1
00:00:01,024 --> 00:00:02,744
Indukcja elektrostatyczna

2
00:00:02,744 --> 00:00:04,423
którą poznasz w tej lekcji

3
00:00:04,423 --> 00:00:06,674
może mieć skutki równie niszczące

4
00:00:06,674 --> 00:00:07,970
co wybuch dynamitu.

5
00:00:08,192 --> 00:00:09,014
Warunek?

6
00:00:09,216 --> 00:00:10,594
Zamknięte pomieszczenie

7
00:00:10,594 --> 00:00:12,498
pełne jak najdrobniejszego pyłu.

8
00:00:13,056 --> 00:00:15,566
Może to być mąka, kakao

9
00:00:15,566 --> 00:00:16,796
pył węglowy

10
00:00:16,796 --> 00:00:19,057
kurz powstały przy piłowaniu drewna

11
00:00:19,057 --> 00:00:21,820
nawet tradycyjnie uznawany za niepalny

12
00:00:21,820 --> 00:00:24,238
metal taki jak aluminium.

13
00:00:24,832 --> 00:00:26,781
Wszystko dlatego, że pył

14
00:00:26,781 --> 00:00:29,126
ma nieporównywalnie większą powierzchnię

15
00:00:29,126 --> 00:00:30,976
niż materiał, z którego pochodzi

16
00:00:31,232 --> 00:00:33,792
a pojedyncze cząstki są tak maleńkie

17
00:00:34,048 --> 00:00:35,261
że do ich zapalenia

18
00:00:35,261 --> 00:00:37,182
wystarczy dosłownie iskra

19
00:00:37,182 --> 00:00:39,333
taka jaka czasem przeskakuje

20
00:00:39,333 --> 00:00:41,852
gdy dotkniesz dłonią metalowej klamki.

21
00:00:42,240 --> 00:00:43,703
Potem wszystko toczy się

22
00:00:43,703 --> 00:00:44,950
już błyskawicznie.

23
00:00:45,056 --> 00:00:47,628
A powietrze rozgrzewa się tak szybko

24
00:00:47,628 --> 00:00:49,579
i do tak wysokich temperatur

25
00:00:49,579 --> 00:00:51,441
że w zamkniętej przestrzeni

26
00:00:51,441 --> 00:00:53,715
efektem jest spektakularny wybuch

27
00:00:54,175 --> 00:00:55,386
na otwartej

28
00:00:55,386 --> 00:00:56,620
ciężkie poparzenia.

29
00:00:57,088 --> 00:00:58,432
W jednej z największych

30
00:00:58,432 --> 00:00:59,747
katastrof tego typu

31
00:00:59,747 --> 00:01:01,792
ponad 500 osób ucierpiało

32
00:01:01,792 --> 00:01:02,895
gdy zapaliły się

33
00:01:02,895 --> 00:01:05,607
chmury kolorowanej skrobi kukurydzianej

34
00:01:05,607 --> 00:01:07,534
rozpylonej w parku rozrywki

35
00:01:07,534 --> 00:01:09,460
dla uciechy odwiedzających.

36
00:01:21,408 --> 00:01:23,558
W lekcji o elektryzowaniu ciał

37
00:01:23,558 --> 00:01:25,413
przez tarcie i przez dotyk

38
00:01:25,413 --> 00:01:27,357
poznaliśmy urządzenie służące

39
00:01:27,357 --> 00:01:28,832
do wykrywania ładunków

40
00:01:29,088 --> 00:01:30,582
czyli elektroskop.

41
00:01:31,136 --> 00:01:32,479
Dotykaliśmy go różnymi

42
00:01:32,479 --> 00:01:34,278
naładowanymi przedmiotami

43
00:01:34,278 --> 00:01:35,862
a także macaliśmy ręką

44
00:01:35,952 --> 00:01:37,494
aby go rozładować.

45
00:01:38,048 --> 00:01:40,474
Z elektroskopem wiąże się jeszcze jedno

46
00:01:40,474 --> 00:01:42,400
bardzo tajemnicze zjawisko.

47
00:01:42,656 --> 00:01:43,715
Jeśli weźmiemy

48
00:01:43,715 --> 00:01:45,519
jakieś naładowane ujemnie ciało

49
00:01:45,519 --> 00:01:48,373
na przykład potartą wcześniej kocykiem

50
00:01:48,373 --> 00:01:50,551
plastikową rurkę, a następnie

51
00:01:50,551 --> 00:01:52,682
zbliżymy ją do kulki elektroskopu

52
00:01:52,682 --> 00:01:54,436
nie dotykając jej

53
00:01:54,436 --> 00:01:57,636
zaobserwujemy odchylenie się listków.

54
00:01:58,016 --> 00:01:59,400
Jak to możliwe?

55
00:01:59,808 --> 00:02:02,006
Przecież ładunki nie mogły przepłynąć

56
00:02:02,112 --> 00:02:04,164
bo przedmioty się nie dotykały.

57
00:02:04,416 --> 00:02:06,830
A jednak nie możemy zaprzeczyć faktom.

58
00:02:06,976 --> 00:02:08,524
Elektroskop sygnalizuje

59
00:02:08,524 --> 00:02:10,222
pojawienie się ładunku.

60
00:02:10,816 --> 00:02:13,376
Nie będę już trzymała Cię w niepewności

61
00:02:13,632 --> 00:02:15,528
i wyjaśnię, co się stało.

62
00:02:15,680 --> 00:02:18,031
Pamiętaj, że elektroskop

63
00:02:18,031 --> 00:02:20,387
jego kula, pręt i listki

64
00:02:20,387 --> 00:02:21,848
zbudowane są z metalu

65
00:02:21,848 --> 00:02:23,308
czyli z przewodnika.

66
00:02:23,872 --> 00:02:26,168
Ujemnie naładowane elektrony mogą się

67
00:02:26,168 --> 00:02:28,338
w nim swobodnie przemieszczać.

68
00:02:28,736 --> 00:02:29,811
Kiedy zbliżymy

69
00:02:29,811 --> 00:02:32,066
ujemnie naładowaną rurkę do kuli

70
00:02:32,066 --> 00:02:33,594
obecne tam elektrony

71
00:02:33,594 --> 00:02:35,280
zaczną się odpychać.

72
00:02:35,904 --> 00:02:37,741
Z tym, że te w plastiku nie mają

73
00:02:37,741 --> 00:02:38,890
większego ruchu.

74
00:02:38,976 --> 00:02:41,364
Za to te w kulce są swobodne.

75
00:02:41,502 --> 00:02:44,132
Strzelą więc niezłego focha i przemieszczą

76
00:02:44,132 --> 00:02:46,312
się do dolnej części urządzenia

77
00:02:46,342 --> 00:02:47,358
do listków.

78
00:02:47,680 --> 00:02:49,412
Elektroskop zyskuje tym samym

79
00:02:49,412 --> 00:02:51,956
ładunek dodatni w górnym fragmencie

80
00:02:52,002 --> 00:02:53,632
a ujemny w dolnym.

81
00:02:53,824 --> 00:02:55,386
Ujemnie naładowane listki

82
00:02:55,386 --> 00:02:56,764
zaczną się odpychać.

83
00:02:57,152 --> 00:02:58,659
Jeśli jednak odsuniemy

84
00:02:58,659 --> 00:03:00,203
naelektryzowany pręt

85
00:03:00,203 --> 00:03:02,041
to elektrony w elektroskopie

86
00:03:02,041 --> 00:03:03,746
wracają na swoje miejsce

87
00:03:03,746 --> 00:03:05,088
i listki opadają.

88
00:03:06,368 --> 00:03:08,988
Jeśli zamiast ujemnie naładowanej rurki

89
00:03:08,988 --> 00:03:10,438
zbliżymy do elektroskopu

90
00:03:10,438 --> 00:03:12,205
coś naładowanego dodatnio

91
00:03:12,205 --> 00:03:14,128
to przyciągnięte elektrony

92
00:03:14,128 --> 00:03:15,494
zgromadzą się tym razem

93
00:03:15,494 --> 00:03:16,988
w jego górnej części.

94
00:03:17,120 --> 00:03:18,244
Dolna, zostawiona

95
00:03:18,244 --> 00:03:20,563
z niedomiarem ładunków ujemnych

96
00:03:20,563 --> 00:03:21,984
stanie się dodatnia

97
00:03:22,240 --> 00:03:24,874
a nasze listki znowu powędrują w górę.

98
00:03:25,568 --> 00:03:27,482
Taki sposób elektryzowania ciał

99
00:03:27,482 --> 00:03:29,920
nazywamy indukcją elektrostatyczną.

100
00:03:30,282 --> 00:03:31,174
W przeciwieństwie

101
00:03:31,174 --> 00:03:32,956
do elektryzowania przez dotyk

102
00:03:32,956 --> 00:03:34,677
gdzie naładowany elektroskop

103
00:03:34,677 --> 00:03:37,080
miał uniesione listki aż do momentu

104
00:03:37,080 --> 00:03:39,276
kiedy go rozładowaliśmy

105
00:03:39,276 --> 00:03:41,850
tu różnica ładunku w elektroskopie

106
00:03:41,850 --> 00:03:43,161
powstaje tylko wtedy

107
00:03:43,161 --> 00:03:44,865
kiedy naładowany przedmiot

108
00:03:44,865 --> 00:03:47,256
znajduje się w pobliżu jego kulki

109
00:03:49,888 --> 00:03:50,818
W podobny sposób

110
00:03:50,818 --> 00:03:52,341
możemy indukować ładunek

111
00:03:52,341 --> 00:03:54,868
także na przykład w metalowej puszce

112
00:03:54,868 --> 00:03:56,552
albo innych przedmiotach

113
00:03:56,578 --> 00:03:58,424
zbudowanych z przewodników.

114
00:03:58,848 --> 00:04:01,180
Gdy zbliżymy ujemnie naładowany pręt

115
00:04:01,180 --> 00:04:02,709
do metalowej puszki

116
00:04:02,709 --> 00:04:05,313
elektrony w niej uciekną jak najdalej

117
00:04:05,313 --> 00:04:06,945
tworząc ładunek dodatni

118
00:04:06,945 --> 00:04:08,576
po stronie bliżej pręta

119
00:04:08,832 --> 00:04:10,628
a ujemny po przeciwnej.

120
00:04:10,880 --> 00:04:13,056
Powstaje więc siła przyciągania

121
00:04:13,056 --> 00:04:15,020
między prętem, a puszką.

122
00:04:15,232 --> 00:04:17,481
Jednocześnie powstaje też między nimi

123
00:04:17,481 --> 00:04:18,832
siła odpychania

124
00:04:18,832 --> 00:04:21,487
wynikająca z nadmiaru elektronów

125
00:04:21,487 --> 00:04:23,680
zgromadzonych po przeciwnej

126
00:04:23,680 --> 00:04:25,495
niż pręt stronie puszki.

127
00:04:25,995 --> 00:04:27,777
Ale jest to siła słabsza

128
00:04:27,777 --> 00:04:29,783
bo minus puszki jest dalej

129
00:04:29,783 --> 00:04:31,017
od minusa pręta.

130
00:04:31,615 --> 00:04:34,175
Silniejsza siła przyciągania sprawia

131
00:04:34,431 --> 00:04:36,991
że puszka turla się w kierunku pręta.

132
00:04:37,503 --> 00:04:38,963
Tu pojawia się pytanie.

133
00:04:39,039 --> 00:04:41,097
Czy ten sposób sprawdzi się także

134
00:04:41,097 --> 00:04:42,481
dla izolatorów?

135
00:04:42,879 --> 00:04:44,083
W pierwszym odruchu

136
00:04:44,083 --> 00:04:45,492
powiedzielibyśmy że nie

137
00:04:45,492 --> 00:04:47,593
bo przecież skoro w izolatorze

138
00:04:47,593 --> 00:04:49,554
ładunki nie mogą się przemieszczać

139
00:04:49,554 --> 00:04:51,118
po całej jego objętości

140
00:04:51,118 --> 00:04:52,941
to gdzie miałyby uciec.

141
00:04:53,887 --> 00:04:55,455
By potwierdzić naszą teorię

142
00:04:55,455 --> 00:04:57,043
zróbmy doświadczenie.

143
00:04:57,215 --> 00:05:00,291
Będzie nam potrzebna plastikowa linijka

144
00:05:00,543 --> 00:05:02,981
sweter i skrawki papieru.

145
00:05:04,895 --> 00:05:06,310
Elektryzujemy linijkę

146
00:05:06,310 --> 00:05:07,696
w znany już nam sposób

147
00:05:07,696 --> 00:05:09,100
pocierając swetrem

148
00:05:09,100 --> 00:05:10,634
a następnie zbliżamy ją

149
00:05:10,634 --> 00:05:12,168
do nienaelektryzowanych

150
00:05:12,168 --> 00:05:14,483
skrawków papieru i...

151
00:05:14,879 --> 00:05:17,423
Szok, niedowierzanie, konsternacja.

