विद्युतीकरण प्रक्रियाएं: यह क्या है, प्रकार, व्यायाम

विद्युतीकरण प्रक्रियाएं ऐसी घटनाएं हैं जिनमें इलेक्ट्रॉनों की मात्रा में अंतर के कारण एक शरीर से दूसरे शरीर में स्थानांतरित किया जाता है विद्युत प्रभार दो या दो से अधिक निकायों के बीच विद्यमान है, या यहां तक ​​कि ऊर्जा के अधिग्रहण से भी टकराव निकायों के बीच।

विद्युतीकरण प्रक्रियाएं तीन प्रकार की होती हैं, वे हैं: घर्षण, संपर्क और प्रेरण। यह समझना कि ये प्रक्रियाएं कैसे होती हैं, उनकी परिभाषाओं के साथ-साथ अभ्यासों के प्रदर्शन के माध्यम से, के अध्ययन का एक मूलभूत हिस्सा है तथालेट्रोस्टैटिक्स - नेशनल हाई स्कूल परीक्षा (एनेम) में भौतिकी सामग्री के बीच भौतिकी के सबसे प्रमुख क्षेत्रों में से एक।

यह भी देखें: एनीम भौतिकी के प्रश्नों के लिए क्या अध्ययन करें, इस पर सुझाव

विद्युतीकरण क्या है?

विद्युतीकरण की प्रक्रिया है विद्युत रूप से तटस्थ शरीर को विद्युत आवेशित शरीर में बदल दें। तटस्थ निकाय वे होते हैं जिनकी मात्रा समान होती है प्रोटान तथा इलेक्ट्रॉनों, चूंकि ये एक विद्युत आवेश से संपन्न उप-परमाणु कण हैं।

सभी विद्युतीकरण प्रक्रियाओं में शामिल हैं शरीर को इलेक्ट्रॉनों को वापस लेना या आपूर्ति करना. प्रोटॉन के बारे में ऐसा नहीं कहा जा सकता है, क्योंकि वे में फंस गए हैं

परमाणु नाभिक, एक परमाणु और दूसरे के बीच नहीं ले जाया जा सकता है। इस प्रकार, जब कोई उदासीन वस्तु इलेक्ट्रॉन ग्रहण करती है तो उसका आवेश ऋणात्मक हो जाता है।, इसके विपरीत, जब यह इलेक्ट्रॉनों को खो देता है, तो इसका चार्ज सकारात्मक हो जाता है।

वे जीवित हैं विद्युतीकरण के तीन अलग रूप: घर्षण द्वारा, संपर्क द्वारा और प्रेरण द्वारा। इस लेख में, हम पहले से शुरू करते हुए, उनमें से प्रत्येक के बारे में विस्तार से चर्चा करेंगे।

चित्र में, गुब्बारे को घर्षण द्वारा विद्युतीकृत किया गया है और फिर कागज के छोटे टुकड़ों को आकर्षित करता है।

घर्षण विद्युतीकरण

घर्षण द्वारा विद्युतीकरण मुख्यतः होता है जब दो या दो से अधिक इन्सुलेटिंग निकायों को एक दूसरे के खिलाफ रगड़ा जाता है. पिंडों को रगड़ने की प्रक्रिया इन पदार्थों में इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा देती है। इन्सुलेट सामग्री से इलेक्ट्रॉन आमतौर पर अपने स्वयं के परमाणुओं के नाभिक के लिए दृढ़ता से आकर्षित होते हैं, इसलिए उन्हें एक शरीर से दूसरे शरीर में कूदने के लिए अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

घर्षण विद्युतीकरण के दौरान, एक पिंड इलेक्ट्रॉनों को खो देता है और दूसरा इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है। इस तरह, प्रक्रिया के अंत में, दोनों निकायों के पास होगा समान मापांक का भार लेकिन विपरीत संकेतों का.

रगड़ने पर सभी पिंडों का विद्युतीकरण नहीं होगा, यह जानने के लिए कि कौन से जोड़े पदार्थ रगड़ने पर विद्युतीकृत हो जाते हैं, यह जानना आवश्यक है कि उनका विद्युत आत्मीयता, चूंकि ऐसी सामग्रियां हैं जो इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करती हैं, लेकिन ऐसे भी हैं जो उन्हें खोना "पसंद" करते हैं। इस आत्मीयता को आनुभविक रूप से एक तालिका द्वारा वर्णित किया गया है जिसे. के रूप में जाना जाता है ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला.

NS ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला विभिन्न पदार्थों को उनकी इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने या खोने की प्रवृत्ति के अनुसार अलग करता है। मेज पर|1| नीचे, उदाहरण के लिए, प्रथमसामग्री, इसके शीर्ष पर, वे हैं जो हासिल करने की प्रवृत्ति रखते हैं भारसकारात्मक जब रगड़ा जाता है, अर्थात्, वे करते हैं खोनाइलेक्ट्रॉन। आप नवीनतम सामग्री, बदले में, वे हैं जो इलेक्ट्रॉनों को अवशोषित करते हैं और इसलिए, प्रस्तुत करते हैं नकारात्मक शुल्क रगड़ने के बाद, जांचें:

सामग्री

मानव हाथ की त्वचा (शुष्क और गैर-वसा)

कांच

सूखे और वसा रहित मानव बाल

ऐक्रेलिक

वहां

कागज (सल्फाइट, नैपकिन, हाथ सुखाने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला कागज, आदि)

फुलाया हुआ गुब्बारा रबर

प्लास्टिक पीवीसी, पीपी, विनाइल (पुआल, प्लास्टिक बैग, पीवीसी लाइनिंग, आदि)

टेफ्लान

यह जानने के लिए कि कौन सी सामग्री संगत है, अर्थात जो रगड़ने पर विद्युतीकृत हो जाएगी, हमें अवश्य करना चाहिए तालिका में एक दूसरे से सबसे दूर वाले को चुनें, जैसे कि अंतिम और प्रथम, द्वारा उदाहरण। ऐसा करने से, हम यह सुनिश्चित करते हैं कि एक तत्व दूसरे तत्व द्वारा छोड़े गए इलेक्ट्रॉनों को अवशोषित कर लेता है जिसके साथ इसे रगड़ा जाता है।

संपर्क द्वारा विद्युतीकरण

संपर्क विद्युतीकरण में शामिल हैं दो संवाहक निकायों को संपर्क में आने दें, बशर्ते कि उनमें से कम से कम एक पहले से लोड हो. इस प्रकार का विद्युतीकरण सबसे अधिक बार होता है सामग्रीकंडक्टर, क्योंकि उनमें इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं और इसलिए से संपन्न होते हैं महान गतिशीलता। इस तरह उन्हें एक शरीर से दूसरे शरीर में कूदने के लिए किसी अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है।

जब दो समान संवाहक निकाय और विद्युत आवेशित स्पर्श, इलेक्ट्रॉन एक पिंड से दूसरे पिंड में तब तक गुजरते हैं जब तक कि दोनों के विद्युत आवेश बराबर नहीं हो जाते। इस प्रकार, यदि हम जानना चाहते हैं कि उनके बीच अंतिम आवेश क्या है, तो हमें बस यह करने की आवश्यकता है अंकगणित औसत भार का:

पिछला समीकरण है केवल मान्य उस मामले के लिए जहां दो समान संवाहक निकाय संपर्क में रखा जाता है, यदि मामले में n निकायों के बीच एक साथ संपर्क शामिल है, तो निकायों की संख्या को ध्यान में रखा जाना चाहिए, जांचें:

अंत में, यदि शरीर से हैं विभिन्न आकार, हमें यह महसूस करना चाहिए कि जब तक है तब तक केवल इलेक्ट्रॉनों की गति होगी संभावित अंतर उनके बीच, इसलिए, इलेक्ट्रॉनों का मार्ग बंद हो जाएगा जब विद्युतीय संभाव्यता उनमें से प्रत्येक के लिए समान है।

अलग-अलग त्रिज्या वाले दो संवाहक गोले A और B पर विचार करें, जिन्हें R' से दर्शाया गया है_NS और आर_बी. निम्नलिखित आकृति में, हम दिखाते हैं: विद्युत क्षमता सूत्र इन क्षेत्रों में से प्रत्येक का, फिर हम उनका मिलान करते हैं ताकि हमें वह सूत्र प्राप्त हो जो हमें गणना करने की अनुमति देता है आवेश इन क्षेत्रों में उनके बीच संपर्क के बाद, घड़ी:

क्यू_NS और क्यू_बी - निकायों A और B. का विद्युत आवेश

आर_NS और आर_बी- पिंडों ए और बी की किरणें

यू_NS मुझे_बी- निकायों A और B. की विद्युत क्षमता

प्रेरण विद्युतीकरण

प्रेरण विद्युतीकरण के होते हैं एक पहले से चार्ज किए गए शरीर को एक प्रारंभ करनेवाला कहा जाता है, एक विद्युत रूप से तटस्थ संवाहक निकाय के करीब, जिसे प्रेरित कहा जाता है, ताकि प्रेरक आवेशों की उपस्थिति प्रेरित शरीर में इलेक्ट्रॉनों को इसके अंदर ले जाने का कारण बने, जिससे a ध्रुवीकरण भार का।

NS आरोपों का ध्रुवीकरण यह सकारात्मक और नकारात्मक आरोपों के बीच अलगाव से ज्यादा कुछ नहीं है। ध्रुवीकृत होने पर, प्रेरित पिंड तटस्थ रहता है, क्योंकि इसमें प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है। इस प्रकार, इस शरीर को विद्युतीकृत होने के लिए, किसी अन्य शरीर की उपस्थिति की आवश्यकता होती है, या यहां तक ​​​​कि एक साधन जिसके माध्यम से इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह हो सकता है। एक नियम के रूप में, ए ज़मीन, जिसमें एक कंडक्टर तार के माध्यम से प्रेरित शरीर को पृथ्वी से जोड़ना होता है।

ग्राउंडिंग के बाद, आर्मेचर बॉडी में मौजूद इलेक्ट्रान पृथ्वी की ओर या पृथ्वी से आर्मेचर बॉडी की ओर प्रवाहित हो सकते हैं, जो कि प्रेरक शरीर में मौजूद आवेशों के संकेत के अनुसार होता है।

में सार, प्रेरण विद्युतीकरण प्रक्रिया निम्नलिखित चरणों में होती है:

• चरण 1: प्रारंभ करनेवाला और आर्मेचर के बीच सन्निकटन।
• चरण 2: प्रारंभ करनेवाला सन्निकटन के कारण आर्मेचर भार का ध्रुवीकरण।
• चरण 3: प्रारंभ करनेवाला की उपस्थिति में आर्मेचर को ग्राउंडिंग करना, ताकि इलेक्ट्रॉन जमीन से या जमीन पर प्रवाहित हो सकें।
• चरण 4: जमीन हटाना।
• चरण 5: प्रारंभ करनेवाला निकासी।

और देखें: विद्युत चुम्बकीय प्रेरण - प्रवाहकीय सामग्री में विद्युत धाराओं के उद्भव के लिए जिम्मेदार

विद्युतीकरण प्रक्रियाओं पर अभ्यास

प्रश्न 1) (आईएफ-एसपी) नीचे दी गई तालिका ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला दिखाती है:

खरगोश के बाल
कांच
मानव बाल
अभ्रक
वहां
बिल्ली की त्वचा
रेशम
कपास
अंबर
आबनिट
पॉलिएस्टर
polystyrene
प्लास्टिक

इस श्रृंखला के माध्यम से, प्रत्येक सामग्री को दूसरे के साथ रगड़ने पर प्राप्त विद्युत आवेश को निर्धारित करना संभव है। स्टायरोफोम, जब ऊन से रगड़ा जाता है, तो नकारात्मक रूप से चार्ज हो जाता है।

कांच को रेशम से रगड़ने पर आवेशित होगा :

a) सकारात्मक रूप से, क्योंकि इसने प्रोटॉन प्राप्त किए।

बी) सकारात्मक रूप से, क्योंकि यह इलेक्ट्रॉनों को खो देता है।

c) ऋणात्मक रूप से, क्योंकि इसने इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त किया।

