Ηλεκτροστατική θωράκιση: πείραμα και εφαρμογές

θωράκισηηλεκτροστατικός είναι ένα φαινόμενο που προκαλεί το ηλεκτρικό πεδίο, εντός των αγωγών σε ηλεκτροστατική ισορροπία, είναι μηδενικό. Η ηλεκτροστατική θωράκιση προστατεύει τα ηλεκτρονικά κυκλώματα από ζημιές και δυσλειτουργίες όταν εκτίθενται σε εξωτερικά ηλεκτρικά πεδία.

Κοίταεπίσης: Υπολογισμός της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται - πώς να το κάνετε, παραδείγματα και ασκήσεις

Πώς λειτουργεί η ηλεκτροστατική θωράκιση;

Τα υλικά αγωγοί, όπως σίδηρος, ασήμι ή χρυσός, έχουν μεγάλη ποσότητα ηλεκτρόνιαΕλεύθερος. τέτοιος ηλεκτρόνια είναι σε θέση να κινούνται, χωρίς σχεδόν καμία αντίσταση μέσα στους αγωγούς. Αυτή η ελευθερία καθιστά αυτά τα ηλεκτρόνια ικανά να αναδιατάσσονται, σχεδόν στιγμιαία, κάθε φορά που ο αγωγός εκτίθεται σε α πεδίοηλεκτρικόςεξωτερικός.

Σε έναν μονωμένο αγωγό, αυτή η αναδιοργάνωση των ηλεκτρονίων το διατηρεί ουδέτερο, αλλά με συσσωρεύσεις φορτίου διαφορετικές περιοχές του (αυτή η κατάσταση ονομάζεται πόλωση), επιπλέον, στο εσωτερικό του, το ηλεκτρικό πεδίο θα είναι μηδενικό.

Μέσα στους αγωγούς, το εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο είναι πάντα μηδενικό.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το ηλεκτρικό πεδίο θα είναι μόνο εντελώςμηδενικό μέσα στους αγωγούς όταν είναι μέσα ισορροπίαηλεκτροστατικός. Η ηλεκτροστατική ισορροπία χαρακτηρίζεται από την κατάσταση ηρεμίας των ηλεκτρικών φορτίων, επομένως, δεν ισχύει για καταστάσεις στο ότι υπάρχουν ηλεκτρικά ρεύματα μέσα στους αγωγούς ή όταν ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο εφαρμόζεται στον αγωγό και μεταβλητός.

Επίσης, όταν ένας αγωγός βρίσκεται σε ηλεκτροστατική ισορροπία, αυτό είναι φορτίαυγρά (υπερβολικά φορτία), είναι διανέμεται σε όλο το τα δικα σου επιφάνεια, έτσι το ποσό των χρεώσεων ανά περιοχή, γνωστό ως πυκνότηταεπιφάνειαΕγώφιαλίδιοφορτίων, να είστε σταθεροί.

Αυτός είναι ο λόγος που το φαινόμενο είναι γνωστό ως δύναμη των συμβουλών - οι αγωγοί με αιχμηρές περιοχές (πολύ μικρών περιοχών) πρέπει να αντισταθμίσουν την πυκνότητα επιφανειακής φόρτισης. Για να γίνει αυτό, συσσωρεύουν μεγάλο αριθμό από αυτά. Αυτό κάνει τις συμβουλές πιο πιθανό να παράγουν σπινθήρες, όπως συμβαίνει με αλεξικέραυνο, χρησιμοποιείται για να διευκολύνει τη διέλευση των κεραυνών.

Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)

Εφαρμογές ηλεκτροστατικής θωράκισης

Η ηλεκτροστατική θωράκιση είναι ένα φαινόμενο μεγάλης χρήσης στα ηλεκτρονικά, αφού, μέσω αυτού, είναι πιθανή απομόνωση ηλεκτρικών κυκλωμάτων από πιθανές επιπτώσεις που προκαλούνται από παρεμβολές από ηλεκτρικά πεδία εξωτερικός. Η πιο διάσημη εφαρμογή ηλεκτροστατικής θωράκισης είναι η κλουβί faraday— ένα μεταλλικό κλουβί του οποίου η κύρια λειτουργία είναι να προστατεύει το εσωτερικό του από ηλεκτρικές εκκενώσεις.

Ας δούμε άλλες χρήσεις ηλεκτροστατικής θωράκισης:

• Καλώδια αγωγού - η ηλεκτροστατική θωράκιση χρησιμοποιείται στα καλώδια ήχου για την προστασία του μεταδιδόμενου σήματος από παρεμβολές που προκαλούνται από εξωτερικά ηλεκτρικά πεδία.

• Αυτοκίνητα - το εσωτερικό των οχημάτων είναι «ασφαλές» από κεραυνούς ή άλλες ηλεκτρικές εκκενώσεις, εφόσον οι επιβάτες βρίσκονται μέσα στο αυτοκίνητο, καθώς το αμάξωμα του είναι μεταλλικό.

• αγώγιμα ρούχα - είναι ρούχα γενικά κατασκευασμένα από ανοξείδωτο χάλυβα και άλλα υλικά, που χρησιμοποιούνται για την προστασία εργαζομένων που ασχολούνται άμεσα με δίκτυα υψηλής τάσης. Λειτουργούν ακριβώς όπως ένα κλουβί Faraday.

Το κλουβί του Faraday έχει χρησιμοποιηθεί για μεγάλο αριθμό πειραμάτων σχετικά με την ηλεκτρική ενέργεια. [1]

Πειραματιστείτε με ηλεκτροστατική θωράκιση

Υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός πειραμάτων που μπορούν να γίνουν για να παρατηρηθεί η δράση της ηλεκτροστατικής θωράκισης. Ένας από τους απλούστερους τρόπους για να κάνετε αυτήν την παρατήρηση είναι με τη χρήση του a μεταλλικό κόσκινο. Θέλετε να μάθετε περισσότερα σχετικά με αυτήν την πειραματική ρύθμιση; Διαβάστε το άρθρο μας σχετικά ηλεκτροστατική θωράκιση, στο ντοπρωκτικό του καικοπιαστής.

Τα περισσότερα από τα πειράματα που προτείνονται σε άρθρα Διαδικτύου μιλούν για τη χρήση αλουμινίου αλουμινίου, ταψιών ή ακόμη και φούρνου μικροκυμάτων για διακοπή του σήματος του κινητού τηλεφώνου. Ωστόσο, τέτοια φαινόμενα δεν απεικονίζουν στην πραγματικότητα την ηλεκτροστατική θωράκιση, αλλά την ηλεκτρομαγνητική θωράκιση της ραδιοκύματα.

Πιστώσεις εικόνας

[1] κοινά | Antoine Taveneaux

Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής

Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:

HELERBROCK, Ραφαέλ. "Ηλεκτροστατική θωράκιση". Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/blindagem-eletrostatica.htm. Πρόσβαση στις 27 Ιουνίου 2021.