Elektrifiseringsprosesser er fenomener der elektroner blir overført fra ett legeme til et annet på grunn av en forskjell i mengden av elektriske ladninger mellom to eller flere organer, eller til og med ved anskaffelse av energi fra friksjon mellom kroppene.
Det er tre typer elektrifiseringsprosesser, de er: friksjon, kontakt og induksjon. Å forstå hvordan disse prosessene oppstår, gjennom definisjonene så vel som gjennom gjennomføring av øvelser, er en grunnleggende del av studiet av ogletrostatikk - et av de mest fremtredende områdene av fysikk blant fysikkinnhold i National High School Exam (Enem).
Se også: Tips om hva du skal studere for Enem fysikk spørsmål
Hva er elektrifisering?
Elektrifisering er prosessen med gjør et elektrisk nøytralt legeme til et elektrisk ladet legeme. Nøytrale legemer er de som har like mye protoner og elektroner, siden dette er de subatomære partiklene utstyrt med en elektrisk ladning.
Alle elektrifiseringsprosesser består av trekke ut eller levere elektroner til et legeme
. Det samme kan ikke sies om protonene, fordi de er fanget i atomkjernen, kan ikke bæres mellom ett atom og et annet. Og dermed, når et nøytralt legeme mottar elektroner, blir ladningen negativ.omvendt, når den mister elektroner, blir ladningen positiv.De eksisterer tre forskjellige former for elektrifisering: ved friksjon, ved kontakt og ved induksjon. I denne artikkelen vil vi diskutere hver av dem i detalj, startende med den første.
friksjonselektrifisering
Elektrifisering ved friksjon skjer hovedsakelig når to eller flere isolerende kropper gnides mot hverandre. Prosessen med å gni kroppene gir elektronene energi i disse materialene. Elektroner fra isolasjonsmaterialer tiltrekkes ofte sterkt av kjernene til sine egne atomer, så de trenger ekstra energi for å hoppe fra en kropp til en annen.
Under friksjonselektrifisering mister et av kroppene elektroner og det andre får elektroner. På denne måten, på slutten av prosessen, vil de to kroppene ha belastninger med lik modul men med motsatte tegn.
Ikke alle legemer vil bli elektrifisert når de gnides, for å vite hvilke par av materialer, når de gnides, blir elektrifisert, er det nødvendig å kjenne til deres elektrisk tilhørighet, siden det er materialer som har en tendens til å få elektroner, men det er også de som "foretrekker" å miste dem. Denne tilhørigheten er beskrevet empirisk av en tabell kjent som triboelektriske serier.
DE triboelektriske serier skiller forskjellige materialer i henhold til deres tendens til å skaffe eller miste elektroner. i bordet|1| nedenfor, for eksempel førstmaterialer, på toppen av det, er de som har en tendens til å tilegne seg lasterpositivt når de gnides, det vil si at de pleier å å tapeelektroner. Du de nyeste materialeneer i sin tur de som har en tendens til å absorbere elektroner og derfor presenterer negative belastninger etter å ha blitt gnidd, sjekk:
Materiale |
Menneskelig håndhud (tørr og ikke-fett) |
Glass |
Tørt og fettfritt menneskehår |
Akryl |
Der |
Papir (sulfitt, servietter, papir som brukes til å tørke hender osv.) |
Oppblåst ballonggummi |
Plast PVC, PP, vinyl (halm, plastposer, pvc foringer, etc.) |
Teflon |
For å vite hvilke materialer som er kompatible, det vil si hvilke som blir elektrifisert når de gnides, må vi velg de som er lengst fra hverandre i tabellen, for eksempel siste og første, av eksempel. Ved å gjøre dette sikrer vi at et av elementene absorberer elektronene som frigjøres av det andre elementet som det gnides med.
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)
Elektrifisering ved kontakt
Kontaktelektrifisering består av få to ledende legemer til å komme i kontakt, forutsatt at minst en av dem er forhåndslastet. Denne typen elektrifisering skjer oftest mellom materialerledere, siden elektronene i dem er frie og derfor utstyrt med stor mobilitet. På denne måten er det ikke behov for ekstra energi for å få dem til å hoppe fra en kropp til en annen.
når to identiske ledende kropper og elektrisk ladet berøring, elektroner passerer fra den ene kroppen til den andre til de elektriske ladningene til begge er like. Dermed, hvis vi vil vite hva den endelige kostnaden er mellom dem, trenger vi bare å gjøre det aritmetisk gjennomsnitt av lastene:
Den forrige ligningen er bare gyldig for saken der to identiske ledende legemer blir kontaktet, hvis saken i saken involverte samtidig kontakt mellom n organer, bør antall kropper tas i betraktning, sjekk:
Til slutt, hvis kroppene er fra forskjellige størrelser, må vi innse at det bare vil være bevegelse av elektroner så lenge det er potensiell forskjell mellom dem vil derfor passering av elektroner opphøre når elektrisk potensial er det samme for hver av dem.
Tenk på to ledende kuler A og B, med forskjellige radier, betegnet RDE og RB. I den følgende figuren viser vi elektrisk potensiell formel av hver av disse kulene, så matcher vi dem slik at vi får formelen som lar oss beregne elektrisk ladning på disse områdene etter kontakt mellom dem, se:
SpørsmålDE og QB - elektrisk ladning av kroppene A og B
RDE og RB- stråler av kroppene A og B
UDE megB- elektrisk potensial for kroppene A og B
induksjonselektrifisering
Induksjonselektrifisering består av bringe et tidligere ladet legeme, kalt en induktor, nærmere et elektrisk nøytralt ledende legeme, kalt en indusert, slik at tilstedeværelsen av ladningene i induktoren får elektronene i den induserte kroppen til å bevege seg i det indre og forårsake en polarisering med masse.
DE polarisering av ladninger det er ikke annet enn en skille mellom positive og negative ladninger. Når den er polarisert, er den induserte kroppen fremdeles nøytral, siden den har samme antall protoner og elektroner. For at dette legemet skal bli elektrifisert, er det derfor nødvendig tilstedeværelsen av et annet legeme, eller til og med et middel som elektronene kan strømme gjennom. Som regel er en bakke, som består av å koble det induserte legemet til jorden, ved hjelp av en ledende ledning.
Etter jordingen kan elektronene som er tilstede i ankerlegemet strømme mot jorden eller fra jorden mot ankerlegemet, i henhold til tegnet på ladningene som er tilstede i induktorlegemet.
I abstrakt, induksjonselektrifiseringsprosessen finner sted i følgende trinn:
- Trinn 1: Tilnærming mellom spolen og ankeret.
- Steg 2: Polarisering av ankerbelastninger på grunn av tilnærming til induktor.
- Trinn 3: Jording av ankeret, i nærvær av induktoren, slik at elektroner kan strømme fra bakken eller til bakken.
- Trinn 4: Fjerning av bakken.
- Trinn 5: Spole-klaring.
Se mer: Elektromagnetisk induksjon - ansvarlig for fremveksten av elektriske strømmer i ledende materialer
Øvelser på elektrifiseringsprosesser
Spørsmål 1) (IF-SP) Følgende tabell viser triboelektriske serier:
Kaninpels |
 |
Glass | |
Menneskehår | |
Glimmer | |
Der | |
katteskinn | |
Silke | |
Bomull | |
Rav | |
Ebonitt | |
Polyester | |
Polystyren | |
Plast |
Gjennom denne serien er det mulig å bestemme den elektriske ladningen som hvert materiale tilegner seg når de gnides med en annen. Styrofoam, når det gnides med ull, blir negativt ladet.
Når glasset gnides med silken, lades det:
a) positivt, ettersom det fikk protoner.
b) positivt, da det mistet elektroner.
c) negativt, fordi den fikk elektroner.
d) negativt, ettersom det mistet protoner.
e) uten elektrisk ladning, da det er umulig for glasset å bli elektrifisert.
Mal: Bokstav B
Vedtak:
Siden glass dukker opp før silke i den triboelektriske serien, har det en større tendens til å tilegne seg positive elektriske ladninger enn silke, så det riktige alternativet er bokstaven b.
Spørsmål 2) (IF-SP) Lyn er en høyintensiv elektrisk utladning som forbinder stormskyer med atmosfæren og bakken. Den typiske lynintensiteten er 30.000 ampere, omtrent tusen ganger intensiteten til en elektrisk dusj, og strålene beveger seg avstander i størrelsesorden 5 km.
(www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php. Tilgang på: 10.30.2012.)
Under en storm nærmer en positivt ladet sky seg til en bygning som har lynstang, som vist i følgende figur:
I følge uttalelsen kan det sies at når du oppretter en elektrisk utladning i lynstangen,
a) protoner passerer fra skyen til lynstangen.
b) protoner passerer fra lynstangen til skyen.
c) elektroner passerer fra skyen til lynstangen.
d) elektroner passerer fra lynstangen til skyen.
e) elektroner og protoner overføres fra ett legeme til et annet.
Mal Bokstav D
Vedtak:
Siden skyen er ladet med positive ladninger, induserer den bevegelsen av elektroner fra bakken, i kontakt med lynstang, mot skyen, siden, som kjent, de positive ladningene ikke blir ført, så det riktige alternativet er bokstav D.
Spørsmål 3) (Mackenzie) En elektrifisert metallkule, med en elektrisk ladning lik -20,0 μC, plasseres i kontakt med en annen identisk elektrisk nøytral kule. Deretter plasseres sfæren mot en annen identisk, elektrifisert med en elektrisk ladning lik 50,0 μC. Etter denne prosedyren skilles kulene.
Den elektriske ladningen som er lagret i kulen, på slutten av denne prosessen, er lik:
a) 20,0 uC
b) 30,0 uC
c) 40,0 uC
d) 50,0 uC
e) 60,0 μC
Mal: Bokstaven A
Vedtak:
Uttalelsen snakker om to kontaktelektrifiseringsprosesser, som begge involverer to organer, så vi vil gjøre ladningsberegningen på slutten av hver prosess, sjekk:
Ved å legge til og dele de elektriske ladningene på hver av kontaktene, finner vi at den endelige ladningen skal være 20,0 µC, så det riktige svaret er bokstaven a.
Karakterer
|1| Tabell hentet fra: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/S%C3%A9rie%20Triboel%C3%A9trica.htm
Av Rafael Hellerbrock
Fysikklærer
