Demonstrační pokusy z elektřiny a magnetismu

Demonstrační pokusy z elektřiny a magnetismu.
Demonstrační pokusy jsou nedílnou součástí přednášek z fyziky. Závěry mnoha didaktických výzkumů potvrzují tuto skutečnost a proto jim věnujeme pozornost i v našem příspěvku. Jak jsme již několikrát uvedli, je kniha autorů Halliday,D. Resnick R.,
Walker, J.: Fyzika, cenná právě tím, že je v ní uvedeno mnoho praktických příkladů využití fyzikálních jevů v technické praxi a při vysvětlování různých jevů v přírodě. Jsou v ní uvedeny i mnohé demonstrační pokusy a to zejména jako pokusy motivační, nutící čtenáře zamyslet se na probíranými problémy.
Protože studenti fyzikálních kombinací na Pedagogické fakultě Masarykovy University jsou připravováni jako budoucí učitelé fyziky na základní škole a na nižších stupních gymnázia, je jim po celou dobu studia zdůrazňován význam pokusů při výkladu látky. Během svého studia absolvují studenti i speciální kurz fyzikálních pokusů. Přesto se my, jejich učitelé dozvídáme, že z různých důvodů praktické povahy, ale někdy i z důvodu pohodlnosti učitelé ve svých hodinách pokusy neprovádějí, což je jistě velká škoda.
Doufáme, že přehled některých pokusů z elektřiny bude studentům – budoucím učitelům, sloužit jako inspirace pro jejich další práci a pro další rozvíjení této stránky výuky. Uvádíme zde pouze ty pokusy, které lze nazvat „klasickými“, tj. lze je snadno připravit, nebo vyrobit a většina z nich bývá i ve školních sbírkách. Jako velmi vhodný doplněk doporučujeme videodeokurz [4,5].
Elektrostatika.
Pokus 1. Vlastnosti elektrického náboje.
Potřeby: Elektrické kyvadélko, tyč ebonitová a skleněná.
Provedení: K nezelektrovanému kyvadélku přiblížíme ebonitovou tyč. Kulička je přitažena k tyči, dotkne se jí a přijme záporný náboj. Poté bude od tyče odpuzována. Nato k ní přiblížíme zelektrovanou skleněnou tyč. Kulička, která byla od ebonitové tyče odpuzována, bude ke skleněné tyči přitahována.
Pokus 2. Vlastnosti elektrického náboje
Potřeby: 2 kyvadélka, tyč skleněná a ebonitová.
Provedení: Zavěsíme dvě stejně velké kuličky (polystyrén, pokrytý tenkou kovovou vrstvou) na hedvábné závěsy, 30 – 40 cm dlouhé.
každé kuličky se dotkneme jinou tyčí (jedné ebonitovou a druhé skleněnou). Pozorujeme vzájemné přitahování kuliček.
Kuličky vybijeme (dotykem) a poté se jich dotkneme touž tyčí. Pozorujeme odpuzování kuliček.
Pokus má stejný výsledek i v případě, že povrch kuliček není metalizovaný.
Závěr pokusů 1 a 2: Existují dva druhy elektrických nábojů, které se chovají opačně. Podle dohody označujeme elektrický náboj na skleněné tyči jako kladný a na ebonitové jako záporný (skutečnost je opačná). Tělesa souhlasně nabitá se navzájem odpuzují, tělesa nesouhlasně nabitá se navzájem přitahují.
Poznámka: na principu odpuzování souhlasných nábojů pracuje demonstrační přístroj, zvaný elektroskop (nebo též elektroměr) (Obr.5.1.)
Obr.5.1. Elektroskop
Pevný kovový plátek i pohyblivý proužek staniolu získají po dotyku stejný elektrický náboj. Výchylka staniolového proužku je úměrná velikosti náboje, předaného elektroskopu a je kvalitativně indikována na stupnici přístroje. Elektroskop lze vybít dotykem rukou.
Pokus 3. Postupné nabití vodiče.
Potřeby: kovová kulička na izolované tyčince, zdroj (indukční elektrika, nebo Van de Graafův generátor, elektroskop.
Postup: kovovou kuličkou na izolační tyčince (elektrickou lžičkou) se dotkneme např. záporného pólu induční elektriky. Náboj, který získala, přeneseme na elektroskop, který indikuje výchylku. Totéž opakujeme několikrát a výchylka elektroskopu bude postupně narůstat. Po dosažení určité velké výchylky, začneme přenášet stejným způsobem opačný (kladný) náboj a budeme pozorovat pokles výchylky elektroskopu.
Závěr: Elektrické náboje jsou dělitelné a lze je přenášet . Sčítají se algebraicky.
Pokus 4. Znázornění elektrického pole siločárami.
Potřeby: indukční elektrika, miska s rovným dnem, ricinový a parafinový olej, krupice.
2 Holtzovy svorky, dobře izolované od pracovního stolu, různé tvary elektrod, připojené kolmo na dráty, upevněné v Holtzových svorkách.
Postup: do misky nalijeme olej s vysokou viskozitou tak, aby tloušťka vrtvy oleje byla asi 5 mm. Elektrody různých tvarů, připojíme na opačné póly induční elekriky (Obr.5.2) a vložíme do oleje. Na povrch oleje nasypeme řídce mezi elektrody pomocí jemného sítka krupici. Začneme otáčet kolem indukční elektriky a pozorujeme orientaci krupičných zrnek ve směru siločar elektrostatického pole. Celý proces je díky vysoké viskozitě oleje pomalý. Takto můžeme demonstrovat tvar elektrostatického pole mezi různými geometrickými útvary. Chceme – li přejít k jinému obrazci, rozhrneme zrna krupice dřevěnou tyčinkou a vyměníme elektrody. Po jisté době tento postup nestačí a proto slijeme olej do kádinky, necháme usadit krupici a pokus znovu zopakujeme s jinými elektrodami.
Závěr: elektrické siločáry začínají v kladných a končí v záporných nábojích. Pokud jsou náboje souhlasné, siločáry se neprotínají (odpuzují).
|