2004. OFI közép próbaérettségi II. rész 3/A 15157

Két egyforma töltetlen elektroszkóp rézdróttal van összekötve. Az első esetben egy dörzsöléssel elektromos állapotba hozott műanyag rúddal közelítünk az egyik elektroszkóphoz, majd a fémes összeköttetést megszakítjuk. Ezután a rudat eltávolítjuk. A második esetben a töltött rudat az egyik elektroszkóphoz érintjük, majd a fémes összeköttetést megszakítjuk. Ezután a rudat eltávolítjuk.

a)  Egymáshoz képest mekkora és milyen előjelű töltése lesz az elektroszkópoknak a rúd eltávolítása után az első, illetve a második esetben? Miért?

Ha a megdörzsölt műanyag rudat csupán hozzáérintjük az elektroszkóphoz, attól csak nagyon kevés tötés meg az elektroszkópra, amitől egy szoványos elektroszkóp mutatója jó eséllyel ki sem lendül. Hiszen a műanyag szigetelő, így egy ponton hozzáérintéskor csak a a rúd azon nagyon kicsi felületű részének töltése fog átmenni az elektroszkópra, ami hozzáért az elektroszkóphoz..Érdemi feltöltéshez a megdörzsölt műanyag rudat  hosszan kell húzni az elektroszkóp fémjén (mintha "rá akarnánk kenni" a rúdon lévő valamit), hogy a rúd sok-sok részéről mehessen át töltés.

Ha műanyag rúd helyett (szigetelő nyélen lévő) fémtest van elektromosan feltöltve, azt egyetlen ponton elég hozzáérinteni az elektroszkóphoz, és máris minden részéről át tudnak menni a töltések a másik testre, mert a fém jó eektromos vezető.

(Természetesen léteznek olyan érzékeny elektroszkópok, melyekre nem szabad "kenéssel" so töltést vini, mert már az egy ponton hozzá érintéstől is rámegy annyi töltés, amennyit már szépen ki tud mutatni, például mert egy nagyon fékony, hajlékony aranyfólia a mutatója, de az iskolai szertárakban nem ilyen a gyakori, hanem Braun-féle alumínium mutatópálcás elektroszkópok, vagy az egymás mellett csüngő alufóliás elektrozszkópok.)

a) A kialakuló állapot leírása közelítéskor (rajzban vagy szövegben):

3 pont
(bontható)



(A leírás helyes, ha a töltésviszonyokat jól adja meg, és a két elektroszkóp kitérése azonos. Elegendő a végállapot megadása, de ha nem derül ki, hogy melyik esetről van szó, akkor nem adható pont. Ha a töltött rudat pozitívnak tekinti a vizsgázó, de ehhez viszonyítva jók a töltésviszonyok, akkor elfogadható.)

Magyarázat:

3 pont
(bontható)

  • A töltött rúd közelítésekor töltésszétválás (megosztás) történik a fémekben;
  • a rúdéval azonos előjelű töltéstöbblet a taszítás miatt a rúdtól távolabb alakul ki, a rúdétól különböző előjelű töltéstöbblet a vonzás miatt a rúdhoz közelebb alakul ki;
  • a két elektroszkóp azért azonos töltésű, mert a töltések előjeles összege 0.

A kialakuló állapot leírása érintéskor:

3 pont
(bontható)



(l. előző megjegyzés)

Magyarázat:

3 pont
(bontható)

  • A töltött rúd elektroszkóphoz érintésekor mindkét elektroszkóp töltést szerez a rúdtól;
  • ezen egyenlően osztoznak,
  • mert a két műszer egyforma.

b)  Ha valaki nem tudja, hogyan töltöttük fel az elektroszkópokat, hogyan tudná eldönteni, hogy azonos vagy ellentétes előjelű‑e a töltésük?

b) Az eljárás megadása:

1 pont

Pl. az elektroszkópokat vezetővel összekötjük.

Indoklás:

2 pont
(bontható)

Azonos töltés esetén az elektroszkópok töltése megmarad, ellentétes töltés esetén elveszítik a töltésüket.

Összesen: 15 pont