Sähköistysprosessit: mikä se on, tyypit, harjoitus

protection click fraud

Sähköistysprosessit ovat ilmiöitä, joissa elektroneja siirtyvät kehosta toiseen määräeron vuoksi sähkömaksut olemassa kahden tai useamman kehon välillä tai jopa hankkimalla energiaa siitä kitka ruumiiden välillä.

Sähköistysprosesseja on kolmen tyyppisiä, ne ovat: kitka, kosketus ja induktio. Näiden prosessien tapahtumisen ymmärtäminen niiden määritelmien ja harjoitusten kautta on olennainen osa tutkimusta jaletrostatiikka — yksi näkyvimmistä fysiikan osa-alueista kansallisen lukion kokeen (Enem) fysiikan sisältöjen joukossa.

Katso myös: Vinkkejä Enem-fysiikan kysymyksiin opiskeluun

Mitä on sähköistys?

Sähköistys on prosessi muuttaa sähköisesti neutraalin kappaleen sähköisesti varautuneeksi kappaleeksi. Neutraaleja kappaleita ovat ne, joissa on sama määrä protonit ja elektroneja, koska nämä ovat subatomisia hiukkasia, joilla on sähkövaraus.

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

instagram story viewer

kun neutraali kappale vastaanottaa elektroneja, sen varaus muuttuu negatiiviseksi.päinvastoin, kun se menettää elektroneja, sen varaus muuttuu positiiviseksi.

Ne ovat olemassa kolme erilaista sähköistyksen muotoa: kitkan, kosketuksen ja induktion avulla. Tässä artikkelissa keskustelemme niistä jokaisesta yksityiskohtaisesti aloittaen ensimmäisestä.

Kuvassa ilmapallo on sähköistynyt kitkan vaikutuksesta ja vetää sitten puoleensa pieniä paperinpaloja.

kitkasähköistys

Kitkan aiheuttama sähköistyminen tapahtuu pääasiassa kun kahta tai useampaa eristävää kappaletta hierotaan toisiaan vasten. Kehojen hankausprosessi antaa energiaa näiden materiaalien elektroneille. Eristysmateriaaleista peräisin olevat elektronit vetäytyvät yleensä voimakkaasti omien atomiensa ytimiin, joten ne tarvitsevat lisäenergiaa hypätäkseen kappaleesta toiseen.

Kitkasähköistyksen aikana yksi kappaleista menettää elektroneja ja toinen saa elektroneja. Tällä tavalla prosessin lopussa molemmat elimet saavat kuormat, joiden moduuli on sama, mutta etumerkit ovat vastakkaiset.

Kaikki ruumiit eivät sähköisty hierottaessa, jotta tietää, mitkä materiaaliparit sähköistyvät hankaamalla, on tarpeen tietää niiden sähköinen affiniteetti, koska on materiaaleja, joilla on taipumus saada elektroneja, mutta on myös sellaisia, jotka "haluavat" menettää ne. Tätä affiniteettia kuvataan empiirisesti taulukossa, joka tunnetaan nimellä tribosähköinen sarja.

THE tribosähköinen sarja Erottelee eri materiaalit niiden taipumuksen mukaan saada tai menettää elektroneja. pöydällä|1| alla esimerkiksi ensimmäinenmateriaalit, sen huipulla ovat ne, joilla on taipumus hankkia kuormiapositiivinen kun hierotaan, eli niillä on tapana menettääelektroneja. Sinä uusimmat materiaalitpuolestaan ovat niitä, jotka pyrkivät absorboimaan elektroneja ja siten esiintymään negatiiviset varaukset Kun ne on hierottu, tarkista:

Materiaali

Ihmisen käsien iho (kuiva ja rasvaton)

Lasi

Kuivat ja rasvattomat hiukset

Akryyli

siellä

Paperi (sulfiitti, lautasliinat, käsien kuivaukseen käytetty paperi jne.)

Täytteinen ilmapallo kumi

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

Teflon

Meidän on tiedettävä, mitkä materiaalit ovat yhteensopivia eli mitkä sähköistyvät hierottaessa valitse taulukosta kauimpana toisistaan, kuten viimeinen ja ensimmäinen, mennessä esimerkki. Tällä varmistamme, että yksi elementeistä absorboi elektronit, jotka toinen elementti, jolla sitä hierotaan, vapauttaa.

Sähköistys kontaktilla

Kosketinsähköistys koostuu saada kaksi johtavaa kappaletta kosketuksiin edellyttäen, että ainakin toinen niistä on esikuormitettu. Tämän tyyppinen sähköistys tapahtuu useimmiten välillä materiaalejajohtimia, koska niissä olevat elektronit ovat vapaita ja siksi niillä on loistava liikkuvuus. Tällä tavalla ei tarvita lisäenergiaa, jotta ne hyppäävät kehosta toiseen.

kun kaksi identtiset johtavat elimet ja sähköisesti varautunut kosketus, elektronit siirtyvät yhdestä kappaleesta toiseen, kunnes molempien sähkövaraukset ovat yhtä suuret. Tällä tavalla, jos haluamme tietää, mikä lopullinen lataus on niiden välillä, meidän on vain tehtävä aritmeettinen keskiarvo kuormista:

Edellinen yhtälö on voimassa vain tapaukseen, jossa kaksi identtistä johtavaa kappaletta joutuvat kosketuksiin, jos kyseessä oli samanaikainen kosketus n elimen välillä, ruumiiden lukumäärä tulee ottaa huomioon, tarkista:

Lopuksi, jos ruumiit ovat peräisin eri kokoja, meidän on ymmärrettävä, että elektroneja liikkuu vain niin kauan kuin on mahdollinen eroavaisuus Siksi niiden välillä elektronien kulku lakkaa, kun sähköinen potentiaali on sama jokaiselle.

Tarkastellaan kahta johtavaa palloa A ja B, joilla on eri säteet ja joita merkitään R_THE ja R_B. Seuraavassa kuvassa näytämme sähköpotentiaalin kaava jokaisesta näistä palloista, sovitamme ne niin, että saamme kaavan, jonka avulla voimme laskea sähkövaraus näillä aloilla niiden välisen yhteydenoton jälkeen, katso:

K_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

induktio sähköistys

Induktio sähköistys koostuu tuoda aiemmin varautunut kappale, jota kutsutaan induktoriksi, lähemmäksi sähköisesti neutraalia johtavaa kappaletta, jota kutsutaan indusoiduksi, niin, että induktorivarausten läsnäolo saa indusoidussa kappaleessa olevat elektronit liikkumaan sen sisällä, mikä aiheuttaa polarisaatio kuormista.

THE varausten polarisaatio se ei ole muuta kuin erottelu positiivisten ja negatiivisten varausten välillä. Polarisoituneena indusoitunut kappale on edelleen neutraali, koska siinä on sama määrä protoneja ja elektroneja. Näin ollen, jotta tämä kappale sähköistyisi, tarvitaan toisen kappaleen läsnäolo tai jopa väline, jonka kautta elektronit voivat virrata. Pääsääntöisesti a maahan, joka koostuu indusoidun kappaleen liittämisestä maahan johdinjohdon kautta.

Maadoituksen jälkeen ankkurirungossa olevat elektronit voivat virrata maata kohti tai maasta ankkurirunkoon keularungossa olevien varausten merkin mukaan.

Sisään abstrakti, induktiosähköistysprosessi tapahtuu seuraavissa vaiheissa:

Vaihe 1: Induktorin ja ankkurin välinen likiarvo.
Vaihe 2: Induktorin approksimaatiosta johtuva ankkurikuormien polarisaatio.
Vaihe 3: Ankkurin maadoitus induktorin läsnä ollessa, jotta elektronit voivat virrata maasta tai maahan.
Vaihe 4: Maaperän poisto.
Vaihe 5: Induktorin välys.

Katso lisää: Sähkömagneettinen induktio - vastuussa sähkövirtojen syntymisestä johtavissa materiaaleissa

Sähköistysprosesseja koskevat harjoitukset

Kysymys 1) (IF-SP) Alla oleva taulukko näyttää tribosähköisen sarjan:

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

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

Silkillä hierottu lasi latautuu:

a) positiivisesti, kun se sai protoneja.

b) positiivisesti, koska se menetti elektroneja.

c) negatiivisesti, kun se sai elektroneja.

d) negatiivisesti, koska se menetti protoneja.

e) ilman sähkövarausta, koska lasin sähköistäminen on mahdotonta.

Palaute: B-kirjain

Resoluutio:

Koska lasi esiintyy tribosähköisessä sarjassa ennen silkkiä, sillä on suurempi taipumus saada positiivisia sähkövarauksia kuin silkillä, joten oikea vaihtoehto on kirjain b.

Kysymys 2) (IF-SP) Salama on voimakas sähköpurkaus, joka yhdistää myrskypilvet ilmakehään ja maahan. Tyypillinen salaman voimakkuus on 30 000 ampeeria, noin tuhat kertaa sähkösuihkun voimakkuus, ja säteet kulkevat noin 5 km: n etäisyyksillä.

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

Myrskyn aikana positiivisesti varautunut pilvi lähestyy rakennusta, jossa on salamanvarsi, kuten seuraavassa kuvassa:

Lausunnon mukaan voidaan sanoa, että salamanvarsijohtimen sähköpurkausta muodostettaessa,

a) protonit siirtyvät pilvestä salamanvarsi.

b) protonit siirtyvät salamanvarresta pilveen.

c) elektronit siirtyvät pilvestä ukkosenjohtimeen.

d) elektronit siirtyvät salamanvarresta pilveen.

e) elektronit ja protonit siirtyvät kehosta toiseen.

Palaute Kirjain D

Resoluutio:

Koska pilvi on varautunut positiivisilla varauksilla, se saa aikaan elektronien liikkeen maasta joutuessaan kosketuksiin salamanvarsi, kohti pilveä, koska kuten tiedämme, positiivisia varauksia ei johdeta, joten oikea vaihtoehto on kirjain D.

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

Tämän prosessin lopussa palloon varastoitunut sähkövaraus on yhtä suuri kuin:

a) 20,0 uC

b) 30,0 uC

c) 40,0 uC

d) 50,0 uC

e) 60,0 uC

Palaute: Kirjain a

Resoluutio:

Lausunnossa puhutaan kahdesta kosketussähköistysprosessista, joissa molemmissa on mukana kaksi kappaletta, joten teemme varauslaskelman kunkin prosessin lopussa, tarkista: