NộI Dung:
Có ba cách để nhiễm điện cơ thể, hoặc tương tự, gây ra sự mất cân bằng nhỏ trong điện tích của nó để vật thu được điện tích thuần. Các hình thức nhiễm điện này là cọ xát, cảm ứng và tiếp xúc.
Người Hy Lạp cổ đại đã quan sát thấy hổ phách, nhựa cây hóa thạch của một loại cây, có thể hút tóc hoặc các mảnh xơ khi cọ xát với vải da. Vì điều này, vật liệu đã được nhiễm điện trong một thời gian ngắn.
Các vật liệu khác cũng có tính chất thú vị này, chẳng hạn như thủy tinh, nhựa và một số loại đá quý.
Ví dụ, khi bạn tách các mặt hàng quần áo ra khỏi máy sấy, tia lửa điện bay ra, cho thấy bằng cách nào đó đồ giặt đã được nhiễm điện sau khi quay trong lồng giặt. Và nếu chúng ta chải tóc mạnh bằng lược nhựa, nó sẽ hút các mảnh giấy.
Cũng có thể xảy ra trường hợp khi trượt ngang qua ghế của ô tô, cảm giác giật cục khó chịu khi chạm vào tay cầm hoặc thân xe.
Những hiện tượng này có nguồn gốc từ các hạt hạ nguyên tử: proton - mang điện tích dương-, nơtron - không mang điện tích- và electron - mang điện tích âm-.
Thông thường các chất ở trạng thái trung tính, vì nguyên tử có cùng số proton với electron. Nhưng bằng cách cọ xát một số với len, lụa hoặc lông thú, chúng có thể hút hoặc đẩy lùi các vật liệu khác.
Và nếu một vật nhiễm điện tiếp xúc hoặc tiếp cận một vật thể thứ hai, nó có khả năng sinh ra hoặc nhận điện tích, khiến vật kia nhiễm điện như nhau. Hãy xem những cách nó xảy ra.
Điện khí hóa bằng cách cọ xát
Sự nhiễm điện do ma sát bao gồm sự cọ xát của vật liệu này với vật liệu khác, do đó một trong số chúng bắt giữ hoặc nhường electron, để lại cho cả hai một điện tích thuần nhất định.
Các electron, mặc dù gắn liền với hạt nhân nguyên tử được tạo thành từ các proton và neutron, có tính linh động tốt và các electron ngoài cùng thậm chí có thể tách rời trong một số trường hợp nhất định. Tất nhiên, đối với điều này, bạn phải thực hiện một lượng công việc, điều này sẽ phụ thuộc vào bản chất của vật liệu.
Chải tóc bằng lược nhựa sẽ giải phóng các electron khỏi tóc và kết thúc trong nhựa, để lại phần thừa.
Chúng ta cũng có thể thử chà xát các thanh thủy tinh hoặc ebonit bằng vải lụa. Các điện tử được giải phóng khỏi thủy tinh và truyền vào lụa, chúng dễ dàng nhận chúng.
Bây giờ, khi đến gần hai thanh thủy tinh được cọ xát với vải lụa, người ta quan sát thấyhọ đẩy lùi. Mặt khác, cọ xát thanh ebonit hoặc thanh nhựa có lông thỏ và đưa thanh thủy tinh cọ xát với lụa lại gần, chúng ta quan sát thấyhọ thu hút.
Điều tương tự cũng xảy ra trong thí nghiệm với các vật liệu khác: một số hút nhau sau khi cọ xát, và một số khác đẩy nhau. Trong mọi trường hợp, đó là do sự dư thừa hoặc khiếm khuyết của các electron.
Điều này có nghĩa là có hai loại điện tích. Khi hai vật có các loại điện tích khác nhau thì chúng hút nhau. Nhưng nếu chúng có cùng một loại, chúng đẩy lùi nhau.
Benjamin Franklin [1706-1790] đã thực hiện nhiều thí nghiệm như vậy và đề xuất tên của điện dương trong đó thu mua thủy tinh chà xát bằng lụa, và loại hàng hóa khác đã được đổi tên điện âm.
