Elektrifikavimo procesai yra reiškiniai, kuriuose elektronai yra perkeliami iš vieno kūno į kitą, nes skiriasi jų kiekis elektros krūviai egzistuojanti tarp dviejų ar daugiau kūnų, ar net iš energijos gaunant energiją trintis tarp kūnų.
Yra trys elektrifikacijos procesų tipai: trintis, kontaktas ir indukcija. Suprasti, kaip vyksta šie procesai, naudojant jų apibrėžimus ir atliekant pratimus, yra pagrindinė tyrimo dalis irletrostatikai - viena ryškiausių fizikos sričių tarp fizikos turinio Nacionaliniame vidurinės mokyklos egzamine („Enem“).
Taip pat žiūrėkite: Patarimai, ką studijuoti, užduodant Enemo fizikos klausimus
Kas yra elektrifikacija?
Elektrifikavimas yra procesas paversti elektra neutralų kūną elektriniu krūviu. Neutralūs kūnai yra tie, kurie turi tą patį kiekį protonai ir elektronai, nes tai yra subatominės dalelės, aprūpintos elektriniu krūviu.
Visi elektrifikavimo procesai susideda iš ištraukti ar tiekti elektronus į kūną. To negalima pasakyti apie protonus, kurie, nes jie yra įstrigę
atomo branduolys, negalima pernešti tarp vieno atomo ir kito. Taigi, kai neutralus kūnas gauna elektronus, jo krūvis tampa neigiamas., priešingai, praradęs elektronus, jo krūvis tampa teigiamas.Jie egzistuoja trys skirtingos elektrifikacijos formos: trinties, kontakto ir indukcijos būdu. Šiame straipsnyje aptarsime kiekvieną iš jų išsamiai, pradedant pirmuoju.
trinties elektrifikavimas
Elektrifikavimas trinties būdu vyksta daugiausia kai du ar daugiau izoliacinių kūnų trinami vienas į kitą. Kūnų trynimo procesas suteikia energijos šiose medžiagose esantiems elektronams. Izoliacinių medžiagų elektronus dažnai labai traukia jų pačių atomų branduoliai, todėl norint pereiti iš vieno kūno į kitą, jiems reikia papildomos energijos.
Trinties elektrifikavimo metu vienas iš kūnų praranda elektronus, o kitas - elektronus. Tokiu būdu, pasibaigus procesui, abu kūnai turės vienodo modulio, bet priešingų ženklų apkrovos.
Ne visi kūnai bus elektrifikuojami trinant, kad žinotumėte, kurios medžiagų poros, kai trinamos, elektrifikuojasi, būtina žinoti jų elektrinis giminingumas, nes yra medžiagų, kurios linkusios įgyti elektronus, tačiau yra ir tokių, kurios „nori“ juos prarasti. Šį giminingumą empiriškai apibūdina lentelė, žinoma kaip triboelektrinės serijos.
triboelektrinės serijos atskiria skirtingas medžiagas pagal jų polinkį įgyti ar prarasti elektronus. lentelėje|1| žemiau, pavyzdžiui, Pirmasmedžiagos, viršuje yra tie, kurie linkę įsigyti apkrovosteigiamas kai trina, tai yra, jie linkę prarastielektronai. Tu naujausios medžiagos, savo ruožtu, yra tie, kurie linkę sugerti elektronus ir dėl to pateikti neigiami krūviai po to, kai patrinsite, patikrinkite:
Medžiaga |
Žmogaus rankų oda (sausa ir neriebi) |
Stiklas |
Sausi ir be riebalų žmogaus plaukai |
Akrilas |
Ten |
Popierius (sulfitas, servetėlės, popierius rankoms sausinti ir kt.) |
Pripūstos baliono gumos |
Plastikinis PVC, PP, vinilas (šiaudai, plastikiniai maišeliai, PVC pamušalai ir kt.) |
Teflonas |
Turime žinoti, kurios medžiagos yra suderinamos, tai yra, kurios bus įelektrintos, kai bus įtrintos lentelėje pasirinkite labiausiai nutolusius, pvz., paskutinį ir pirmąjį, pagal pavyzdys. Tai darydami mes užtikriname, kad vienas iš elementų absorbuotų elektronus, kuriuos išskiria kitas elementas, kuriuo jis yra trinamas.
Nesustokite dabar... Po reklamos yra daugiau;)
Elektrifikavimas kontaktuojant
Kontaktinė elektrifikacija susideda iš priversti liestis du laidžius kūnus, jei bent vienas iš jų yra iš anksto apkrautas. Šio tipo elektrifikavimas dažniausiai vyksta tarp medžiagoslaidininkai, nes juose esantys elektronai yra laisvi ir todėl apdovanoti puikus mobilumas. Tokiu būdu nereikia papildomos energijos, kad jie šokinėtų iš vieno kūno į kitą.
kai du identiški laidūs kūnai ir elektra įkrautas prisilietimas, elektronai pereina iš vieno kūno į kitą, kol abiejų elektriniai krūviai yra vienodi. Taigi, jei norime sužinoti, koks yra jų galutinis mokestis, mums tiesiog reikia tai padaryti aritmetinis vidurkis krovinių:
Ankstesnė lygtis yra galioja tik tuo atveju, kai du identiški laidūs kūnai yra kontaktuojami, jei nagrinėjamas atvejis buvo susijęs su tuo pačiu metu tarp n kūnų, reikia atsižvelgti į kūnų skaičių, patikrinkite:
Galiausiai, jei kūnai yra iš skirtingų dydžių, turime suvokti, kad elektronai judės tik tol, kol yra potencialų skirtumas todėl tarp jų elektronų praėjimas nutrūks, kai elektrinis potencialas yra tas pats kiekvienam iš jų.
Panagrinėkime dvi skirtingo spindulio laidžiąsias A ir B sferas, žymimas R ir RB. Kitame paveikslėlyje parodome elektrinio potencialo formulė kiekvienos iš šių sferų, tada mes jas suderiname, kad gautume formulę, leidžiančią apskaičiuoti elektros krūvis šiose sferose po jų kontakto, žiūrėti:
Klausimas ir QB - kūnų A ir B elektrinis krūvis
R ir RB- kūnų A ir B spinduliai
U ašB- kūnų A ir B elektrinis potencialas
indukcinė elektrifikacija
Indukcinė elektrifikacija susideda iš priartinti anksčiau įkrautą kūną, vadinamą induktoriumi, prie elektrai neutralaus laidžio kūno, vadinamo indukuotu, kad dėl įkrovos buvimo induktoriuje sukelto kūno elektronai judėtų jo viduje, sukeldami a poliarizacija krovinių.
krūvių poliarizacija tai yra ne kas kita, kaip teigiamų ir neigiamų krūvių atskyrimas. Poliarizuotas sukeltas kūnas vis tiek yra neutralus, nes jame yra vienodas protonų ir elektronų skaičius. Taigi, norint, kad šis kūnas būtų elektrifikuotas, reikia kito kūno buvimo ar net priemonės, per kurią elektronai galėtų tekėti. Kaip taisyklė, a žemės, kurį sudaro sukelto kūno sujungimas su žeme laidžios vielos pagalba.
Po įžeminimo armatūros kūne esantys elektronai gali tekėti į žemę arba iš žemės link armatūros kūno, atsižvelgiant į induktoriaus kūne esančių krūvių ženklą.
Į abstraktus, indukcinis elektrifikavimo procesas vyksta šiais veiksmais:
- 1 žingsnis: Induktoriaus ir armatūros artumas.
- 2 žingsnis: Armatūros apkrovų poliarizacija dėl induktoriaus artinimo.
- 3 žingsnis: Įžeminti armatūrą, esant induktoriui, kad elektronai galėtų tekėti iš žemės arba į žemę.
- 4 žingsnis: Grunto pašalinimas.
- 5 žingsnis: Induktoriaus tarpas.
