กระบวนการสร้างกระแสไฟฟ้า: มันคืออะไร ประเภท การออกกำลังกาย

กระบวนการผลิตไฟฟ้า เป็นปรากฏการณ์ที่ อิเล็กตรอน ถูกถ่ายโอนจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่งเนื่องจากปริมาณของ .ต่างกัน ค่าไฟฟ้า ที่มีอยู่ระหว่างสองร่างขึ้นไป หรือแม้กระทั่งโดยการได้มาซึ่งพลังงานจาก แรงเสียดทาน ระหว่างร่างกาย

กระบวนการสร้างกระแสไฟฟ้ามีสามประเภท ได้แก่ แรงเสียดทาน การสัมผัส และการเหนี่ยวนำ การทำความเข้าใจว่ากระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร ผ่านคำจำกัดความและผ่านการฝึกปฏิบัติ เป็นส่วนพื้นฐานของการศึกษา และletrostatics — หนึ่งในสาขาวิชาฟิสิกส์ที่โดดเด่นที่สุดในบรรดาเนื้อหาฟิสิกส์ในการสอบระดับมัธยมศึกษาตอนปลายแห่งชาติ (Enem)

ดูด้วย: เคล็ดลับเกี่ยวกับสิ่งที่ต้องศึกษาสำหรับคำถามฟิสิกส์ของศัตรู

กระแสไฟฟ้าคืออะไร?

การใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นกระบวนการของ เปลี่ยนตัวที่เป็นกลางทางไฟฟ้าให้กลายเป็นตัวที่มีประจุไฟฟ้า วัตถุที่เป็นกลางคือร่างกายที่มีปริมาณเท่ากัน โปรตอน และ อิเล็กตรอนเนื่องจากสิ่งเหล่านี้คืออนุภาคย่อยของอะตอมที่มีประจุไฟฟ้า

กระบวนการผลิตไฟฟ้าทั้งหมดประกอบด้วย ถอนหรือจ่ายอิเล็กตรอนให้กับร่างกาย. โปรตอนไม่สามารถพูดได้เหมือนกันซึ่งเพราะมันติดอยู่ใน นิวเคลียสของอะตอมไม่สามารถเคลื่อนย้ายระหว่างอะตอมกับอีกอะตอมได้ ดังนั้น,

เมื่อวัตถุเป็นกลางได้รับอิเล็กตรอน ประจุของตัวมันจะกลายเป็นลบในทางกลับกัน เมื่อมันสูญเสียอิเล็กตรอน ประจุของมันจะเป็นบวก

พวกมันมีอยู่จริง สามรูปแบบที่แตกต่างกันของกระแสไฟฟ้า: โดยแรงเสียดทาน โดยการสัมผัส และโดยการเหนี่ยวนำ ในบทความนี้ เราจะพูดถึงรายละเอียดแต่ละข้อโดยเริ่มจากข้อแรก

ในรูป บอลลูนถูกกระตุ้นด้วยไฟฟ้าจากการเสียดสีและดึงดูดกระดาษชิ้นเล็กๆ

กระแสไฟฟ้าเสียดทาน

กระแสไฟฟ้าโดยแรงเสียดทานเกิดขึ้นเป็นหลัก เมื่อตัวฉนวนตั้งแต่สองตัวขึ้นไปถูกัน. กระบวนการถูร่างกายให้พลังงานแก่อิเล็กตรอนในวัสดุเหล่านี้ อิเล็กตรอนจากวัสดุฉนวนมักจะดึงดูดนิวเคลียสของอะตอมของตัวเองอย่างแรง ดังนั้นพวกมันจึงต้องการพลังงานพิเศษเพื่อกระโดดจากร่างหนึ่งไปยังอีกร่างหนึ่ง

ในระหว่างการสร้างกระแสไฟฟ้าแบบเสียดทาน ร่างกายตัวหนึ่งสูญเสียอิเล็กตรอนและอีกตัวหนึ่งได้รับอิเล็กตรอน ด้วยวิธีนี้ เมื่อสิ้นสุดกระบวนการ ร่างกายทั้งสองจะมี โหลดโมดูลัสเท่ากัน แต่มีสัญญาณตรงข้าม.

ไม่ใช่ทุกร่างที่จะเกิดกระแสไฟฟ้าเมื่อถูเพื่อให้รู้ว่าวัสดุคู่ใดเมื่อถูกลายเป็นไฟฟ้าจำเป็นต้องรู้ ความสัมพันธ์ทางไฟฟ้าเนื่องจากมีวัสดุที่มีแนวโน้มที่จะได้รับอิเล็กตรอน แต่ก็มีวัสดุที่ "ชอบ" ที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนด้วยเช่นกัน ความสัมพันธ์นี้อธิบายโดยเชิงประจักษ์โดยตารางที่เรียกว่า ซีรีย์ไทรโบอิเล็กทริก.

NS ซีรีย์ไทรโบอิเล็กทริก แยกวัสดุต่าง ๆ ตามแนวโน้มที่จะได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน บนโต๊ะ|1| ด้านล่าง ตัวอย่างเช่น the แรกวัสดุ, เหนือสิ่งอื่นใดคือผู้ที่มีแนวโน้มจะได้มา โหลดเชิงบวก เมื่อถูนั่นคือพวกเขามักจะ แพ้อิเล็กตรอน คุณ วัสดุล่าสุดในทางกลับกันเป็นสิ่งที่มีแนวโน้มที่จะดูดซับอิเล็กตรอนและดังนั้นจึงนำเสนอ ค่าลบ หลังจากถูแล้ว ให้ตรวจสอบ:

วัสดุ

ผิวมือมนุษย์ (แห้งและไม่มีไขมัน)

กระจก

ผมมนุษย์ที่แห้งและปราศจากไขมัน

อะคริลิค

ที่นั่น

กระดาษ (ซัลไฟต์ ผ้าเช็ดปาก กระดาษที่ใช้เช็ดมือ ฯลฯ)

ลูกโป่งยางเป่าลม

พลาสติก PVC, PP, ไวนิล (ฟาง, ถุงพลาสติก, วัสดุบุผิวพีวีซี ฯลฯ)

เทฟลอน

หากต้องการทราบว่าวัสดุใดที่เข้ากันได้ซึ่งจะถูกไฟฟ้าเมื่อถูเราต้อง เลือกที่อยู่ไกลกันในตาราง เช่น สุดท้าย กับ ก่อน โดย ตัวอย่าง. โดยการทำเช่นนี้ เรามั่นใจว่าองค์ประกอบหนึ่งดูดซับอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากองค์ประกอบอื่นที่มันถูกลูบ

ไฟฟ้าโดยการติดต่อ

กระแสไฟฟ้าที่ติดต่อประกอบด้วย ให้ตัวนำไฟฟ้าสองตัวมาสัมผัสกัน โดยต้องมีอย่างน้อยหนึ่งตัวถูกบรรจุไว้ล่วงหน้า. กระแสไฟฟ้าประเภทนี้เกิดขึ้นบ่อยที่สุดระหว่าง วัสดุตัวนำเนื่องจากอิเล็กตรอนในนั้นว่างจึงกอปรด้วย ความคล่องตัวสูง ด้วยวิธีนี้ ไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานเพิ่มเติมในการทำให้พวกมันกระโดดจากร่างหนึ่งไปยังอีกร่างหนึ่ง

เมื่อสอง ตัวนำที่เหมือนกัน และสัมผัสที่มีประจุไฟฟ้าอิเล็กตรอนผ่านจากร่างหนึ่งไปยังอีกร่างหนึ่งจนประจุไฟฟ้าของทั้งสองมีค่าเท่ากัน ด้วยวิธีนี้ถ้าเราต้องการทราบว่าค่าใช้จ่ายสุดท้ายระหว่างพวกเขาเป็นอย่างไรเราเพียงแค่ต้องทำ ค่าเฉลี่ยเลขคณิต ของโหลด:

สมการก่อนหน้าคือ ใช้ได้เท่านั้น สำหรับกรณีที่ สองร่างที่เหมือนกัน มีการติดต่อกัน หากกรณีที่เป็นปัญหาเกี่ยวข้องกับการติดต่อพร้อมกันระหว่าง n หน่วยงาน ควรคำนึงถึงจำนวนหน่วยงาน ตรวจสอบ:

สุดท้ายถ้าร่างกายมาจาก ขนาดต่างๆเราต้องตระหนักว่าจะมีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนตราบเท่าที่มี ความต่างศักย์ ระหว่างกัน ดังนั้น การผ่านของอิเล็กตรอนจะหยุดลงเมื่อ ศักย์ไฟฟ้า เหมือนกันสำหรับแต่ละคน

พิจารณาทรงกลมนำไฟฟ้า A และ B สองอันที่มีรัศมีต่างกัน แทน R_NS และ R_NS. ในรูปต่อไปนี้ เราแสดง สูตรศักย์ไฟฟ้า ของแต่ละทรงกลมเหล่านี้แล้วเราจับคู่กันเพื่อให้ได้สูตรที่ช่วยให้เราสามารถคำนวณ ค่าไฟฟ้า ในขอบเขตเหล่านี้ หลังการติดต่อระหว่างกัน, นาฬิกา:

NS_NS และ Q_NS – ประจุไฟฟ้าของวัตถุ A และ B

NS_NS และ R_NS– รังสีของร่างกาย A และ B

ยู_NS ฉัน_NS– ศักย์ไฟฟ้าของวัตถุ A และ B

ไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

ไฟฟ้าเหนี่ยวนำประกอบด้วย นำวัตถุที่มีประจุก่อนหน้านี้เรียกว่าตัวเหนี่ยวนำเข้ามาใกล้กับตัวนำไฟฟ้าที่เป็นกลางซึ่งเรียกว่าการเหนี่ยวนำ เพื่อให้มีประจุของตัวเหนี่ยวนำทำให้อิเล็กตรอนในร่างกายที่ถูกเหนี่ยวนำเคลื่อนที่เข้าไปข้างในทำให้เกิด a โพลาไรซ์ ของโหลด

NS โพลาไรเซชันของประจุ มันไม่มีอะไรมากไปกว่าการแยกระหว่างประจุบวกและประจุลบ เมื่อโพลาไรซ์ วัตถุที่ถูกเหนี่ยวนำจะยังคงเป็นกลาง เนื่องจากมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน ดังนั้น เพื่อให้ร่างกายนี้กลายเป็นไฟฟ้า จำเป็นต้องมีการมีอยู่ของอีกร่างหนึ่ง หรือแม้แต่วิธีการที่อิเล็กตรอนสามารถไหลผ่านได้ ตามกฎแล้ว a พื้นซึ่งประกอบด้วยการเชื่อมต่อร่างกายที่ถูกเหนี่ยวนำเข้ากับโลกผ่านสายตัวนำ

หลังจากต่อสายดินแล้ว อิเล็กตรอนที่มีอยู่ในตัวกระดองสามารถไหลลงสู่พื้นโลกหรือจากโลกไปยังตัวกระดองได้ ตามสัญลักษณ์ของประจุที่มีอยู่ในตัวเหนี่ยวนำ

ใน บทคัดย่อ, กระบวนการเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้ามีขั้นตอนดังนี้:

• ขั้นตอนที่ 1: การประมาณค่าระหว่างตัวเหนี่ยวนำและอาร์เมเจอร์
• ขั้นตอนที่ 2: โพลาไรเซชันของโหลดกระดองเนื่องจากการประมาณตัวเหนี่ยวนำ
• ขั้นตอนที่ 3: ต่อสายดินกระดองต่อหน้าตัวเหนี่ยวนำเพื่อให้อิเล็กตรอนสามารถไหลจากพื้นดินหรือลงสู่พื้นได้
• ขั้นตอนที่ 4: การกำจัดพื้นดิน
• ขั้นตอนที่ 5: การกวาดล้างตัวเหนี่ยวนำ

ดูเพิ่มเติม: การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า - รับผิดชอบต่อการเกิดกระแสไฟฟ้าในวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

แบบฝึกหัดเกี่ยวกับกระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้า

คำถามที่ 1) (IF-SP) ตารางด้านล่างแสดงซีรีย์ไทรโบอิเล็กทริก:

ขนกระต่าย
กระจก
ผมมนุษย์
ไมกา
ที่นั่น
หนังแมว
ผ้าไหม
ฝ้าย
อำพัน
Ebonite
โพลีเอสเตอร์
โพลีสไตรีน
พลาสติก

ในชุดข้อมูลนี้ สามารถระบุประจุไฟฟ้าที่วัสดุแต่ละชนิดได้รับเมื่อถูด้วยวัสดุอื่น โฟมเมื่อถูด้วยขนแกะจะมีประจุลบ

แก้วเมื่อถูด้วยไหมจะถูกคิดค่าบริการ:

ก) ในทางบวกเมื่อได้รับโปรตอน

b) ในทางบวก เนื่องจากสูญเสียอิเล็กตรอนไป

c) ในทางลบเมื่อได้รับอิเล็กตรอน

d) ในทางลบ เนื่องจากสูญเสียโปรตอน

จ) ด้วยประจุไฟฟ้าเป็นศูนย์ เนื่องจากกระจกจะไม่สามารถใช้ไฟฟ้าได้

ข้อเสนอแนะ: ตัวอักษร B

ปณิธาน:

เนื่องจากแก้วปรากฏก่อนไหมในซีรีส์ไทรโบอิเล็กทริก จึงมีแนวโน้มที่จะได้รับประจุไฟฟ้าเป็นบวกมากกว่าไหม ดังนั้นทางเลือกที่ถูกต้องคือตัวอักษร b

คำถามที่ 2) (IF-SP) ฟ้าผ่าเป็นการคายประจุไฟฟ้าที่มีความเข้มสูงซึ่งเชื่อมเมฆพายุเข้ากับบรรยากาศและพื้นดิน ความเข้มของฟ้าผ่าโดยทั่วไปคือ 30,000 แอมป์ ประมาณ 1,000 เท่าของความเข้มของฝักบัวไฟฟ้า และรังสีเดินทางในระยะทาง 5 กม.

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

ระหว่างเกิดพายุ เมฆที่มีประจุบวกเข้าใกล้อาคารที่มีสายล่อฟ้า ดังแสดงในรูปต่อไปนี้:

ตามคำกล่าวนี้ อาจกล่าวได้ว่า เมื่อสร้างการคายประจุไฟฟ้าในสายล่อฟ้า

ก) โปรตอนผ่านจากเมฆไปยังสายล่อฟ้า

b) โปรตอนผ่านจากสายล่อฟ้าไปยังก้อนเมฆ

c) อิเล็กตรอนผ่านจากเมฆไปยังสายล่อฟ้า

d) อิเล็กตรอนส่งผ่านจากสายล่อฟ้าไปยังก้อนเมฆ

จ) อิเล็กตรอนและโปรตอนถ่ายโอนจากร่างหนึ่งไปยังอีกร่างหนึ่ง

ข้อเสนอแนะ จดหมายD

ปณิธาน:

เนื่องจากเมฆมีประจุเป็นบวก จึงทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจากพื้นดิน สัมผัสกับ สายล่อฟ้าไปยังก้อนเมฆ เนื่องจากอย่างที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าไม่มีประจุบวกเกิดขึ้น ดังนั้นทางเลือกที่ถูกต้องคือ จดหมาย D

คำถามที่ 3) (แมคเคนซี่) ทรงกลมโลหะที่ใช้ไฟฟ้าซึ่งมีประจุไฟฟ้าเท่ากับ -20.0 μC จะถูกนำไปสัมผัสกับทรงกลมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าที่เหมือนกันอีกอันหนึ่ง จากนั้นทรงกลมจะถูกวางชิดกับอีกอันที่เหมือนกันซึ่งมีประจุไฟฟ้าเท่ากับ 50.0 μC หลังจากขั้นตอนนี้ ทรงกลมจะถูกแยกออก

ประจุไฟฟ้าที่เก็บไว้ในทรงกลมเมื่อสิ้นสุดกระบวนการนี้ จะเท่ากับ:

ก) 20.0 ไมโครซี

ข) 30.0 ไมโครซี

ค) 40.0 ไมโครซี

ง) 50.0 ไมโครซี

จ) 60.0 ไมโครซี

ข้อเสนอแนะ: จดหมาย

ปณิธาน:

คำแถลงกล่าวถึงกระบวนการสร้างกระแสไฟฟ้าสองขั้นตอนโดยการสัมผัส ซึ่งทั้งสองเกี่ยวข้องกับสองหน่วยงาน ดังนั้นเราจะทำการคำนวณค่าใช้จ่ายเมื่อสิ้นสุดแต่ละขั้นตอน ตรวจสอบ:

โดยการเพิ่มและหารค่าไฟฟ้าบนหน้าสัมผัสแต่ละอัน เราพบว่าประจุสุดท้ายควรเป็น 20.0 µC ดังนั้นคำตอบที่ถูกต้องคือตัวอักษร a

เกรด

|1| ตารางที่นำมาจาก: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/S%C3%A9rie%20Triboel%C3%A9trica.htm

โดย Rafael Hellerbrock
ครูฟิสิกส์

แหล่งที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/processo-eletrizacao.htm