Sähköistysprosessit: mikä se on, tyypit, liikunta

Sähköistysprosessit ovat ilmiöitä, joissa elektronit siirretään kehosta toiseen eron vuoksi sähkövaraus kahden tai useamman kehon välillä tai jopa hankkimalla energiaa kitka elinten välillä.

Sähköistysprosesseja on kolme tyyppiä: kitka, kosketus ja induktio. Näiden prosessien ymmärtäminen sekä niiden määrittelyjen että harjoitusten suorittamisen avulla on olennainen osa tutkimusta jaletrostatics - yksi merkittävimmistä fysiikan alueista fyysisen sisällön joukossa kansallisen lukion tentissä (Enem).

Katso myös: Vinkkejä Enem-fysiikan kysymysten opiskeluun

Mikä on sähköistys?

Sähköistys on muuta sähköisesti neutraali runko sähköisesti varautuneeksi rungoksi. Neutraaleja kappaleita ovat ne, joilla on sama määrä protonit ja elektronit, koska nämä ovat subatomisia hiukkasia, joille on annettu sähkövaraus.

Kaikki sähköistysprosessit koostuvat vetää tai syöttää elektroneja kehoon. Samaa ei voida sanoa protoneista, jotka, koska ne ovat loukussa atomituuma, ei voida kuljettaa yhden atomin välillä. Täten,

instagram story viewer

kun neutraali kappale vastaanottaa elektroneja, sen varaus muuttuu negatiiviseksipäinvastoin kun se menettää elektroneja, sen varauksesta tulee positiivinen.

Ne ovat olemassa kolme erillistä sähköistämismuotoa: kitkan, kosketuksen ja induktion avulla. Tässä artikkelissa keskustelemme niistä jokaisesta yksityiskohtaisesti ensimmäisestä alkaen.

Kuvassa ilmapallo on sähköistetty kitkalla ja houkuttelee sitten pieniä paperinpaloja.

kitkansähköistys

Sähköinen kitka tapahtuu pääasiassa kun kahta tai useampaa eristekappaletta hierotaan toisiaan vastaan. Elinten hierominen antaa energiaa näiden materiaalien elektroneille. Eristemateriaalien elektronit vetävät yleensä voimakkaasti omien atomiensa ytimiin, joten he tarvitsevat ylimääräistä energiaa siirtyäkseen kehosta toiseen.

Kitka-sähköistyksen aikana toinen kappaleista menettää elektroneja ja toinen saa elektroneja. Näin prosessin lopussa molemmilla elimillä on kuormat, joilla on sama moduuli mutta vastakkaiset merkit.

Kaikkia kappaleita ei sähköistetä, kun ne hierotaan, jotta tiedetään, mitkä materiaaliparit hierotaan, ne on tiedettävä sähköinen affiniteetti, koska on materiaaleja, joilla on taipumus hankkia elektroneja, mutta on myös materiaaleja, jotka "haluavat" menettää ne. Tätä affiniteettia kuvataan empiirisesti taulukossa, joka tunnetaan nimellä triboelektrinen sarja.

THE triboelektrinen sarja erottaa eri materiaalit niiden taipumuksen mukaan saada tai menettää elektroneja. pöydässä|1| alla, esimerkiksi ensimmäinenmateriaalit, sen kärjessä ovat ne, joilla on taipumus hankkia kuormiapositiivinen kun hierotaan, eli heillä on taipumus menettääelektronit. Sinä uusimmat materiaalitovat puolestaan sellaisia, joilla on taipumus absorboida elektroneja ja siten esiintyä negatiiviset maksut Tarkista hieronnan jälkeen:

Materiaali

Ihmisen käsi iho (kuiva ja rasvaton)

Lasi

Kuivat ja rasvattomat hiukset

Akryyli

Siellä

Paperi (sulfiitti, lautasliinat, paperi, jota käytetään käsien kuivattamiseen, jne.)

