas, plastik ja kumm. Kui teha katset nt metallpulga või -joonlauaga, siis see ei õnnestu. Põhjuseks on klaasi, plastiku ja kummi halb elektrijuhtivus. Kuna need materjalid ei juhi elektrit, st laengut hästi, püsib hõõrumisega tekitatud laeng nende pinnal paigal, metall juhiks laengu aga kiiresti minema, nt seda käega kinni hoidva inimese kehasse.
Kuna laetud kehade vahel võib esineda kahte tüüpi vastastikmõju, tõmbumist ja tõukumist, saame sellest järeldada, et elektrilaengut on samuti kahte tüüpi. Et neid omavahel eristada, nimetatakse neid positiivseks (+) ja negatiivseks (–). Kui laengud on samanimelised (+ ja + või – ja –), siis nad tõukuvad, erinimelised laengud (+ ja –) aga tõmbuvad.
Kui õpetajal on koolis olemas elektrisultanid ning lisaks klaaspulgale ka eboniitpulk, saab laengute tõukumist ja tõmbumist nendega ka näitlikustada. Esmalt tuleb klaaspulk laadida, hõõrudes seda villase riidega, ning see laeng kanda siis elektrisultanile. Sultan on laetud, kui tema küljes olevad ribad teineteise suhtes tõukuma hakkavad ehk püsti tõusevad. Kui anda mõlemale sultanile sama suur laeng ja sultanid teineteise lähedale viia, näeme tõukumist. Erinimeliste laengutega sultanite ribad tõmbuvad ning kahe erinimelise laenguga riba kokkupuutel laeng kaob. Antud katse kaudu saab seletada ka tõukumist/tõmbumist põhjustava jõu suuruse sõltuvust laengu suurusest ja laengutevahelisest kaugusest. Mida lähemal on sultanid teineteisele, seda tugevam on tõukumuine/tõmbumine, mida rohkem laengut sultanile üle kanda, seda tugevam on sultani ribade tõukumine teineteisest.
Vastused
Sama ülesanne Opiqus
3. Kokkuvõte
5
- Kokkuvõte
Kokkuvõtteks võiksid õpilased lahendada töövihikuülesande tunnis õpitud uute mõistete kinnistamiseks.
Vastused
Sama ülesanne Opiqus
Lisamaterjal
- lk 5 ül 5 vastused ja lk 5 ül 7 vastused.
- ptk 1.1 ül 1 vastused.
- Lihtsad hõõrdeelektri katsed ja nende kirjeldused.
- Colorado ülikooli arvutisimulatsioon, millega saab uurida õhupallis ja kampsunis toimuvat, kui neid omavahel hõõrutakse ja õhupallis ning seinas toimuvat, kui õhupall seina külge kinnitada.
- Arvutisimulatsioon, millega saab näidata tühja alumiiniumpurgi tõmbumist klaaspulga ja eboniitpulga poole. Kõnealuse katse soovitame ka tunnis näidiskatsena läbi viia!
- ERRi teadusportaali Novaator artikkel puukide võimest staatilise elektri abil oma ohvreid tabada ja artikkel Tartu teadlastest, kes muutsid nanoosakeste abil laengu nähtavaks.
- ETV saate Terevisioon saatelõik staatilise elektri kohta.
Tunni kirjeldus ja kodutöö
Tunni kirjeldus
Õp ptk 1.1. Kehade elektriseerimine
Harjutamine: tv lk 4–5 / opiqu tv ptk 1.1
Kodutöö
Videod võiksid õpilased postitada Stuudiumisse selleks tehtud Tera kausta, Google drive kausta, Padletisse vms õpetaja jaoks sobivasse keskkonda.
