Procese de electrificare sunt fenomene în care electroni sunt transferate de la un corp la altul din cauza unei diferențe în cantitatea de sarcini electrice existent între două sau mai multe corpuri, sau chiar prin achiziționarea de energie din frecare între corpuri.
Există trei tipuri de procese de electrificare, acestea sunt: frecare, contact și inducție. Înțelegerea modului în care apar aceste procese, prin definițiile lor, precum și prin efectuarea de exerciții, este o parte fundamentală a studiului șiletrostatice - una dintre cele mai proeminente domenii ale fizicii printre conținuturile fizicii la examenul național de liceu (Enem).
Vezi și: Sfaturi despre ce să studiezi pentru întrebări despre fizica Enem
Ce este electrificarea?
Electrificarea este procesul de transformă un corp neutru electric într-un corp încărcat electric. Corpurile neutre sunt cele care au aceeași cantitate de protoni și electroni, deoarece acestea sunt particulele subatomice dotate cu o sarcină electrică.
Toate procesele de electrificare constau din
retrageți sau furnizați electroni unui corp. Nu același lucru se poate spune despre protoni, care, deoarece sunt prinși în nucleul atomic, nu poate fi transportat între un atom și altul. Prin urmare, când un corp neutru primește electroni, sarcina acestuia devine negativă, invers, când pierde electroni, sarcina sa devine pozitivă.Ei exista trei forme distincte de electrificare: prin frecare, prin contact și prin inducție. În acest articol, vom discuta fiecare dintre ele în detaliu, începând cu primul.
electrificarea prin frecare
Electrificarea prin frecare are loc în principal când două sau mai multe corpuri izolante sunt frecate unele de altele. Procesul de frecare a corpurilor dă energie electronilor din aceste materiale. Electronii din materialele izolante sunt de obicei puternic atrași de nucleele propriilor lor atomi, deci au nevoie de energie suplimentară pentru a sări de la un corp la altul.
În timpul electrificării prin frecare, unul dintre corpuri pierde electroni, iar celălalt câștigă electroni. În acest fel, la sfârșitul procesului, cele două corpuri vor avea sarcini de modul egal, dar de semne opuse.
Nu toate corpurile vor fi electrificate atunci când sunt frecate, pentru a ști care perechi de materiale, atunci când sunt frecate, devin electrificate, este necesar să știți afinitate electrică, deoarece există materiale care tind să câștige electroni, dar există și acelea care „preferă” să le piardă. Această afinitate este descrisă empiric de un tabel cunoscut sub numele de serie triboelectrică.
THE serie triboelectrică separă diferite materiale în funcție de tendința lor de a câștiga sau pierde electroni. in masa|1| mai jos, de exemplu, primulmateriale, în partea de sus a acestuia, sunt cei care tind să dobândească încărcăturipozitiv atunci când sunt frecate, adică au tendința pierdeelectroni. Tu cele mai noi materialeLa rândul lor, sunt cele care tind să absoarbă electronii și, prin urmare, să prezinte taxe negative după ce a fost frecat, verificați:
Material |
Pielea mâinii umane (uscată și fără grăsimi) |
Sticlă |
Păr uman uscat și fără grăsimi |
Acril |
Acolo |
Hârtie (sulfit, șervețele, hârtie folosită pentru a usca mâinile etc.) |
Cauciuc cu balon umflat |
PVC, PP, vinil din plastic (paie, pungi de plastic, căptușeli din pvc etc.) |
Teflon |
Pentru a ști ce materiale sunt compatibile, adică care vor fi electrificate atunci când sunt frecate, trebuie alegeți cele mai îndepărtate una de cealaltă în tabel, cum ar fi ultima și prima, de exemplu. Procedând astfel, ne asigurăm că unul dintre elemente absoarbe electronii eliberați de celălalt element cu care este frecat.
Nu te opri acum... Există mai multe după publicitate;)
Electrificare prin contact
Electrificarea prin contact constă din contactați două corpuri conductoare, cu condiția ca cel puțin unul dintre ele să fie preîncărcat. Acest tip de electrificare se întâmplă cel mai adesea între materialedirijori, deoarece electronii din ei sunt liberi și, prin urmare, sunt înzestrați cu mare mobilitate. În acest fel, nu este nevoie de energie suplimentară pentru a-i face să sară de la un corp la altul.
când doi corpuri conductoare identice și atingerea încărcată electric, electronii trec de la un corp la altul până când sarcinile electrice ale ambelor sunt egale. Astfel, dacă vrem să știm care este sarcina finală între ele, trebuie doar să facem medie aritmetică de sarcini:
Ecuația anterioară este valabil numai pentru cazul în care două corpuri conductoare identice sunt puse în contact, dacă cazul în cauză a implicat contactul simultan între n corpuri, trebuie luat în considerare numărul de corpuri, verificați:
În cele din urmă, dacă corpurile sunt din marimi diferite, trebuie să ne dăm seama că vor exista mișcări ale electronilor doar atât timp cât există diferenta potentiala între ele, prin urmare, trecerea electronilor va înceta atunci când potential electric este la fel pentru fiecare dintre ele.
Luați în considerare două sfere conductoare A și B, cu raze diferite, notate RTHE și RB. În figura următoare, arătăm formula potențialului electric din fiecare dintre aceste sfere, apoi le potrivim astfel încât să obținem formula care ne permite să calculăm incarcare electrica în aceste sfere după contactul dintre ei, ceas:
ÎTHE și QB - încărcarea electrică a corpurilor A și B
RTHE și RB- razele corpurilor A și B
UTHE pe mineB- potențialul electric al corpurilor A și B
electrificarea prin inducție
Electrificarea prin inducție constă din aduceți un corp încărcat anterior, numit inductor, mai aproape de un corp conductor neutru din punct de vedere electric, numit indus, astfel încât prezența sarcinilor inductorului face ca electronii corpului indus să se deplaseze în interiorul acestuia, provocând o polarizare de sarcini.
THE polarizarea sarcinilor nu este altceva decât o separare între sarcini pozitive și negative. Când este polarizat, corpul indus este încă neutru, deoarece are același număr de protoni și electroni. Astfel, pentru ca acest corp să devină electrizat, este necesară prezența unui alt corp, sau chiar a unui mijloc prin care să curgă electronii. De regulă, a sol, care constă în conectarea corpului indus la pământ, prin intermediul unui fir conductor.
După împământare, electronii prezenți în corpul armăturii pot curge spre pământ sau din pământ către corpul armăturii, conform semnului încărcărilor prezente în corpul inductorului.
În abstract, procesul de electrificare prin inducție are loc în următorii pași:
- Pasul 1: Aproximare între inductor și armătură.
- Pasul 2: Polarizarea sarcinilor armăturii datorită aproximării inductorului.
- Pasul 3: Împământarea armăturii, în prezența inductorului, astfel încât electronii să poată curge de la sol sau la sol.
- Pasul 4: Îndepărtarea solului.
- Pasul 5: Jocul inductorului.
Vezi mai mult: Inducția electromagnetică - responsabilă pentru apariția curenților electrici în materialele conductoare
Exerciții privind procesele de electrificare
Întrebarea 1) (IF-SP) Următorul tabel prezintă seria triboelectrică:
Blană de iepure |
 |
Sticlă | |
Păr de om | |
Mica | |
Acolo | |
piele de pisică | |
Mătase | |
Bumbac | |
Chihlimbar | |
Ebonită | |
Poliester | |
Polistiren | |
Plastic |
Prin această serie, este posibil să se determine încărcătura electrică dobândită de fiecare material atunci când este frecată cu altul. Spuma de poliester, când este frecată cu lână, devine încărcată negativ.
Paharul, atunci când este frecat cu mătasea, va fi încărcat:
a) pozitiv, deoarece a câștigat protoni.
b) pozitiv, deoarece a pierdut electroni.
c) negativ, deoarece a câștigat electroni.
d) negativ, deoarece a pierdut protoni.
e) cu încărcare electrică zero, deoarece este imposibil ca geamul să fie electrificat.
Părere: Litera B
Rezoluţie:
Deoarece sticla apare înainte de mătase în seria triboelectrică, are o tendință mai mare de a dobândi sarcini electrice pozitive decât mătasea, astfel încât alternativa corectă este litera b.
Întrebarea 2) (IF-SP) Fulgerul este o descărcare electrică de mare intensitate care conectează norii de furtună la atmosferă și sol. Intensitatea tipică a fulgerului este de 30.000 de amperi, de aproximativ o mie de ori intensitatea unui duș electric, iar razele parcurg distanțe de ordinul a 5 km.
(www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php. Accesat la: 10.30.2012.)
În timpul unei furtuni, un nor încărcat pozitiv se apropie de o clădire care are un paratrăsnet, așa cum se arată în figura următoare:
Potrivit declarației, se poate spune că, la stabilirea unei descărcări electrice în paratrăsnet,
a) protonii trec din nor spre paratrăsnet.
b) protonii trec de la paratrăsnet la nor.
c) electronii trec din nor spre paratrăsnet.
d) electronii trec de la paratrăsnet la nor.
e) electronii și protonii se transferă de la un corp la altul.
Părere Litera D
Rezoluţie:
Deoarece norul este încărcat cu sarcini pozitive, acesta induce mișcarea electronilor de la sol, în contact cu paratrăsnet, spre nor, deoarece, după cum știm, sarcinile pozitive nu sunt conduse, deci alternativa corectă este litera D.
Întrebarea 3) (Mackenzie) O sferă metalică electrificată, cu o sarcină electrică egală cu -20,0 μC, este pusă în contact cu o altă sferă electrică neutră identică. Apoi, sfera este plasată împotriva alteia identice, electrificată cu o sarcină electrică egală cu 50,0 μC. După această procedură, sferele sunt separate.
Sarcina electrică stocată în sferă, la sfârșitul acestui proces, este egală cu:
a) 20,0 uC
b) 30,0 uC
c) 40,0 uC
d) 50,0 uC
e) 60,0 μC
Părere: Litera a
Rezoluţie:
Declarația vorbește despre două procese de electrificare prin contact, ambele implicând două corpuri, așa că vom face calculul taxei la sfârșitul fiecărui proces, verificăm:
Prin adăugarea și împărțirea sarcinilor electrice pe fiecare contact, descoperim că sarcina finală ar trebui să fie de 20,0 µC, deci răspunsul corect este litera a.
Note
|1| Tabel preluat din: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/S%C3%A9rie%20Triboel%C3%A9trica.htm
De Rafael Hellerbrock
Profesor de fizică