Bảo toàn và lượng tử hóa điện tích
Điều quan trọng cần lưu ý là trong quá trình tải, nó không được tạo ra hoặc bị phá hủy. Những gì chúng tôi quan sát được là tải trọng truyền từ vật liệu này sang vật liệu khác, do đó có thể thiết lập nguyên tắc bảo toàn điện tích, như một nguyên tắc cơ bản của Vật lý.
Nó tương tự như khi chúng ta nói rằng năng lượng không được tạo ra cũng không bị phá hủy, mà là chuyển hóa. Theo cách tương tự, nó được thiết lập rằng điện tích không được tạo ra cũng không bị phá hủy, nó chỉ được chuyển từ cơ thể này sang cơ thể khác.
Một thực tế quan trọng khác là khi có sự chuyển điện tử từ vật liệu này sang vật liệu khác, nó luôn xảy ra với số lượng toàn phần, vì các điện tử không được phân đoạn.
Do đó, người ta kết luận rằng điện tích được lượng tử hóa, là lượng tử điện tích - điện tích nhỏ nhất có thể - của điện tử, được ký hiệu bằng ký hiệu và và dấu hiệu tiêu cực:
e = -1,6 x 10 -19 coulomb.
Coulomb, viết tắt C, là đơn vị SI của điện tích.
Một vật được tích điện, giả sử, do thừa electron, có điện tích âm gấp n lần giá trị này. Mặt khác, một khuyết tật của electron, có điện tích n.e vớidấu hiệu tích cực.
Điện khí hóa cảm ứng
Cho dù chúng bị cọ xát mạnh đến đâu, các vật bằng kim loại cũng không thu được điện tích thông qua cọ xát.
Nhưng một quả cầu kim loại bị nhiễm điện khi một thanh cao su hoặc nhựa cứng tích điện được tiếp cận từ một phía và không chạm vào trong khi bị chạm bằng ngón tay từ phía đối diện.
Bằng cách này, điện tích âm sẽ truyền từ quả cầu sang cơ thể người đó. Sau đó, ngón tay được rút ra và thanh bị dịch chuyển ra xa, và do đó quả cầu vẫn mang điện tích dương thuần.
Thí nghiệm hoạt động không phân biệt thanh đó mang điện tích dương hay âm, nhưng quả cầu phải làm bằng kim loại, vì nếu làm bằng thủy tinh thì nó không thể tích điện theo cách này.
Điều này là do một tính chất rất thú vị: các electron trong kim loại có độ linh động cao hơn các electron trong thủy tinh hoặc nhựa.
Chất dẫn điện và chất cách điện
Như chúng ta đã thấy, các vật liệu phản ứng khác nhau với quá trình điện khí hóa. Hổ phách, nhựa, thủy tinh và cao su cứng thuộc nhóm được gọi làchất cách điện, trong khi kim loại và dung dịch muối là tài xế.
Trong vật dẫn, ít nhất một trong số các electron lớp ngoài cùng của nguyên tử có cơ sở để tách ra và di chuyển bên trong vật liệu.
Do đó, nếu một tác nhân thực hiện công việc cần thiết, các electron có thể di chuyển có trật tự trong dây kim loại hoặc trong nước mặn, tạo ra dòng điện.
Cần lưu ý rằng cũng có rất nhiều loại vật liệu có hành vi trung gian, được gọi là chất bán dẫn, rất quan trọng trong sản xuất các thiết bị điện tử.
Tiếp xúc điện
Dòng điện giữa hai vật tiếp xúc trực tiếp. Nếu có các electron dư thừa trong một vật, một phần sẽ truyền cho vật kia. Và nếu ngược lại, có một khuyết tật, một trong các vật có thể nhường electron cho vật kia, để lại các vật mang điện tích cùng dấu.
Ví dụ, bằng cách chạm vào một quả cầu kim loại với một thanh nhựa đã tích điện trước đó, một số electron thừa từ thanh truyền trực tiếp vào quả cầu.
Bằng cách này, quả cầu kim loại đã được tích điện khi tiếp xúc trực tiếp, phân phối điện tích thừa giữa chúng, luôn tôn trọng nguyên tắc bảo toàn điện tích.
