III Tehtävien vastaukset
31A. Tarkista tietosi
1. Aine koostuu
a) atomeista
2. Ydin koostuu
b) protoneista ja neutroneista
3. Protonin varaus on
b) positiivinen
4. Elektronin varaus on
c) negatiivinen
5. Neutronin varaus on
a) nolla eli se on varaukseton
6. Kun muovista kappaletta hangataan kankaalla, muodostuu kappaleeseen
c) sähkövaraus
7. Edellinen johtuu siitä, että
a) elektroneita
8. Lähekkäin olevat samanmerkkiset varaukset
a) hylkivät toisiaan
9. Lähekkäin olevat erimerkkiset varaukset
b) vetävät toisiaan puoleensa
10. Lähekkäin oleva positiivisesti varautunut kappale ja neutraali eristekappale
b) vetävät toisiaan puoleensa
11. Lähekkäin oleva negatiivisesti varautunut kappale ja neutraali eristekappale
b) vetävät toisiaan puoleensa
12. Edellinen ilmiö on seurausta
c) sähköisestä polarisaatiosta
31B. Täydennä lauseet.
Salama|salama on esimerkki voimakkaasta kipinäpurkauksesta, joka on Hankaussähköilmiö|hankaussähköilmiö. Rakennuksia suojataan salaman iskuilta Ukkosenjohdattimen|ukkosenjohdattimen avulla. Sähkölaitteiden suojaamiseen käytetään joko Ylijännittesuojaa|ylijännittesuojaa tai metallista koteloa, joka muodostaa suojaavan ns. Faradayn häkin|faradayn häkin laitteen ympärille.
Kappaleen varautumisen hankauksessa saa aikaiseksi kappaleesta toiseen siirtyvä Elektroni|elektroni. Kappale, josta elektroni siirtyy pois, saa Positiivisen|positiivisen varauksen. Puolestaan kappale, johon elektroni siirtyy, saa Negatiivisen|negatiivisen varauksen. Erimerkkisten varausten välillä on Veto|vetovoima. Samanmerkkisten varausten välillä on Poisto|poistovoima.
31C. Sanaristikko
vaakaan:
3. protoni: Atomin hiukkanen, jonka varaus on positiivinen
4. elektroni: Atomin hiukkanen, jonka varaus on negatiivinen
5. elektronipilvi: Atomin toinen pääosa
6. neutroni: Atomin hiukkanen, jolla ei ole varausta
7. atomi: Aine koostuu näistä
8. ydin: Atomin toinen pääosa
pystyyn:
1. varaukseton: Atomin varaus
2. sähkövirta: On elektronien liikettä johtimessa
31D. Atomin rakenne
A: Protoni|protoni ja se on varaukseltaan Positiivinen|positiivinen
B: Neutroni|neutroni ja se on varaukseltaan Neutraali|neutraali:
C: Elektroni|elektroni ja se on varaukseltaan Negatiivinen|negatiivinen
Edellä olevista hiukkasista elektronin|Elektronin siirtyminen hankauksen vaikutuksesta saa aikaan kappaleen sähköisen varauksen. Kun hiukkasia siirtyy kappaleeseen, tulee siitä negatiivisesti|Negatiivisesti varautunut. Kun hiukkasia siirtyy pois aineesta, tulee siitä positiivisesti|Positiivisesti varautunut.
31E. Korjaa väärät väittämät
Vertaa alla olevia väittämiä tähän tilanteeseen:
Vertailutilanne. Alla olevissa kivussa on tehtävän alkuperäiset kuvat.
a) Oikein
b) Väärin
Korjaus:
Voimien oltava lyhyempiä, koska hiukkaset ovat kauempana kuin vertailutilanteessa ja sähköisen varauksen suuruus on verrannollinen etäisyyden neliöön.
c) Oikein
d) Väärin
Korjaus:
Voima ja vastavoima ovat yhtä suuret, joten vaikka toisen hiukkasen varaus onkin pienempi, niin niiden väliset voimat ovat yhtä suuret. Voimanuolien pituuksien on oltava vertailutilanteeseen nähden nelinkertaiset.
31F. Sähkövaraus
a) Minkälainen varaus on hiuksilla?
Hiuksilla on positiivinen varaus, koska niistä on siirtynyt negatiivisia elektroneja kampaan.
b) Mitä on tapahtunut, että kampa ja hiukset saivat sähköiset varaukset?
