Процеси на електрификация са явления, в които електрони се прехвърлят от едно тяло в друго поради разлика в количеството на електрически заряди съществува 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 как протичат тези процеси, чрез техните дефиниции, както и чрез изпълнение на упражнения, е основна част от изследването на илетростатици — една от най-изявените области на физиката сред съдържанието по физика в Националния гимназиален изпит (Enem).
Вижте също: Съвети какво да уча за въпроси по физика на Enem
Какво е електрификация?
Електрификацията е процес на превръщане на електрически неутрално тяло в електрически заредено тяло. Неутралните тела са тези, които имат еднакво количество протони и електрони, тъй като това са субатомните частици, надарени с електрически заряд.
Всички процеси на електрификация се състоят от изтеглят или доставят електрони към тялото. Същото не може да се каже за протоните, които, тъй като са уловени в
атомно ядро, не може да се пренася между един атом и друг. Поради това, когато неутралното тяло получи електрони, зарядът му става отрицателен., обратно, когато загуби електрони, зарядът му става положителен.Те съществуват три различни форми на електрификация: чрез триене, чрез контакт и чрез индукция. В тази статия ще обсъдим всеки от тях подробно, като започнем с първия.
фрикционна електрификация
Електрификацията чрез триене се случва главно когато две или повече изолационни тела се трият едно в друго. Процесът на триене на телата дава енергия на електроните в тези материали. Електроните от изолационни материали обикновено са силно привлечени от ядрата на собствените си атоми, така че се нуждаят от допълнителна енергия, за да прескачат от едно тяло в друго.
При наелектризиране на триене едно от телата губи електрони, а другото получава електрони. По този начин, в края на процеса, двете тела ще имат натоварвания 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, се наелектризират, е необходимо да се знае тяхната електрически афинитет, тъй като има материали, които са склонни да получават електрони, но има и такива, които „предпочитат“ да ги губят. Този афинитет е описан емпирично от таблица, известна като трибоелектрични серии.
THE трибоелектрични серии разделя различни материали в зависимост от тяхната тенденция да получават или губят електрони. на масата|1| по-долу, например, първоматериали, на върха са тези, които са склонни да придобиват товариположителен когато се търкат, тоест са склонни да губятелектрони. Вие най-новите материали, от своя страна, са тези, които са склонни да абсорбират електрони и следователно да се представят отрицателни заряди след като са били търкани, проверете:
Материал |
Кожа на човешките ръце (суха и обезмаслена) |
Стъклена чаша |
Суха и обезмаслена човешка коса |
акрил |
Там |
Хартия (сулфит, салфетки, хартия за сушене на ръце и др.) |
Напомпана гума за балон |
Пластмаса PVC, PP, винил (слама, найлонови торбички, pvc облицовки и др.) |
тефлон |
За да знаем кои материали са съвместими, тоест кои ще се наелектризират при триене, трябва изберете най-отдалечените един от друг в таблицата, като последен и първи, по пример. По този начин гарантираме, че един от елементите абсорбира електроните, освободени от другия елемент, с който се търка.
Електрификация чрез контакт
Контактната електрификация се състои от накарайте две проводящи тела да влязат в контакт, при условие че поне едно от тях е предварително натоварено. Този вид електрификация се случва най-често между материалипроводници, тъй като електроните в тях са свободни и следователно надарени с голяма мобилност. По този начин не е необходима допълнителна енергия, за да ги накара да скачат от едно тяло в друго.
когато две идентични проводящи тела и електрически заредено докосване, електроните преминават от едно тяло в другото, докато електрическите заряди на двете са равни. По този начин, ако искаме да знаем какъв е крайният заряд между тях, просто трябва да го направим средно аритметично от натоварванията:
Предишното уравнение е валиден само за случая, когато две еднакви проводящи тела са поставени 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 само на електрони, 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 като RTHE и РБ. На следващата фигура показваме формула за електрически 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:
ВTHE и QБ – електрически заряд на тела А и В
РTHE и РБ– лъчи на тела А и В
УTHE азБ– електрически потенциал на тела А и В
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 на индукторите кара електроните в индуцираното тяло да се движат вътре в него, причинявайки поляризация на товари.
THE поляризация на зарядите това не е нищо повече от разделяне между положителни и отрицателни заряди. Когато е поляризирано, индуцираното тяло все още е неутрално, тъй като има същия брой протони и електрони. По този начин, за да се наелектризира това тяло, е необходимо наличието на друго тяло или дори средство, през което електроните могат да текат. По правило а земята, който се състои в свързване на индуцираното тяло към земята, чрез проводник.
След заземяването електроните, присъстващи в тялото на котвата, могат да текат към земята или от земята към тялото на котвата, според знака на зарядите, присъстващи в тялото на индуктора.
В абстрактно, процесът на индукционна електрификация протича в следните стъпки:
- Етап 1: Апроксимация между индуктор и котва.
- Стъпка 2: Поляризация на натоварванията на котвата поради приближаване на индуктора.
- Стъпка 3: Заземяване на котвата, в присъствието на индуктор, така че електроните да могат да текат от земята или към земята.
- Стъпка 4: Отстраняване 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) Таблицата по-долу 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 електрическия заряд, придобит от всеки материал, когато се трие с друг. Стиропорът, когато се трие с вълна, се зарежда отрицателно.
Стъклото, когато се трие с коприната, ще се зареди:
а) положително, тъй като е получил протони.
б) положително, тъй като е загубил електрони.
в) отрицателно, тъй като придобива електрони.
г) отрицателно, тъй като губи протони.
д) с нулев електрически заряд, тъй като е невъзможно стъклото да се наелектризира.
Обратна връзка: буква Б
Резолюция:
Тъй като стъклото се появява преди коприната в трибоелектричната серия, то има по-голяма склонност да придобива положителни електрически заряди от коприната, така че правилната алтернатива е буквата b.
Въпрос 2) (IF-SP) Светкавицата е електрически разряд с висок интензитет, който свързва буреносните облаци с атмосферата и земята. Типичният интензитет на мълнията е 30 000 ампера, около хиляда пъти интензитета на електрически душ, а лъчите пътуват на разстояния от порядъка на 5 км.
(www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php. Достъп на: 30.10.2012 г.)
По време на буря положително зареден облак се приближава до сграда, която има гръмоотвод, както е показано на следната 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) електрони и протони преминават от едно тяло на друго.
Обратна връзка Писмо Д
Резолюция:
Тъй като облакът е зареден с положителни заряди, той предизвиква движението 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 Д.
Въпрос 3) (Макензи) Електрифицирана 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, съхранен в сферата, в края на този процес, е равен на:
а) 20,0 µC
б) 30,0 цС
в) 40,0 цС
г) 50,0 цС
д) 60,0 цС
Обратна връзка: Буква а
Резолюция:
Изявлението говори за два процеса на електрификация чрез контакт, като и двата включват две тела, така че ще направим изчисляване на заряда в края на всеки процес, проверете:
Чрез добавяне и разделяне на електрическите заряди на всеки от контактите установяваме, че крайният заряд трябва да бъде 20,0 µC, така че правилният отговор е буквата а.
Оценки
|1| Таблицата е взета от: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/S%C3%A9rie%20Triboel%C3%A9trica.htm
От Рафаел Хелърброк
Учител по физика
Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/processo-eletrizacao.htm