Žiūrėti daugiau: Elektromagnetinė indukcija - atsakinga už elektros srovių atsiradimą laidžiose medžiagose
Elektrifikacijos procesų pratimai
1 klausimas) (IF-SP) Šioje lentelėje parodytos triboelektrinės serijos:
Triušio kailis |
 |
Stiklas | |
Žmogaus plaukai | |
Žėručio | |
Ten | |
kačių oda | |
Šilkas | |
Medvilnė | |
Gintaras | |
Ebonitas | |
Poliesteris | |
Polistirenas | |
Plastmasinis |
Per šią seriją galima nustatyti kiekvienos medžiagos įgyjamą elektros krūvį trinant kita. Putplastis, patrintas vilna, tampa neigiamai įkrautas.
Stiklas, patrintas šilku, bus įkrautas:
a) teigiamai, nes įgijo protonų.
b) teigiamai, nes prarado elektronus.
c) neigiamai, nes įgijo elektronų.
d) neigiamai, nes prarado protonus.
e) su nuliniu elektros krūviu, nes neįmanoma elektrifikuoti stiklo.
Atsiliepimas: B raidė
Rezoliucija:
Kadangi triboelektrinėse serijose stiklas pasirodo prieš šilką, jis labiau linkęs įgyti teigiamų elektrinių krūvių nei šilkas, todėl teisinga alternatyva yra b raidė.
2 klausimas) (IF-SP) Žaibas yra didelio intensyvumo elektros iškrova, jungianti audros debesis su atmosfera ir žeme. Tipiškas žaibo intensyvumas yra 30 000 amperų, maždaug tūkstantį kartų didesnis už elektrinio dušo intensyvumą, o spinduliai nuvažiuoja maždaug 5 km atstumu.
(www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php. Žiūrėta: 2012 10 10.)
Audros metu teigiamai įkrautas debesis artėja prie pastato, kuriame yra žaibolaidis, kaip parodyta šiame paveiksle:
Pagal pareiškimą galima teigti, kad, nustatant žaibolaidžio elektros iškrovą,
a) protonai pereina iš debesies į žaibolaidį.
b) protonai pereina nuo žaibolaidžio į debesį.
c) elektronai pereina iš debesies į žaibolaidį.
d) elektronai pereina iš žaibolaidžio į debesį.
e) elektronai ir protonai pereina iš vieno kūno į kitą.
Atsiliepimas D raidė
Rezoliucija:
Kadangi debesis yra įkrautas teigiamais krūviais, jis sukelia elektronų judėjimą nuo žemės, kontaktuodamas su žaibolaidis, link debesies, nes, kaip žinome, teigiami krūviai nevykdomi, todėl teisinga alternatyva yra raidė D.
3 klausimas) (Mackenzie) Elektrifikuota metalinė sfera, kurios elektrinis krūvis lygus -20,0 μC, dedama kontakte su kita identiška elektra neutralia sfera. Tada rutulys pastatomas prieš kitą identišką, įelektrinamas elektros krūviu, lygiu 50,0 μC. Po šios procedūros sferos atskiriamos.
Sferoje sukauptas elektros krūvis šio proceso pabaigoje yra lygus:
a) 20,0 µC
b) 30,0 µC
c) 40,0 µC
d) 50,0 µC
e) 60,0 μC
Atsiliepimas: Raidė A
Rezoliucija:
Pareiškime kalbama apie du elektrifikavimo kontaktiniu būdu procesus, kuriuose dalyvauja du kūnai, todėl kiekvieno proceso pabaigoje apskaičiuosime krūvį, patikrinsime:
Pridėjus ir padalijus kiekvieno kontakto elektrinius krūvius, nustatome, kad galutinis krūvis turėtų būti 20,0 µC, taigi teisingas atsakymas yra raidė a.
Pažymiai
|1| Lentelė paimta iš: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/S%C3%A9rie%20Triboel%C3%A9trica.htm
Autorius Rafaelis Hellerbrockas
Fizikos mokytoja
