Elektrifiseringsprosesser er fenomener der elektroner overføres fra en kropp til en annen på grunn av en forskjell i mengden av elektriske ladninger eksisterer mellom to eller flere kropper, eller til og med ved anskaffelse av energi fra friksjon mellom kropper.
Det er tre typer elektrifiseringsprosesser, de er: friksjon, kontakt og induksjon. Å forstå hvordan disse prosessene oppstår, gjennom deres definisjoner så vel som gjennom utførelse av øvelser, er en grunnleggende del av studiet av ogletrostatikk — et av de mest fremtredende områdene innen fysikk blant fysikkinnhold i National High School Exam (Enem).
Se også: Tips om hva du bør studere for Enem-fysikkspørsmål
Hva er elektrifisering?
Elektrifisering er prosessen med gjøre en elektrisk nøytral kropp til en elektrisk ladet kropp. Nøytrale kropper er de som har samme mengde protoner og elektroner, siden disse er de subatomære partiklene utstyrt med en elektrisk ladning.
Alle elektrifiseringsprosesser består av trekke ut eller tilføre elektroner til en kropp
. Det samme kan ikke sies om protonene, som 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 finnes tre forskjellige former for elektrifisering: ved friksjon, ved kontakt og ved induksjon. I denne artikkelen vil vi diskutere hver av dem i detalj, og starter med den første.
friksjonselektrifisering
Elektrifiseringen ved friksjon skjer hovedsakelig når to eller flere isolasjonslegemer gnis mot hverandre. Prosessen med å gni kroppene gir energi til elektronene i disse materialene. Elektroner fra isolasjonsmaterialer tiltrekkes vanligvis sterkt av kjernene til deres egne atomer, så de trenger ekstra energi for å hoppe fra en kropp til en annen.
Under friksjonselektrifisering mister en av kroppene elektroner og den andre får elektroner. På denne måten, på slutten av prosessen, vil de to organene ha belastninger med lik modul, men med motsatte fortegn.
Ikke alle kropper vil bli elektrifisert når de gnis, for å vite hvilke materialpar som blir elektrifiserte når de gnis, er det nødvendig å kjenne 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 affiniteten beskrives empirisk av en tabell kjent som triboelektrisk serie.
DE triboelektrisk serie skiller forskjellige materialer i henhold til deres tendens til å få eller miste elektroner. på bordet|1| nedenfor, for eksempel førstmaterialer, på toppen av det, er de som pleier å skaffe seg lasterpositivt når de gnis, det vil si at de pleier det å tapeelektroner. Du nyeste materialer, i sin tur er de som har en tendens til å absorbere elektroner og derfor presentere negative ladninger etter at de har 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 vil bli elektrifisert når de gnis, må vi velg de som er lengst fra hverandre i tabellen, som sist og første, etter eksempel. Ved å gjøre dette sikrer vi at ett av grunnstoffene absorberer elektronene som frigjøres av det andre grunnstoffet som det gnis med.
Elektrifisering ved kontakt
Kontaktelektrifisering består av få to ledende kropper i kontakt, forutsatt at minst en av dem er forhåndslastet. Denne typen elektrifisering skjer oftest mellom materialerkonduktører, siden elektronene i dem er frie og derfor utstyrt med stor mobilitet. På denne måten trengs det ingen ekstra energi for å få dem til å hoppe fra en kropp til en annen.
når to identiske ledende organer og elektrisk ladet berøring passerer elektroner fra den ene kroppen til den andre inntil de elektriske ladningene til begge er like. På denne måten, hvis vi vil vite hva den endelige belastningen er mellom dem, trenger vi bare å gjøre det aritmetisk gjennomsnitt av lastene:
Den forrige ligningen er kun gyldig for tilfellet hvor to identiske ledende organer er satt i kontakt, dersom den aktuelle saken gjaldt samtidig kontakt mellom n instanser, bør antall instanser tas i betraktning, sjekk:
Til slutt, hvis likene er fra forskjellige størrelser, må vi innse at det bare vil være bevegelse av elektroner så lenge det er det potensiell forskjell mellom dem vil derfor passasjen av elektroner opphøre når elektrisk potensial er den 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 formel for elektrisk potensial av hver av disse kulene, så matcher vi dem slik at vi får formelen som lar oss beregne elektrisk ladning i disse sfærene etter kontakt mellom dem, se:
QDE og QB – elektrisk ladning av legemene A og B
RDE og RB– stråler fra kropp A og B
UDE megB– det elektriske potensialet til legemene 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 induktorladninger får elektronene i den induserte kroppen til å bevege seg inne i den, noe som forårsaker en polarisering av laster.
DE polarisering av ladninger det er ikke noe mer enn et skille mellom positive og negative ladninger. Når den er polarisert, er den induserte kroppen fortsatt nøytral, siden den har samme antall protoner og elektroner. Derfor, for at denne kroppen skal bli elektrifisert, er det nødvendig tilstedeværelsen av en annen kropp, eller til og med et middel som elektronene kan strømme gjennom. Som regel, a bakke, som består av å koble den induserte kroppen til jord, gjennom en ledertråd.
Etter jording kan elektronene som er tilstede i armaturlegemet strømme mot jorden eller fra jorden mot armaturlegemet, i henhold til tegnet på ladningene som er tilstede i induktorlegemet.
I abstrakt, foregår induksjonselektrifiseringsprosessen i følgende trinn:
- Trinn 1: Tilnærming mellom induktoren og ankeret.
- Steg 2: Polarisering av ankerbelastninger på grunn av induktortilnærming.
- Trinn 3: Jording av ankeret, i nærvær av induktoren, slik at elektroner kan strømme fra bakken eller til bakken.
- Trinn 4: Jordfjerning.
- Trinn 5: Induktorklaring.
Se mer: Elektromagnetisk induksjon - ansvarlig for fremveksten av elektriske strømmer i ledende materialer
Øvelser om elektrifiseringsprosesser
Spørsmål 1) (IF-SP) Tabellen nedenfor viser den triboelektriske serien:
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 oppnås av hvert materiale når det gnis med et annet. Styrofoam blir negativt ladet når det gnis med ull.
Når glasset gnis med silken, vil det bli belastet:
a) positivt, ettersom den fikk protoner.
b) positivt, da det mistet elektroner.
c) negativt, da det fikk elektroner.
d) negativt, da det mistet protoner.
e) med null elektrisk ladning, da det er umulig for glasset å bli elektrifisert.
Tilbakemelding: Bokstav B
Vedtak:
Siden glass vises før silke i den triboelektriske serien, har det en større tendens til å få 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 intensiteten av lyn er 30 000 ampere, omtrent tusen ganger intensiteten til en elektrisk dusj, og strålene beveger seg over avstander i størrelsesorden 5 km.
(www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php. Tilgang: 30.10.2012.)
Under en storm nærmer en positivt ladet sky seg en bygning som har en lynavleder, som vist i følgende figur:
I følge uttalelsen kan det sies at ved etablering av en elektrisk utladning i lynavlederen,
a) protoner går fra skyen til lynavlederen.
b) protoner går fra lynavlederen til skyen.
c) elektroner går fra skyen til lynavlederen.
d) elektroner går fra lynavlederen til skyen.
e) elektroner og protoner overføres fra en kropp til en annen.
Tilbakemelding Bokstav D
Vedtak:
Siden skyen er ladet med positive ladninger, induserer den bevegelse av elektroner fra bakken, i kontakt med lynavleder, mot skyen, siden, som vi vet, de positive ladningene ikke ledes, så det riktige alternativet er bokstaven D.
Spørsmål 3) (Mackenzie) En elektrifisert metallisk kule, med en elektrisk ladning lik -20,0 μC, settes i kontakt med en annen identisk elektrisk nøytral kule. Deretter plasseres kulen mot en annen identisk en, elektrifisert med en elektrisk ladning lik 50,0 μC. Etter denne prosedyren separeres kulene.
Den elektriske ladningen som er lagret i sfæren, 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 uC
Tilbakemelding: Bokstaven A
Vedtak:
Uttalelsen snakker om to prosesser for elektrifisering ved kontakt, begge involverer to kropper, så vi vil gjøre beregningen av ladningen 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
Kilde: Brasil skole - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/processo-eletrizacao.htm