Puhallettu ilmakumikumi

Muovi PVC, PP, vinyyli (olki, muovipussit, PVC-vuoraukset jne.)

Teflon

Meidän on tiedettävä, mitkä materiaalit ovat yhteensopivia, toisin sanoen jotka sähköistetään, kun ne hierotaan valitse taulukosta toisistaan kauimpana olevat, kuten viimeinen ja ensimmäinen, esimerkki. Näin varmistamme, että yksi elementeistä absorboi toisen elementin, jolla sitä hierotaan, vapauttamat elektronit.

Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)

Sähköistys kosketuksella

Kontaktisähköistys koostuu saada kaksi johtavaa kappaletta kosketuksiin edellyttäen, että ainakin yksi niistä on esikuormitettu. Tämän tyyppinen sähköistys tapahtuu useimmiten välillä materiaalejajohtimet, koska elektronit niissä ovat vapaita ja siten varustettuja suuri liikkuvuus. Tällä tavalla ei tarvita ylimääräistä energiaa, jotta heidät saataisiin hyppäämään ruumiista toiseen.

kun kaksi identtiset johtavat kappaleet ja sähköisesti varautuneen kosketuksen kautta elektronit kulkevat kehosta toiseen, kunnes molempien sähkövarat ovat samat. Jos siis haluamme tietää, mikä on niiden välinen lopullinen varaus, meidän on vain tehtävä aritmeettinen keskiarvo kuormista:

Edellinen yhtälö on voimassa vain siinä tapauksessa, missä kaksi identtistä johtavaa kappaletta ovat yhteydessä toisiinsa, jos kyseinen tapaus koski samanaikaista kosketusta n ruumiin välillä, ruumiin lukumäärä olisi otettava huomioon, tarkista:

Lopuksi, jos ruumiit ovat kotoisin erikokoisia, meidän on ymmärrettävä, että elektroneja voi liikkua vain niin kauan kuin niitä on mahdollinen eroavaisuus niiden välillä elektronien kulku siis loppuu, kun sähköinen potentiaali on sama kullekin heistä.

Tarkastellaan kahta johtavaa palloa A ja B, joilla on erilainen säde ja joita merkitään R: llä_THE ja R_B. Seuraavassa kuvassa näytetään sähköpotentiaalikaava näiden pallojen välillä, sovitamme ne sitten yhteen niin, että saamme kaavan, jonka avulla voimme laskea sähkövaraus näillä aloilla heidän välisen yhteydenoton jälkeen, katsella:

Q_THE ja Q_B - kappaleiden A ja B sähkövaraus

R_THE ja R_B- kappaleiden A ja B säteet

U_THE minä_B- kappaleiden A ja B sähköpotentiaali

induktiosähköistys

Induktiosähköistys koostuu tuo aiemmin varautunut runko, jota kutsutaan induktoriksi, lähemmäksi sähköisesti neutraalia johtavaa runkoa, jota kutsutaan indusoiduksi, niin että varausten läsnäolo induktorissa saa aikaan indusoidun rungon elektronien liikkumisen sisätiloissa aiheuttaen a polarisaatio kuormia.

THE varausten polarisaatio se on vain eroa positiivisten ja negatiivisten varausten välillä. Polaroituna indusoitu kappale on edelleen neutraali, koska siinä on sama määrä protoneja ja elektroneja. Siten, jotta tämä runko sähköistyy, on välttämätöntä, että läsnä on toinen kappale tai jopa väline, jonka läpi elektronit voivat virrata. Yleensä a maahan, joka koostuu indusoidun rungon liittämisestä maahan johtavalla langalla.

Maadoituksen jälkeen ankkuri-rungossa olevat elektronit voivat virrata kohti maata tai maasta kohti ankkuri-runkoa induktorirungossa olevien varausten merkin mukaan.

Sisään abstrakti, induktiosähköistysprosessi tapahtuu seuraavissa vaiheissa:

Vaihe 1: Induktorin ja ankkurin välinen likiarvo.
Vaihe 2: Ankkurikuormien polarisaatio induktorin lähentämisen vuoksi.
Vaihe 3: Maadoitetaan ankkuri induktorin läsnä ollessa, jotta elektronit voivat virrata maasta tai maahan.
Vaihe 4: Maan poisto.
Vaihe 5: Induktorin välys.

Katso lisää: Sähkömagneettinen induktio - vastuussa sähkövirtojen syntymisestä johtavissa materiaaleissa

Harjoitukset sähköistysprosesseille

Kysymys 1) (IF-SP) Seuraava taulukko esittää triboelektriset sarjat:

Kanin turkki
Lasi
Ihmiskarva
Kiille
Siellä
kissan iho
Silkki
Puuvilla
Keltainen
Eboniitti
Polyesteri
Polystyreeni
Muovi

Tämän sarjan avulla on mahdollista määrittää kunkin materiaalin hankkima sähkövaraus toisella hieromalla. Polystyreenivaahto, kun sitä hierotaan villalla, varautuu negatiivisesti.

Lasi, kun sitä hierotaan silkillä, ladataan:

a) positiivisesti, kun se sai protoneja.

b) positiivisesti, koska se menetti elektroneja.

c) negatiivisesti, koska se sai elektroneja.

d) negatiivisesti, koska se menetti protoneja.

e) ilman sähkövarausta, koska lasia on mahdotonta sähköistää.

Sapluuna: Kirje B

Resoluutio:

Koska lasi esiintyy silkin edessä triboelektrisissä sarjoissa, sillä on suurempi taipumus hankkia positiivisia sähkövaroja kuin silkillä, joten oikea vaihtoehto on b-kirjain.

Kysymys 2) (IF-SP) Salama on korkean intensiteetin sähköpurkaus, joka yhdistää myrskypilvet ilmakehään ja maahan. Tyypillinen salaman voimakkuus on 30000 ampeeria, noin tuhat kertaa sähkösuihkun voimakkuus, ja säteet kulkevat noin 5 km: n etäisyydellä.

(www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php. Pääsy: 10.30.2012.)

Myrskyn aikana positiivisesti varautunut pilvi lähestyy rakennusta, jossa on salamanvarsi, kuten seuraava kuva osoittaa:

Lausunnon mukaan voidaan sanoa, että kun salama luodaan sähköpurkausta,

a) protonit kulkevat pilvestä salamanvarteen.

b) protonit kulkevat salamanvarresta pilveen.

c) elektronit kulkevat pilvestä salamanvarteen.

d) elektronit kulkevat salamanvarresta pilveen.

e) elektronit ja protonit siirtyvät kehosta toiseen.

Sapluuna Kirjain D

Resoluutio:

Koska pilvi on ladattu positiivisilla varauksilla, se indusoi elektronien liikkumisen maasta kosketuksessa salama, kohti pilvea, koska, kuten tiedämme, positiivisia varauksia ei suoriteta, joten oikea vaihtoehto on kirjain D.

Kysymys 3) (Mackenzie) Sähköistetty metallipallo, jonka sähkövaraus on -20,0 μC, asetetaan kosketukseen toisen identtisen, sähköisesti neutraalin pallon kanssa. Sitten pallo asetetaan toista identtistä palloa vasten, sähköistetään sähkövarauksella, joka on yhtä suuri kuin 50,0 μC. Tämän toimenpiteen jälkeen pallot erotetaan.

Palloon varastoitu sähkövaraus tämän prosessin lopussa on yhtä suuri kuin:

a) 20,0 uC

b) 30,0 uC

c) 40,0 uC

d) 50,0 uC

e) 60,0 μC

Sapluuna: Kirjain a

Resoluutio:

Lausunnossa puhutaan kahdesta kontaktisähköistysprosessista, joissa molemmissa on kaksi elintä, joten teemme varauksen laskennan kunkin prosessin lopussa, tarkista: