ელექტრიფიკაციის პროცესები: რა არის ეს, ტიპები, ვარჯიში

ელექტროფიკაციის პროცესები არის ფენომენები, რომლებშიც ელექტრონები რაოდენობაში განსხვავების გამო გადადიან ერთი სხეულიდან მეორეზე ელექტრული მუხტები ორ ან მეტ სხეულს შორის არსებული, ან თუნდაც მისგან ენერგიის შეძენით ხახუნის სხეულებს შორის.

არსებობს ელექტრიფიკაციის პროცესის სამი ტიპი, ეს არის: ხახუნი, კონტაქტი და ინდუქცია. იმის გაგება, თუ როგორ ხდება ეს პროცესები, როგორც მათი განმარტებებით, ასევე სავარჯიშოების შესრულებით, შესწავლის ფუნდამენტური ნაწილია. დალეტროსტატიკა — ფიზიკის ერთ-ერთი ყველაზე გამორჩეული სფერო ფიზიკის შიგთავსებს შორის ეროვნული უმაღლესი სკოლის გამოცდაში (Enem).

იხილეთ ასევე: რჩევები იმის შესახებ, თუ რა უნდა ვისწავლოთ Enem-ის ფიზიკის კითხვებისთვის

რა არის ელექტრიფიკაცია?

ელექტრიფიკაცია არის პროცესი ელექტრულად ნეიტრალური სხეულის გადაქცევა ელექტრულად დამუხტულ სხეულად. ნეიტრალური არის ის სხეულები, რომლებსაც აქვთ იგივე რაოდენობა პროტონები და ელექტრონებირადგან ეს არის ელექტრული მუხტით დაჯილდოებული სუბატომური ნაწილაკები.

ყველა ელექტრიფიკაციის პროცესი შედგება სხეულს ელექტრონების ამოღება ან მიწოდება

. იგივეს ვერ ვიტყვით პროტონებზე, რომლებიც, რადგან ისინი ხაფანგში არიან ატომის ბირთვი, არ შეიძლება გადაიტანოს ერთ ატომსა და მეორეს შორის. ამრიგად, როდესაც ნეიტრალური სხეული იღებს ელექტრონებს, მისი მუხტი უარყოფითი ხდება., პირიქით, როდესაც ის კარგავს ელექტრონებს, მისი მუხტი დადებითი ხდება.

ისინი არსებობენ ელექტრიფიკაციის სამი განსხვავებული ფორმა: ხახუნით, კონტაქტით და ინდუქციით. ამ სტატიაში ჩვენ დეტალურად განვიხილავთ თითოეულ მათგანს, დაწყებული პირველიდან.

ფიგურაში ბუშტი ელექტრიფიცირებულია ხახუნის შედეგად და შემდეგ იზიდავს ქაღალდის პატარა ნაჭრებს.

ხახუნის ელექტრიფიკაცია

ელექტრიფიკაცია ხახუნის შედეგად ძირითადად ხდება როდესაც ორი ან მეტი საიზოლაციო სხეული ერთმანეთს ეფერება. სხეულების გახეხვის პროცესი ენერგიას აძლევს ამ მასალებში არსებულ ელექტრონებს. საიზოლაციო მასალების ელექტრონები, როგორც წესი, ძლიერად იზიდავს საკუთარი ატომების ბირთვებს, ამიტომ მათ სჭირდებათ დამატებითი ენერგია ერთი სხეულიდან მეორეზე გადახტომისთვის.

ხახუნის ელექტრიფიკაციის დროს ერთ-ერთი სხეული კარგავს ელექტრონებს, ხოლო მეორე იძენს ელექტრონებს. ამ გზით, პროცესის ბოლოს, ორ ორგანოს ექნება თანაბარი მოდულის, მაგრამ საპირისპირო ნიშნების დატვირთვები.

ყველა სხეული არ იქნება ელექტრიფიცირებული გახეხვის დროს, იმის გასაგებად, თუ რომელი მასალის წყვილი, გახეხვისას, ელექტრიფიცირებულია, აუცილებელია ვიცოდეთ მათი ელექტრული კავშირი, ვინაიდან არის მასალები, რომლებიც მიდრეკილნი არიან ელექტრონების მოპოვებაში, მაგრამ არიან ისეთებიც, რომლებიც მათ დაკარგვას „ურჩევნიათ“. ეს კავშირი ემპირიულად არის აღწერილი ცხრილით, რომელიც ცნობილია როგორც ტრიბოელექტრული სერია.

THE ტრიბოელექტრული სერია გამოყოფს სხვადასხვა მასალებს ელექტრონების მიღების ან დაკარგვის ტენდენციის მიხედვით. მაგიდაზე|1| ქვემოთ, მაგალითად, პირველიმასალები, მის თავზე არიან ისინი, ვინც მიდრეკილნი არიან შეიძინონ იტვირთებადადებითი როდესაც rubbed, რომ არის, ისინი ტენდენცია დაკარგავსელექტრონები. შენ უახლესი მასალებითავის მხრივ, არის ისეთები, რომლებიც მიდრეკილნი არიან შეიწოვონ ელექტრონები და, შესაბამისად, წარმოაჩინონ უარყოფითი მუხტები გახეხვის შემდეგ შეამოწმეთ:

მასალა

ადამიანის ხელის კანი (მშრალი და უცხიმო)

შუშა

მშრალი და უცხიმო ადამიანის თმა

აკრილის

იქ

ქაღალდი (სულფიტი, ხელსახოცები, ხელების გასაშრობად გამოყენებული ქაღალდი და ა.შ.)

გაბერილი ბუშტის რეზინი

პლასტიკური PVC, PP, ვინილის (ჩალის, პლასტმასის ჩანთები, პვკ უგულებელყოფა და ა.შ.)

ტეფლონი

რომ ვიცოდეთ, რომელი მასალებია თავსებადი, ანუ რომელი ელექტრიფიცირებული იქნება გახეხვის დროს, ჩვენ უნდა აირჩიე ისინი, ვინც ყველაზე შორს არის ერთმანეთისგან ცხრილში, როგორიცაა ბოლო და პირველი, მიერ მაგალითი. ამით ჩვენ უზრუნველვყოფთ, რომ ერთ-ერთი ელემენტი შთანთქავს მეორე ელემენტის მიერ გამოთავისუფლებულ ელექტრონებს, რომლითაც ის იბზარება.

ელექტრიფიკაცია კონტაქტით

საკონტაქტო ელექტრიფიკაცია შედგება შეაერთეთ ორი გამტარი სხეული, იმ პირობით, რომ მათგან ერთი მაინც წინასწარ არის დატვირთული. ამ ტიპის ელექტრიფიკაცია ყველაზე ხშირად ხდება მათ შორის მასალებიდირიჟორები, ვინაიდან მათში არსებული ელექტრონები თავისუფალია და ამიტომ დაჯილდოებულია დიდი მობილურობა. ამგვარად, არ არის საჭირო დამატებითი ენერგია, რათა ისინი გადახტეს ერთი სხეულიდან მეორეზე.

როდესაც ორი იდენტური გამტარ ორგანოები და ელექტრულად დამუხტული შეხება, ელექტრონები გადადიან ერთი სხეულიდან მეორეზე, სანამ ორივეს ელექტრული მუხტი არ იქნება თანაბარი. ამ გზით, თუ გვინდა ვიცოდეთ, რა არის საბოლოო მუხტი მათ შორის, ჩვენ უბრალოდ უნდა გავაკეთოთ საშუალო არითმეტიკული დატვირთვებიდან:

წინა განტოლება არის მოქმედებს მხოლოდ იმ შემთხვევისთვის, როდესაც ორი იდენტური გამტარი სხეული მოთავსებულია კონტაქტში, თუ საქმე ეხება n ორგანოს ერთდროულ კონტაქტს, მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული სხეულების რაოდენობა, შეამოწმეთ:

და ბოლოს, თუ სხეულები არიან სხვადასხვა ზომის, უნდა გვესმოდეს, რომ იქნება მხოლოდ ელექტრონების მოძრაობა მანამ, სანამ იქნება პოტენციური განსხვავება მათ შორის, შესაბამისად, ელექტრონების გავლა შეწყდება, როდესაც ელექტრო პოტენციალი ერთი და იგივეა თითოეული მათგანისთვის.

განვიხილოთ ორი გამტარი სფერო A და B, სხვადასხვა რადიუსით, რომლებიც აღინიშნება R_THE და რ_ბ. შემდეგ ფიგურაში ჩვენ ვაჩვენებთ ელექტრული პოტენციალის ფორმულა თითოეულ ამ სფეროს, შემდეგ ვამთხვევთ მათ ისე, რომ მივიღოთ ფორმულა, რომელიც საშუალებას გვაძლევს გამოვთვალოთ ელექტრული მუხტი ამ სფეროებში მათ შორის კონტაქტის შემდეგ, უყურებს:

ქ_THE და ქ_ბ – A და B სხეულების ელექტრული მუხტი

რ_THE და რ_ბ- სხეულების A და B სხივები

უ_THE მე_ბ– A და B სხეულების ელექტრული პოტენციალი

ინდუქციური ელექტრიფიკაცია

ინდუქციური ელექტრიფიკაცია შედგება მიიყვანეთ ადრე დამუხტული სხეული, რომელსაც ინდუქტორი ეწოდება, მიუახლოვდით ელექტრული ნეიტრალურ გამტარ სხეულს, რომელსაც ეწოდება ინდუქციური, ისე, რომ ინდუქტორის მუხტების არსებობა იწვევს ინდუცირებულ სხეულში ელექტრონების გადაადგილებას მის შიგნით, რაც იწვევს პოლარიზაცია ტვირთების.

THE მუხტების პოლარიზაცია ეს სხვა არაფერია, თუ არა დადებით და უარყოფით მუხტებს შორის გამიჯვნა. როდესაც პოლარიზებულია, ინდუცირებული სხეული კვლავ ნეიტრალურია, რადგან მას აქვს პროტონებისა და ელექტრონების იგივე რაოდენობა. ამრიგად, იმისთვის, რომ ეს სხეული ელექტრიფიცირდეს, აუცილებელია სხვა სხეულის არსებობა, ან თუნდაც საშუალება, რომლითაც ელექტრონები მოძრაობენ. როგორც წესი, ა ადგილზე, რომელიც შედგება ინდუცირებული სხეულის მიწასთან შეერთებისგან, გამტარი მავთულის მეშვეობით.

დამიწების შემდეგ, არმატურის სხეულში არსებული ელექტრონები შეიძლება მიედინებოდეს დედამიწისკენ ან მიწიდან არმატურის სხეულისკენ, ინდუქტორის სხეულში არსებული მუხტების ნიშნის მიხედვით.

In აბსტრაქტულიინდუქციური ელექტრიფიკაციის პროცესი ხდება შემდეგ ეტაპად:

• Ნაბიჯი 1: მიახლოება ინდუქტორსა და არმატურას შორის.
• ნაბიჯი 2: არმატურის დატვირთვების პოლარიზაცია ინდუქტორის მიახლოების გამო.
• ნაბიჯი 3: არმატურის დამიწება, ინდუქტორის თანდასწრებით, რათა ელექტრონები მიედინონ მიწიდან ან მიწაზე.
• ნაბიჯი 4: მიწის მოხსნა.
• ნაბიჯი 5: ინდუქტორის კლირენსი.

Მეტის ნახვა: ელექტრომაგნიტური ინდუქცია - პასუხისმგებელია გამტარ მასალებში ელექტრული დენების წარმოქმნაზე

სავარჯიშოები ელექტრიფიკაციის პროცესებზე

კითხვა 1) (IF-SP) ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ტრიბოელექტრული სერია:

კურდღლის ბეწვი
შუშა
ადამიანის თმა
მიკა
იქ
კატის კანი
აბრეშუმი
ბამბა
ქარვა
ებონიტი
პოლიესტერი
პოლისტირონი
პლასტიკური

ამ სერიის საშუალებით შესაძლებელია განისაზღვროს ელექტრული მუხტი, რომელიც შეიძინა თითოეულმა მასალამ მეორესთან შეხებისას. პოლისტიროფამი მატყლთან გახეხვისას უარყოფითად დამუხტული ხდება.

