Rafhleðslur

Þetta verkefni gengur út á það að kanna rafkrafta á milli rafhlaðinna hluta. Við kynnumst róteindum, nifteindum og rafeindum, og hvað það þýðir að vera rafhlaðinn.

Efni og áhöld

  • Plasthlut (t.d. plastör, reglustiku eða eitthvað álíka)
  • Ullar- eða bómullarklút (má vera ullarvettlingur eða -sokkur, eða fatabútur)
  • Áldós eða niðursuðudós (áldósin hentar betur þar sem hún er léttari)

Framkvæmd

1

Legðu áldósina á hlið á flatan flöt (t.d. borð) svo hún geti rúllað um.

2

Nuddaðu plasthlutinn með klútnum og berðu hann svo upp að hlið áldósarinnar - án þess að snerta hana! - og athugaðu hvað gerist.

Fleiri tilraunir

A

Hlustaðu eftir lágum smellum þegar þú nuddar plasthlutinn.
Þarna eru örlitlar eldingar sem koma til þegar hleðslur stökkva til á milli hátt hlaðinna svæða.

B

Hlustaðu eftir lágum smellum þegar þú nuddar plasthlutinn.
Það sama geturðu heyrt þegar þú klæðir þig úr sumum gerðum peysum (t.d. sumum flíspeysum) eftir þær hafa nuddast við þig. Ef þú klæðir þig úr peysunni í myrkri er jafnvel hægt að sjá litlu blossana sem fylgja smellunum.

C

Rífðu niður lítil bréfsnifsi, legðu þau á borðið, og berðu rafhlaðinn hlut upp að bréfsnifsunum.

D

Berðu rafhlaðinn hlut upp að vatnsbunu.

 

E

Kannaðu aðra hluti: Gengur að nudda plasthlutinn með öðrum efnum? Hvað með að nudda önnur efni með ullinni eða bómullinni?

Hvað er í gangi?

Kraftarnir sem verka þarna á milli t.a.m. plastsins annars vegar og ullarinnar hins vegar verða til við núningsröfun þar sem núningur hleður efnin upp. En hvað þýðir það að hlaða efni upp?

Allir hlutir í kringum okkur eru úr sameindum sem sjálfar eru samsettar úr frumeindum. Frumeindirnar eru eins konar minnstu byggingareiningar efna en þær eru reyndar sjálfar úr minni einingum: Rafeindum, róteindum og nifteindum. Þetta eru eindirnar sem við þekkjum flest af myndum af frumeindum:

Róteindirnar og nifteindirnar búa í kjarnanum og rafeindirnar þar fyrir utan. Kjarninn er þungur og erfitt að fjarlægja kjarneindir (róteindir og nifteindir) úr honum. Rafeindirnar eru hins vegar mun lausar bundnar og því margfalt auðveldara að stela rafeindum af frumeindinni. Eins er nokku auðgert að bæta auka-rafeindum við frumeindir.

Og þetta er það sem gerist þegar við nuddum efnunum saman! Frumefnin eru mis-sólgnar í rafeindir og þegar við nuddum efnunum saman eru ákveðnar líkur á því að efnið sem er sólgnara í rafeindirnar steli rafeindum frá hinu efninu.

Ítarefni

Sýndartilraunir frá PhET:

  • John Travolt sýnir núningsröfun og hvernig afhleðslan getur gefið okkur rafstraum þegar við snertum ó- eða öfugt hlaðinn hlut.
  • Blöðrur og rafhleðslur sýnir hvernig hleðslur færast af einum hlut á annan við núningsröfun og hvernig skautun óhlaðinna hluta (eins og veggja) getur valdið því að hlaðnir hlutir festist við þá.
  • Hleðslur og svið sýnir rafsvið í kringum hlaðnar eindir. Hér er hægt að raða saman nokkrum hlöðnum eindum og skoða rafsviðið og spennuna í kringum þær.

Óþýddar sýndartilraunir sem virka ekki í snjalltækjum: