MASARYKOVA UNIVERZITA

MASARYKOVA UNIVERZITA Přírodovědecká fakulta Sekce fyzika

Bakalářská práce

Historické pokusy z elektřiny a magnetismu

Brno 2009

Gabriela Svobodová

Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracovala samostatně za užití literatury uvedené v seznamu použité literatury.

V Brně 25. května 2009

………………………………….

2

Poděkování Na tomto místě bych ráda poděkovala vedoucímu své bakalářské práce panu doc. RNDr. Zdeněku Ondráčkovi, CSc. za odborné vedení a konzultace, které mi poskytl při psaní práce, a za pomoc při realizaci experimentů.

3

Anotace Bakalářská práce „Historické experimenty z elektřiny a magnetismu“ uvádí výčet experimentů z počátku dvacátého století, které se ve školských zařízeních dnes už většinou neprovádí. Práce je řazena do tematických kapitol, kde v každé jsou uvedeny nejzajímavější experimenty, jež se dají použít i v dnešní výuce fyziky.

Anotation The Bachelor thesis “Electricity and Magnetism Historical Experiments” provides a list of the early twentieth-century experiments which are no longer carried out at schools. The work is organized into thematic chapters, each of which contains the most interesting experiments which could be used in teaching physics even today.

Klíčová slova Fyzika, elektřina a magnetismus, experimenty, historie

Key words Physics, electricity and magnetism, experiments, history

4

Obsah: Úvod……………………………………………………………………………… 6 1. Historický přehled…………………………………………………………... 7 2. Magnetismus………………………………………………………………… 8 2.1 Póly magnetu a jejich působení………………………………………….. 8 2.2 Magnetická indukce……………………………………………………… 9 2.3 Magnetické pole…………………………………………………………. 10 2.4 Magnetizační metody……………………………………………………. 11 3. Statická elektřina……………………………………………………………. 12 3.1 Elektrický náboj a jeho vlastnosti………………………………………... 12 3.2 Vodiče a izolátory………………………………………………………... 15 3.3 Experimenty s elektroskopy……………………………………………... 16 3.4 Elektrická indukce……………………………………………………….. 17 3.5 Rozložení náboje na vodiči………………………………………………. 19 3.6 Kapacita………………………………………………………………….. 21 3.7 Kondenzátory…………………………………………………………….. 24 3.8 Elektrostatické zdroje elektřiny………………………………………….. 25 4. Elektrokinetika……………………………………………………………… 27 4.1 Elektrický proud…………………………………………………………. 27 4.2 Elektřina kontaktní………………………………………………………. 28 4.3 Ohmův zákon…………………………………………………………….. 29 4.4 Důsledky Ohmova zákona……………………………………………….. 30 5. Elektromagnetismus………………………………………………………… 32 5.1 Elektromagnetický účinek proudu……………………………………….. 32 5.2 Ampérova pravidla………………………………………………………. 34 6. Elektromagnetická indukce………………………………………………… 38 6.1 Indukovaný proud………………………………………………………... 38 6.2 Samoindukce…………………………………………………………….. 40 6.3 Vznik střídavého napětí………………………………………………….. 40 7. Edisonův efekt……………………………………………………………….. 41 Závěr……………………………………………………………………………… 44 Poznámkový aparát..…………………………………………………………….... 45 Seznam použité literatury………………………………………………………… 47 5

Úvod Hlavním cílem bakalářské práce je vyhledat historické experimenty z elektřiny a magnetismu z první poloviny dvacátého století a vybrané z nich prakticky ověřit a najít způsob jejich provedení v dnešních školních podmínkách, neboť tyto se v dnešní výuce fyziky již většinou neprovádí. Zjistit možnosti zajištění historických pomůcek, dobu přípravy a časovou náročnost na vlastní provedení pokusu ve výuce. Bakalářská práce je rozdělena do sedmi kapitol. První kapitola uvádí stručný historický přehled a významné osobnosti této vědní disciplíny. Druhá kapitola pojednává o magnetismu. Třetí se zabývá problematikou statické elektřiny. Čtvrtá je zaměřena na elektrokinetiku. Pátá popisuje experimenty z elektromagnetismu. Šestá kapitola zmiňuje elektromagnetickou indukci. V sedmé je popsán Edisonův efekt. Ke zpracování práce bylo použito následujících technik a metod práce: vyhledávání historické literatury, její studium a analýza, výroba pomůcek pro praktické ověření experimentů, fotodokumentace a skutečná praktická činnost.

6

1. Historický přehled Základní elektrický jev byl pozorován na jantaru již v šestém století před naším letopočtem. Jeho objevitelem je údajně řecký filozof Thales Milétský. Řecky se jantar řekne „élektron” a odtud pochází název elektrických vlastností i název nauky o těchto vlastnostech „elektřina”. Řekové také pozorovali, že některé přírodní „kameny“ přitahují železo. Aristoteles (384-322 př. n. l) ve svých spisech zaznamenal, že železná ruda magnetovec přitahuje železné piliny. Podle města Magnézia, v jehož okolí bylo naleziště této rudy, byly tyto jevy pojmenovány „magnetické“. Za zakladatele nauky o elektřině a magnetismu můžeme považovat anglického lékaře Williama Gilberta (1540-1603). Gilbert vykonal některé základní elektrické i magnetické pokusy a pochází od něj pojmenování „elektrický“. Na přelomu 18. a 19. století byl objeven galvanismus. S tímto objevem jsou spojeny dvě významné osobnosti italský lékař a fyzik Luigi Galvani (1737-1798) a italský fyzik Alessandro Volta (1745-1827). Voltův článek sestrojený v roce 1800 je považován za první zdroj stálého elektrického proudu. Na počátku 19. století se vědy o elektřině a magnetismu rozvíjely samostatně. V roce 1820 objevil dánský vědec Hans Christian Oersted (1777-1851) elektromagnetický účinek elektrického proudu, čímž došlo k propojení obou vědních disciplín. Novou vědu, elektromagnetismus, rozvíjeli dále vědci v mnoha zemích. Mezi nejvýznamnější jména té doby patří Michael Faraday (1791-1867), anglický chemik a fyzik, objevitel elektromagnetické indukce. Georg Simon Ohm (1787-1854), německý fyzik, objevil vztah mezi napětím, proudem a odporem vodiče nebo André Marie Ampere (1775-1836), francouzský fyzik a matematik, zakladatel elektrodynamiky. V polovině 19. století James Clerk Maxwell vyjádřil dosavadní experimentální poznatky v matematické podobě, dnes nazývané Maxwellovy rovnice, a tím položil teoretické základy elektromagnetismu. V druhé polovině 19. století se dříve získané poznatky dostávají do běžného života a vzniká nová věda - elektrotechnika, která prakticky a technicky využívá elektrické a magnetické jevy. Například roku 1860 byl objeven telefon, později zdokonalený Alexandrem Grahamem Bellem (1847-1922), což byl americký fyzik a vynálezce. Dalším významným vynálezcem té doby byl Němec Werner Siemens (1816-1892), který jako první sestrojil elektrodynamický stroj, v němž byl použit elektromagnet. Thomas Alva Edison (1847-1934) americký vynálezce, který proslul vynálezem žárovky. Nikola Tesla (18561943), srbský fyzik, jenž vynalezl například indukční motor. Německý fyzik Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) experimentálně ověřil Maxwellovy a Faradayovy teoretické předpoklady o šíření elektromagnetických vln, a tím odstartoval cestu k vývoji bezdrátového spojení. Z Čechů uveďme například Františka Křižíka (1847-1941), jehož nejznámějším vynálezem je oblouková lampa se samočinnou regulací vzdálenosti uhlíků. Nauka o elektřině a magnetismu tvoří v současnosti rozsáhlou, teoreticky dokonale vypracovanou soustavu fyzikálních poznatků, která je vybudovaná na dobře ověřených experimentálních základech. Její aplikace patří v současnosti k nejdůležitějším.

7

2. Magnetismus 2.1 Póly magnetu a jejich působení Magnety vyskytující se v přírodě, například železná ruda magnetovec, nazýváme magnety přirozenými. Na rozdíl od magnetů přirozených, magnetům umělým byla tato vlastnost uměle udělena například magnetováním. Na povrchu magnetu, ať přirozeného či umělého, se jeho magnetické vlastnosti nejeví stejně. Použijeme-li kus magnetovce upraveného do podlouhlého tvaru, na koncích se přichytí mnoho železných pilinek, naproti tomu uprostřed minerálu se nepřidržují téměř žádné piliny. 1

Obr. 2.1: Podlouhlý magnetovec Zavěšený magnetovec, zavěšená magnetická ocelová tyč nebo podepřená magnetka zaujímají určitý směr, do kterého se po vychýlení vrací. Tento úkaz je důvodem k rozeznávání dvou magnetických pólů. Jeden konec totiž míří k severu a druhý k jihu. Pól směřující k severu nazýváme severní + (N), druhý pak pól jižní − (S). 1 Zavěsme magnetku na tenkou nekroucenou hedvábnou nit, dále podle rovnovážné polohy magnetky rozhodneme, kde je severní a jižní pól. Přiblížíme-li nyní k severnímu pólu kousek železa, nastane přitahování. Také jižní pól se k železu přitahuje. Jestliže zkusíme totéž magnetem, ukáže se buďto přitahování, nebo odpuzování. Přitahování nastane, přiblížíme-li nesouhlasné póly, naopak odpuzování nastane při přiblížení pólů souhlasných. 1

Obr. 2.2: Přitahování nesouhlasných pólů magnetu Položme na kousek plochého korku železnou tyčinku tak, aby ponořená do nádoby s vodou plavala na jejím povrchu. Přiblížíme-li k nádobě magnet, pak se železná tyčinka k němu přibližuje. Pokud vyměníme místa obou předmětů, pozorujeme, že se magnet přitahuje k železu. Z tohoto pokusu vyplývá, že magnetické působení je vzájemné. 1 Zachytíme jižním pólem magnetu tolik hřebíčků, kolik jich unese. Položíme-li na magnet jinou magnetickou tyč tak, aby byly souhlasné póly na sobě, unese hřebíčků více. Jestliže na sebe položíme nesouhlasné póly magnetů, odpadne část nebo všechny hřebíčky. Souhlasné póly se ve vnějším účinku navzájem zesilují, nesouhlasné zeslabují. 2 8

2.2 Magnetická indukce Přibližme kousek měkkého železa k magnetickému pólu a pod železo položme papír s železnými pilinami. Pozorujeme, že železo piliny přitahuje tak, jako by samo bylo magnetem. Přitom se železo a magnet nemusí dotýkat, i v jisté vzdálenosti železo piliny přitahuje. Teprve když magnet více vzdálíme, piliny z železa odpadávají. Tento úkaz nazýváme magnetická indukce. Magnet působí na železo v jistém prostoru, jenž nazýváme magnetické pole. 3 Jestliže přiložíme magnet A k měkkému železu B, které je u magnetky C (viz obr. 2.3), ukáže se přitahování severního pólu n a odpuzování pólu s. Obrátíme-li magnet A severním pólem k železu, objeví se u magnetky C přitahování jižního pólu. Magnet tedy indukuje v bližší části železa pól opačný, ve vzdálenější pól souhlasný. 3

Obr. 2.3: Magnetická indukce 3 Použijeme-li k indukci obou pólů podkovovitého magnetu, můžeme z kousků železa sestrojit magnetický řetězec od jednoho pólu k druhému. Pokud použijeme dvou tyčovitých magnetů, které míří dolů souhlasnými póly, neutvoří se magnetický řetězec, protože části, které by se měly spojit, jsou indukcí magnetovány souhlasně, a tudíž se odpuzují. 4

Obr. 2.4: Magnetická indukce 4

Fotografie 1: Magnetická indukce

9

2.3 Magnetické pole Magnet v každém bodě prostoru kolem sebe vytváří magnetické pole. Magnetické pole znázorňujeme pomocí magnetických indukčních čar. Indukční čáry procházejí magnetem a vytvářejí uzavřené křivky. Vnější magnetické pole tyčového magnetu je nejsilnější kolem jeho pólů. Na magnety umístěné na dřevěné desce položíme papír tak, aby k nim vodorovně přiléhal, a v rozích ho upevníme hřebíčky. Papír posypeme železnými pilinami, potom na papír jemně poklepáváme, aby piliny sledovaly směr magnetického pole. Získáme obrázek průběhu magnetických siločar. 5

Obr. 2.5: Souhlasné póly 5

Obr. 2.6: Nesouhlasné póly 5

Tvar i směr magnetické siločáry si lze ukázat také pomocí nádoby s vodou, do které položíme kousek korku. Korek propíchneme silně zmagnetovanou šicí jehlou tak, aby magnetický hrot jehly vyčníval nad hladinu. Do stejné výšky, jako je hladina vody, přiložíme magnet. Jehla pak přechází po siločáře z bodu A k jižnímu pólu. 6

Obr. 2.7: Tvar magnetické siločáry 6

10

2.4 Magnetizační metody Magnetování tahem jednoduchým: k jednomu konci ocelové tyče přiložíme např. severní pól magnetu. Tímto pólem táhneme po délce tyče až ke konci, kde obloukem konec opustíme, abychom znovu pól N přiložili k prvnímu konci tyče a celý tah opakovali. Na prvním konci ocelové tyče vzniká severní pól na druhém pól jižní. 7

Obr. 2.8: Magnetování tahem jednoduchým 7 Magnetování elektrickým proudem: okolo železné nebo ocelové tyče ovineme drát, vedeme-li jím proud, tyč se stává magnetickou. Póly magnetu určíme jednoduše pomocí pravé ruky. Ukazují-li prsty směr proudu v závitech, pak palec ukazuje severním směrem. Tyto magnety nazýváme elektromagnety. 8

Obr. 2.9: Magnetování elektrickým proudem 8

11

3. Statická elektřina Při demonstraci pokusů z elektrostatiky se můžeme setkat s řadou problémů, které vedou k nepřesvědčivým výsledkům. Jako hlavní zdroj nezdarů je často uváděn „vlhký vzduch”. Tomu lze předcházet důkladným vyvětráním učebny před zahájením experimentů a dále přístroje a pomůcky zahříváme, aby na chladnějších pomůckách nedocházelo ke kapalnění vodní páry, což vede ke snížení izolačního povrchového odporu izolantů. Další příčinou nezdaru pokusu může být prach usazený na povrchu přístrojů a pomůcek.

3.1 Elektrický náboj a jeho vlastnosti Elektrický náboj je neodmyslitelnou vlastností základních částic. Je charakteristickou vlastností, která je s těmito částicemi spojena, ať se nacházejí v jakékoli situaci. Předměty obsahují stejné množství náboje dvojího druhu: kladného a záporného. V takovém případě jsou předměty elektricky neutrální. Pokud nejsou oba náboje ve stejném množství, projeví se jejich rozdíl jako volný náboj. Potom říkáme, že předmět je nabitý. Nabité předměty spolu navzájem interagují vzájemným silovým působením. Nabijeme elektrické kyvadélko nábojem skleněné (ebonitové) tyče, druhé kyvadélko nabijeme týmž nábojem. Přiblížíme-li obě kyvadélka k sobě, kuličky se odpuzují. Jestliže však nabijeme druhé kyvadélko nábojem tyče ebonitové (skleněné), kuličky se přitahují. Náboj tyče ebonitové má opačný účinek než náboj tyče skleněné. Nabijeme-li druhé kyvadélko nábojem jiného tělesa elektrovaného třením, pozorujeme vždy buď přitahování, nebo odpuzování. Jsou tudíž jen dva druhy náboje: náboj skleněné tyče třené amalgamovou kůží se jmenuje kladný +, náboj ebonitové tyče třené srstí záporný −. 9 Z tohoto pokusu vyplývá, že náboje téhož znaménka se odpuzují, zatímco náboje opačného znaménka se přitahují.

Obr. 3.1: Dva druhy náboje 9 Faradayův pokus: ebonitovou tyč na jednom konci pokryjeme flanelovou čepičkou, k níž je připevněná hedvábná nitka. Třeme-li tyč otáčením flanelu, můžeme zdvihnutím flanelu za hedvábnou nit dokázat na elektrickém kyvadélku, že je kladně nabitý, naproti tomu, že tyč je záporně nabitá. Třeme-li znovu tyč flanelem umístěným na konci tyče a přidržíme-li je u elektrického kyvadélka, elektrický účinek se neobjeví. Ačkoliv vznikly oba náboje, vznikly v takovém množství, že se ve vzájemném působení vyruší. Vznikly tedy v rovné velikosti. 10 12

Na hedvábnou nitku zavěsíme lehounký drátěný kroužek, k němuž lze pověsit mýdlovou bublinu 6-8 cm v průměru. Odejmeme-li vlhkým koncem skleněné trubičky dole visící kapku mydlin, lze takové bubliny elektrovat dotekem. Elektrické přitahování se zde projeví pohybem bubliny a kroužku k elektrovanému tělesu, ale i velmi zajímavým protahováním mydlinové bubliny. 10 Metrové pravítko položíme středem přes skleněnou tyčinku vodorovně upevněnou ve svěráku. Pomalým posunováním pravítka snadno dosáhneme, že se udrží v rovnováze. Přiblížíme-li se nyní třenou skleněnou tyčí, ukáže se velmi patrně přitahování. 10

Obr. 3.2: Pokus s pravítkem 10 Ovážeme hrdlo sklenice látkou, kterou prosypáváme směs sirného květu a minia. Při protřepávání se směs obsahující prášek minia a síry elektruje kladně nebo záporně. Přidržíme-li potom elektrované tyče rovnoběžně ve vzdálenosti asi 1 cm, na záporně elektrované ebonitové tyči se zachytí minium a na kladně elektrované skleněné tyči se zachytí síra. Minium bylo protřepáváním elektrováno kladně a síra byla elektrována záporně. 11 Do skleněné nálevky nasypeme drobný suchý písek, který padá nálevkou v souvislém proudu. Elektrujeme-li písek v nálevce tím, že tam přivádíme náboj z konduktoru elektriky, proud písku se ihned od otvoru silně rozšíří tím, že se částice písku odpuzují. 12

Obr. 3.3: Pokus s nabitým pískem 12

13

Ověření Cíl: Ověřit odpuzování částic nabitých stejným nábojem. Pomůcky: Třecí elektrika, kovová nálevka, bílý křemičitý písek, kabel. Realizace: Pomocí třecí elektriky elektrujeme zrnka křemičitého písku v kovové nálevce. Ta se po propadnutí ústím nálevky začnou odpuzovat a pod nálevkou dojde k jejich rozptylu.

Fotografie 2: Celkový pohled

Fotografie 3: Písek bez náboje

Fotografie 4: Písek s nábojem 14

Závěr: Samotné ověření experimentu nevyžaduje žádných speciálních historických pomůcek ani neklade vysoké nároky na experimentátora. Časová náročnost provedení není velká, výsledný jev lze pozorovat téměř ihned. Výsledný efekt je dobře viditelný zblízka, použijeme-li tmavý podklad. Provedení uvedeného pokusu je možné realizovat i v dnešní výuce fyziky. Nabité částice spolu interagují pomocí elektrického pole. Elektrické pole znázorňujeme pomocí myšlených orientovaných křivek, jež nazýváme elektrické siločáry. Elektrické siločáry lze znázornit tímto experimentem: do ploché válcové nádobky ze skla připojíme dva kovové konduktory, k nimž lze připojit řetízky indukční elektriky. Do nádoby nalijeme čistý terpentýn (bezvodý) a nasypeme trochu drobných krystalků síranu chininového. Terpentýn je izolátor, síran polovodič, přivádíme-li indukční elektrikou náboj + a – na oba konduktory a, b objeví se na hladině elektrické siločáry. 13

Obr. 3.4: Elektrické siločáry 13

3.2 Vodiče a izolátory Dřevěnou nebo kovovou tyčinku C zastrčíme do korku B, který je zaražen do skleněné trubice A. Elektrujeme-li třením trubici A na konci u korku, přesvědčíme se, že na konci tyčinky se objeví elektrické přitahování. Jestliže použijeme skleněnou tyčinku, elektrické přitahování se neobjeví. Pověsíme-li ke drátu C hedvábnou nit, na jejímž konci je kovová kulička D, nepozorujeme žádný účinek na odstřižky papíru ε . Vyměníme-li však hedvábnou nit za bavlněnou, můžeme pozorovat přitahování odstřižků ke kovové kuličce. 14

Obr. 3.5: Pokus s vodičem a izolátorem 14

15

Tento experiment lze vysvětlit vznikem indukovaného náboje na kovové tyčince. Použijeme-li kovovou tyčinku C a elektrujeme-li skleněnou trubici A, začnou se tzv. vodivostní elektrony přitahovat ke kladně nabité skleněné trubici. Na konci tyčinky u trubice A vznikne záporný náboj a na opačném konci tyčinky se indukuje kladný náboj, který způsobí přitahování. Rozdíl mezi vodičem a dielektrikem je patrný, nejen když tělesa elektrujeme, ale i při jejich vybíjení. U vodiče stačí spojení kteréhokoliv místa jeho povrchu se zemí. Naproti tomu chceme-li zbavit elektřiny skleněnou tyč, nestačí dotknout se země ani dotýkat se jí drátem spojeným se zemí. Používáme plamen Bunsenova kahanu, nad kterým tyč párkrát protáhneme. 14

3.3 Experimenty s elektroskopy Elektroskop je zařízení určené pro indikaci elektrostatického náboje. Přístroj se skládá z ukazatele, který je umístěn v kovové skříňce, jejíž přední a zadní část je prosklená a umožňuje sledovat výchylky elektroskopu. Princip statického elektroskopu spočívá v tom, že na kovovou destičku, která je spojena s plátky kovů, přivedeme elektrický náboj. Podle jeho velikosti jsou plátky kovu od sebe odtlačovány odpudivou silou stejných elektrických nábojů. E4 Výroba elektroskopu: do čisté a dobře vysušené skleněné láhve upevníme zátku Z, v níž vyvrtáme otvor pro skleněnou trubičku T. Do této trubičky pečetním voskem připevníme silný mosazný drát na jednom konci opatřený kuličkou. Druhý konec úzce zpilujeme tak, že má podobu plíšku. Nyní upravíme a přilepíme pozlátkové plíšky (užijeme tepaného aluminia pro jeho velkou citlivost), které mezi listy papíru přiřízneme do požadovaného tvaru a potom opatrně přilepíme na zpilovaný konec drátu. 15

Obr. 3.6: Elektroskop 15 Nabijeme dva úplně stejné elektroskopy (např. stéblové) nesouhlasně tak, aby rozestup lístků na obou byl úplně stejný. Spojíme-li je vodivou tyčinkou na izolujícím držadle, rozestup u obou elektroskopů úplně zmizí. Stejné množství kladného a záporného náboje se navzájem ruší a nastává stav neelektrický. 16

16

Obr. 3.7: Stéblový elektroskop 16 Nabijeme elektroskop slabým záporným nábojem, nabitý elektroskop má tedy určitý přebytek elektronů. Přenášejme na elektroskop kovovou kuličkou další záporný náboj, tím zvětšujeme počet jeho elektronů, a tudíž jeho celkový náboj, elektroskop ukazuje větší rozestup lístků. Dotkneme-li se elektroskopu neelektrickou nebo kladně nabitou zkusnou kuličkou, tím zmenšíme počet jeho elektronů, tedy zmenšujeme jeho náboj, rozestup lístků elektroskopu se zmenší. Tento pokus lze provést i pro elektroskop elektrován kladně. 16

3.4 Elektrická indukce Elektrované těleso působí prostřednictvím elektrického pole i na dost vzdálené předměty, tím mění jejich původní neelektrický stav. Tento jev nazýváme elektrická indukce. Při vložení vodiče do elektrostatického pole působí na každý náboj ve vodiči síla. Volné náboje se začnou pohybovat a těleso se nabije tak, že na straně přivrácené k náboji, od kterého elektrické pole pochází, je opačný náboj a na odvrácené straně je náboj souhlasný. Rozdělením vodiče za přítomnosti pole lze získat dvě tělesa nabitá navzájem opačným nábojem. Spojením těles po jejich vyjmutí z pole získáme opět těleso neutrální. Tento poznatek vedl k objevu zákona zachování elektrického náboje. Zákon zachování náboje: celkový náboj libovolného izolovaného systému se nemění při libovolných procesech v něm probíhajících. Dva izolované konduktory kulové formy postavíme k sobě tak, aby se dotýkaly. Přiblížená nabitá skleněná tyč indukuje v bližším vodiči záporný náboj −, ve vodiči vzdálenějším kladný náboj +. Vzdálenější konduktor (aniž tyč byla vzdálena) jeví se kladně nabitým, druhý konduktor, když se tyč vzdálí, je nabitý záporně. Výsledkem indukce je tedy elektrizace opačná na vodiči bližším a souhlasná na vodiči vzdálenějším. 17

Obr. 3.8: Výsledek elektrizace indukcí 17 17

Dva stejné stéblové elektroskopy spojme drátem na izolujícím držadle. Přiblížíme-li k jednomu elektroskopu elektrovanou skleněnou tyč, odkloní se stébla obou elektroskopů na znamení, že se oba staly elektrickými. Jestliže tyč vzdálíme, odklon stébel vymizí. Vodič, k němuž se přiblíží elektrické těleso, jeví se elektrickým, tento jev nazýváme elektrická indukce.

Obr. 3.9: Elektrická indukce 18 Opakujeme tentýž pokus, ale odstraníme drát spojující oba elektroskopy, dokud je elektrická tyč ještě přiblížena. Vzdálíme-li pak tyč, zůstanou v obou elektroskopech stébla odkloněna. Pokud je spojíme drátem, který držíme za izolující rukojeť, odklon stébel v obou elektroskopech vymizí. Oba elektroskopy byly tudíž nabity stejným množstvím nesouhlasných nábojů, které se spojením vyrovnaly. 18 Faradayův pokus o indukci (“Ice-pail Experiment”): na elektroskop opatřený nahoře kovovou deskou postavíme kovovou válcovou nádobu. Dále elektrujeme kovovou kuličku A například pozitivně a zavěsíme ji na hedvábnou nitku. Blížíme-li se nyní kuličkou k otevřenému konci nádoby, lístky elektroskopu se rozestupují na důkaz, že indukcí vznikl souhlasný náboj na vnějším povrchu nádoby, uvnitř pak opačný. Jakmile se kulička ocitne uvnitř válce, lístky se již nerozestupují. Jestliže pozvedneme kuličku z nádoby a vzdálíme-li ji, lístky sestoupí. Z toho vyplývá, že množství obou indukovaných nábojů je stejně velké. Pokud opakujeme pokus znovu a dotkneme se kuličkou vnitřního povrchu válce, rozestup lístků se nezmění, indukce je stejná jako v předchozím případě. Ale vyjmeme-li kuličku ven, ukáže se, že úplně pozbyla svého původního náboje. 19

Obr. 3.10: Faradayův pokus o indukci 19 18

Divišův pokus: postavme proti elektrované kouli A druhý neelektrický vodič B s ostrým hrotem h. Indukcí se budí v hrotu náboj nesouhlasný, v odvrácené části vodiče B souhlasný. Prostřednictvím vzduchových částeček srší nesouhlasný náboj z hrotu na vodič A a zmenšuje jeho náboj. Vodič B se stává odpuzovanou elektřinou souhlasně nabitým. Hrot převede část náboje z vodiče na vodič. Říkáme, že hrot saje elektrický náboj. 20

Obr. 3.11: Divišův pokus 20

3.5 Rozložení náboje na vodiči Jestliže na izolovaný vodič přivedeme z vnějšku náboj, pak se všechen rozmístí na vnějším povrchu vodiče. Uvnitř vodiče nezůstane žádný volný náboj. Můžeme si to představit tak, že při pohybu k povrchu vodiče se přivedené náboje dostanou tak daleko od sebe, jak je to jen možné. Cavendishův pokus: kouli A, izolovanou na skleněné noze, silně elektrujeme např. pozitivně. Druhé dvě polokoule B, B na izolovaných držadlech mohou úplně pokrýt kouli A. Stane-li se tak a zkoušíme-li pak obě polokoule B, B po oddálení od koule A, chovají se obě jako pozitivně nabité, zato však koule A je zcela bez náboje. Pokus si vysvětlujeme přechodem náboje na kovový vnější povrch obou polokoulí. 21

Obr. 3.12: Cavendishův pokus 21 Faradayův pokus (“Butterfly-net experiment”): na izolovaném kovovém kotouči je po obvodu upevněna kuželovitá mušelinová síťka, vrchol kužele může být tažen v jednom nebo druhém směru hedvábnými nitkami a, b (viz obr. 3.13). Elektrujeme-li síťku silným nábojem a zkoušíme-li zkusnou kuličkou vnitřní povrch kužele tak, že se dotýkáme vnitřku kužele a potom elektroskopu, zjistíme, že lístky elektroskopu se nerozestoupí. 19

Jestliže protáhneme kužel za nitku a drátěným kruhem tak, že vnitřní povrch se stane vnějším, a zkoušíme-li nyní zkusnou kuličkou tento nový vnitřní povrch, na elektroskopu se opět neobjeví rozestup lístků. Náboj tedy při každé manipulaci se síťkou přechází na vnější povrch vodiče. 22

Obr. 3.13: Faradayův pokus o rozložení náboje na vodiči 22 Na parafinovou desku P položíme plechový talíř T a na něj elektroskop E, který přiklopíme mosaznou sítí S (viz obr. 3.14). Z její horní stěny visí řetízek, který se dolním koncem dotýká destičky elektroskopu. Dotkneme-li se sítě elektrovanou tyčí, odkloní se malá elektrická kyvadélka zavěšená vně sítě, ale lístky elektroskopu zůstanou viset svisle dolů. Ačkoliv je elektrovaná síť vodivě spojena s elektroskopem, přece uvnitř sítě nedetekuje elektrický náboj. Elektřina je rozložena jen na povrchu vodiče. 23

Obr. 3.14: Faradayova klec 23 Z uvedených experimentů je zřejmé, že se volný náboj přesouvá na izolovaném vodiči tak, aby se dostal na jeho povrch. Vyjma kulového vodiče se však náboj nerozdělí rovnoměrně. Plošná hustota náboje je obecně různá v různých bodech na povrchu vodiče. Obecně lze říci, že náboj se více hromadí na hranách a hrotech vodiče než na plochách. Elektrujme dva vodiče - dutou kouli a válec s hrotem a dutinou (viz obr. 3.15). Dotýkejme se zkusnou kuličkou, kterou po každém pokuse vybijeme, různých míst vodiče a měřme na Kolbeově elektroskopu, jak daleko se vzdálí lístky. Odchylka lístků bude u kulového vodiče vždy stejná. Na povrchu koule je elektrický náboj rozložen rovnoměrně. Dotýkáme-li se druhého vodiče postupně nejprve na válcové ploše A, změříme odchylku, dále na tupé hraně B, kde válcová plocha přechází v kuželovou, pak na ostré hraně C, kde je přechod od plochy válcové na plochu dutého kužele, a nakonec na hrotu D. Odchylka lístků bude postupně při každém pokusu větší. Rozložení náboje na povrchu 20

vodiče závisí na jeho tvaru, náboj se hromadí více na hranách než na plochách a ještě ve větším množství na hrotech. 24

Obr. 3.15: Elektrované vodiče, rozložení náboje na vodičích 24 Spojíme-li některý konduktor elektriky s izolovaným vodičem opatřeným hrotem, proudí od hrotu elektrovaný vzduch, vzniká elektrický vítr. Postavíme-li před hrot plamen svíčky, ohýbá se. 25

Obr. 3.16: Elektrický vítr 25

3.6 Kapacita Kapacita je fyzikální veličina, která charakterizuje schopnost tělesa hromadit jistý elektrický náboj na jednotku svého potenciálu. Ve středoškolských učebnicích je definována jako podíl náboje, který musíme přenést na vodič, abychom dosáhli Q požadovaného napětí: C = . Hodnota kapacity je závislá pouze na geometrii tělesa a je U vždy kladná. Čím větší kapacitu vodič má, tím větší náboj na něj musí být přenesen, abychom dosáhli požadovaného napětí. Na obrázku 3.17 jsou znázorněny dva elektroskopy, z nichž jeden končí nahoře malou kuličkou a druhý poměrně velkým vodičem. Elektrujeme vodivou kuličku zavěšenou na hedvábné nitce a druhou kuličkou stejné velikosti se dotkneme první. Obě tělesa se elektrují stejným elektrickým nábojem. Oba elektroskopy A i B mají lístky stejně dlouhé a těžké, dotkneme-li se jednou z elektrovaných kuliček elektroskopu A a druhou elektroskopu B, je u B větší rozestup lístků než u A. vysvětlení spočívá v různé kapacitě kondenzátorů. 26

21

Obr. 3.17: Kapacita elektroskopu 26

Do skleněné pravoúhle zahnuté trubičky A zasuneme kovovou trubičku B na konci nálevkovitě rozšířenou, k níž přiděláme dva drátky tak, aby se na nich mohly otáčet lístky tenkého papíru. Druhý konec trubice spojíme kaučukem s balónkem k nafoukání. Konec A ponoříme do mýdlové kapaliny a pak elektrujeme trubičku A tak, že lístky jsou téměř horizontálně. Nafukujeme-li pak bublinu, lístky postupně klesají, necháme-li bublinu zmenšovat se, lístky se rozestupují. 27

Obr. 3.18: Elektrování mýdlové bubliny 27

Ověření Cíl: Ověřit, že kapacita osamocené koule je přímo úměrná jejímu poloměru neboli C = 4πε 0 R , kde ε 0 je permitivita vakua a R je poloměr koule. Pomůcky: Aparát pro nafukování bublin, roztok do bublifuku, glycerin, novodurová tyč s koženým natěradlem. Aparát se sestává z nálevkovitě rozšířené kovové trubičky, na níž je nasazena gumová hadička, do které zastrčíme pro lepší izolaci skleněnou trubičku, jíž se bubliny nafukují. Na kovovou trubičku je umístěn měděný drátek, pro jednodušší nabíjení vodiče. Na ověření množství náboje rozloženém na vodiči se nejlépe osvědčila bavlněná nitka, na níž byly přivázány dva kousky bezové duše. Realizace: Nejprve namočíme kovovou trubičku do roztoku, který se používá do bublifuku, smíchaným s glycerínem (pro větší pevnost bublin). Poté pomocí novodurové elektrované tyče přes drátek nabijeme kovovou trubičku, tím dojde k rozestupu nitek s kousky bezové duše. Pak bublinu nafoukneme, dojde k sestupu nitek s bezovou duší – kapacita koule se zvětšila, náboj přešel na bublinu. Nakonec necháme bublinu samovolně vyfukovat, čímž dochází ke zmenšování její kapacity, a proto náboj přechází zpět na kovovou trubičku, což se projeví odpuzováním nitek s bezovou duší. 22

Fotografie 5: Aparát

Fotografie 6: Elektrovaná tyčinka

Fotografie 7: Nafouknutá bublina

Fotografie 8,9,10: Vyfukování bubliny

23

Závěr: Pomůcky potřebné k uvedenému experimentu nejsou historické, tudíž jejich zajištění by nemělo být problematické (kousky bezové duše lze nahradit kousky polystyrenu). Příprava pokusu není nijak časově náročná, avšak samotné provedení pokusu se nemusí často dařit. Problémem zde může být praskání bubliny, nebo samovolné vybíjení vodiče před nafouknutím a nebo během nafukování bubliny. Pozor také musíme dávat na kousky z bezové duše, jestliže se namočí do roztoku, přilepí se k vodivé trubičce a nemůžeme pozorovat jejich pohyb při změně kapacity koule. Experiment lze provádět i v dnešní výuce fyziky, je však náročný na vnější podmínky.

3.7 Kondenzátory Kondenzátor je zařízení, jež slouží k uchování energie elektrického pole. Základními prvky každého kondenzátoru jsou dva vodiče, zvané elektrody, které jsou blízko u sebe, ale přitom jsou od sebe elektricky izolovány. K elektroskopu nahoře přišroubujeme kovovou desku a, kterou pokryjeme lístkem slídy. Na ni položíme podobnou kovovou desku b s izolujícím držadlem. Zkusnou kuličkou přeneseme náboj na spodní desku a. Lístky elektroskopu se rozestoupí, ale kulička je stále elektricky nabitá. Dotekem tedy přešla jen část náboje na desku a. Opakujme stejný pokus, ale při doteku kuličkou desky a dotkněme se zároveň rukou desky b. Zkoušíme-li nyní zkusnou kuličku na jiném elektroskopu, jeví se neelektrickou. Ačkoliv tedy kulička veškerý svůj náboj předala desce a, objeví se při druhém pokusu rozestup lístků teprve po oddálení desky b. Tento úkaz lze vysvětlit pomocí indukce a velké kapacity uspořádání. Takovéto uspořádání nazýváme kondenzátor. 28

Obr. 3.19: Kondenzátor 28

24

Cunaeův pokus: láhev (viz obr. 3.20) z půlky naplněná vodou, zavřená zátkou, kterou prochází silný hřebík, jehož špice je částečně ponořená do vody, přidržíme rukou tak, aby se hlavička hřebíku dotýkala konduktoru elektriky. Dotkneme-li se potom druhou rukou hřebíku, ucítíme ve svalech zvláštní trhnutí způsobené elektrickým výbojem kondenzátoru. 29

Obr. 3.20: Cunaenův pokus 29

3.8 Elektrostatické zdroje elektřiny Voltův elektrofor – se sestává z kovového talíře C položeného na stůl, izolujícího pryskyřicového kotouče E, na který se položí kovový kotouč A s izolujícím držadlem B. Záporný náboj kotouče E, vzniklý třením, budí indukcí v desce A kladný náboj. Tento náboj má nulový potenciál, jakmile byl dotykem odveden do země z desky A odpuzovaný náboj záporný. Zdvihne-li se deska A, kapacita kondenzátoru se zmenší, čímž potenciál kladného náboje značně vzroste. 30

Obr. 3.21: Voltův elektrofor 30

Třecí elektriky – nejdříve byly složeny ze sírové koule třené rukou, poté skleněné koule třené rukou. Witner užil skleněný kotouč, který se třel o kožená natěradla s amalgamovým nátěrem. Tyto elektriky dávají velké potenciální rozdíly, ale velmi malá množství elektrického náboje. 31 Indukční elektrika Wimshurstova – se skládá ze dvou ebonitových kotoučů, které jsou od sebe jen nepatrně vzdáleny a otáčejí se na společné ose proti sobě. Na vnějších stranách obou kotoučů jsou ve stejných vzdálenostech paprskovitě přilepeny staniolové proužky. Na ose jsou izolovaně upevněny dvě příčné kovové tyčinky, navzájem kolmé a odkloněné 25

od vodorovného směru asi o úhel 45°. Jedna z nich se při otáčení dotýká kovovými kartáčky staniolových proužků na předním kotouči, druhá proužků na zadním kotouči. Ve výši vodorovného průměru kotoučů jsou z obou stran proti kotoučům dvě kovové vidlice s hroty, které vysávají elektřinu ze staniolových proužků a odvádějí ji do konduktorů. 32 Vodní elektrika Thomsonova – trubicí A se rozvádí vodní proud ke zúženým otvorům B a C. Z nich vytéká voda úzkými paprsky, jež se asi uprostřed nádobek 1 a 2 trhají v kapky. Padají do nádob 3 a 4 s nálevkami, vodivě spojených s válci 2 a 1. Má-li válec 1 nepatrný kladný náboj, vznikne indukcí na vodních kapkách dvojí náboj. Náboj přitahovaný (záporný) zůstává na kapkách a sděluje se nálevce 3, odpuzovaný náboj přejde vodním paprskem a trubicí BA do země. Z válce 3 dostaneme záporný náboj na válec 2, když se opakuje indukční děj s opačným nábojem. Tím se kladný náboj na válci 1 zesílí. Vodiče 1 a 4 jsou spojeny vnitřními polepy leydenských lahví, jejichž vnější polepy mají nulový potenciál. 33

Obr. 3.22: Thomsonova vodní elektrika 33

26

4. Elektrokinetika Při elektrostatických jevech jsme předpokládali, že elektrické náboje a pole jsou v klidu. S pohybem elektrického náboje jsou spojené nové jevy, jako je elektrický proud a elektromagnetické pole. Pojem elektrického proudu charakterizuje pohyb elektrického dQ náboje v prostoru a čase. Takto se také zavádí fyzikální veličina elektrický proud I = , dt jestliže průřezem vodiče projde za dobu dt náboj dQ , pak vodičem proteče proud I .

4.1 Elektrický proud Trvalého proudu dosáhneme tímto pokusem: dva konduktory vodivě spojíme tenkou dřevěnou tyčí (konopným provazem nebo jiným polovodičem) asi 2 m dlouhou, na níž jsou ve stejných vzdálenostech zavěšena po dvou stejná elektrická kyvadélka. Jestliže otáčíme elektrikou, vzniká v tyči elektrický proud. Přitom kyvadélka nejblíže konduktorům ukazují značný rozestup, u ostatních je menší a uprostřed se kyvadélka nerozestoupí vůbec. Kyvadélka bližší konduktoru zápornému jsou nabita záporně, v těchto místech je tedy na proudovodiči záporný potenciál a v každém místě jiný. Kyvadélka bližší konduktoru kladnému, jsou nabita kladně, je tedy na proudovodiči potenciál kladný v každém místě jiný. Podél proudovodiče, kterým prochází proud, se potenciál mění postupně od místa k místu, avšak je-li elektřina v klidu, je potenciál nabitého vodiče, ve všech místech stejný. 34

Obr. 4.1: Změna potenciálu podél proudovodiče 34

Polaritu zdroje lze určit například pólovým papírem. Je to savý papír nasáknutý roztokem soli NaCl a fenolftaleinu. Pokud se dotkneme navlhčeného papíru konci vodičů spojených s póly zdroje, zbarví se při vodiči spojeném se záporným pólem červeně. 35 Nemáme-li pólový papír, lze pokus provést s čerstvě naříznutým vlhkým bramborem. U záporného pólu se objeví modrozelené zbarvení. 36 Jinak se určí polarita, ponoříme-li vodiče do okyselené vody. Okolo drátů se utvoří bubliny. Pól, na kterém se vytvoří více bublin, je záporný. 35

Obr. 4.2: Polarita zdroje 35 27

Mezi Holtzovy svorky upneme tenký železný drát délky asi 1 m. Doprostřed zavěsíme závaží. Dále na drát zavěsíme dva přeložené papírové proužky. Drát zapojíme do obvodu podle schématu (viz obr. 4.3). Odpor reostatu nastavíme na největší hodnotu. Zapneme spínač a proud postupně zvětšujeme. Drát se procházejícím proudem zahřívá, a proto se i prodlužuje, což se projeví poklesem závaží. Při určité hodnotě proudu už bude teplota tak vysoká, že se papírové proužky začnou pálit. Platinový drát je možné žhavit až do bílého žáru. 37

Obr. 4.3: Tepelný účinek proudu

4.2 Elektřina kontaktní Na zinkovou desku A Kolbeova elektroskopu, jehož skříňka je uzemněna, položíme dva velmi tenké slídové lístky B. Na horní lístek položíme kousek savého papíru C, který navlhčíme několika kapkami zředěné kyseliny sírové. Upravíme si zinkový drát se dvěma izolujícími držátky E a dotkneme se desky A jedním koncem a papíru C druhým koncem drátu. Přerušíme-li pak doteky drátu a pozvedneme horní slídovou destičku se savým papírem, zmenší se kapacita kondenzátoru a lístek elektroskopu se vychýlí. Jeho náboj je slabý negativní. Zkoumáme-li náboj papíru vlhčeného kyselinou, je pozitivní. Tímto dotekem vzniká kontaktní elektřina. 38

Obr. 4.4: Vznik kontaktní elektřiny 38

Uvedený jev jako první pozoroval Luigi Galvani, jenž zavěsil žabí stehýnka měděným háčkem na železné zábradlí. Pokaždé, když se končetiny dotkly železného zábradlí, stehýnka sebou trhla. Galvani se domníval, že našel důkaz „živočišné elektřiny“. Alessandro Volta opakoval tyto pokusy a zjistil, že podmínkou popsaného jevu není živočišné tělo, ale přítomnost dvou různých kovů oddělených vlhkou látkou. 28

4.3 Ohmův zákon Ohmův zákon vyjadřuje vztah mezi proudem procházejícím vodičem a napětím na jeho koncích. Zákon říká, že proud procházející vodičem je přímo úměrný napětí na vodiči I ~U . Experimentální zkoušku Ohmova zákona rozdělíme na dvě části: 1. proud při stejném odporu je přímo úměrný napětí I ~ U 1 2. proud je nepřímo úměrný odporu I ~ R

Sestrojíme hranolovitý článek, kde vnořené elektrody mají pravoúhlý tvar a kde lze měnit a měřit jejich vzdálenost (viz obr. 4.5).

Obr. 4.5: Ověření I ~

1 R

39

Obr. 4.6: Ověření I ~ U

39

V1 a V2 jsou dva stejné kruhové vodiče. V ose jednoho z nich, jehož rovina se shoduje s osou magnetického poledníku, je malá jehla, jejíž ukazatel dovoluje odečíst ustálenou polohu jehly na stupnici. Elektrody A, B (uhel a zinek) článku je možno posunovat a vzdálenost měřit. Utvořme vodivý okruh vodičem V1, dráty a, b, elektrodami A, B a roztokem dvojchromanu sodnatého Na 2 Cr2 O7 ve zředěné kyselině sírové. Proud

způsobený určitým elektromotorickým napětím projeví svou intenzitu vychýlením jehly. Změníme-li celkový odpor daného kruhu na dvojnásobek tím, že k vodiči V1 připojíme vodič V2, a tím, že elektrody postavíme do dvojnásobné vzdálenosti A, C, objeví se poloviční účinek. Uspořádání pokusu pro zkoušku závislosti I ~ U je znázorněn na obr. 4.6. Změříme nejprve účinek proudu při minulém uspořádání. Pak stěnou S (dřevěná deska impregnovaná v horkém parafinu, po krajích opatřená kaučukem) rozdělíme článek na dvě stejné části a přidáme dvě elektrody (B – zinková, D – uhlíková) spojené silným kovovým pruhem tak, aby A s B tvořily jeden článek a C s D druhý článek. Tímto se zvětší elektromotorické napětí na dvojnásobek a odpor uspořádání zůstane téměř nezměněn. Výchylka jehly v M bude dvojnásobná oproti předešlému případu. 39

29

Jiným způsobem lze Ohmův zákon ověřit měřením elektromotorického napětí proudového zdroje a měřením elektrického proudu. Za zdroj si zvolíme jeden akumulátor, voltmetr připojený k jeho svorkám ukazuje napětí U=2 V. Spínačem 2 proud přerušme a za vnější vedení zvolme delší kus konstantanového drátu (slitina Cu, Ni) navinutého na plášť izolujícího válce (např. 10 m drátu v 40 závitech). Toto vedení zapneme mezi svorky S1 a S2. Silnějším měděným drátem spojíme jeden pól zdroje přímo se svorkou S2, druhý pól spojíme přes spínač 1 s ampérmetrem A a odtud se svorkou S1. Při otevřeném spínači 2 uzavřeme spínač 1, ampérmetr nám ukáže určitý proud např. I=0,1 A.

Obr. 4.7: Ověření I ~ U

40

Nyní ponecháme vnější uspořádání, ale za zdroj zvolíme dva akumulátory spojené za sebou. Měřící přístroje ukáží U=4 V, I=0,2 A. Obě hodnoty jsou dvakrát větší. Elektrický proud je přímo úměrný napětí zdroje I ~ U . 40

4.4 Důsledky Ohmova zákona V experimentu znázorněném na obr. 4.7 učiníme tyto změny: 1. Ponecháme stejný zdroj, přívodní drát spojíme od záporného pólu s bodem B uprostřed konstantanového drátu (viz obr. 4.7); ampérmetr ukáže I=0,4 A. Vyměníme konstantanový drát za drát o dvakrát větším průřezu ze stejného materiálu, proud stoupne na I=0,8 A. Nahradíme konstantanový drát stejně dlouhým a stejně tlustým drátem železným, původní proud stoupne, při použití měděného drátu by stoupl ještě více. Elektrický proud závisí na proudovodiči, každý vodič klade pohybu elektřiny jiný odpor. Odpor vodiče je přímo úměrný jeho délce l, nepřímo úměrný jeho průřezu S a závisí l na látce, z níž je vyroben; R = ρ , kde ρ je rezistivita vodiče. S 2. Uzavřeme oba spínače. Jeden přívodní drát odepneme od svorky spínače a připneme jej k bodu B; voltmetr ukáže jen polovinu počátečního napětí. Dotýkáme-li se tímto drátem v místech vodiče stále blíže k druhému pólu, napětí postupně klesá. Potenciál podél proudovodiče se mění. Voltmetr ukazuje vždy jen rozdíl potenciálů mezi dvěma místy, ke kterým je připojen. 40

30

Vedení proudu sklem při vyšších teplotách, kdy sklo měkne: skleněnou trubičku zasuneme do dvou kovových trubic – přívody proudu, jejichž konce jsou vzájemně vzdáleny asi 1 cm. Mezi kovovými trubicemi zahříváme sklo Bunsenovým kahanem. Sledujeme pak údaje na ampérmetru i voltmetru. S rostoucí teplotou klesá odpor a proud i napětí se budou zvyšovat. Ampérmetr a vřazený odpor mohou být nahrazeny 100 wattovou žárovkou, voltmetr žárovkou 40 wattovou. 41

Obr. 4.8: Vodivost skla 41

Se zvyšující se teplotou klesá odpor skleněné tyčinky, tím se zvyšuje elektrický proud procházející obvodem.

31

5. Elektromagnetismus Elektromagnetismus popisuje vzájemnou souvislost mezi elektrickým proudem a magnetismem. Prochází-li vodičem elektrický proud, v jeho okolí vzniká magnetické pole jako v okolí permanentního magnetu. Tedy silové působení vzniká nejen mezi magnety, ale i mezi magnety a vodiči s proudem, popřípadě i bez přítomnosti magnetů, přímo mezi vodiči s proudem.

5.1 Elektromagnetický účinek proudu Oerstedův pokus: veďme nad deklinační magnetkou v severojižním směru drát proudového okruhu, který lze spínačem uzavřít, magnetka a drát bez proudu musí být rovnoběžné. Uzavřeme-li proudový okruh, severní pól magnetky se vychýlí k západu. Směr proudu nad magnetkou je od jihu k severu. Pokud změníme směr proudu ve vodiči od severu k jihu, severní pól magnetky se vychýlí k východu. Podobný úkaz nastane, jestliže vedeme proudovodič pod magnetkou. Prochází-li proud od jihu k severu, severní pól se vychýlí k východu, pokud změníme směr proudu, změní se také směr výchylky. Směr výchylky magnetky lze určit pomocí jednoduchého Ampérova pravidla pravé ruky (viz obr. 5.1). Pravou ruku položíme na místo vodiče tak, aby prsty směřovaly po proudu a dlaň byla obrácena směrem k magnetce. Magnetka se vychýlí ve směru palce. Z tohoto pokusu se dále můžeme přesvědčit, že magnetický účinek proudu určité intenzity záleží na vzdálenosti magnetky od vodiče. Přiblížením magnetky k vodiči se výchylka zvětšuje. 42

Obr. 5.1: Ampérovo pravidlo pravé ruky 42

De la Riveho experiment: do velkého korku zapustíme dvě desky zinkovou a měděnou, a přiletujeme k nim konce solenoidu (viz obr. 5.2). Postavíme-li přístroj do větší nádoby naplněné zředěnou kyselinou sírovou, vznikne Voltův článek, jehož proud teče solenoidem. Solenoid se stane magnetem a postaví se osou do magnetického meridianu (do severojižního směru). Pokud se přibližujeme k solenoidu magnetem, ukáže se přitahování pólů opačných a odpuzování pólů souhlasných. Vložíme-li do osy solenoidu kus měkkého železa, nebo ovineme-li přímo kus železa izolovaným drátem, zesílí se velmi značně elektromagnetický účinek proudu. 43

32

Obr. 5.2: Experiment De la Riveho 43

Ověření Cíl: Ukázat elektromagnetický účinek proudu. Pomůcky: Voltův článek s cívkou (viz fotografie 11). Realizace: Po ponoření aparátu do kyseliny sírové, proud v cívce prochází ve směru od měděné k zinkové desce. Cívka se tedy bude chovat jako magnet se severním pólem u zinkové elektrody (určeno pomocí pravidla pravé ruky).

Fotografie 11: Aparát pro Voltův článek

Fotografie 12: Voltův článek 33

Závěr: Pomůcky potřebné k provedení výše uvedeného pokusu (aparát pro Voltův článek) si každý zručný experimentátor vyrobí sám. Samotné provedení experimentu je velmi jednoduché. Musíme však dávat pozor při manipulaci s kyselinou sírovou. Voltův článek musíme ponořit do dostatečně velké nádoby, aby se plovák mohl volně otáčet a nedotýkal se stěn nádoby. Výsledný efekt je dobře pozorovatelný, nesmí se však v blízkosti nacházet žádné magnety, které by mohly ovlivňovat natáčení cívky v severojižním směru.

5.2 Ampérova pravidla Ampérova pravidla popisují vzájemné silové působení dvou vodičů, jimiž protéká elektrický proud: - Dva rovnoběžné vodiče se přitahují, prochází-li jimi proudy souhlasných směrů. - Dva rovnoběžné vodiče se odpuzují, prochází-li jimi proudy opačných směrů. - Kříží-li se dva vodiče, přitahují se v těch částech, kde buďto proudy souhlasně míří k místu, kde jsou si nejblíže, nebo kde proudy tohoto místa souhlasně vycházejí. Naopak odpuzují se v místech, kde v jednom vodiči proud směřuje k jednomu místu, kdežto v druhé části se od tohoto místa vzdaluje. 44

Obr. 5.3: Ampérova pravidla 44

Ampérova spirála – ověřuje první dvě pravidla: na vodivém stojánku, k němuž je přiveden proud z baterie, visí spirála z pružného tenkého drátu, zasahující koncem do kapky rtuti nalité na kovové mističce. Miska je spojena s druhým pólem baterie. Spojením začnou v jednotlivých kruhových vodičích spirály procházet souhlasné proudy, jež se přitahují. Tím se spirála zkrátí a její konec se vynoří z kapky rtuti, dojde k přerušení obvodu. Elektromagnetický účinek proudu v solenoidu zmizí, spirála se svou vahou protáhne a kontakt se obnoví. Ampérova spirála tedy způsobuje neustálé spojování a přerušování obvodu. 44 V elektrotechnice 19. století se tato spirála používala jako jednoduchý přerušovač proudu pod názvem Petřinova spirála. E1

34

Obr. 5.4: Petřinova spirála 45

Ověření Cíl: Uspořádat experiment s Ampérovou spirálou bez použití rtuti. Pomůcky: Zdroj stejnosměrného napětí, spirála se závažíčkem, roztřepený koaxiální kabel, uhlíková tyčinka, kabely. Realizace: Nejprve byl místo rtuti použit roztřepený koaxiální kabel. Zde však docházelo k lepení kovového závažíčka na konci spirály ke kabelu. Experiment se dařil, byla-li místo rtuti užita uhlíková tyčinka. Při stejnosměrném napětí okolo 22 V se pružina rozkmitala a obvodem procházel proud přibližně 1,2 A. Jako vhodný zdroj stejnosměrného napětí se zde nabízí akumulátor, experiment však může být proveden i se střídavým zdrojem napětí.

Fotografie 13: Aparatura

Fotografie 14: Propojený obvod

35

Fotografie 15: Bez proudu

Fotografie 16: Propojení obvodu

Závěr: Pro uvedený experiment byl nalezen vhodný materiál, jenž můžeme použít i dnes, místo rtuti lze použít uhlík. Další použité pomůcky lze snadno zajistit, vhodnou spirálu si je možné vyrobit namotáním drátku. Příprava pokusu není náročná a výsledný jev – rozkmitání pružiny, je patrný. V uvedené obměně je tedy tento experiment možné ukázat žákům i v dnešní výuce fyziky.

36

Elektromagnetické otáčení – experiment ukazující třetí Ampérovo pravidlo: ve vnějším magnetickém poli lze upravit pohyblivý vodič tak, že se trvale otáčí. Do rtuti v misce O sahá ostrý hrot, na němž visí zahnutý vodič AB, dolními konci ponořený v kruhovém žlábku Ž naplněném rtutí (viz obr. 5.5). Kolem žlábku je položen solenoid S. Proud ze zdroje vstupuje naznačeným směrem nejprve do solenoidu, poté stojánkem T vede do obou ramen vodiče AB. Protože solenoid má nahoře pól záporný (proud v něm obíhá ve směru hodinových ručiček), protínají vodorovné siločáry rameno A od leva napravo, kdežto rameno B zprava nalevo, potom sestupují dolů do vnitřku solenoidu. Společným účinkem solenoidového pole a pole kolem vodiče A vzniká za rovinou nákresny pole silnější a proto se tento vodič pohybuje dopředu. Podobně se rameno B pohybuje dozadu. 46

Obr. 5.5: Elektromagnetické otáčení 46

Obr. 5.6: Barlowovo kolečko E3

Na tomto principu funguje Barlowovo kolečko, které roku 1823 navrhl anglický fyzik Peter Barlow. Původní Barlowovo řešení sestávalo z otočné plechové hvězdice, jejíž ramena procházela mezi póly permanentního magnetu a svými hroty se brodila rtutí v kovové misce. Jeden pól galvanického článku byl připojen k hřídelce, na níž se hvězdice otáčela, druhý pól k misce se rtutí. Rameno hvězdice při kontaktu se rtutí tak vytvářelo proudovodič, jenž byl z prostoru mezi póly vytlačován magnetickým polem. Za přispění setrvačnosti se děj neustále opakoval a kolečko se otáčelo. Tento přístroj je považován za jeden z prvních modelů elektrického motoru na stejnosměrný proud. E2

Ověření Cíl: Roztočit Barlowovo kolečko bez použití rtuti. Pomůcky: Barlowovo kolečko, roztřepený koaxiální kabel. Realizace: Tento pokus se nepodařilo realizovat. Místo rtuti zde byla opět snaha použít roztřepený koaxiální kabel jako u Petřinovy spirály, ale opět docházelo k lepení. Použití uhlíku zde není možné, protože by byl kolečku kladen příliš velký odpor.

