Procesi elektrifikacije so pojavi, v katerih elektronov 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 procesov elektrifikacije, to so: trenje, kontakt in indukcija. Razumevanje, kako se ti procesi odvijajo, tako z njihovimi definicijami kot tudi z izvajanjem vaj, je temeljni del preučevanja inletrostatika — eno najvidnejših področij fizike med fizikalnimi vsebinami na državnem srednješolskem izpitu (Enem).
Glej tudi: Nasveti, kaj študirati za vprašanja fizike Enem
Kaj je elektrifikacija?
Elektrifikacija je proces spremeni električno nevtralno telo v električno nabito telo. Nevtralna telesa so tista, ki imajo enako količino protoni in elektronov, saj so to subatomski delci, obdarjeni z električnim nabojem.
Vsi procesi elektrifikacije so sestavljeni iz odvzema ali dovaja elektrone telesu. Enako ne moremo reči za protone, ki, ker so ujeti v atomsko jedro
, ni mogoče prenašati med enim in drugim atomom. tako, ko nevtralno telo prejme elektrone, postane njegov naboj negativen., nasprotno, ko izgubi elektrone, postane njegov naboj pozitiven.Obstajajo tri različne oblike elektrifikacije: s trenjem, s kontaktom in z indukcijo. V tem članku bomo podrobno razpravljali o vsakem od njih, začenši s prvim.
torna elektrifikacija
V glavnem se zgodi elektrifikacija s trenjem ko se dve ali več izolacijskih teles drgnejo drug ob drugega. Proces drgnjenja teles daje energijo elektronom v teh materialih. Elektrone iz izolacijskih materialov običajno močno privlačijo jedra lastnih atomov, zato potrebujejo dodatno energijo za skok z enega telesa na drugo.
Pri torni elektrifikaciji eno od teles izgubi elektrone, drugo pa pridobi elektrone. Tako bosta na koncu procesa imela oba telesa obremenitve enakega modula, vendar nasprotnih predznakov.
Vsa telesa ne bodo naelektrena, ko se drgnejo, da bi vedeli, kateri pari materialov, ko se drgnejo, postanejo naelektreni, je treba poznati njihov električna afiniteta, saj obstajajo materiali, ki nagibajo k pridobivanju elektronov, obstajajo pa tudi tisti, ki jih »raje« izgubijo. Ta afiniteta je empirično opisana s tabelo, znano kot triboelektrična serija.
THE triboelektrična serija ločuje različne materiale glede na njihovo nagnjenost k pridobivanju ali izgubi elektronov. na mizi|1| spodaj, na primer najprejmateriali, na vrhu so tisti, ki težijo k pridobivanju obremenitvepozitivno ko se drgnejo, torej nagibajo k temu izgubitielektronov. ti najnovejši materiali, pa so tisti, ki težijo k absorpciji elektronov in s tem k predstavitvi negativni naboji po drgnjenju preverite:
Material |
Človeška koža rok (suha in nemastna) |
Steklo |
Človeški lasje suhi in brez maščobe |
Akril |
tam |
Papir (sulfit, prtički, papir za sušenje rok itd.) |
Napihnjena guma za balon |
Plastični PVC, PP, vinil (slama, plastične vrečke, pvc obloge itd.) |
Teflon |
Vedeti, kateri materiali so združljivi, torej kateri se bodo ob drgnjenju naelektrili, moramo izberite tiste, ki so najbolj oddaljene drug od drugega v tabeli, kot sta zadnji in prvi, po primer. S tem zagotovimo, da eden od elementov absorbira elektrone, ki jih sprosti drugi element, s katerim ga drgnemo.
Elektrifikacija s kontaktom
Kontaktna elektrifikacija je sestavljena iz naj prideta v stik dve prevodni telesi, pod pogojem, da je vsaj eno od njiju prednapeto. Ta vrsta elektrifikacije se najpogosteje zgodi med materialivodniki, saj so elektroni v njih prosti in zato obdarjeni z velika mobilnost. Na ta način ni potrebna nobena dodatna energija, da bi skočili iz enega telesa v drugo.
ko dva identična prevodna telesa in električno nabitega dotika, elektroni prehajajo iz enega telesa v drugo, dokler električni naboji obeh niso enaki. Na ta način, če želimo vedeti, kakšen je končni naboj med njima, moramo samo narediti aritmetično povprečje od obremenitev:
Prejšnja enačba je velja samo za primer, ko dve enaki prevodni telesi so v stiku, če je v zadevnem primeru šlo za sočasen stik med n telesi, je treba upoštevati število teles, preverite:
Končno, če so trupla iz različne velikosti, se moramo zavedati, da bo gibanje elektronov samo, dokler obstaja potencialna razlika med njima bo torej prehod elektronov prenehal, ko bo električni potencial je za vsakega od njih enak.
Razmislite o dveh prevodnih kroglih A in B, različnih polmerov, označenih z RTHE in RB. Na naslednji sliki prikazujemo formula električnega potenciala vsake od teh krogel, nato jih povežemo tako, da dobimo formulo, ki nam omogoča izračun električni naboj na teh sferah po stiku med njima, glej:
QTHE in QB – električni naboj teles A in B
RTHE in RB– žarki teles A in B
UTHE jazB– električni potencial teles A in B
indukcijska elektrifikacija
Indukcijska elektrifikacija je sestavljena iz približati predhodno nabito telo, imenovano induktor, bližje električno nevtralnemu prevodnemu telesu, ki se imenuje inducirano, tako da prisotnost induktorskih nabojev povzroči, da se elektroni v induciranem telesu premikajo v njem, kar povzroči polarizacija obremenitev.
THE polarizacija nabojev ni nič drugega kot ločitev med pozitivnimi in negativnimi naboji. Ko je polarizirano, je inducirano telo še vedno nevtralno, saj ima enako število protonov in elektronov. Torej, da bi to telo postalo naelektreno, je potrebna prisotnost drugega telesa ali celo sredstvo, skozi katerega lahko tečejo elektroni. Praviloma a tla, ki je sestavljen iz povezave induciranega telesa z zemljo, preko prevodne žice.
Po ozemljitvi lahko elektroni, prisotni v telesu armature, tečejo proti zemlji ali iz zemlje proti telesu armature, glede na predznak nabojev, ki so prisotni v telesu induktorja.
V povzetek, postopek indukcijske elektrifikacije poteka v naslednjih korakih:
- Korak 1: Približek med induktorjem in armaturo.
- 2. korak: Polarizacija obremenitev armature zaradi približevanja induktorja.
- 3. korak: Ozemljitev armature, v prisotnosti induktorja, tako da lahko elektroni tečejo iz tal ali na tla.
- 4. korak: Odstranitev tal.
- 5. korak: Odmik induktorja.
Poglej več: Elektromagnetna indukcija - odgovorna za nastanek električnih tokov v prevodnih materialih
Vaje o procesih elektrifikacije
1. vprašanje) (IF-SP) Spodnja tabela prikazuje triboelektrične serije:
Zajčje krzno |
 |
Steklo | |
Človeški lasje | |
Sljuda | |
tam | |
mačja koža | |
Svila | |
bombaž | |
Jantar | |
ebonit | |
poliester | |
polistiren | |
Plastični |
S to serijo je mogoče določiti električni naboj, ki ga pridobi vsak material, ko se drgne z drugim. Stiropor, če ga drgnemo z volno, postane negativno nabit.
Ko steklo drgnemo s svilo, se napolni:
a) pozitivno, saj je pridobil protone.
b) pozitivno, saj je izgubila elektrone.
c) negativno, saj je pridobil elektrone.
d) negativno, saj je izgubila protone.
e) z ničelnim električnim nabojem, saj je nemogoče, da bi se steklo naelektrilo.
Povratne informacije: črka B
Resolucija:
Ker se steklo pojavlja pred svilo v triboelektrični seriji, ima večjo nagnjenost k pridobivanju pozitivnih električnih nabojev kot svila, zato je pravilna alternativa črka b.
2. vprašanje) (IF-SP) Strela je zelo intenzivna električna razelektritev, ki povezuje nevihtne oblake z ozračjem in tlemi. Tipična jakost strele je 30.000 amperov, približno tisočkrat večja od jakosti električne prhe, žarki pa potujejo na razdaljah reda 5 km.
(www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php. Dostop: 30. 10. 2012.)
Med nevihto se pozitivno nabit oblak približa stavbi, ki ima strelovod, kot je prikazano na naslednji sliki:
Glede na izjavo je mogoče reči, da je ob ugotavljanju električnega razelektritve v strelovodu
a) protoni prehajajo iz oblaka v strelovod.
b) protoni prehajajo iz strelovoda v oblak.
c) elektroni prehajajo iz oblaka v strelovod.
d) elektroni prehajajo iz strelovoda v oblak.
e) prenos elektronov in protonov iz enega telesa v drugega.
Povratne informacije črka D
Resolucija:
Ker je oblak nabit s pozitivnimi naboji, inducira gibanje elektronov s tal v stiku z strelovod, proti oblaku, saj, kot vemo, pozitivni naboji niso vodeni, zato je pravilna alternativa črka D.
3. vprašanje) (Mackenzie) Elektrificirana kovinska krogla z električnim nabojem enakim -20,0 μC je postavljena v stik z drugo enako električno nevtralno kroglo. Nato kroglo postavimo proti drugi enaki, naelektreni z električnim nabojem enakim 50,0 μC. Po tem postopku se krogle ločijo.
Električni naboj, shranjen v krogli, na koncu tega procesa je 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 procesih elektrifikacije s kontaktom, oba vključujeta dve telesi, zato bomo na koncu vsakega procesa naredili izračun naboja, preverite:
S seštevanjem in delitvijo električnih nabojev na vsakem od kontaktov ugotovimo, da mora biti končni naboj 20,0 µC, zato je pravilen odgovor črka a.
Ocene
|1| Tabela vzeta iz: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/S%C3%A9rie%20Triboel%C3%A9trica.htm
Avtor: Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike
vir: brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/processo-eletrizacao.htm