Postopki elektrifikacije: kaj je to, vrste, vadba

Postopki elektrifikacije so pojavi, pri katerih elektroni se prenašajo iz enega telesa v drugo zaradi razlike v količini električni naboji obstaja med dvema ali več telesi ali celo s pridobivanjem energije iz trenje med telesi.

Obstajajo tri vrste postopkov elektrifikacije, in sicer: trenje, stik in indukcija. Razumevanje, kako se ti procesi dogajajo, tako z njihovimi definicijami kot tudi z izvajanjem vaj, je temeljni del študije inletrostatika - eno najpomembnejših področij fizike med vsebinami fizike na državnem izpitu za srednje šole (Enem).

Glej tudi: Nasveti o tem, kaj se učiti za vprašanja o fiziki Enem

Kaj je elektrifikacija?

Elektrifikacija je postopek električno nevtralno telo spremenite v električno nabito telo. Nevtralna telesa so tista, ki imajo enako količino protoni in elektroni, saj so to subatomski delci, obdarjeni z električnim nabojem.

Vsi postopki elektrifikacije so sestavljeni iz umakniti ali dovajati elektrone telesu. Tega ne moremo trditi za protone, ki so, ker so ujeti v

instagram story viewer

atomsko jedro, ni mogoče prenašati med enim in drugim atomom. Tako ko nevtralno telo sprejme elektrone, postane njegov naboj negativen., nasprotno, ko izgubi elektrone, postane njegov naboj pozitiven.

Obstajajo tri različne oblike elektrifikacije: s trenjem, stikom in indukcijo. V tem članku bomo podrobno razpravljali o vsakem od njih, začenši s prvim.

Na sliki je balon zaradi trenja naelektren in nato privlači majhne koščke papirja.

torna elektrifikacija

Elektrifikacija s trenjem se zgodi predvsem kadar se dve ali več izolacijskih teles drgneta drug ob drugega. Proces drgnjenja teles daje energijo elektronom v teh materialih. Elektrone iz izolacijskih materialov pogosto močno privlačijo jedra lastnih atomov, zato potrebujejo dodatno energijo za preskok iz enega telesa v drugo.

Med trenjem naelektrenosti eno telo izgubi elektrone, drugo pa elektrone. Tako bosta na koncu postopka imeli dve telesi obremenitve enakega modula, vendar nasprotnih znakov.

Pri drgnjenju ne bodo vsa telesa elektrificirana, da bi vedeli, kateri pari materialov se ob drgnjenju elektrificirajo, je treba vedeti, električna afiniteta, saj obstajajo materiali, ki ponavadi pridobivajo elektrone, obstajajo pa tudi tisti, ki jih "raje" izgubijo. Ta afiniteta je empirično opisana v tabeli, imenovani triboelektrične serije.

THE triboelektrične serije ločuje različne materiale glede na njihovo težnjo po pridobivanju ali izgubi elektronov. v tabeli|1| spodaj, na primer najprejmateriali, na vrhu so tisti, ki ponavadi pridobivajo obremenitvepozitivno ko jih drgnejo, to pomeni, da se nagibajo k temu izgubitielektroni. Ti najnovejši materialiso pa tiste, ki ponavadi absorbirajo elektrone in jih zato predstavljajo negativne obremenitve ko so podrgnjeni, preverite:

Material

Človeška koža rok (suha in nemastna)

Steklo

Suhi in brez maščobe človeški lasje

Akril

Tam

Papir (sulfit, serviete, papir za sušenje rok itd.)

Napihnjena balonska guma

Plastični PVC, PP, vinil (slama, plastične vrečke, pvc obloge itd.)

Teflon

Da bi vedeli, kateri materiali so združljivi, torej kateri se bodo ob drgnjenju naelektrili v tabeli izberite tiste, ki so med seboj najbolj oddaljeni, na primer zadnji in prvi primer. S tem zagotovimo, da eden od elementov absorbira elektrone, ki jih sprosti drugi element, s katerim je podrgnjen.

Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)

Elektrifikacija s stikom

Elektrifikacija kontaktov je sestavljena iz omogočite stik dveh prevodnih teles pod pogojem, da je vsaj eno od njih prednapeto. Ta vrsta elektrifikacije se najpogosteje dogaja med materialovvodniki, saj so elektroni v njih prosti in zato obdarjeni z velika mobilnost. Na ta način ni potrebna dodatna energija, da bi lahko skakali z enega telesa na drugo.

ko dva enaka prevodna telesa in z električno nabitim dotikom elektroni prehajajo iz enega telesa v drugo, dokler električni naboji obeh niso enaki. Če želimo torej vedeti, kakšen je končni naboj med njima, moramo samo narediti aritmetično povprečje obremenitev:

Prejšnja enačba je velja samo za primer, ko dve enaki prevodni telesi so v stiku, če gre v zadevnem primeru za hkratni stik med n telesi, je treba upoštevati število teles, preverite:

Končno, če so trupla iz različnih velikosti, zavedati se moramo, da bo gibanje elektronov potekalo le, dokler bo potencialna razlika med njimi bo torej prehod elektronov prenehal, ko bo električni potencial je za vsakega od njih enak.

Razmislite o dveh prevodnih kroglah A in B z različnimi polmeri, označeni z R_THE in R_B. Na naslednji sliki prikazujemo formula električnega potenciala vsake od teh sfer, nato jih primerjamo, tako da dobimo formulo, ki nam omogoča, da izračunamo električni naboj v teh sferah po stiku med njima, pazi:

V_THE in Q_B - električni naboj teles A in B

R_THE in R_B- žarki teles A in B

U_THE jaz_B- električni potencial teles A in B

indukcijska elektrifikacija

Indukcijska elektrifikacija je sestavljena iz približajte predhodno napolnjeno telo, imenovano induktor, bližje električno nevtralnemu prevodnemu telesu, imenovanem inducirano, tako da prisotnost nabojev v induktorju povzroči, da se elektroni v induciranem telesu premikajo v njegovi notranjosti, kar povzroči a polarizacija obremenitev.

THE polarizacija nabojev ni nič drugega kot ločitev med pozitivnimi in negativnimi naboji. Ko je inducirano telo polarizirano, je še vedno nevtralno, saj ima enako število protonov in elektronov. Da bi se to telo naelektrilo, je potrebna prisotnost drugega telesa ali celo sredstvo, po katerem lahko elektroni tečejo. Praviloma a tla, ki je sestavljen iz povezovanja induciranega telesa z zemljo s pomočjo prevodne žice.

Po ozemljitvi lahko elektroni, ki so prisotni v telesu armature, lahko tečejo proti zemlji ali od zemlje proti armaturnemu telesu, v skladu z znakom nabojev v telesu induktorja.

V povzetek, postopek indukcijske elektrifikacije poteka v naslednjih korakih:

Korak 1: Približnost med induktorjem in armaturo.
2. korak: Polarizacija obremenitve armature zaradi približevanja induktorja.
3. korak: Ozemljite armaturo v prisotnosti induktorja, tako da lahko elektroni tečejo od tal ali do tal.
4. korak: Odstranjevanje tal.
5. korak: Odmik induktorja.

Poglej več: Elektromagnetna indukcija - odgovorna za pojav električnih tokov v prevodnih materialih

Vaje o postopkih elektrifikacije

Vprašanje 1) (IF-SP) Naslednja tabela prikazuje triboelektrične serije:

Zajčje krzno
Steklo
Človeški lasje
Sljuda
Tam
mačja koža
Svila
Bombaž
Amber
Ebonit
Poliester
Polistiren
Plastika

V tej seriji je mogoče določiti električni naboj, ki ga pridobi vsak material, če ga drgnemo z drugim. Stiropor se ob drgnjenju z volno negativno napolni.

Ko se steklo podrgne s svilo, se napolni:

a) pozitivno, saj je pridobil protone.

b) pozitivno, saj je izgubil elektrone.

c) negativno, ker je pridobil elektrone.

d) negativno, saj je izgubil protone.

e) z ničelnim električnim nabojem, saj je nemogoče, da bi se steklo elektrificiralo.

Povratne informacije: Črka B

Resolucija:

Ker se steklo pojavlja pred svilo v triboelektrični seriji, ima večjo težnjo po pridobivanju pozitivnih električnih nabojev kot svila, zato je prava alternativa črka b.

Vprašanje 2) (IF-SP) Strela je visokointenzivna električna razelektritev, ki povezuje nevihtne oblake z ozračjem in tlemi. Značilna intenzivnost strele je 30.000 amperov, približno tisočkrat večja od jakosti električnega tuša, žarki pa prevozijo razdaljo približno 5 km.

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

Med nevihto se pozitivno nabit oblak približa stavbi, ki ima strelovod, kot je prikazano na naslednji sliki:

Glede na izjavo lahko rečemo, da pri ugotavljanju električnega praznjenja v strelovodu

a) protoni prehajajo iz oblaka na strelovod.

b) protoni prehajajo iz strelovoda v oblak.

c) elektroni prehajajo iz oblaka na strelovod.

d) elektroni prehajajo iz strelovoda v oblak.

e) elektroni in protoni se prenašajo iz enega telesa v drugo.

Povratne informacije Črka D

Resolucija:

Ker je oblak napolnjen s pozitivnimi naboji, sproži gibanje elektronov iz tal v stiku z strelovod proti oblaku, saj, kot vemo, se pozitivni naboji ne izvajajo, zato je prava alternativa črka D.

Vprašanje 3) (Mackenzie) Elektrificirana kovinska krogla z električnim nabojem, ki je enaka -20,0 μC, je postavljena v stik z drugo identično električno nevtralno kroglo. Nato kroglo postavimo proti drugi enaki, elektrificirani z električnim nabojem, enakim 50,0 μC. Po tem postopku se krogle ločijo.

Na koncu tega postopka je v krogli shranjen električni naboj enak:

a) 20,0 µC

b) 30,0 µC

c) 40,0 µC

d) 50,0 µC

e) 60,0 μC

Povratne informacije: Črka a

Resolucija:

Izjava govori o dveh postopkih elektrifikacije s stikom, pri čemer oba vključujeta dve telesi, zato bomo na koncu vsakega postopka izračunali naboj, preverimo: