Elektrifizierungsprozesse: was ist das, Typen, Übung

Elektrifizierungsprozesse sind Phänomene, bei denen Elektronen werden aufgrund eines Unterschieds in der Menge von von einem Körper auf einen anderen übertragen elektrische Ladungen zwischen zwei oder mehr Körpern existieren, oder sogar durch die Energiegewinnung aus dem Reibung zwischen Körpern.

Es gibt drei Arten von Elektrifizierungsprozessen: Reibung, Kontakt und Induktion. Das Verstehen, wie diese Prozesse ablaufen, durch ihre Definitionen sowie durch die Durchführung von Übungen, ist ein grundlegender Bestandteil des Studiums von undLetrostatika — einer der prominentesten Bereiche der Physik unter den Physikinhalten im National High School Exam (Enem).

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Was ist Elektrifizierung?

Elektrifizierung ist der Prozess der einen elektrisch neutralen Körper in einen elektrisch geladenen Körper verwandeln. Neutrale Körper sind solche mit der gleichen Menge an Protonen und Elektronen, da dies die mit einer elektrischen Ladung ausgestatteten subatomaren Teilchen sind.

Alle Elektrifizierungsprozesse bestehen aus einem Körper Elektronen entziehen oder zuführen. Das gleiche gilt nicht für die Protonen, die, weil sie in der Atomkern, kann nicht von einem Atom zum anderen transportiert werden. Daher, Wenn ein neutraler Körper Elektronen empfängt, wird seine Ladung negativ., umgekehrt, wenn es Elektronen verliert, wird seine Ladung positiv.

Sie existieren drei verschiedene Formen der Elektrifizierung: durch Reibung, durch Kontakt und durch Induktion. In diesem Artikel werden wir jeden von ihnen im Detail besprechen, beginnend mit dem ersten.

In der Abbildung wurde der Ballon durch Reibung elektrisiert und zieht dann kleine Papierstücke an.

Reibungselektrifizierung

Die Elektrifizierung durch Reibung erfolgt hauptsächlich wenn zwei oder mehr Isolierkörper aneinander gerieben werden. Das Reiben der Körper gibt den Elektronen in diesen Materialien Energie. Elektronen aus isolierenden Materialien werden normalerweise stark von den Kernen ihrer eigenen Atome angezogen, sodass sie zusätzliche Energie benötigen, um von einem Körper zum anderen zu springen.

Bei der Reibungselektrisierung verliert einer der Körper Elektronen und der andere nimmt Elektronen auf. Auf diese Weise haben die beiden Körper am Ende des Prozesses Lasten gleichen Moduls, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen.

Nicht alle Körper werden beim Reiben elektrisiert, um zu wissen, welche Materialpaare beim Reiben elektrisiert werden, ist es notwendig, ihre zu kennen elektrische Affinität, denn es gibt Materialien, die dazu neigen, Elektronen aufzunehmen, aber auch solche, die sie „bevorzugt“ verlieren. Diese Affinität wird empirisch durch eine Tabelle beschrieben, die als. bekannt ist triboelektrische Reihe.

DAS triboelektrische Reihe trennt verschiedene Materialien nach ihrer Tendenz, Elektronen aufzunehmen oder zu verlieren. auf dem Tisch|1| unten zum Beispiel die ErsteMaterialien, an der Spitze stehen diejenigen, die dazu neigen, zu erwerben Ladungenpositiv wenn sie gerieben werden, neigen sie dazu, NSElektronen. Du neueste Materialien, sind wiederum solche, die dazu neigen, Elektronen zu absorbieren und daher zu präsentieren negative Ladungen Überprüfen Sie nach dem Reiben:

Material

Menschliche Handhaut (trocken und fettfrei)

Glas

Trockenes und fettfreies Echthaar

Acryl

Dort

Papier (Sulfit, Servietten, Papier zum Händetrocknen usw.)

Aufgeblasener Ballongummi

Kunststoff PVC, PP, Vinyl (Stroh, Plastiktüten, PVC-Auskleidungen usw.)

Teflon

Um zu wissen, welche Materialien kompatibel sind, dh welche beim Reiben elektrisiert werden, müssen wir Wählen Sie in der Tabelle diejenigen aus, die am weitesten voneinander entfernt sind, z. B. letzte und erste, von Beispiel. Dadurch stellen wir sicher, dass eines der Elemente die vom anderen Element, mit dem es gerieben wird, freigesetzten Elektronen aufnimmt.

Elektrifizierung durch Kontakt

Kontaktelektrifizierung besteht aus zwei leitende Körper in Kontakt bringen, sofern mindestens einer von ihnen vorgespannt ist. Diese Art der Elektrifizierung findet am häufigsten zwischen MaterialienDirigenten, da die Elektronen in ihnen frei und daher mit ausgestattet sind große Mobilität. Auf diese Weise wird keine zusätzliche Energie benötigt, um sie von einem Körper zum anderen springen zu lassen.

wenn zwei identische leitende Körper und elektrisch geladener Berührung gehen Elektronen von einem Körper zum anderen, bis die elektrische Ladung beider gleich ist. Wenn wir also wissen wollen, wie hoch die endgültige Ladung zwischen ihnen ist, müssen wir nur das tun arithmetischer Durchschnitt der Lasten:

Die vorherige Gleichung lautet nur gültig für den Fall, wo zwei identische leitende Körper in Kontakt gebracht werden, wenn es sich um den gleichzeitigen Kontakt zwischen n Körpern handelte, ist die Anzahl der Körper zu berücksichtigen, prüfen Sie:

Schließlich, wenn die Leichen von verschiedene Größen, müssen wir uns bewusst sein, dass es nur so lange Elektronenbewegungen geben wird, wie es gibt Potenzieller unterschied zwischen ihnen wird daher der Durchgang von Elektronen aufhören, wenn die elektrisches Potenzial ist bei jedem gleich.

Betrachten Sie zwei leitende Kugeln A und B mit unterschiedlichen Radien, bezeichnet mit R_DAS und R_B. In der folgenden Abbildung zeigen wir die elektrische Potenzialformel von jeder dieser Kugeln, dann passen wir sie an, so dass wir die Formel erhalten, mit der wir die berechnen können elektrische Ladung in diesen Sphären nach Kontakt zwischen ihnen, sehen:

Q_DAS und Q_B – elektrische Ladung der Körper A und B

R_DAS und R_B– Strahlen der Körper A und B

U_DAS mich_B– elektrisches Potenzial der Körper A und B

Induktionselektrifizierung

Induktionselektrifizierung besteht aus einen zuvor geladenen Körper, einen sogenannten Induktor, einem elektrisch neutralen leitenden Körper, einen sogenannten induzierten, näher bringen, so dass das Vorhandensein von Induktorladungen dazu führt, dass sich die Elektronen im induzierten Körper darin bewegen, was zu a Polarisation von Lasten.

DAS Polarisation von Ladungen es ist nichts anderes als eine Trennung zwischen positiven und negativen Ladungen. Polarisiert ist der induzierte Körper noch neutral, da er die gleiche Anzahl an Protonen und Elektronen besitzt. Damit dieser Körper elektrifiziert werden kann, ist die Anwesenheit eines anderen Körpers oder sogar eines Mittels erforderlich, durch das die Elektronen fließen können. In der Regel a Boden, die darin besteht, den induzierten Körper durch einen Leiterdraht mit Erde zu verbinden.

Nach der Erdung können die im Ankerkörper vorhandenen Elektronen je nach Vorzeichen der im Induktorkörper vorhandenen Ladungen zur Erde oder von der Erde zum Ankerkörper fließen.

In abstrakt, erfolgt der Induktionselektrifizierungsprozess in folgenden Schritten:

• Schritt 1: Näherung zwischen Induktor und Anker.
• Schritt 2: Polarisation der Ankerlasten durch Induktor-Approximation.
• Schritt 3: Erdung des Ankers in Gegenwart des Induktors, damit Elektronen vom Boden oder zum Boden fließen können.
• Schritt 4: Bodenentfernung.
• Schritt 5: Induktorspiel.

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Übungen zu Elektrifizierungsprozessen

Frage 1) (IF-SP) Die folgende Tabelle zeigt die triboelektrische Reihe:

Kaninchenfell
Glas
Menschliches Haar
Glimmer
Dort
Katzenhaut
Die Seide
Baumwolle
Bernstein
Ebonit
Polyester
Polystyrol
Kunststoff

Durch diese Reihe ist es möglich, die elektrische Ladung zu bestimmen, die von jedem Material beim Reiben an einem anderen aufgenommen wird. Styropor lädt sich beim Reiben mit Wolle negativ auf.

Das Glas, wenn es mit der Seide gerieben wird, wird berechnet:

a) positiv, da es Protonen gewonnen hat.

b) positiv, da es Elektronen verloren hat.

c) negativ, da es Elektronen aufnahm.

d) negativ, da es Protonen verloren hat.

e) ohne elektrische Ladung, da das Glas nicht elektrifiziert werden kann.

Rückmeldung: Buchstabe b

Auflösung:

Da Glas in der triboelektrischen Reihe vor Seide auftritt, hat es eine größere Tendenz, positive elektrische Ladungen anzunehmen als Seide, daher ist die richtige Alternative der Buchstabe b.

Frage 2) (IF-SP) Blitze sind elektrische Entladungen hoher Intensität, die Gewitterwolken mit der Atmosphäre und dem Boden verbinden. Die typische Blitzstärke beträgt 30.000 Ampere, etwa das Tausendfache der Intensität einer elektrischen Dusche, und die Strahlen breiten sich über Entfernungen in der Größenordnung von 5 km aus.

(www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php. Zugriff am: 30.10.2012.)

Während eines Gewitters nähert sich eine positiv geladene Wolke einem Gebäude mit Blitzableiter, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Laut Aussage lässt sich sagen, dass beim Herstellen einer elektrischen Entladung im Blitzableiter

a) Protonen wandern von der Wolke zum Blitzableiter.

b) Protonen gelangen vom Blitzableiter zur Wolke.

c) Elektronen gehen von der Wolke zum Blitzableiter.

d) Elektronen gehen vom Blitzableiter zur Wolke.

e) Elektronen und Protonen werden von einem Körper zum anderen übertragen.

Rückmeldung Buchstabe D

Auflösung:

Da die Wolke mit positiven Ladungen geladen ist, induziert sie die Bewegung von Elektronen vom Boden in Kontakt mit dem Blitzableiter, in Richtung der Wolke, da die positiven Ladungen ja bekanntlich nicht geleitet werden, also ist die richtige Alternative die Buchstabe D.

Frage 3) (Mackenzie) Eine elektrifizierte Metallkugel mit einer elektrischen Ladung von -20,0 μC wird mit einer anderen identischen elektrisch neutralen Kugel in Kontakt gebracht. Dann wird die Kugel gegen eine andere identische gelegt, die mit einer elektrischen Ladung von 50,0 μC elektrisiert ist. Nach diesem Vorgang werden die Kugeln getrennt.

Die in der Kugel gespeicherte elektrische Ladung am Ende dieses Prozesses ist gleich:

a) 20,0 µC

b) 30,0 µC

c) 40,0 µC

d) 50,0 µC

e) 60,0 µC

Rückmeldung: Buchstabe a

Auflösung:

Die Aussage spricht von zwei Prozessen der Elektrifizierung durch Kontakt, an denen beide zwei Körper beteiligt sind, daher werden wir die Ladung am Ende jedes Prozesses berechnen, überprüfen Sie:

Durch Addieren und Dividieren der elektrischen Ladungen an jedem der Kontakte finden wir, dass die endgültige Ladung 20,0 µC betragen sollte, also ist die richtige Antwort der Buchstabe a.

Noten

|1| Tabelle entnommen aus: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/S%C3%A9rie%20Triboel%C3%A9trica.htm

Von Rafael Hellerbrock
Physik Lehrer

Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/processo-eletrizacao.htm