Jak powstaje burza?
Aby zimą nie zmarznąć, zakładamy ciepłe ubrania, m.in. grube, wełniane swetry. Podczas zdejmowania takiego swetra słyszymy trzaski, jeśli jest ciemno – widzimy iskry, a nasze włosy zaczynają odstawać na wszystkie strony. Czy te iskry mają coś wspólnego z błyskawicami, które obserwujemy podczas burzy?
że zwiastunem nadchodzącej burzy jest rozległa chmura burzowa;
że niektóre przedmioty mogą porażać prądem, mimo że nie są podłączone do źródła prądu;
że świeżo wyprana i wysuszona wełna elektryzuje się.
opisywać, jak powstaje piorun;
wyjaśniać, czym jest wyładowanie atmosferyczne;
wymieniać sposoby elektryzowania ciał i podawać przykłady tego zjawiska.
1. Jak naelektryzować przedmioty?
Na początku zastanówmy się, skąd się biorą iskry na naszych ubraniach. Przypominają one iskry elektryczne. Poszukajmy więc odpowiedzi na pytania:
Czy iskry na ubraniu mają coś wspólnego z elektrycznością?
W jaki sposób powstają?
Czy mają one związek z piorunami?
Pomyśl
W jaki sposób można naelektryzować przedmioty?
Włosy naelektryzowały się, gdy zostały potarte grzebieniem lub szczotką. Podobnie, gdy szybko zdejmujemy sweter, słyszymy trzaski, a jeśli jest ciemno, możemy zauważyć przeskakujące iskry. Zjawiska te ogólnie nazywamy elektryzowaniem ciałelektryzowaniem ciał. Przeprowadźmy prosty eksperyment. Możemy użyć do niego kawałka prawdziwego bursztynu, a jeśli go nie posiadamy, wystarczy zwykła plastikowa linijka.
Sprawdzenie, czy pocieranie ma wpływ na elektryzowanie ciał.
bursztyn lub linijka,
kartka papieru,
kawałek bawełnianej tkaniny.
Podrzyj papier na drobne kawałeczki.
Zbliż bursztyn lub linijkę do kawałków papieru. Zanotuj, co widzisz.
Pocieraj energicznie przez kilkadziesiąt sekund bursztyn lub linijkę kawałkiem bawełnianej tkaniny.
Zbliż bursztyn lub linijkę
do kawałeczków podartej kartki papieru. Zanotuj, co widzisz.
Początkowo nie widać żadnej reakcji. Jeśli jednak bursztyn lub linijka zostały odpowiednio energicznie potarte, to zaczną one przyciągać kawałki papieru.
Właściwości elektryczne zauważono już w VI wieku p.n.e. Jako pierwszy opisał je Tales z MiletuTales z Miletu – grecki filozof, astronom i matematyk. Stwierdził on, że potarty suknem bursztyn przyciąga niektóre lekkie ciała.
W języku greckim słowo określające bursztyn to elektron. Stąd nazwa – elektryczność.
2. Wytwarzamy ładunki elektryczne
W jaki sposób możemy wywoływać ładunki elektryczne? Czy jest możliwe ich przenoszenie między różnymi przedmiotami?
Ładunki elektryczne łatwo wywołać przez pocieranie jednego przedmiotu o inny. Ładunek ten nie przemieszcza się jak w przewodzie elektrycznym, lecz pozostaje w jednym miejscu, dlatego nazywa się go elektrostatycznym. Takie ładunki pojawiają się m.in. podczas czesania włosów lub pocierania wełnianych ubrań. Ładunek elektryczny najłatwiej można wywołać przez potarcie przedmiotu o inny, który jest już naelektryzowany, lub przez zbliżenie tych ciał. Można też pocierać o siebie dwa przedmioty nienaelektryzowane – wówczas ładunki pojawiają się na każdym z nich.
Zbadanie zjawiska elektryzowania przez zbliżenie.
2 balony,
dostęp do kranu z bieżącą wodą.
Nadmuchaj oba balony.
Potrzyj energicznie powierzchnię jednego balonu wełną lub suknem. Na jego powierzchni zostanie wywołany ładunek elektryczny.
Odkręć lekko kran, by strumień wody był ciągły, ale niezbyt silny, i zbliż do niego najpierw balon potarty bawełną, potem drugi i ponownie pierwszy. Co obserwujesz?
Naelektryzowany balon przyciąga strumień wody, gdyż na jego powierzchni istnieją ładunki elektryczne.
Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D15EM9ZEF
Elektryzowanie przez pocieranie
3. Jak powstaje piorun?
Skąd się bierze piorun? Co w chmurach mogłoby wytwarzać ładunki elektryczne?
Piorun uderza, gdy w chmurze zachodzi zjawisko naelektryzowania. Sprzyjające temu warunki panują wyłącznie w chmurach burzowych. Gorące powietrze unosi się, jednocześnie niosąc ze sobą cząsteczki wody na duże wysokości, gdzie dochodzi do powstania kropel wody i kryształków lodu. Zbierają one ładunki elektryczne znajdujące się w powietrzu i pyle. W końcu ilość wytworzonych ładunków jest tak duża, że następuje potężne wyładowanie elektryczne. Jest to właśnie piorun.
4. Jak zachować się podczas burzy?
Pioruny, a dokładniej wyładowania atmosferycznewyładowania atmosferyczne, to niezwykle widowiskowe zjawisko, ale bardzo niebezpieczne. Dlaczego? Wyładowanie atmosferyczne jest bardzo potężne – to prąd powstający przy napięciu nawet kilkuset milionów woltów! Jak więc należy się zachować, by uniknąć porażenia przez piorun?
Piorun niesie w sobie ogromną energię. Jego uderzenie może uszkodzić domy i urządzenia elektryczne, wywołać pożary. Niesie ze sobą znaczny ładunek elektryczny, dlatego też jest bardzo niebezpieczny dla człowieka. Jak uniknąć uderzenia pioruna? Trzeba pamiętać, że piorun przemieszcza się po najkrótszej drodze łączącej chmurę z ziemią, by jak najszybciej doprowadzić do wyładowania. Działające urządzenia elektryczne lub duże metalowe konstrukcje mogą przyciągać pioruny, gdyż są dobrymi przewodnikami prądu. Na szczęście odgłosy piorunów słychać z daleka, więc jest czas, aby się przygotować.
Dlaczego najpierw widzimy piorun, a potem słyszymy grzmot? Dzieje się tak, ponieważ światło powstałe podczas wyładowania elektrycznego przemieszcza się z dużo większą prędkością niż dźwięk, który towarzyszy temu wyładowaniu.
Podsumowanie
Pocierając o siebie ciała, można wytwarzać na ich powierzchni ładunki elektryczne.
Jednym ze skutków elektryzowania się ciał jest gromadzenie ładunków elektrycznych w chmurach burzowych i uderzenia piorunów.
Podczas burzy należy zachować ostrożność i postępować według określonych zasad.
Zbadaj zjawisko elektryzowania się na innych materiałach niż podane w tej lekcji.
Słowniczek
wywoływanie ładunków elektrycznych poprzez pocieranie dwóch przedmiotów lub zbliżenie ich do siebie
Tales z Miletu
Grecki filozof, astronom i matematyk; obserwował gwiazdozbiory, obliczał daty zaćmienia Słońca, sformułował twierdzenia matematyczne, jako pierwszy miał użyć Gwiazdy Polarnej w celach nawigacyjnych.
przepływ prądu elektrycznego na przykład między chmurą burzową a ziemią
Zadania
Uzupełnij puste miejsca, wybierając brakujące elementy z listy.
unikać otwartych przestrzeni, powiadomić przez telefon, gdzie się znajdujesz, duże drewniane konstrukcje, wyłącznie ujemny, działające urządzenia elektryczne, dźwięku, prądu elektrycznego, światła, przedmioty wykonane z izolatorów prądu, wyłącznie dodatni, schować się pod drzewem, dodatni lub ujemny
Drobiny w substancjach mogą nieść ładunek ................................................................................................. W końcu następuje przepływ ................................................................................................ przez warstwę atmosfery, czyli piorun. Na powierzchni ziemi mogą go przyciągnąć ................................................................................................. Aby uniknąć uderzenia pioruna, przebywając na dworze, należy .................................................................................................
Zaznacz prawdziwe stwierdzenie.
- W chmurze burzowej ciepłe powietrze unosi się bardzo szybko do góry. W trakcie tego procesu dochodzi do naelektryzowania kropel wody.
- W chmurze burzowej ciepłe powietrze gwałtownie opada na dół, pociągając ze sobą naelektryzowane kryształki lodu.
- W chmurze burzowej zimne powietrze unosi się gwałtownie do góry, elektryzując krople wody.
Zaznacz, które zdania są prawdziwe, a które fałszywe.
| Prawda | Fałsz | |
| Potarty bursztyn przyciąga kawałki papieru, ponieważ poprzez tarcie został naelektryzowany. | □ | □ |
| Naelektryzować można przedmiot, który nie jest wykonany z przewodnika prądu. | □ | □ |
| Elektryzowanie przez tarcie powoduje naelektryzowanie tylko jednego ciała – tego, które pocieramy. | □ | □ |
Wybierz zdanie prawdziwe.
- Piorun to wyładowanie atmosferyczne, przepływ prądu elektrycznego poprzez atmosferę ziemską.
- Piorun to efekt dźwiękowy, jaki dociera do naszego ucha.
- Piorun to przepływ ciepłego powietrza między chmurą a ziemią.