შუშა აბრეშუმით გახეხვისას დაიმუხტება:

ა) დადებითად, რადგან მან მოიპოვა პროტონები.

ბ) დადებითად, რადგან დაკარგა ელექტრონები.

გ) უარყოფითად, რადგან მან მოიპოვა ელექტრონები.

დ) უარყოფითად, რადგან დაკარგა პროტონები.

ე) ნულოვანი ელექტრული მუხტით, რადგან შეუძლებელია შუშის ელექტრიფიცირება.

კავშირი: ასო B

რეზოლუცია:

ვინაიდან მინა ტრიბოელექტრული სერიების აბრეშუმამდე ჩნდება, მას აქვს დადებითი ელექტრული მუხტების შეძენის უფრო მეტი ტენდენცია, ვიდრე აბრეშუმი, ამიტომ სწორი ალტერნატივა არის ასო b.

კითხვა 2) (IF-SP) ელვა არის მაღალი ინტენსივობის ელექტრული გამონადენი, რომელიც აკავშირებს ქარიშხლის ღრუბლებს ატმოსფეროსა და მიწასთან. ელვის ტიპიური ინტენსივობა არის 30,000 ამპერი, დაახლოებით ათასჯერ აღემატება ელექტრო შხაპის ინტენსივობას, ხოლო სხივები გადაადგილდებიან 5 კმ-ის დისტანციებზე.

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

ქარიშხლის დროს დადებითად დამუხტული ღრუბელი უახლოვდება შენობას, რომელსაც აქვს ელვისებური ჯოხი, როგორც ეს ნაჩვენებია შემდეგ სურათზე:

განცხადების მიხედვით, შეიძლება ითქვას, რომ ელვისებურ ჯოხში ელექტრული გამონადენის დადგენისას, ქ.

ა) პროტონები ღრუბლიდან ელვარეზე გადადიან.

ბ) პროტონები ელვისებურიდან ღრუბელში გადადიან.

გ) ელექტრონები ღრუბლიდან ელვარეზე გადადიან.

დ) ელექტრონები ელვისებურიდან ღრუბელში გადადიან.

ე) ელექტრონები და პროტონები გადადიან ერთი სხეულიდან მეორეში.

კავშირი ასო D

რეზოლუცია:

ვინაიდან ღრუბელი დატვირთულია დადებითი მუხტებით, ის იწვევს ელექტრონების მოძრაობას მიწიდან, კონტაქტში. ელვისებური ჯოხი ღრუბლისკენ, რადგან, როგორც ვიცით, დადებითი მუხტები არ არის გატარებული, ამიტომ სწორი ალტერნატივა არის ასო D.

კითხვა 3) (მაკენზი) ელექტრიფიცირებული მეტალის სფერო, რომლის ელექტრული მუხტი უდრის -20,0 μC, მოთავსებულია კონტაქტში სხვა იდენტურ ელექტრულად ნეიტრალურ სფეროსთან. შემდეგ, სფერო მოთავსებულია სხვა იდენტურის წინააღმდეგ, ელექტრიფიცირებული ელექტრული მუხტით, რომელიც უდრის 50,0 μC. ამ პროცედურის შემდეგ, სფეროები გამოყოფილია.

სფეროში შენახული ელექტრული მუხტი, ამ პროცესის ბოლოს, უდრის:

ა) 20.0 μC

ბ) 30.0 μC

გ) 40.0 μC

დ) 50.0 μC

ე) 60,0 μC

კავშირი: Ასო ა

რეზოლუცია:

განცხადებაში საუბარია კონტაქტით ელექტრიფიკაციის ორ პროცესზე, ორივე მოიცავს ორ სხეულს, ამიტომ ჩვენ გავაკეთებთ მუხტის გამოთვლას თითოეული პროცესის ბოლოს, შეამოწმეთ:

თითოეულ კონტაქტზე ელექტრული მუხტების მიმატებით და გაყოფით აღმოვაჩენთ, რომ საბოლოო მუხტი უნდა იყოს 20.0 μC, ამიტომ სწორი პასუხი არის ასო a.

შეფასებები

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

რაფაელ ჰელერბროკის მიერ
ფიზიკის მასწავლებელი

წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/processo-eletrizacao.htm