Процеси на електрификация са явления, при които електрони се прехвърлят от едно тяло в друго поради разлика в количеството електрически заряди съществуващи между две или повече тела или дори чрез придобиване на енергия от триене между телата.
Има три вида процеси на електрификация, те са: триене, контакт и индукция. Разбирането на това как се случват тези процеси, чрез техните дефиниции, както и чрез изпълнението на упражнения, е основна част от изследването на илетростатици - една от най-изявените области на физиката сред физическото съдържание в Националния гимназиален изпит (Enem).
Вижте също: Съвети за това какво да изучавате по въпросите на физиката на Enem
Какво е електрификация?
Електрификацията е процесът на превръщат електрически неутрално тяло в електрически заредено тяло. Неутралните тела са тези, които имат същото количество протони и електрони, тъй като това са субатомните частици, снабдени с електрически заряд.
Всички процеси на електрификация се състоят от изтегляне или подаване на електрони в тялото
. Същото не може да се каже за протоните, които, тъй като са затворени в атомно ядро, не може да се пренася между един атом и друг. Поради това, когато неутрално тяло получава електрони, неговият заряд става отрицателен., обратно, когато загуби електрони, неговият заряд става положителен.Те съществуват три различни форми на електрификация: чрез триене, чрез контакт и чрез индукция. В тази статия ще обсъдим подробно всеки от тях, като започнем с първата.
фрикционна електрификация
Електрификацията чрез триене се случва главно когато две или повече изолационни тела се търкат едно в друго. Процесът на триене на телата дава енергия на електроните в тези материали. Електроните от изолационни материали често са силно привлечени от ядрата на собствените си атоми, така че се нуждаят от допълнителна енергия, за да прескачат от едно тяло в друго.
По време на триещата се електрификация едното от телата губи електрони, а другото печели електрони. По този начин в края на процеса двете тела ще имат товари с еднакъв модул, но с противоположни знаци.
Не всички тела ще се наелектризират при триене, за да се знае кои двойки материали, когато се трият, стават електрифицирани, е необходимо да се знае тяхното електрически афинитет, тъй като има материали, които са склонни да печелят електрони, но има и такива, които „предпочитат“ да ги загубят. Този афинитет е описан емпирично от таблица, известна като трибоелектрични серии.
НА трибоелектрични серии разделя различни материали в зависимост от тяхната тенденция да печелят или губят електрони. на масата|1| по-долу например първоматериали, в горната част са тези, които са склонни да придобиват товариположителен когато се търкат, тоест те са склонни да загубиелектрони. Вие най-новите материалиот своя страна са тези, които са склонни да абсорбират електрони и следователно да представят отрицателни заряди след разтриване проверете:
Материал |
Кожа на човешката ръка (суха и обезмаслена) |
Стъклена чаша |
Суха и обезмаслена човешка коса |
Акрил |
Там |
Хартия (сулфит, салфетки, хартия, използвана за изсушаване на ръцете и др.) |
Надут балонов каучук |
Пластмасови PVC, PP, винил (слама, найлонови торби, pvc облицовки и др.) |
Тефлон |
За да знаем кои материали са съвместими, тоест кои ще се наелектризират при триене, трябва изберете тези, които са най-отдалечени един от друг в таблицата, като например последно и първо, по пример. Правейки това, ние гарантираме, че един от елементите поглъща електроните, освободени от другия елемент, с който е разтрит.
Не спирайте сега... Има още след рекламата;)
Електрификация чрез контакт
Контактната електрификация се състои от направете две проводящи тела в контакт, при условие че поне едно от тях е предварително натоварено. Този тип електрификация се случва най-често между материалипроводници, тъй като електроните в тях са свободни и следователно са надарени с голяма мобилност. По този начин не е необходима допълнителна енергия, която да ги накара да прескачат от едно тяло на друго.
когато две идентични проводящи тела и при електрически зареден допир, електроните преминават от едното тяло в другото, докато електрическите заряди и на двете са равни. По този начин, ако искаме да знаем какъв е крайният заряд между тях, просто трябва да направим средно аритметично от натоварванията:
Предишното уравнение е валидно само за случая, когато две еднакви проводящи тела са в контакт, ако въпросният случай включва едновременен контакт между n тела, трябва да се вземе предвид броят на телата, проверете:
И накрая, ако телата са от различни размери, трябва да осъзнаем, че ще има движение на електрони само докато има потенциална разлика между тях, следователно, преминаването на електрони ще спре, когато електрически потенциал е еднакъв за всеки от тях.
Да разгледаме две проводящи сфери A и B с различни радиуси, обозначени с RНА и RБ.. На следващата фигура показваме формула на електрическия потенциал на всяка от тези сфери, след това ги съпоставяме, така че да получим формулата, която ни позволява да изчислим електрически заряд в тези сфери след контакт между тях, гледам:
Въпрос:НА и QБ. - електрически заряд на тела А и В
RНА и RБ.- лъчи на тела A и B
UНА менБ.- електрически потенциал на тела A и B
индукционна електрификация
Индукционната електрификация се състои от приближете предварително заредено тяло, наречено индуктор, по-близо до електрически неутрално проводящо тяло, наречено индуцирано, така че наличието на заряди в индуктора кара електроните в индуцираното тяло да се движат във вътрешността му, причинявайки a поляризация на товари.
НА поляризация на зарядите това не е нищо повече от разделяне между положителни и отрицателни заряди. Когато се поляризира, индуцираното тяло все още е неутрално, тъй като има еднакъв брой протони и електрони. По този начин, за да се наелектризира това тяло, е необходимо присъствието на друго тяло или дори средство, чрез което електроните могат да текат. Като правило, a земя, който се състои в свързване на индуцираното тяло със земята, посредством проводящ проводник.
След заземяването електроните, присъстващи в тялото на котвата, могат да текат към земята или от земята към тялото на котвата, в съответствие със знака на зарядите, присъстващи в тялото на индуктора.
В абстрактно, процесът на индукционна електрификация протича в следните стъпки:
- Етап 1: Приближение между индуктора и котвата.
- Стъпка 2: Поляризация на натоварванията на котвата поради приближение на индуктора.
- Стъпка 3: Заземяване на котвата, в присъствието на индуктора, така че електроните да могат да текат от земята или към земята.
- Стъпка 4: Премахване на земята.
- Стъпка 5: Просвет на индуктора.
Виж повече: Електромагнитна индукция - отговорна за появата на електрически токове в проводими материали
Упражнения по процеси на електрификация
Въпрос 1) (IF-SP) Следващата таблица показва трибоелектричните серии:
Заешка козина |
 |
Стъклена чаша | |
Човешка коса | |
Слюда | |
Там | |
котешка кожа | |
Коприна | |
Памук | |
Амбър | |
Ебонит | |
Полиестер | |
Полистирол | |
Пластмаса |
Чрез тази серия е възможно да се определи електрическият заряд, придобит от всеки материал, когато се трие с друг. Стиропорът, когато се търка с вълна, се зарежда отрицателно.
Стъклото, когато се търка с коприната, ще бъде заредено:
а) положително, тъй като е придобил протони.
б) положително, тъй като е загубил електрони.
в) отрицателно, тъй като е получил електрони.
г) отрицателно, тъй като е загубил протони.
д) с нулев електрически заряд, тъй като е невъзможно стъклото да бъде електрифицирано.
Шаблон: Буква Б
Резолюция:
Тъй като стъклото се появява преди коприната в трибоелектричната серия, то има по-голяма тенденция да придобива положителни електрически заряди от коприната, така че правилната алтернатива е буквата b.
Въпрос 2) (IF-SP) Светкавицата е електрически разряд с висока интензивност, който свързва бурените облаци с атмосферата и земята. Типичната интензивност на мълнията е 30 000 ампера, около хиляда пъти по-голяма от интензивността на електрически душ, а лъчите изминават разстояния от порядъка на 5 км.
(www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php. Достъп на: 10.30.2012.)
По време на буря положително зареден облак се приближава до сграда, която има гръмоотвод, както е показано на следващата фигура:
Според изявлението може да се каже, че при установяване на електрически разряд в гръмоотвода,
а) протоните преминават от облака към гръмоотвода.
б) протоните преминават от гръмоотвода към облака.
в) електроните преминават от облака към гръмоотвода.
г) електроните преминават от гръмоотвода към облака.
д) електроните и протоните се прехвърлят от едно тяло в друго.
Шаблон Буква Г
Резолюция:
Тъй като облакът е зареден с положителни заряди, той предизвиква движение на електрони от земята, в контакт с гръмоотвод, към облака, тъй като, както знаем, положителните заряди не се провеждат, така че правилната алтернатива е буква Г.
Въпрос 3) (Макензи) Наелектризирана метална сфера с електрически заряд, равен на -20,0 μC, се поставя в контакт с друга идентична електрически неутрална сфера. След това сферата се поставя срещу друга идентична, електрифицирана с електрически заряд, равен на 50.0 μC. След тази процедура сферите се разделят.
Електрическият заряд, съхраняван в сферата, в края на този процес е равен на:
а) 20,0 µC
б) 30,0 µC
в) 40,0 µC
г) 50,0 µC
д) 60,0 μC
Шаблон: Буква а
Резолюция:
Изявлението говори за два процеса на електрификация чрез контакт, като и двата включват две тела, така че ще направим изчислението на заряда в края на всеки процес, проверете:
Чрез добавяне и разделяне на електрическите заряди на всеки от контактите, ние откриваме, че крайният заряд трябва да бъде 20,0 µC, така че правилният отговор е буквата а.
Класове
|1| Таблица взета от: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/S%C3%A9rie%20Triboel%C3%A9trica.htm
От Рафаел Хеллерброк
Учител по физика