37

6. Elektromagnetická indukce 6.1 Indukovaný proud Žárovku (napětí 1 – 2 V) připojíme k vývodům cívek elektromagnetu o velkém počtu závitů. Žárovka nesvítí, neboť zde není žádný zdroj elektrického proudu. Přiložíme-li rázně k pólům elektromagnetu silný magnet, žárovka na okamžik zasvítí. Jestliže prudce odtrhneme magnet, žárovka opět zasvítí. Když se magnet přiblížil k cívkám, zmagnetovalo se jejich jádro, čímž vzniklo magnetické pole. Při odtržení magnetické pole zaniklo. Obě změny vyvolaly v cívkách pohyb elektronů. Na jednom konci se elektrony hromadily a z druhého konce se odčerpávaly. Tím vznikalo na pólech cívek napětí, z cívek šel proud do žárovky a ta se rozsvítila. Zapojíme-li místo žárovky galvanometr, vychýlí se pokaždé na jinou stranu. Při vzdalování magnetu vznikl opačný proud než při pohybu k cívkám. V cívkách vznikaly elektrické proudy, ačkoliv k nim nebyl připojen žádný zdroj elektřiny. Proudy vznikly změnou magnetického pole. Tento jev nazýváme indukce a takto vzniklé proudy nazýváme indukované.

Obr. 6.1: Vznik indukovaných proudů 47

Místo magnetu můžeme k buzení magnetického pole použít elektrického proudu. Mějme dvě cívky na společném jádře a póly jádra spojíme železnou kotvou. K jedné cívce připojíme žárovku (1 – 2,5 V), k vývodům druhé cívky připojíme na okamžik póly ploché baterie a hned zase spojení přerušíme. Žárovka na okamžik zasvítila, při přerušení opět a silněji. Žárovka se rozsvítila, ačkoliv do ní nešel z baterie proud. Rozsvítila se indukovaným proudem. 47

38

Obr. 6.2: Elektromagnetická indukce 47

Tento jev objevil M. Faraday, jednoduchý zákon, který ho popisuje, vyslovil E. Ch. Lenz. Zákon Lenzův tedy zní: Indukovaný elektrický proud v uzavřeném obvodu má takový směr, že svým magnetickým polem působí proti změně magnetického indukčního toku, která je jeho příčinou. 48 Waltenhofenův pokus - demonstrace Lenzova zákona: měděná deska ve tvaru části mezikruží se kývá kolem bodu tak, že při průchodu rovnovážnou polohou jde mezi póly silného elektromagnetu, jehož siločáry kolmo protíná. Prochází-li elektromagnetem proud, kyvy desky budou velmi rychle utlumeny. V desce se indukují tzv. vířivé neboli Foucaultovy proudy. 49 AB, CD jsou dva hladké měděné dráty, jejichž konce jsou připojeny ke galvanometru G (viz obr. 6.3). Přes tyto dráty položíme další EF tak, že nastane uzavřený vodivý okruh. Tento okruh se nachází v magnetickém poli, jehož siločáry míří kolmo k rovině okruhu. Pohneme-li drátem EF do polohy HK, zvětší se počet siločar procházejících plochou vodiče, indukuje se proud, který se snaží zachovat stav, který byl, tedy menší počet siločar. Proto se indukuje proud ve směru HK, neboť tento proud činí z vodiče magnet, jehož severní pól je obrácen nahoru, tedy zeslabuje okolní magnetické pole. Posuneme-li vodič zpět, nastane indukovaný proud ve směru KH.

Obr. 6.3: Směr indukovaného proudu 50

Směr indukovaného proudu můžeme určit podle pravidla pravé ruky: pravou ruku postavme tak, aby siločáry daného magnetického pole vcházely do dlaně ruky, u níž palec značí směr pohybu vodiče. Potom směr natažených prstů ukazuje směr indukovaného proudu. 50

39

6.2 Samoindukce Indukované elektrické pole vzniká ve vodiči i při změnách magnetického pole, které vytváří proud procházející vlastním vodičem. Tento jev se nazývá vlastní indukce. Veďme proud dvou Bunsenových článků do cívky s mnoha závity izolovaného drátu. K přerušení obvodu použijeme rtuťový spínač: do kousku parafínu uděláme dvě jamky, do nichž dáme kapku rtuti, proud přerušíme vytáhnutím silného drátu tvaru U z jedné jamky. Vytáhneme-li drátek, přeskočí mezi kapkou rtuti a koncem drátu jasná jiskra. Při spojení se ukáže jen velmi nepatrná jiskřička. Při spojení proudu spínačem indukují závity solenoidu v ostatních sousedních závitech indukované proudy, které se snaží překazit vznik magnetického pole. Následkem této samoindukce stoupá intenzita proudu po uzavření obvodu nějakou dobu až po dosažení největší hodnoty. Přerušíme-li proud, vznikají samoindukcí proudy, které se snaží překazit zánik magnetického pole. Protože pak již původní proud ustal, objeví se tyto zvláštní proudy, jejich elektromotorická síla je tak velká, že se izolátorem vyrovnají v podobě jiskry. 51

6.3 Vznik střídavého napětí Mezi póly podkovovitého magnetu necháme otáčet vodič ve tvaru smyčky. Konce smyčky jsou vyvedeny k dvěma kovovým kroužkům upevněným na ose a od ní jsou izolovány. Na kroužky přiléhají kovová péra, v praxi uhlíkové kartáčky, od kterých lze vzniklý proud přivést k citlivému měřícímu přístroji.

Obr. 6.4: Schéma generátoru 52

Obr. 6.5: Průběh indukovaného napětí 52

Měřením získáme průběh závislosti indukovaného napětí na čase. V poloze I protíná plochu závitu největší počet siločar. Při pootočení se počet siločar procházejících plochou závitu téměř nezmění, proto při této poloze nevzniká indukovaný proud. V poloze III, kde je plocha cívky rovnoběžná s magnetickými siločarami, není jimi vůbec protínána. Při malém pootočení ji protíná mnoho siločar. Počet siločar se při pootočení rychle mění, indukuje se silné napětí. Tímto způsobem dostaneme průběh střídavého napětí (viz obr. 6.5). 52

40

7. Edisonův efekt Roku 1883 T. A. Edison objevil, že při dostatečně vysoké teplotě kovu má část jeho vodivostních elektronů dostatečně velkou energii, aby mohla z kovu vyletět a pohybovat se samostatně v okolním prostoru. Tento jev nazýváme termoemisí elektronů. Edison tento jev pozoroval na pokusech s uhlíkovou žárovkou, která má ve vzduchoprázdné baňce mimo normální žhavené vlákno ještě kruhovou desku – anodu. Žhavící vlákno spojíme přes spínač se zdrojem stejnosměrného napětí asi 200 V, měřené při zapojené žárovce. Mezi anodu a katodu zapojíme galvanometr. Spojíme-li anodu přes galvanometr s kladným pólem vlákna, zjistíme při rozžhaveném vlákně na galvanometru proud několik mA. Proud ve vnějším obvodu protéká od katody k anodě. Připojíme-li však anodu na záporný pól vlákna, proud neprotéká.

Obr. 7.1: Zapojení obvodu 53

Obr. 7.2: Žárovka s anodou 54

Z vlákna žárovky jsou emitovány elektrony. Elektrony nejprve vytvoří prostorový náboj okolo žhnoucího vlákna. V elektrickém poli mezi katodou a anodou se začnou záporné elektrony přitahovat ke kladnému pólu – anodě. Je-li však anoda připojena na záporný pól, pak elektrony odpuzuje. Pohyb elektronů je ve větší míře možný ve vakuu a vytvoří tak elektrický proud, který ukáže galvanometr. 54

Obr. 7.3: Edisonův efekt 6

41

Ověření Cíl: Provést obměnu Edisonova pokusu, tzn. použít obyčejnou žárovku bez anody uvnitř. Pomůcky: Uhlíková a wolframová žárovka, alobalový klobouk, zdroj napětí, voltmetr, usměrňovač, kabely. Realizace: Edisonův efekt byl ověřen pomocí obyčejné ulíkové a wolframové žárovky. Anoda uvnitř žárovky byla nahrazena kloboukem z alobalu připevněným pomocí drátku na skleněné baňce žárovky. Zapojení bylo provedeno podle nákresu na obrázku.

Obr. 7.4: Zapojení

Nejprve byl experiment proveden s uhlíkovou žárovkou. Při zapojení staniolového klobouku na kladný pól bylo naměřeno napětí kolem 3,6 V, při zapojení k zápornému pólu jsme naměřili potenciálový rozdíl pouze 0,1 V. Stejný efekt byl ukázán i pomocí wolframové žárovky. Zde však muselo být použito mnohem většího napětí při žhavení vlákna žárovky pro dosažení stejného efektu. Vysvětlení spočívá v různé emisivitě materiálů. Emisivita uhlíku je mnohonásobně vyšší než emisivita wolframu.

Fotografie 17: Uhlíková žárovka, připojení k +

Fotografie 18: Uhlíková žárovka, připojení k – 42

Fotografie 19: Wolframová žárovka, připojení k +

Fotografie 20: Wolframová žárovka, připojení k –

Při tomto uspořádání pokusu, nemáme-li k dispozici speciálně upravenou žárovku, vysvětlíme vzniklý jev pomocí indukce. Emitovaný mrak elektronů má záporný náboj. Náboje v alobalu se rozdělí, na vnitřní straně bude náboj kladný a na vnější straně bude náboj záporný. Napětí na vnější straně měříme voltmetrem s vysokým vnitřním odporem. Závěr: K provedení uvedeného experimentu ve výše popsané obměně není třeba speciálních historických pomůcek. Experiment není časově náročný ani na přípravu ani na samotné provedení ve výuce a výsledný efekt je viditelný okamžitě. Tedy pokus lze provádět i v dnešních školních podmínkách.

43

Závěr V práci jsou uvedeny experimenty z elektřiny a magnetizmu z první poloviny dvacátého století. Z těchto uvedených pokusů bylo vybráno šest pro praktické ověření. U zvolených experimentů byla zjišťována možnost zajistit speciální historické pomůcky, čas na přípravu, délka samotného provedení pokusu a jejich popřípadné zařazení do dnešní výuky fyziky. Z elektrostatických experimentů to byly elektrování zrnek písku a ověření závislosti kapacity kulového vodiče na jeho poloměru. První pokus nevyžaduje speciální pomůcky a je možné ho použít i dnes, druhý experiment také není náročný na přípravu, ale jeho provedení se nemusí často dařit. Další vybrané experimenty jsou založeny na elektromagnetickém účinku elektrického proudu. Pomůcky na De la Riveho experiment si každý zručný experimentátor dokáže zajistit sám a samotné provedení je velmi jednoduché. V dalších dvou experimentech ověřujících Ampérova pravidla pro chování vodičů s proudem bylo nutné při praktickém ověření nahradit rtuť, která se v dnešní výuce nesmí používat, jiným materiálem. Petřinovu spirálu se podařilo realizovat za použití uhlíkové tyčinky, zatímco pro Barlowovo kolečko nebyla nalezena vhodná látka, jež by rtuť uspokojivě nahradila. Posledním realizovaným experimentem byl Edisonův jev, který je založen na emisi elektronů ze žhaveného vlákna žárovky. Byla provedena obměna tohoto experimentu bez použití speciální žárovky s anodou uvnitř. I ostatní uvedené historické experimenty by neměl být problém ověřit v dnešní výuce fyziky. Z některých experimentů je patrné, že se látka dříve vykládala jiným způsobem nebo že vybavení tehdejších učeben bylo jiné než dnes. Ale jsou zde uvedeny také experimenty, které se bez větších změn stále provádí.

44

Poznámkový aparát 1. NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl I. Magnetismus a elektřina statická, s. 13 2. PETÍRA, S.; ŠMOK, M. Fysika pro nižší školy střední, s. 49 3. NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl I. Magnetismus a elektřina statická, s. 25 4. tamtéž, s. 26 5. ZAHRADNÍČEK, J. Základní pokusy fysikální, s. 165 6. NOVÁK, V. Fysika. Základní poznatky fysikální na podkladě pokusném, Díl II. Optika. Magnetismus a elektřina, s. 730 7. NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl I. Magnetismus a elektřina statická, s. 48 8. tamtéž, s. 51 9. PETÍRA, S.; ŠMOK, M. Fysika pro nižší školy střední, s. 60 10. NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl I. Magnetismus a elektřina statická, s. 74 11. ZAHRADNÍČEK, J. Základní pokusy fysikální, s. 157 12. NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl I. Magnetismus a elektřina statická, s. 148 13. tamtéž, s. 130 14. tamtéž s. 81 15. tamtéž, s. 87 16. PETÍRA, S.; ŠMOK, M. Fysika pro nižší školy střední, s. 59 17. NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl I. Magnetismus a elektřina statická, s. 94 18. PETÍRA, S.; ŠMOK, M. Fysika pro nižší školy střední, s. 65 19. NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl I. Magnetismus a elektřina statická, s. 97 20. PETÍRA, S.; ŠMOK, M. Fysika pro nižší školy střední, s. 66 21. NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl I. Magnetismus a elektřina statická, s. 98 22. tamtéž, s. 100 23. PETÍRA, S.; ŠMOK, M. Fysika pro nižší školy střední, s. 63 24. NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl I. Magnetismus a elektřina statická, s. 100 25. PETÍRA, S.; ŠMOK, M. Fysika pro nižší školy střední, s. 69 26. NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl I. Magnetismus a elektřina statická, s. 125 27. tamtéž, s. 110 28. tamtéž, s. 132 29. tamtéž, s. 137 30. NOVÁK, V. Fysika. Základní poznatky fysikální na podkladě pokusném, Díl II. Optika. Magnetismus a elektřina, s. 798 31. KOHLMANN, Č. Fysika pro všechny, str. 212 32. PETÍRA, S.; ŠMOK, M. Fysika pro nižší školy střední, s. 68 45

33. NOVÁK, V. Fysika. Základní poznatky fysikální na podkladě pokusném, Díl II. Optika. Magnetismus a elektřina, s. 799 34. PETÍRA, S.; ŠMOK, M. Fysika pro nižší školy střední, s. 81 35. BĚLAŘ, A.; HLAVIČKA, A.; LANGR, J.; ŠPAČEK, M.; VLACH, B. Fysika pro 8. postupný ročník, s. 58 36. HLAVIČKA, A. Pokusy z elektřiny I, Část 1, s. 122 37. SVOBODA, M.; ALEXA R.; ČERNOCHOVÁ, M.; HOUDEK, V.; CHALUPOVÁ, I.; KOLÁŘOVÁ, R.; ROJKO, M.; SVOBODA, E. Speciální praktikum (školní pokusy II.), s. 129 38. NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl II. Elektřina dynamická, s. 6 39. tamtéž, s. 36 40. PETÍRA, S.; ŠMOK, M. Fysika pro nižší školy střední, s. 88 41. ZAHRADNÍČEK, J. Základní pokusy fysikální, s. 186 42. NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl II. Elektřina dynamická, s. 54 43. tamtéž, s. 76 44. tamtéž, s. 80 45. LEPIL, O.; ŠEDIVÝ, P. Fyzika pro gymnázia, Elektřina a magnetismus, s. 141 46. NOVÁK, V. Fysika. Základní poznatky fysikální na podkladě pokusném, Díl II. Optika. Magnetismus a elektřina, s. 835 47. LANGR, NYKL, ROTTOVÁ. Pracovní učebnice přírodovědy pro školy měšťanské Díl III. Fysika, s. 102 48. LEPIL, O.; ŠEDIVÝ, P. Fyzika pro gymnázia, Elektřina a magnetismus, s. 166 49. NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl II. Elektřina dynamická 50. tamtéž, s. 157 51. NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl II. Elektřina dynamická 52. BĚLAŘ, A.; HLAVIČKA, A.; LANGR, J.; ŠPAČEK, M.; VLACH, B. Fysika pro 8. postupný ročník, s. 113 53. SPROCKHOFF, G. Physikalische Schulexperimente, s. 167 54. HLAVIČKA, A. Pokusy z elektřiny II, s. 106

46

Seznam použité literatury BĚLAŘ, A.; HLAVIČKA, A.; LANGR, J.; ŠPAČEK, M.; VLACH, B. Fysika pro 8. postupný ročník, Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1954

ČIČMANEC, P. Všeobecná fyzika 2, Elektrina a magnetizmus, Bratislava: Alfa, 1980 DRNEC, J. Panýrkův přírodozpyt pro měšťanské školy chlapecké, Praha: Unie, 1908 HALIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fyzika část 3 Elektřina a magnetizmus, Brno: VUTIUM, 2006, ISBN 80-214-1868-0 HLAVIČKA, A. Pokusy z elektřiny I, Část 1, Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1955 HLAVIČKA, A. Pokusy z elektřiny II, Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1955 KOHLMANN, Č. Fysika pro všechny, Praha: Vesmír, 1938 LANGR, NYKL, ROTTOVÁ. Pracovní učebnice přírodovědy pro školy měšťanské Díl III. Fysika, Praha: Unie, 1948 LEPIL, O.; ŠEDIVÝ, P. Fyzika pro gymnázia, Elektřina a magnetismus, Praha: Prometheus, 2004, ISBN 80-7196-202-3 NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl I. Magnetismus a elektřina statická, Praha: Unie NOVÁK, V. O magnetismu a elektřině, Jednoduché výklady pokusné zjevů magnetických a elektrických, Díl II. Elektřina dynamická, Praha: Unie NOVÁK, V. Fysika. Základní poznatky fysikální na podkladě pokusném, Díl II. Optika. Magnetismus a elektřina, Praha: Nákladem Jednoty českých mathematiků a fysiků, 1918 PETÍRA, S.; ŠMOK, M. Fysika pro nižší školy střední, Praha: Prometheus, 1945 SPROCKHOFF, G. Physikalische Schulexperimente, Berlin: Volk und Wissen, 1988 SVOBODA, M.; ALEXA R.; ČERNOCHOVÁ, M.; HOUDEK, V.; CHALUPOVÁ, I.; KOLÁŘOVÁ, R.; ROJKO, M.; SVOBODA, E. Speciální praktikum (školní pokusy II.), Praha: Univerzita Karlova, 1985 ZAHRADNÍČEK, J. Základní pokusy fysikální, Brno: FYSMA, 1945

47

Elektronické zdroje E1

http://abicko.avcr.cz/cs/archiv/2005/12/obsah/prvni-cesky-univerzitni-profesorfyziky.html

E2

http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=25513

E3

http://www.jergym.hiedu.cz/~canovm/objevite/objev4/bar.htm

E4

http://www.didaktik.cz/fyzika/elektrostatika/elektroskop.htm

48