Процеси електрификације су појаве у којима електрони се преносе са једног тела на друго због разлике у количини електрични набоји постоје између два или више тела, или чак стицањем енергије из трење између тела.
Постоје три врсте процеса електрификације, то су: трење, контакт и индукција. Разумевање начина на који се ови процеси дешавају, кроз њихове дефиниције као и кроз извођење вежби, представља основни део проучавања илетростатика - једно од најистакнутијих подручја физике међу физичким садржајима на Државном средњошколском испиту (Енем).
Погледајте такође: Савети о томе шта учити за питања Енем физике
Шта је електрификација?
Електрификација је процес претворити електрично неутрално тело у електрично наелектрисано тело. Неутрална тела су она која имају исту количину протони и електрони, будући да се ради о субатомским честицама обдареним електричним набојем.
Сви процеси електрификације састоје се од повлаче или доводе електроне у тело. То се не може рећи за протоне, који су заточени у атомско језгро
, не могу се преносити између једног и другог атома. Тако, када неутрално тело прими електроне, његово наелектрисање постаје негативно, обратно, када изгуби електроне, његово наелектрисање постаје позитивно.Они постоје три различита облика електрификације: трењем, контактом и индукцијом. У овом чланку детаљно ћемо размотрити сваки од њих, почевши од првог.
фрикциона електрификација
Електрификација трењем се углавном дешава када се два или више изолационих тела трљају једно о друго. Процес трљања тела даје енергију електронима у овим материјалима. Електроне из изолационих материјала обично снажно привлаче језгра сопствених атома, па им је потребна додатна енергија за прескакање са једног тела на друго.
Током електрификације трењем једно тело губи електроне, а друго електроне. На овај начин, на крају процеса, два тела ће имати оптерећења једнаког модула, али супротних предзнака.
Неће се сва тела наелектрисати када се трљају, да бисте знали који парови материјала када се трљају постају електрифицирани, потребно је знати њихове електрични афинитет, с обзиром да постоје материјали који теже да добијају електроне, али постоје и они који „више воле“ да их изгубе. Овај афинитет је емпиријски описан табелом која је позната као трибоелектричне серије.
ТХЕ трибоелектричне серије раздваја различите материјале према њиховој тенденцији да добијају или губе електроне. у табели|1| испод, на пример, првиматеријали, на врху су они који теже да стекну оптерећењапозитивно када се трљају, то јест имају тенденцију изгубитиелектрони. ти најновији материјализаузврат су они који теже да апсорбују електроне и, према томе, да презентују негативни набоји након трљања проверите:
Материјал |
Кожа људских руку (сува и немасна) |
Стакло |
Сува људска коса без масти |
Акрил |
Ето |
Папир (сулфит, салвете, папир који се користи за сушење руку итд.) |
Надувана балонска гума |
Пластични ПВЦ, ПП, винил (слама, пластичне кесе, пвц облоге итд.) |
Тефлон |
Да бисмо знали који су материјали компатибилни, односно који ће се електризирати када се трљају, морамо изаберите оне који су у табели најдаљи једни од других, попут последњег и првог, до пример. Радећи ово, осигуравамо да један од елемената апсорбује електроне које ослобађа други елемент којим се трља.
Не заустављај се сада... После оглашавања има још;)
Електрификација контактом
Електрификација контаката састоји се од натерати два проводна тела да дођу у контакт, под условом да је најмање једно од њих унапред оптерећено. Ова врста електрификације се најчешће догађа између материјалапроводници, пошто су електрони у њима слободни и зато обдарени велика покретљивост. На овај начин није потребна додатна енергија да би их натерала да скачу са једног тела на друго.
кад два идентична проводна тела и електрично наелектрисаним додиром, електрони прелазе из једног тела у друго све док електрични набоји оба не буду једнаки. Стога, ако желимо да знамо која је коначна наелектрисаност између њих, само треба да урадимо аритметички просек терета:
Претходна једначина је важи само за случај где два идентична проводна тела ступе у контакт, ако је предметни случај подразумевао истовремени контакт између н тела, треба узети у обзир број тела, проверити:
Коначно, ако су тела из различите величине, морамо схватити да ће кретање електрона постојати само док постоји разлика потенцијала између њих ће, дакле, пролазак електрона престати када електрични потенцијал је исти за сваког од њих.
Размотримо две проводне сфере А и Б, различитих радијуса, означене са РТХЕ и Р.Б.. На следећој слици приказујемо формула електричног потенцијала сваке од ових сфера, онда их подударамо тако да добијемо формулу која нам омогућава да израчунамо наелектрисање у овим сферама након контакта између њих, гледати:
КТХЕ и КБ. - електрични набој тела А и Б.
Р.ТХЕ и Р.Б.- зраци тела А и Б.
УТХЕ јаБ.- електрични потенцијал тела А и Б.
индукциона електрификација
Индукциона електрификација састоји се од приближити претходно наелектрисано тело, које се назива индуктор, ближе електрично неутралном проводном телу, које се назива индуковано, тако да присуство наелектрисања у индуктору доводи до тога да се електрони у индукованом телу крећу у његовој унутрашњости, узрокујући а поларизација оптерећења.
ТХЕ поларизација наелектрисања није ништа друго до раздвајање позитивних и негативних набоја. Када је поларизовано, индуковано тело је и даље неутрално, јер има исти број протона и електрона. Дакле, да би се ово тело наелектрисало, неопходно је присуство другог тела, или чак средство кроз које електрони могу да теку. По правилу, а земљу, који се састоји од повезивања индукованог тела са земљом, помоћу проводне жице.
Након уземљења, електрони присутни у телу арматуре могу тећи према земљи или од земље ка телу арматуре, према знаку наелектрисања присутних у телу индуктора.
У апстрактан, процес индукције електрификације одвија се у следећим корацима:
- Корак 1: Приближење између индуктора и арматуре.
- Корак 2: Поларизација оптерећења арматуре због апроксимације индуктора.
- Корак 3: Уземљење арматуре, у присуству индуктора, тако да електрони могу тећи из земље или у земљу.
- Корак 4: Уклањање тла.
- Корак 5: Зазор индуктора.
Види више: Електромагнетна индукција - одговорна за појаву електричних струја у проводљивим материјалима
Вежбе на процесима електрификације
Питање 1) (ИФ-СП) Следећа табела приказује трибоелектричне серије:
Зечје крзно |
 |
Стакло | |
Људске косе | |
Мица | |
Ето | |
мачја кожа | |
Свила | |
Памук | |
Амбер | |
Ебонит | |
Полиестер | |
Полистирен | |
Пластика |
Кроз ову серију могуће је утврдити електрично наелектрисање које добија сваки материјал када се трља другим. Стиропор, када се трља вуном, постаје негативно наелектрисан.
Стакло, када се трља свилом, напуниће се:
а) позитивно, пошто је стекао протоне.
б) позитивно, јер је изгубио електроне.
в) негативно, пошто је стекао електроне.
г) негативно, јер је изгубио протоне.
д) са нула електричног наелектрисања, јер је немогуће да се стакло наелектрише.
Повратна информација: Слово Б.
Резолуција:
Будући да се стакло појављује пре свиле у трибоелектричној серији, има већу тенденцију да добија позитивне електричне набоје од свиле, па је исправна алтернатива слово б.
Питање 2) (ИФ-СП) Гром је електрично пражњење високог интензитета које олујне облаке повезује са атмосфером и земљом. Типични интензитет муње је 30.000 ампера, око хиљаду пута већи од интензитета електричног туша, а зраци прелазе раздаљине реда од 5 км.
(ввв.инпе.бр/вебелат/хомепаге/мену/ел.атм/пергунтас.е.респостас.пхп. Приступљено: 10.30.2012.)
Током олује, позитивно наелектрисани облак приближава се згради која има громобран, као што је приказано на следећој слици:
Према изјави, може се рећи да, приликом успостављања електричног пражњења у громобрану,
а) протони прелазе из облака у громобран.
б) протони прелазе са громобрана у облак.
в) електрони прелазе из облака у громобран.
г) електрони прелазе са громобрана у облак.
д) електрони и протони се преносе из једног тела у друго.
Повратна информација Слово Д.
Резолуција:
Обзиром да је облак набијен позитивним наелектрисањима, он индукује кретање електрона из земље, у контакту са громобран, према облаку, јер, као што знамо, позитивни набоји се не спроводе, па је исправна алтернатива слово Д.
Питање 3) (Мацкензие) Електрификована метална сфера, са електричним набојем једнаким -20,0 μЦ, ставља се у контакт са другом идентичном електрично неутралном сфером. Затим се сфера поставља наспрам друге идентичне, наелектрисане електричним набојем једнаким 50,0 μЦ. Након овог поступка, сфере се одвајају.
Електрични набој ускладиштен у сфери, на крају овог процеса, једнак је:
а) 20,0 µЦ
б) 30,0 µЦ
ц) 40,0 µЦ
д) 50,0 µЦ
д) 60,0 μЦ
Повратна информација: Слово а
Резолуција:
Изјава говори о два процеса електрификације контактом, оба укључују два тела, па ћемо израчунати наелектрисање на крају сваког процеса, проверити:
Додавањем и поделом електричних наелектрисања на сваком од контаката откривамо да би коначно наелектрисање требало да износи 20,0 µЦ, па је тачан одговор слово а.
Оцене
|1| Табела преузета из: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/S%C3%A9rie%20Triboel%C3%A9trica.htm
Написао Рафаел Хеллерброцк
Наставник физике
