Electricitatea statica
Incarcarea conductoarelor prin inductie. Electroforul
Am vazut ca la apropierea unui corp incarcat de un conductor neutru se produce o separare partiala a sarcinilor electrice din conductor, aparind pe acesta doua regiuni incarcate electric cu sarcini de tipuri opuse. Acest efect a fost numit inductie electrostatica. Separarea dispare cind indepartam corpul incarcat. Daca putem desparti cele doua parti ale corpului conductor inainte de indepartarea corpului incarcat, acestea ramin incarcate. Sa revedem filmul experimentului
Incarcarea celor doua parti in care este separat conductorul s-a produs prin inductie (influenta) electrostatica urmata de separarea lor.
Fragmentarea conductorului nu este singurul procedeu prin care putem pastra separarea sarcinii si dupa disparitia influentei corpului incarcat. Sa pornim cu un conductor neutru, pe care avem un amestec echilibrat de sarcini de tipuri opuse (desenul a al figurii de mai jos). Sub influenta unui corp extern incarcat, sarcina de pe conductor de tip opus cu cea care produce influenta este atrasa catre aceasta iar cea de acelasi tip este respinsa. Se produce o separarea partiala a sarcinii de pe conductor (desenul b). Daca legam la Pamint un punct al conductorului, atunci o parte din sarcina de pe conductor care are acelasi tip cu cea care produce influenta, fiind respinsa de aceasta, se scurge la Pamint (desenul c).
Revenirea ei pe conductor se va produce abia la indepartarea corpului incarcat. Daca, insa, avem grija sa intrerupem legatura cu Pamintul inainte de indepartarea corpului incarcat, ca in desenul d, revenirea nu se mai produce si conductorul va ramine incarcat cu sarcina de tipul opus sarcinii care a exercitat influenta, asa cum sevede in desenul e).
In desenul anterior, sarcina a fost figurata ca fiind alcatuita din niste granule macroscopice (vizibile cu ochiul liber). In animatia din filmul urmator sarcina este considerata cu distributie continua, ca un fel de fluid. Cind predomina sarcina rosie fluidul este colorat in rosu, cind predomina sarcina albastra lichidul este colorat in albastru. Puritatea culorii este mai mare acolo unde densitatea de sarcina este mai mare iar zonele neutre sunt gri. Sarcina care produce influenta este albastra.
Merita sa subliniem ca in procesul de incarcare electrica a conductorului prin inductie, sarcina electrica ce a provocat incarcarea ramine nemodificata. Astfel, ea poate fi reutilizata ca sa incarcam, prin acelasi procedeu, un numar mare de corpuri conductoare. Incarcarea prin inductie ne permite, de asemenea, sa "schimbam" tipul incarcarii, adica sa pornim cu un corp incarcat cu sarcina de un anumit tip (rosie sau albastra) si sa incarcam un alt corp cu sarcina de tipul opus.
Atit in desenele noastre cit si in animatia din filmul precedent, legatura la Pamint este facuta intr-un punct opus sarcinii externe ce produce inductia. Este, astfel, usor de inteles ca sarcinile albastre de pe conductor, respinse de sarcina externa, se indeparteaza de aceasta si se scurg in Pamint. Aproape in toate manualele, desenele arata in acest fel. Dar lucrurile sunt un pic mai complicate. Sarcinile albastre se scurg la Pamint chiar daca legatura conductorului cu acesta este facuta aproape de sarcina externa. Priviti desenele de mai jos; observati ca nu conteaza in care punct legam conductorul la Pamint.
Cum putem explica faptul ca sarcinile albastre, desi sunt impinse spre dreapta sub influenta sarcinii externe, se deplaseaza spre stinga si parasesc conductorul prin firul legat la Pamint? Trebuie sa recunoastem ca, din dorinta de a putea urmari usor sarcinile, desenele noastre sunt foarte simplificate. Granulele prin care am reprezentat sarcinile ar fi trebuit desenate mult, mult mai mici, atit de mici incit nu s-ar fi vazut pe desen. Iar numarul lor este, de fapt enorm. Si nu toate sarcinile de pe conductor se separa sub inflenta sarcinii externe. In realitate, o fractie foarte mica din sarcinile albastre se deplaseaza spre dreapta. Aceasta pentru ca ele incep sa fie respinse de surplusul de sarcini albastre ce apare in partea dreapta. Sarcinile sunt supuse unui fel de presiune, care actioneaza din toate partile. Sub influenta acestei presiuni, ele vor pleca de pe corpul conductor spre Pamint pe oriunde vor gasi o cale disponibila.
Ceva asemanator se intimpla cind apasati pe pistonul unei seringi pline cu lichid. Desi impingeti lichidul inspre ac, acesta va tisni in afara si in sens invers, printr-o gaura din piston.
Puteti acum intelege usor ce se intimpla in cazul unui experiment numit "incarcarea unui electroscop prin inductie", prezentat in filmul urmator. Retineti ca incarcarea prin influenta a electroscopului se face intodeauna cu sarcina de tip opus celei care a produs influenta.
Incarcarea unui conductor prin inductie sta la baza functionarii unui dispozitiv inventat in 1762 de catre un profesor suedez si perfectionat apoi si facut cunoscut de catre Alessandro Volta, acelasi care a inventat si bateria electrica. Numele pe care i-l da Volta, electrofor, este format din doua cuvinte grecesti si ar putea fi tradus prin "caraus (purtator) de electricitate". |
 |
Un electrofor consta intr-un corp sub forma de placa, foarte bun izolator, si un disc metalic tinut de un miner izolator. La inceputul experimentului, placa trebuie incarcata puternic, prin frecare. Principiul de functionare poate fi inteles din animatia de mai jos.
Filmul urmator, realizat de noi, descrie principiul de functionare folosind un experiment real.
Contructia unui electrofor este foarte simpla. Noi am realizat unul dintr-o bucata de polistiren expandat (folosit in constructii pentru izolare termica) si o tava subtire de aluminiu pentru pizza. Priviti ce experimente intersante am putut efectua!
Cu un electrofor mai mare, si efectele sunt mai spectaculoase.
 |
Verifica ce ai inteles |
The Electroscope from the Wolfram Demonstrations Project by Enrique Zeleny
Nici surse de informare mai importante nu sunt scutite de erori. In Enciclopedia Britannica on line (www.britannica.com), definitia inductiei electrostatice este:
"Inductia electrostatica este modificarea distributiei sarcinii electrice pe un material sub influenta obiectelor apropiate care au sarcina electrica....Un corp incarcat negativ (cu sarcina albastra, cum am numit-o noi) adus linga un corp neutru induce in corpul neutru o sarcina pozitiva (rosie) pe partea apropiata lui si negativa (albastra) pe partea indepartata. Mai mult, corpul neutru poate fi incarcat pozitiv (cu sarcina rosie) daca partea sa incarcata negativ este legata pentru un timp la Pamint..."
In parantezele introduse de noi am "tradus" definitia in termeni de sarcini "rosii" si "albastre".
Gasiti cele doua erori fundamentale din definitia data de Enciclopedia Britannica.
 |
 |
 |