Γνωριμία με την ηλεκτρική δύναμη

Ο ηλεκτρισμός είναι γνωστός από την αρχαιότητα. Πρώτος ο Θαλής ο Μιλήσιος (φυσικός, φιλόσοφος και μαθηματικός), που έζησε στην Ιωνία της μικράς Ασίας, περίπου το 600 π.χ. παρατήρησε ότι αν τρίψει κανείς το ήλεκτρο ή κεχριμπάρι (σημερινή ονομασία του ορυκτού απολιθωμένου ρετσίνι) με μάλλινο ύφασμα, αποκτά την ιδιότητα να έλκει από απόσταση ελαφρά αντικείμενα, όπως ξερά φύλλα, πούπουλα κ.α.

Σήμερα, θα έχεις παρατηρήσει ότι, αν τρίψεις ένα πλαστικό χάρακα με μάλλινο ύφασμα, τότε αυτό έλκει κομματάκια χαρτιού και κολλούν πάνω του, ασκώντας δύναμη σ’ αυτά. Επίσης όταν κτενίζεσαι θα έχεις παρατηρήσει ότι, η πλαστική χτένα έλκει τις τρίχες των μαλλιών σου. Αυτά τα φαινόμενα ονομάζονται ηλεκτρικά φαινόμενα, από το όνομα του υλικού ηλεκτρον πάνω στο οποίο παρατηρήθηκαν αυτά τα φαινόμενα

Τα σώματα εκείνα, που όταν τα τρίψουμε με κάποια άλλα σώματα και αποκτούν την ιδιότητα να έλκουν άλλα σώματα, λέγονται ηλεκτρισμένα. Τα ηλεκτρισμένα σώματα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους ασκώντας δυνάμεις που λέγονται ηλεκτρικές.

Η μελέτη των πειραματικών ηλεκτρικών δεδομένων ξεκίνησε τον 16ο αιώνα με τον Γουίλιαμ Γκιλμπερτ, ο οποίος χρησιμοποίησε για πρώτη φορά τους όρους: “ηλεκτρική έλξη”, “ηλεκτρική δύναμη”, “ηλεκτρικός πόλος” και θεωρείται από πολλούς ο πατέρας του ηλεκτρισμού.

Για να ελέγξουμε αν ένα σώμα είναι ηλεκτρισμένο ή όχι, χρησιμοποιούμε το απλό όργανο που λέγεται ηλεκτρικό εκκρεμές. Το ηλεκτρικό εκκρεμές αποτελείται από ένα ελαφρύ σώμα, όπως ένα μπαλάκι από φενιζόλ ή από χαρτί, το οποίο είναι δεμένο με νήμα το οποίο είναι προσδεμένο σε ακλόνητο σημείο. Πλησιάζουμε το υπό εξέταση ηλεκτρισμένο σώμα στο μπαλάκι του ηλεκτρικού εκκρεμές και αν το μπαλάκι με το νήμα εκτρέπονται, σημαίνει ότι το σώμα μας είναι ηλεκτρισμένο. Παρατηρούμε ότι το ηλεκτρισμένο σώμα εκτρέπει το μπαλάκι του εκκρεμές από απόσταση χωρίς να έρθει σε επαφή μαζί του. Αυτό αποδεικνύει ότι οι ηλεκτρικές δυνάμεις ασκούνται από απόσταση.

Ο χάρακας έλκει το σφαιρίδιο του εκκρεμούς, άρα είναι ηλεκτρισμένος. Πλησιάζουμε διαδοχικά ένα μαγνήτη, σε σιδερένιους συνδετήρες και σε εκκρεμές. Ο μαγνήτης έλκει μονο τους συνδετήρες.

Έχει παρατηρηθεί ότι, υπάρχουν υλικά και συγκεκριμένα οι μαγνήτες να έλκουν σιδηρομαγνητικά υλικά ασκώντας μαγνητικές δυνάμεις σ’ αυτά. Δεν πρέπει να συγχέουμε τις ηλεκτρικές με τις μαγνητικές δυνάμεις, οι οποίες αν και οι δυο είναι δυνάμεις από απόσταση, οι τελευταίες δεν ασκούν δύναμη στο ηλεκτρικό εκκρεμές, παρά μόνο σε συγκεκριμένα υλικά το σίδηρο, το νικέλιο και το κοβάλτιο, συνεπώς οι ηλεκτρικές δυνάμεις είναι διαφορετικές από τις μαγνητικές δυνάμεις και ασκούνται σε διαφορετικά σώματα.

(α, β) Οι όμοια ηλεκτρισμένες ράβδους απωθούνται ενώ οι διαφορετικά ηλεκτρισμές ράβδοι έλκονται.

Οι ηλεκτρικές δυνάμεις οι οποίες είναι δυνάμεις που ασκούνται από απόσταση, μπορεί να είναι ελκτικές ή απωθητικές. Πράγματι α) αν τρίψουμε δυο γυάλινες ράβδους με μεταξωτό ύφασμα και τις πλησιάσουμε, θα παρατηρήσουμε ότι απωθούνται β) αν τρίψουμε δυο πλαστικές ράβδους με μάλλινο ύφασμα και τις πλησιάσουμε θα παρατηρήσουμε ότι απωθούνται γ)Αν τρίψουμε μια γυάλινη ράβδο με μεταξωτό ύφασμα και μια πλαστική ράβδο με μάλλινο ύφασμα και τις πλησιάσουμε παρατηρούμε ότι έλκονται. Προκύπτει το συμπέρασμα ότι: Οι ηλεκτρικές δυνάμεις με τις οποίες αλληλεπιδρούν δυο σώματα, μπορεί να είναι ελκτικές η απωθητικές ανάλογα με το είδος και με το πως είναι ηλεκτρισμένα τα σώματα που αλληλεπιδρούν.