152
00:05:17,951 --> 00:05:20,344
Skrawki papieru przykleiły się do linijki

153
00:05:20,344 --> 00:05:22,583
choć przecież papier to izolator.

154
00:05:23,071 --> 00:05:24,609
Aby wyjaśnić to zjawisko

155
00:05:24,609 --> 00:05:26,716
znów musimy nieco przybliżyć sobie

156
00:05:26,716 --> 00:05:28,765
rzeczywistość i przyjrzeć się

157
00:05:28,765 --> 00:05:31,557
pojedynczym atomom w skrawku papieru.

158
00:05:32,031 --> 00:05:34,227
Elektrony w takim atomie są związane

159
00:05:34,227 --> 00:05:35,775
z konkretnym jądrem.

160
00:05:35,871 --> 00:05:38,425
Nie mogą uciec w inny obszar papieru.

161
00:05:38,687 --> 00:05:40,991
W obrębie swojej powłoki mogą jednak

162
00:05:40,991 --> 00:05:42,837
przemieszczać się swobodnie.

163
00:05:43,039 --> 00:05:45,599
Jeśli więc zbliżymy do powierzchni papieru

164
00:05:45,625 --> 00:05:47,511
ciało o ładunku ujemnym

165
00:05:47,903 --> 00:05:49,759
elektrony odsuną się od niego

166
00:05:49,759 --> 00:05:51,405
tak daleko, jak mogą.

167
00:05:51,743 --> 00:05:53,213
Każdy pojedynczy atom

168
00:05:53,213 --> 00:05:55,583
na powierzchni papieru stanie się dipolem

169
00:05:55,839 --> 00:05:57,811
czyli cząstką o dwóch biegunach

170
00:05:57,887 --> 00:05:59,803
dodatnim i ujemnym.

171
00:06:00,191 --> 00:06:02,495
Powstałe przyciąganie jest dużo słabsze

172
00:06:02,495 --> 00:06:04,009
niż w przypadku puszki.

173
00:06:04,279 --> 00:06:06,525
Dlatego gdybyśmy przesunęli linijkę

174
00:06:06,525 --> 00:06:07,665
do całej kartki

175
00:06:07,665 --> 00:06:10,083
zapewne by się nie poruszyła.

176
00:06:10,175 --> 00:06:12,824
Taka siła wystarczy jednak, aby unieść

177
00:06:12,824 --> 00:06:15,229
małe i lekkie kawałeczki papieru.

178
00:06:17,855 --> 00:06:20,081
Jak widzisz, indukcja elektrostatyczna

179
00:06:20,081 --> 00:06:21,798
może zachodzić w przewodnikach

180
00:06:21,798 --> 00:06:23,089
i w izolatorach.

181
00:06:23,487 --> 00:06:25,711
W tych pierwszych dzieje się to przez

182
00:06:25,711 --> 00:06:27,214
przemieszczenie elektronów

183
00:06:27,214 --> 00:06:29,036
w całej objętości ciała

184
00:06:29,036 --> 00:06:30,917
w drugich tylko w obrębie

185
00:06:30,917 --> 00:06:32,565
powłok elektronowych.

186
00:06:36,031 --> 00:06:38,705
Na koniec rozładujmy trochę napięcia.

187
00:06:39,103 --> 00:06:40,729
Metaforycznie rzecz jasna

188
00:06:40,729 --> 00:06:42,727
ale zjawisko, które wyjaśnimy

189
00:06:42,727 --> 00:06:43,967
znane jest każdemu

190
00:06:44,223 --> 00:06:46,983
bo każdy chyba widział burzę z piorunami.

191
00:06:47,551 --> 00:06:49,117
Kiedy ktoś jest bardzo zły

192
00:06:49,117 --> 00:06:51,183
mówimy o nim, że jest naładowany

193
00:06:51,183 --> 00:06:52,649
jak chmura burzowa.

194
00:06:52,927 --> 00:06:54,110
Ale czy taka chmura

195
00:06:54,110 --> 00:06:55,997
jest rzeczywiście naładowana?

196
00:06:56,767 --> 00:06:57,965
Ależ tak.

197
00:06:58,047 --> 00:07:00,877
Mogę Ci nawet zdradzić, jakim sposobem.

198
00:07:01,119 --> 00:07:03,655
Otóż w chmurze znajdują się krople wody

199
00:07:03,655 --> 00:07:04,933
i bryłki lodu.

200
00:07:05,215 --> 00:07:07,257
Lód jako lżejszy przemieszcza się

201
00:07:07,257 --> 00:07:08,860
w górne partie chmury

202
00:07:08,860 --> 00:07:11,053
trąc po drodze o kropelki wody

203
00:07:11,053 --> 00:07:13,757
poruszające się w przeciwnym kierunku.

204
00:07:13,969 --> 00:07:15,452
W wyniku tego tarcia+

205
00:07:15,452 --> 00:07:17,986
kryształki lodu ładują się dodatnio

206
00:07:17,986 --> 00:07:20,117
a krople wody ujemnie.

207
00:07:20,575 --> 00:07:22,631
W efekcie dolna powierzchnia chmury

208
00:07:22,631 --> 00:07:24,671
gromadzi duży ładunek ujemny.

209
00:07:25,183 --> 00:07:27,121
Gdy wisi nad powierzchnią Ziemi

210
00:07:27,121 --> 00:07:29,932
działa na nią niczym naelektryzowana rurka

211
00:07:29,932 --> 00:07:31,225
na elektroskop.

212
00:07:31,583 --> 00:07:33,151
Ziemia ładuje się dodatnio

213
00:07:33,151 --> 00:07:35,693
w skutek indukcji elektrostatycznej.

214
00:07:36,191 --> 00:07:37,956
Gdy miarka się przebierze

215
00:07:37,956 --> 00:07:39,298
i różnica ładunków

216
00:07:39,298 --> 00:07:40,989
przekroczy wartość graniczną

217
00:07:41,055 --> 00:07:42,644
następuje przebicie

218
00:07:42,644 --> 00:07:44,615
nieprzewodzącej warstwy powietrza

219
00:07:44,615 --> 00:07:45,919
czyli wyładowanie.

220
00:07:46,385 --> 00:07:48,735
My obserwujemy je jako błyskawicę

221
00:07:48,991 --> 00:07:51,037
a słyszymy jako grzmot.

222
00:07:52,575 --> 00:07:55,135
Na zakończenie zadanie domowe dla Ciebie.

223
00:07:55,391 --> 00:07:57,951
Poszukaj w domu pustej puszki po napoju

224
00:07:58,207 --> 00:07:59,608
i wykonaj doświadczenie

225
00:07:59,608 --> 00:08:01,535
z jej turlaniem samodzielnie.

226
00:08:02,021 --> 00:08:04,217
Zamiast rurki świetnie sprawdzi się

227
00:08:04,217 --> 00:08:05,631
plastikowa linijka.

228
00:08:06,143 --> 00:08:08,365
Zobaczysz, jakie to wciągające.

229
00:08:11,519 --> 00:08:14,004
Nietrwałym sposobem elektryzowania ciał

230
00:08:14,004 --> 00:08:16,127
jest indukcja elektrostatyczna.

231
00:08:16,859 --> 00:08:19,158
W wyniku zbliżenia ciała naładowanego

232
00:08:19,158 --> 00:08:20,735
do ciała bez ładunku

233
00:08:20,735 --> 00:08:22,244
w tym drugim następuje

234
00:08:22,244 --> 00:08:24,583
chwilowe przemieszczenie elektronów.

235
00:08:24,831 --> 00:08:26,849
W przewodnikach to przemieszczenie

236
00:08:26,849 --> 00:08:28,971
zachodzi w całej objętości ciała

237
00:08:29,183 --> 00:08:30,663
w izolatorach na poziomie

238
00:08:30,663 --> 00:08:32,329
poszczególnych atomów.

239
00:08:32,767 --> 00:08:35,210
Po odsunięciu ciał od siebie elektrony

240
00:08:35,210 --> 00:08:36,922
w ciele elektryzowanym

241
00:08:36,922 --> 00:08:38,778
wracają do stanu wyjściowego

242
00:08:38,778 --> 00:08:40,225
a samo ciało traci

243
00:08:40,225 --> 00:08:42,191
wyindukowany ładunek.

244
00:08:48,127 --> 00:08:49,506
Jeśli po tym filmie

245
00:08:49,506 --> 00:08:52,180
czujesz indukowane przyciąganie do fizyki

246
00:08:52,180 --> 00:08:53,566
to teraz wystarczy

247
00:08:53,566 --> 00:08:55,550
trzymać się blisko pi-stacji

248
00:08:55,550 --> 00:08:56,885
i regularnie wpadać

249
00:08:56,885 --> 00:08:58,685
 na nowe filmy z fizyki.