Ta cũng có thể cho hai quả cầu kim loại tích điện tiếp xúc nhau, đặt trong giá đỡ cách điện. Nếu các quả cầu giống hệt nhau, điện tích sẽ được chia đều cho chúng.
Người giới thiệu
- Bauer, W. 2011. Vật lý cho Kỹ thuật và Khoa học. Tập 2. Mc Graw Hill.
- Figueroa, D. Loạt bài Vật lý dành cho Khoa học và Kỹ thuật. Quyển 5 Tĩnh điện. Chỉnh sửa bởi D. Figueroa. USB.
- Giambattista, A. 2010. Vật lý. lần 2. Ed. McGraw Hill.
- Giancoli, D. 2006. Vật lý: Các nguyên tắc với ứng dụng. Ngày 6. Ed. Prentice Hall.
- Thomas, W. 2007. Vật lý khái niệm. Đồi McGraw.
Xem toàn bộ tài liệu Lớp 7: tại đây
Xem thêm các sách tham khảo liên quan:
- Giải Vật Lí Lớp 7
- Đề Kiểm Tra Vật Lí Lớp 7
- Sách Giáo Khoa Vật Lý 7
- Giải Vở Bài Tập Vật Lí Lớp 7
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 7
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 7
Giải Sách Bài Tập Vật Lí 7 – Bài 17: Sự nhiễm điện do cọ xát giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:
Bài 17.1 trang 36 Sách bài tập Vật Lí 7: Có các vật sau: bút chì vỏ gỗ, bút bi vỏ nhựa, lưỡi kéo cắt giấy, chiếc thìa kim loại, lược nhựa, mảnh giấy. Dùng mảnh vải khô cọ xát lần lượt các vật này rồi đưa từng vật đó lại gần các vụn giấy. Từ đó cho biết những vật nào bị nhiễm điện, vật nào không.
Lời giải:
– Những vật bị nhiễm điện là bút bi vỏ nhựa, lược nhựa.
– Những vật không bị nhiễm điện là: bút chì vỏ gỗ, lưỡi kéo cắt giấy, thìa kim loại, mảnh giấy.
Bài 17.2 trang 36 Sách bài tập Vật Lí 7: Dùng mảnh vải khô để cọ xát, thì có thể làm cho vật nào dưới đây mang điện tích?
A. Một ống bằng gỗ
B. Một ống bằng giấy
C. Một ống bằng thép
D. Một ống bằng nhựa
Lời giải:
Đáp án: D
Vì khi dùng mảnh vải khô để cọ xát vào một ống bằng nhựa thì có thể làm cho vật đó mang điện tích.
Bài 17.3 trang 36 Sách bài tập Vật Lí 7: Làm thí nghiệm như hình 17.1, trong đó dùng kim khâu [hoặc dùi] đục một lỗ nhỏ sát mép của đấy một vỏ chai nhựa [thí dụ vỏ chai nước khoáng] để tạo một tia nước nhỏ. Đưa một đầu thước nhựa dẹt lại gần tia nước [đoạn tia nước gần đầy chai] trong hai trường hợp: khi chưa cọ xát và đã cọ xát thước nhựa.
a. Mô tả hiện tượng xảy ra đối với tia nước trong hai trường hợp trên.
b. Hiện tượng xảy ra đối với thước nhựa sau khi bị cọ xát.
Lời giải:
a. Khi chưa cọ xát thược nhựa thì giọt nước chảy thẳng. Khi thước nhựa được cọ xát, tia nước bị hút uốn cong về phía thước nhựa.
b. Thước nhựa sau khi cọ xát đã bị nhiễm điện [mang điện tích].
Bài 17.4 trang 36 Sách bài tập Vật Lí 7: Giải thích hiện tượng đã nêu ở phần đầu của bài 17 trong sách giáo khoa: “Vào những ngày thời tiết khô ráo, nhất là những ngày thời tiết hanh khô, khi cởi áo ngoài bằng len, dạ hay sợi tổng hợp, ta thường nghe tiếng lách tách nhỏ. Nếu khi đó ở trong buồng tối, ta còn thấy các chớp sáng li ti”.
Lời giải:
Khi ta cử động cũng như khi cởi áo, do áo len [ dạ hay sợi tổng hợp] bị cọ xát nên đã nhiễm điện. Khi đó giữa các phần bị nhiễm điện trên áo len hay giữa áo len và áo trong xuất hiện các tia lửa điện là các chớp sáng li ti. Không khí khi đó bị giãn nở phát ra tiếng lách tách nhỏ.
Bài 17.5 trang 37 Sách bài tập Vật Lí 7: Câu khẳng định nào dưới đây đúng:
A. Thanh nam châm luôn bị nhiễm đện do nó hút được các vụn sắt.
B. Thanh sắt luôn bị nhiễm điện vì nó hút được mảnh nam châm.
C. Khi bị cọ xát, thanh thủy tinh bị nhiễm điện vì khi đó nó hút được các vụn giấy.
D. Mặt đất luôn bị nhiễm điện vì nó hút mọi vậy gần đó.
Lời giải:
Đáp án: C
Thanh nam châm hút được các vụn sắt vì thanh nam châm có từ tính chứ không phải thanh nam châm bị nhiễm điện, còn mặt đất hút mọi vật vì nó có lực hấp dẫn của tâm Trái Đất nên đáp án C là đáp án đúng.
Bài 17.6 trang 37 Sách bài tập Vật Lí 7: Có thể làm thước nhựa nhiễm điện bằng cách nào sau đây?
A. Áp sát thước nhựa vào 1 cực của pin.
B. Áp sát thước nhựa vào một đầu của thanh nam châm.
C. Hơ nóng nhẹ thước nhựa trên ngọn lửa.
D. Cọ xát thước nhựa bằng mảnh vải khô.
Lời giải:
Đáp án: D
Muốn làm cho thước nhựa nhiễm điện ta phải cọ xát thước nhựa bằng mảnh vải khô.
Bài 17.7 trang 37 Sách bài tập Vật Lí 7: Dùng một mảnh len cọ xát nhiều lần một mảnh phim nhựa thì mảnh phim nhựa này có thể hút được các vụn giấy? Vì sao?
A. Vì mảnh phim nhựa được làm sạch bề mặt.
B. Vì mảnh phim nhựa bị nhiễm điện.
C. Vì mảnh phim nhựa có tính chất từ như nam châm.
D. Vì mảnh phim nhựa bị nóng lên.
Lời giải:
Đáp án: B
Dùng một mảnh len cọ xát nhiều lần một mảnh phim nhựa thì mảnh phim nhựa này có thể hút được các vụn giấy vì mảnh phim nhựa bị nhiễm điện.
Bài 17.8 trang 37 Sách bài tập Vật Lí 7: Một mảnh thủy tinh không bị nhiễm điện, được treo lên giá bằng một sợi dây mềm như ở hình 17.2. Cọ xát một đầu thước nhựa rồi đưa đầu thước này lại gần một đầu thanh thủy tinh nói trên. Hỏi có hiện tượng gì xảy ra và vì sao?
Lời giải:
Thanh thủy tinh bị hút về phía thước nhựa vì khi cọ xát một đầu thước nhựa thì thước nhựa bị nhiễm điện nên có khả năng hút các vật nhỏ nhẹ khác.
Bài 17.9 trang 37 Sách bài tập Vật Lí 7: Trong các nhà máy dệt thường có những bộ phận chải các sợ vải. Ở điều kiện bình thường, các sợi vải này dễ bị chập dính vào nhau và bị rối. Giải thích tại sao? Có thể sử dụng biện pháp gì để khác phục hiện tượng bất lợi này?
Lời giải:
– Khi chải các sợi vải thì các sợi vải bị nhiễm điện do cọ xát nên các sợi vải có thể hút nhau và bị rối.
– Biện pháp khắc phục: người ta dùng bộ phận chải các sợi vải được cấu tạo bằng chất liệu có tác dụng khi sợi vải chạy qua bộ phận chải thì không còn bị nhiễm điện nữa.