Hiuksista on siirtynyt hankauksen vaikutuksesta elektroneja kampaan. Koska kammassa on sen jälkeen enemmän negatiivisia elektroneja kuin positiivisia protoneja, kampa varautuu negatiivisesti. Hiuksista puolestaan puuttuu negatiivisia elektroneja, jolloin positiviisia protoneja on enemmän. Siten hiukset varautuvat positiivisesti.
Hiukset ovat nousseet pystyyn hankauksen vaikutuksesta.
Huomioita:
Jos oppilas ehdottaa, että protoneja on siirtynyt hankauksessa, niin silloin kannattaa kerrata lyhyesti kemian puolelta protonin merkitys. Tietyn alkuaineen protoneilla on aina sama määrä protoneja ytimessään. Jos protoneja siirtyisi hankauksen vaikutuksesta, aina muuttuisi toiseksi!
c) Miten hiusten varautumisen voi havaita? Kampaa omia hiuksiasi ja ota kuva niistä.
Hiukset nousevat pystyyn, koska samanmerkkiset varaukset hylkivät toisiaan.
31G. Ota selvää 1 - Varattu kappale ja vesinoro
Vesinoro (linkki videoon) kääntyy toiseen suuntaan, koska varattu kappale saa vesimolekyylit järjestymään siten, että vesimolekyylin osittaisesti positiivisesti varautunut puoli eli vedyt kääntyvät kohti negatiivisesti varautunutta kappaletta.
Vesimolekyylillä, vaikka onkin molekyyliyhdiste, on hetkittäin vetyjen puolella positiivinen varaus ja hapen puolella negatiivinen. Tämä johtuu hapesta, joka vetää hivenen enenmmän puoleensa yhteisiä sidoselektroneita. Sen takia negatiivisesti varautuneen viivoittimen kohdalla vesimolekyylit kääntyvät vedyt viivoitinta kohden ja vesinoro tekee mutkan.
31H. Ota selvää 2 - Ukkonen
Miksi golf-kentällä on varoitus pelaamisesta ukkosella? Käytä apunasi internettiä.
Golf-kentät ovat melko avaraa seutua. Siten pelaa on maaston korkein kohta. Salama hakautuu usein juuri alueen korkeimpiin kohteisiin. Siksi ukkosen aikaan pelaaminen voi olla vaarallista.
esimerkiksi
http://www.mtv.fi/uutiset/kotimaa/artikkeli/salama-iski-mieheen-golf-kentalla-lappajarvella/3538176
31I. Ota selvää 3 - Hankaussähkö
Hiukset ovat hanganneet lastenrattaiden kankaaseen. Hankauksessa elektroneita on siirtynyt, jolloin sekä hiukset että kangas ovat sähköistyneet. Varauksen merkkiä kummankaan osalta ei voida sanoa. Erimerkkisesti varautunut kangas ja hiukset vetävät toisiaan puoleensa.
31J. Ota selvää 4 - Faradayn häkki
Etsi internettiä apunasi käyttäen, mikä Faradayn häkki on ja miten se liittyy sähköoppiin.
Faradayn häkki on sähköä johtavasta materiaalista valmistettu häkki, jota sähkökenttä ei läpäise. Esimerkiksi auton kori tai laivan runko ovat Faradayn häkkejä. Siksi kännykkä ei kuulu hyvin laivan ruumassa.
esimerkiksi linkit:
http://fi.wikipedia.org/wiki/Faradayn_h%C3%A4kki
https://www.youtube.com/watch?v=qj0PbpyHf1k
(Video osoittaa sen, että häkin sisälle ei muodostu sähkökenttää, joka vuorovaikuttaisi sen sisällä olevan nauhan kanssa. Ulkopuolella olevat kohteet reagoivat syntyneeseen sähkökenttään.)
31K. Ota selvää 5 - Miten ukkoselta suojaudutaan?
Etsi internettiä apunasi käyttäen, miten ukkoselta voi suojautua ihminen ja miten rakennuksia suojataan.
Ihminen voi suojautua menemällä sisälle taloon tai autoon. Auto on turvallisempi sen metallisen korin ansiosta (Faradayn häkki!). Talon sisällä ei saa oleskella vesipisteiden eikä sähkölaitteiden läheisyydessä. Rakennuksia suojataan ukkosenjohdattimilla, jotka ovat metallista johdinta, joka johtaa salaman maahan.
Esimerkiksi linkit:
http://www.tukes.fi/tiedostot/sahko_ja_hissit/faq/ukkossuojaus.pdf