डी) नकारात्मक रूप से, क्योंकि यह प्रोटॉन खो देता है।

ई) शून्य विद्युत आवेश के साथ, क्योंकि कांच का विद्युतीकरण करना असंभव है।

प्रतिपुष्टि: अक्षर बी

संकल्प:

चूंकि ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला में रेशम से पहले कांच दिखाई देता है, इसमें रेशम की तुलना में सकारात्मक विद्युत आवेश प्राप्त करने की प्रवृत्ति अधिक होती है, इसलिए सही विकल्प अक्षर b है।

प्रश्न 2) (आईएफ-एसपी) बिजली एक उच्च-तीव्रता वाला विद्युत निर्वहन है जो तूफान के बादलों को वायुमंडल और जमीन से जोड़ता है। बिजली की सामान्य तीव्रता 30,000 एम्पीयर होती है, जो बिजली की बौछार की तीव्रता का लगभग एक हजार गुना है, और किरणें 5 किमी के क्रम की दूरी पर यात्रा करती हैं।

(www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php। 10.30.2012 को एक्सेस किया गया।)

एक तूफान के दौरान, एक सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया बादल एक इमारत के पास पहुंचता है जिसमें बिजली की छड़ होती है, जैसा कि निम्नलिखित आकृति में दिखाया गया है:

बयान के अनुसार, यह कहा जा सकता है कि, बिजली की छड़ में विद्युत निर्वहन स्थापित करते समय,

a) प्रोटॉन बादल से बिजली की छड़ तक जाते हैं।

b) प्रोटॉन बिजली की छड़ से बादल तक जाते हैं।

c) इलेक्ट्रॉन बादल से बिजली की छड़ तक जाते हैं।

d) इलेक्ट्रान बिजली की छड़ से बादल तक जाते हैं।

ई) इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन एक शरीर से दूसरे शरीर में स्थानांतरित होते हैं।

प्रतिपुष्टि पत्र डी

संकल्प:

चूँकि बादल धनात्मक आवेशों से आवेशित होता है, यह के संपर्क में, जमीन से इलेक्ट्रॉनों की गति को प्रेरित करता है बिजली की छड़, बादल की ओर, चूंकि, जैसा कि हम जानते हैं, धनात्मक आवेशों का संचालन नहीं होता है, इसलिए सही विकल्प है पत्र डी.

प्रश्न 3) (मैकेंज़ी) एक विद्युतीकृत धातु का गोला, जिसका विद्युत आवेश -20.0 μC के बराबर होता है, को एक अन्य समान विद्युत तटस्थ क्षेत्र के संपर्क में रखा जाता है। फिर, गोले को एक और समान एक के खिलाफ रखा जाता है, जिसे विद्युत आवेश 50.0 μC के बराबर विद्युतीकृत किया जाता है। इस प्रक्रिया के बाद, गोले अलग हो जाते हैं।

इस प्रक्रिया के अंत में गोले में संग्रहित विद्युत आवेश किसके बराबर होता है:

ए) 20.0 μC

बी) 30.0 µ सी

ग) 40.0 µ सी

घ) 50.0 µC

ई) 60.0 µ सी

प्रतिपुष्टि: एक पत्र

संकल्प:

बयान संपर्क द्वारा विद्युतीकरण की दो प्रक्रियाओं के बारे में बात करता है, दोनों में दो निकाय शामिल हैं, इसलिए हम प्रत्येक प्रक्रिया के अंत में चार्ज की गणना करेंगे, जांचें:

प्रत्येक संपर्क पर विद्युत आवेशों को जोड़ने और विभाजित करने पर, हम पाते हैं कि अंतिम आवेश 20.0 µC होना चाहिए, इसलिए सही उत्तर अक्षर a है।

ग्रेड

|1| से ली गई तालिका: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/S%C3%A9rie%20Triboel%C3%A9trica.htm

राफेल हेलरब्रॉक द्वारा
भौतिक विज्ञान के अध्यापक

स्रोत: ब्राजील स्कूल - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/processo-eletrizacao.htm