Процеси електрификације су појаве у којима електрона се преносе са једног тела на друго због разлике у количини електрична наелектрисања постоје између два или више тела, или чак стицањем енергије из трење између тела.
Постоје три врсте процеса наелектрисања, то су: трење, контакт и индукција. Разумевање како се ти процеси одвијају, кроз њихове дефиниције, као и кроз извођење вежби, основни је део проучавања илетростатика — једна од најистакнутијих области физике међу садржајима из физике на испиту Државне гимназије (Енем).
Погледајте такође: Савети о томе шта учити за питања физике Енем
Шта је електрификација?
Електрификација је процес претворити електрично неутрално тело у електрично наелектрисано тело. Неутрална тела су она која имају исту количину протона и електрона, пошто су то субатомске честице обдарене електричним набојем.
Сви процеси електрификације се састоје од повлаче или доводе електроне у тело. Исто се не може рећи за протоне, који су зато што су заробљени у атомско језгро, не може се преносити између једног атома и другог. Тако,
када неутрално тело прими електроне, његово наелектрисање постаје негативно., обрнуто, када изгуби електроне, његово наелектрисање постаје позитивно.Они постоје три различита облика електрификације: трењем, контактом и индукцијом. У овом чланку ћемо детаљно размотрити сваки од њих, почевши од првог.
фрикциона електрификација
Углавном се дешава наелектрисање трењем када се два или више изолационих тела трљају једно о друго. Процес трљања тела даје енергију електронима у овим материјалима. Електрони из изолационих материјала обично су снажно привучени језгром сопствених атома, тако да им је потребна додатна енергија за скок са једног тела на друго.
Током наелектрисања трењем, једно тело губи електроне, а друго добија електроне. Овако ће на крају процеса два тела 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 наелектрисани, потребно је знати њихов електрични афинитет, пошто постоје материјали који имају тенденцију да добију електроне, али постоје и они који „више воле“ да их изгубе. Овај афинитет је емпиријски описан у табели познатој као трибоелектричне серије.
ТХЕ трибоелектричне серије раздваја различите материјале према њиховој тежњи да добијају или губе електроне. на столу|1| испод, на пример, првиматеријали, на врху су они који теже стицању оптерећењапозитивним када се трљају, односно теже да изгубитиелектрона. ти најновији материјали, заузврат, су они који имају тенденцију да апсорбују електроне и, према томе, да представљају негативних наелектрисања након што се трљају, проверите:
Материјал |
Кожа људских руку (сува и немасна) |
стакло |
Сува људска коса без масти |
Акрил |
тамо |
Папир (сулфит, салвете, папир за сушење руку итд.) |
Надувана балон гума |
Пластични ПВЦ, ПП, винил (слама, пластичне кесе, пвц облоге, итд.) |
Тефлон |
Да бисмо знали који су материјали компатибилни, односно који ће се наелектрисати када се трљају, морамо изаберите оне који су најудаљенији један од другог у табели, као што су последњи и први, по пример. На тај начин обезбеђујемо да један од елемената апсорбује електроне које ослобађа други елемент којим се трља.
Електрификација контактом
Контактна електрификација се састоји од учинити да два проводна тела дођу у контакт, под условом да је бар једно од њих претходно натегнуто. Ова врста електрификације се најчешће дешава између материјалапроводници, пошто су електрони у њима слободни и стога обдарени велика покретљивост. На овај начин није потребна додатна енергија да би они скочили са једног тела на друго.
када два идентична проводна тела и електрично наелектрисаног додира, електрони прелазе са једног тела на друго све док електрична наелектрисања оба нису једнака. На овај начин, ако желимо да знамо која је коначна наплата између њих, само треба да урадимо аритметички просек од оптерећења:
Претходна једначина је важи само за случај где два идентична проводна тела су доведени у контакт, ако је у питању био истовремени контакт између н тела, треба узети у обзир број тела, проверите:
Коначно, ако су тела из различите величине, морамо схватити да ће постојати само кретање електрона све док постоји разлика потенцијала између њих, дакле, пролаз електрона ће престати када се електрични потенцијал је исто за сваку од њих.
Размотримо две проводне сфере А и Б, различитих полупречника, означене РТХЕ и РБ. На следећој слици приказујемо формула електричног потенцијала сваке од ових сфера, онда их упарујемо тако да добијемо формулу која нам омогућава да израчунамо наелектрисање у овим сферама након контакта између њих, гледати:
ПТХЕ и КБ – електрично наелектрисање тела А и Б
РТХЕ и РБ– зраци тела А и Б
УТХЕ јаБ– електрични потенцијал тела А и Б
индукциона електрификација
Индукциона електрификација се састоји од приближите претходно наелектрисано тело, звано индуктор, ближе електрично неутралном проводном телу, које се назива индуковано, тако да присуство наелектрисања индуктора узрокује да се електрони у индукованом телу крећу унутар њега, узрокујући поларизација од оптерећења.
ТХЕ поларизација наелектрисања то није ништа друго до раздвајање између позитивних и негативних наелектрисања. Када је поларизовано, индуковано тело је и даље неутрално, јер има исти број протона и електрона. Дакле, да би ово тело постало наелектрисано, неопходно је присуство другог тела, или чак средство кроз које електрони могу да протичу. По правилу, а тло, који се састоји од повезивања индукованог тела са земљом, преко проводничке жице.
Након уземљења, електрони присутни у телу арматуре могу да теку ка земљи или од земље ка телу арматуре, у складу са предзнаком наелектрисања присутних у телу индуктора.
У апстрактан, процес индукционе електрификације одвија се у следећим корацима:
- Корак 1: Апроксимација између индуктора и арматуре.
- Корак 2: Поларизација оптерећења арматуре услед апроксимације индуктора.
- Корак 3: Уземљење арматуре, у присуству индуктора, тако да електрони могу да теку са земље или на земљу.
- 4. корак: Уклањање земље.
- 5. корак: Зазор индуктора.
Види више: Електромагнетна индукција - одговорна за појаву електричних струја у проводним материјалима
Вежбе о процесима електрификације
Питање 1) (ИФ-СП) Табела испод приказује трибоелектричне серије:
Крзно зеца |
 |
стакло | |
Људске косе | |
Мица | |
тамо | |
мачја кожа | |
Свила | |
Памук | |
Амбер | |
Ебонит | |
полиестер | |
полистирен | |
Пластика |
Кроз ову серију могуће је одредити електрични набој који добија сваки материјал када се трља са другим. Стиропор, када се трља са вуном, постаје негативно наелектрисан.
Стакло, када се протрља са свилом, биће напуњено:
а) позитивно, пошто добија протоне.
б) позитивно, пошто је изгубио електроне.
ц) негативно, пошто добија електроне.
г) негативно, пошто је изгубио протоне.
д) са нултим електричним набојем, пошто је немогуће да се стакло наелектрише.
Повратна информација: Слово Б
Резолуција:
Пошто се стакло појављује пре свиле у трибоелектричној серији, оно има већу тенденцију стицања позитивних електричних наелектрисања од свиле, па је исправна алтернатива слово б.
Питање 2) (ИФ-СП) Муња је електрично пражњење високог интензитета које повезује олујне облаке са атмосфером и земљом. Типичан интензитет муње је 30.000 ампера, око хиљаду пута већи од интензитета електричног туша, а зраци путују на удаљеностима од 5 км.
(ввв.инпе.бр/вебелат/хомепаге/мену/ел.атм/пергунтас.е.респостас.пхп. Приступљено: 30.10.2012.)
Током олује, позитивно наелектрисани облак се приближава згради која има громобран, као што је приказано на следећој слици:
Како се наводи у саопштењу, може се рећи да, приликом успостављања електричног пражњења у громобрану,
а) протони прелазе из облака у громобран.
б) протони прелазе из громобрана у облак.
в) електрони прелазе из облака у громобран.
г) електрони прелазе са громобрана у облак.
д) електрони и протони прелазе са једног тела на друго.
Повратна информација Писмо Д
Резолуција:
Пошто је облак наелектрисан позитивним наелектрисањем, он индукује кретање електрона са земље, у контакту са громобран, према облаку, пошто се, као што знамо, позитивни набоји не проводе, па је исправна алтернатива писмо Д.
Питање 3) (Макензи) Наелектрисана метална сфера, са електричним набојем једнаким -20,0 μЦ, ставља се у контакт са другом идентичном електрично неутралном сфером. Затим се сфера поставља на другу идентичну, наелектрисану електричним набојем једнаким 50,0 μЦ. Након ове процедуре, 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
е) 60,0 µЦ
Повратна информација: Слово а
Резолуција:
Изјава говори о два процеса наелектрисања контактом, оба укључују два тела, па ћемо на крају сваког процеса урадити прорачун наелектрисања, проверити:
Сабирањем и дељењем електричних наелектрисања на сваком од контаката, налазимо да коначно наелектрисање треба да буде 20,0 µЦ, тако да је тачан одговор слово а.
Оцене
|1| Табела преузета са: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/S%C3%A9rie%20Triboel%C3%A9trica.htm
Аутор Рафаел Хеллерброцк
наставник физике
Извор: Бразил школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/processo-eletrizacao.htm