Elektrificeringsprocesser er fænomener, hvor elektroner overføres fra et organ til et andet på grund af en forskel i mængden af elektriske opladninger findes mellem to eller flere organer eller endda ved erhvervelse af energi fra friktion mellem kroppe.
Der er tre typer elektrificeringsprocesser, de er: friktion, kontakt og induktion. At forstå, hvordan disse processer opstår, gennem deres definitioner samt gennemførelse af øvelser, er en grundlæggende del af studiet af ogletrostatik - et af de mest fremtrædende områder inden for fysik blandt fysikindholdet i National High School Exam (Enem).
Se også: Tips til, hvad man skal studere for spørgsmål om enemfysik
Hvad er elektrificering?
Elektrificering er processen med drej et elektrisk neutralt legeme til et elektrisk ladet legeme. Neutrale kroppe er dem, der har den samme mængde protoner og elektroner, da disse er de subatomære partikler udstyret med en elektrisk ladning.
Alle elektrificeringsprocesser består af trække eller levere elektroner til et legeme
. Det samme kan ikke siges om protonerne, som, fordi de er fanget i atomkerne, kan ikke bæres mellem et atom og et andet. Dermed, når et neutralt legeme modtager elektroner, bliver dets ladning negativomvendt når den mister elektroner, bliver dens ladning positiv.De findes tre forskellige former for elektrificering: ved friktion, ved kontakt og ved induktion. I denne artikel vil vi diskutere hver af dem i detaljer, begyndende med den første.
Friktionselektrificering
Elektricering ved friktion sker hovedsageligt når to eller flere isolerende kroppe gnides mod hinanden. Processen med at gnide organerne giver energi til elektronerne i disse materialer. Elektroner fra isolerende materialer tiltrækkes ofte stærkt til kernerne i deres egne atomer, så de har brug for ekstra energi til at hoppe fra en krop til en anden.
Under friktionselektrificering mister et af legemerne elektroner, og det andet vinder elektroner. På denne måde vil de to organer have i slutningen af processen belastninger med lige modul men med modsatte tegn.
Ikke alle kroppe bliver elektrificeret, når de gnides, for at vide hvilke par af materialer, når de gnides, bliver elektrificeret, er det nødvendigt at kende deres elektrisk affinitet, da der er materialer, der har tendens til at vinde elektroner, men der er også dem, der "foretrækker" at miste dem. Denne affinitet er beskrevet empirisk af en tabel kendt som triboelektriske serier.
DET triboelektriske serier adskiller forskellige materialer efter deres tendens til at vinde eller miste elektroner. i bordet|1| nedenfor, f.eks førstmaterialer, øverst på det er dem, der har tendens til at erhverve sig belastningerpositiv når de gnides, det vil sige, de har tendens til at tabeelektroner. Du nyeste materialerer til gengæld dem, der har tendens til at absorbere elektroner og derfor præsenterer negative afgifter efter at de er blevet gnides, skal du kontrollere:
Materiale |
Menneskelig håndhud (tør og ikke-fedt) |
Glas |
Tørt og fedtfrit menneskehår |
Akryl |
Der |
Papir (sulfit, servietter, papir, der bruges til at tørre hænder osv.) |
Oppustet ballongummi |
Plast PVC, PP, vinyl (halm, plastposer, pvc-foringer osv.) |
Teflon |
For at vide, hvilke materialer der er kompatible, det vil sige hvilke der elektrificeres, når de gnides, skal vi vælg dem, der er længst væk fra hinanden i tabellen, f.eks. den sidste og den første, ved eksempel. Ved at gøre dette sikrer vi, at et af elementerne absorberer elektronerne frigivet af det andet element, som det gnides med.
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen;)
Elektrificering ved kontakt
Kontaktelektrificering består af få to ledende kroppe til at komme i kontakt, forudsat at mindst en af dem er forudindlæst. Denne type elektrificering sker oftest mellem materialerledere, da elektronerne i dem er frie og derfor udstyret med stor mobilitet. På denne måde er der ikke behov for yderligere energi for at få dem til at hoppe fra en krop til en anden.
når to identiske ledende kroppe og elektrisk ladet berøring, elektroner passerer fra det ene legeme til det andet, indtil de elektriske ladninger for begge er lige store. Således, hvis vi vil vide, hvad den endelige afgift er mellem dem, er vi bare nødt til at gøre det aritmetisk gennemsnit af belastningerne:
Den tidligere ligning er kun gyldig for det tilfælde hvor to identiske ledende kroppe er i kontakt, hvis den pågældende sag involverede samtidig kontakt mellem n organer, skal antallet af kroppe tages i betragtning, kontroller:
Endelig, hvis ligene er fra forskellige størrelser, må vi indse, at der kun vil være elektronbevægelse, så længe der er potentiel forskel mellem dem vil derfor elektronens passage ophøre, når elektrisk potentiale er det samme for hver af dem.
Overvej to ledende kugler A og B med forskellige radier, betegnet RDET og RB. I den følgende figur viser vi elektrisk potentialeformel af hver af disse sfærer, så matcher vi dem, så vi får formlen, der giver os mulighed for at beregne elektrisk ladning på disse områder efter kontakt mellem dem, holde øje:
QDET og QB - elektrisk ladning af legeme A og B
RDET og RB- stråler fra legeme A og B
UDET migB- elektrisk potentiale i legeme A og B
induktionselektrificering
Induktionselektrificering består af bringe et tidligere ladet legeme, kaldet en induktor, tættere på et elektrisk neutralt ledende legeme, kaldet et induceret, således at tilstedeværelsen af induktorens ladninger får elektronerne i det inducerede legeme til at bevæge sig i dets indre og forårsager en polarisering af belastninger.
DET polarisering af ladninger det er intet andet end en adskillelse mellem positive og negative ladninger. Når det er polariseret, er det inducerede legeme stadig neutralt, da det har det samme antal protoner og elektroner. For at dette legeme kan blive elektrificeret, er det således nødvendigt tilstedeværelsen af et andet legeme eller endda et middel, gennem hvilket elektronerne kan strømme. Som regel er en jord, som består i at forbinde det inducerede legeme til jorden ved hjælp af en ledende ledning.
Efter jordforbindelse kan de elektroner, der er til stede i ankerlegemet, strømme mod jorden eller fra jorden mod ankerlegemet ifølge tegnet på de ladninger, der findes i induktorlegemet.
I abstrakt, finder induktionselektrificeringsprocessen sted i følgende trin:
- Trin 1: Tilnærmelse mellem spolen og ankeret.
- Trin 2: Polarisering af ankerbelastninger på grund af tilnærmelse af induktoren.
- Trin 3: Jordforbindelse af ankeret i nærværelse af induktoren, så elektroner kan strømme fra jorden eller til jorden.
- Trin 4: Fjernelse af jorden.
- Trin 5: Spolehøjde.
Se mere: Elektromagnetisk induktion - ansvarlig for fremkomsten af elektriske strømme i ledende materialer
Øvelser i elektrificeringsprocesser
Spørgsmål 1) (IF-SP) Følgende tabel viser den triboelektriske serie:
Kanin pels |
 |
Glas | |
Menneskehår | |
Glimmer | |
Der | |
kattehud | |
Silke | |
Bomuld | |
Rav | |
Ebonit | |
Polyester | |
Polystyren | |
Plast |
Gennem denne serie er det muligt at bestemme den elektriske ladning, der opnås af hvert materiale, når det gnides med et andet. Styrofoam, når det gnides med uld, bliver negativt ladet.
Når glasset gnides med silken, oplades det:
a) positivt, da det fik protoner.
b) positivt, da det mistede elektroner.
c) negativt, fordi det fik elektroner.
d) negativt, da det mistede protoner.
e) uden elektrisk ladning, da det er umuligt for glasset at blive elektrificeret.
Feedback: Bogstav B
Løsning:
Da glas vises før silke i den triboelektriske serie, har det en større tendens til at erhverve positive elektriske ladninger end silke, så det rigtige alternativ er bogstavet b.
Spørgsmål 2) (IF-SP) Lyn er en højintensiv elektrisk afladning, der forbinder stormskyer med atmosfæren og jorden. Den typiske lynintensitet er 30.000 ampere, cirka tusind gange intensiteten af et elektrisk brusebad, og strålerne kører afstande i størrelsesordenen 5 km.
(www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php. Adgang til: 10.30.2012.)
Under en storm nærmer sig en positivt ladet sky en bygning, der har en lynstang, som vist i følgende figur:
Ifølge erklæringen kan det siges, at når der etableres en elektrisk afladning i lynstangen,
a) protoner passerer fra skyen til lynstangen.
b) protoner passerer fra lynstangen til skyen.
c) elektroner passerer fra skyen til lynstangen.
d) elektroner passerer fra lynstangen til skyen.
e) elektroner og protoner overføres fra en krop til en anden.
Feedback Bogstav D
Løsning:
Da skyen er ladet med positive ladninger, inducerer den bevægelsen af elektroner fra jorden, i kontakt med lynstang mod skyen, da de positive ladninger, som vi ved, ikke gennemføres, så det rigtige alternativ er bogstav D.
Spørgsmål 3) (Mackenzie) En elektrificeret metallisk kugle med en elektrisk ladning svarende til -20,0 μC placeres i kontakt med en anden identisk elektrisk neutral kugle. Derefter placeres kuglen mod en anden identisk, elektrificeret med en elektrisk ladning svarende til 50,0 μC. Efter denne procedure adskilles kuglerne.
Den elektriske ladning, der er gemt i sfæren, ved afslutningen af denne proces er lig med:
a) 20,0 µC
b) 30,0 µC
c) 40,0 µC
d) 50,0 µC
e) 60,0 μC
Feedback: Bogstav a
Løsning:
Erklæringen taler om to processer til elektrificering ved kontakt, der begge involverer to organer, så vi foretager beregningen af ladningen i slutningen af hver proces, kontroller:
Ved at tilføje og dele de elektriske ladninger på hver af kontakterne finder vi, at den endelige opladning skal være 20,0 µC, så det rigtige svar er bogstavet a.
Karakterer
|1| Tabel taget fra: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/S%C3%A9rie%20Triboel%C3%A9trica.htm
Af Rafael Hellerbrock
Fysikklærer
