Elektrifikasyon süreçleri: nedir, türleri, egzersiz

Elektrifikasyon süreçleri olduğu fenomenlerdir elektronlar miktarındaki farklılık nedeniyle bir vücuttan diğerine aktarılır. elektrik ücretleri iki veya daha fazla cisim arasında veya hatta enerjinin elde edilmesiyle var olan sürtünme bedenler arasında.

Üç tür elektrifikasyon işlemi vardır, bunlar: sürtünme, temas ve indüksiyon. Bu süreçlerin, tanımları ve egzersizlerin performansı yoluyla nasıl meydana geldiğini anlamak, çalışmanın temel bir parçasıdır. veletrostatik — Ulusal Lise Sınavında (Enem) fizik içerikleri arasında fiziğin en öne çıkan alanlarından biri.

Ayrıca bakınız: Enem fizik soruları için ne çalışılacağına dair ipuçları

elektrifikasyon nedir?

Elektrifikasyon sürecidir elektriksel olarak nötr bir cismi elektrik yüklü bir cisme dönüştürün. Nötr cisimler, aynı miktarda olanlardır. protonlar ve elektronlarçünkü bunlar elektrik yüküne sahip atom altı parçacıklardır.

Tüm elektrifikasyon süreçleri aşağıdakilerden oluşur: bir vücuda elektron çekmek veya vermek. Aynı şey protonlar için söylenemez, çünkü onlar

atom çekirdeği, bir atom ile diğeri arasında taşınamaz. Böylece, nötr bir cisim elektron aldığında, yükü negatif olur., tersine, elektron kaybettiğinde yükü pozitif olur.

onlar var üç farklı elektrifikasyon şekli: sürtünme, temas ve indüksiyon yoluyla. Bu yazıda, ilkinden başlayarak her birini ayrıntılı olarak tartışacağız.

Şekilde, balon sürtünme ile elektriklenmiştir ve daha sonra küçük kağıt parçalarını kendine çekmektedir.

sürtünmeli elektriklenme

Sürtünme ile elektriklenme esas olarak iki veya daha fazla yalıtkan cisim birbirine sürtüldüğünde. Vücutları ovalama işlemi, bu malzemelerdeki elektronlara enerji verir. Yalıtkan malzemelerden gelen elektronlar genellikle kendi atomlarının çekirdeğine güçlü bir şekilde çekilirler, bu nedenle bir cisimden diğerine atlamak için ekstra enerjiye ihtiyaç duyarlar.

Sürtünmeli elektrifikasyon sırasında cisimlerden biri elektron kaybederken diğeri elektron kazanır. Bu şekilde süreç sonunda iki ceset eşit modüllü ancak zıt işaretli yükler.

Tüm cisimler ovuşturulduğunda elektriklenmez, hangi madde çiftlerinin ovuşturulduğunda elektriklendiğini bilmek için elektriklenmelerini bilmek gerekir. elektriksel afinite, çünkü elektron kazanmaya meyilli malzemeler var, ancak onları kaybetmeyi “tercih edenler” de var. Bu afinite ampirik olarak bilinen bir tablo ile tanımlanır. triboelektrik serisi.

NS triboelektrik serisi farklı malzemeleri elektron kazanma veya kaybetme eğilimlerine göre ayırır. masanın üstünde|1| aşağıda, örneğin, ilkmalzemeler, en üstte, elde etme eğiliminde olanlar yüklerpozitif ovulduğunda, yani kaybetmekelektronlar. Sen en yeni malzemeler, sırayla, elektronları emme ve dolayısıyla sunma eğiliminde olanlardır. negatif masraflar ovuşturulduktan sonra şunları kontrol edin:

Malzeme

İnsan eli derisi (kuru ve yağsız)

Bardak

Kuru ve yağsız insan saçı

Akrilik

Orası

Kağıt (sülfit, peçete, elleri kurutmak için kullanılan kağıt vb.)

Şişirilmiş balon kauçuk

Plastik PVC, PP, vinil (saman, plastik poşetler, pvc astarlar vb.)

teflon

Hangi malzemelerin uyumlu olduğunu yani ovulduğunda hangilerinin elektrikleneceğini bilmek için son ve ilk gibi tablodaki birbirinden en uzak olanları seçin. örnek. Bunu yaparak, elementlerden birinin sürtündüğü diğer elementin serbest bıraktığı elektronları emmesini sağlıyoruz.

Temas yoluyla elektrifikasyon

Kontak elektrifikasyonu şunlardan oluşur: En az birinin önceden yüklenmiş olması koşuluyla, iki iletken cismi temas ettirin. Bu tür bir elektrifikasyon en çok aşağıdakiler arasında gerçekleşir: malzemeleriletkenler, çünkü içlerindeki elektronlar serbesttir ve bu nedenle büyük hareketlilik. Bu şekilde, onları bir vücuttan diğerine atlamak için ek bir enerjiye ihtiyaç duyulmaz.

iki olduğunda özdeş iletken cisimler ve elektrik yüklü dokunma, elektronlar her ikisinin elektrik yükleri eşit olana kadar bir gövdeden diğerine geçer. Bu şekilde, aralarındaki son yükün ne olduğunu bilmek istiyorsak, sadece aritmetik ortalama yüklerin:

önceki denklem sadece geçerli durum için iki özdeş iletken cisim temasa geçilirse, söz konusu olay n ceset arasında eşzamanlı teması içeriyorsa, ceset sayısı dikkate alınmalıdır, kontrol edin:

Son olarak, eğer cesetler farklı boyutlarolduğu sürece sadece elektronların hareketi olacağını anlamalıyız. potansiyel fark bu nedenle, aralarında elektron geçişi duracaktır. elektrik potansiyeli her biri için aynıdır.

R ile gösterilen, farklı yarıçaplara sahip iki iletken A ve B küresini düşünün._NS ve R_B. Aşağıdaki şekilde gösteriyoruz elektrik potansiyeli formülü bu kürelerin her birinin, sonra onları eşleştiririz, böylece hesaplamamıza izin veren formülü elde ederiz. elektrik şarjı bu alanlarda Aralarındaki temastan sonra, izlemek:

Q_NS ve Q_B – A ve B cisimlerinin elektrik yükü

r_NS ve R_B– A ve B cisimlerinin ışınları

sen_NS ben mi_B– A ve B cisimlerinin elektrik potansiyeli

indüksiyon elektrifikasyonu

İndüksiyon elektrifikasyonu şunlardan oluşur: indüktör adı verilen önceden yüklenmiş bir cismi, indüklenmiş olarak adlandırılan elektriksel olarak nötr iletken bir cisme yaklaştırın, böylece indüktör yüklerinin varlığı, indüklenen cisimdeki elektronların onun içinde hareket etmesine neden olarak, polarizasyon yüklerin.

NS yüklerin polarizasyonu pozitif ve negatif yükler arasındaki bir ayrımdan başka bir şey değildir. Polarize olduğunda, aynı sayıda proton ve elektrona sahip olduğu için indüklenen cisim hala nötrdür. Dolayısıyla bu cismin elektriklenmesi için başka bir cismin, hatta elektronların içinden akabileceği bir aracın varlığı gereklidir. Kural olarak, bir zeminindüklenen gövdeyi bir iletken tel üzerinden toprağa bağlamaktan oluşur.

Topraklamadan sonra armatür gövdesinde bulunan elektronlar, indüktör gövdesinde bulunan yüklerin işaretine göre toprağa doğru veya topraktan armatür gövdesine doğru akabilir.

İçinde Öz, indüksiyon elektrifikasyon işlemi aşağıdaki adımlarda gerçekleşir:

• Aşama 1: İndüktör ve armatür arasındaki yaklaşım.
• Adım 2: İndüktör yaklaşımından dolayı armatür yüklerinin polarizasyonu.
• Aşama 3: Elektronların zeminden veya zemine akabilmesi için armatürün indüktör varlığında topraklanması.
• 4. Adım: Zemin kaldırma.
• Adım 5: İndüktör boşluğu.

Daha fazla gör: Elektromanyetik indüksiyon - iletken malzemelerde elektrik akımlarının ortaya çıkmasından sorumludur

Elektrifikasyon süreçleri ile ilgili alıştırmalar

Soru 1) (IF-SP) Aşağıdaki tablo triboelektrik seriyi göstermektedir:

tavşan kürkü
Bardak
İnsan saçı
Mika
Orası
kedi derisi
İpek
Pamuk
kehribar
Ebonit
Polyester
polistiren
Plastik

Bu seri sayesinde, her bir materyalin bir diğeriyle ovulduğunda elde ettiği elektrik yükünü belirlemek mümkündür. Strafor, yün ile ovulduğunda negatif yüklü hale gelir.

Cam, ipekle ovulduğunda ücretlendirilecektir:

a) proton kazandığı için pozitif.

b) elektron kaybettiği için pozitiftir.

c) elektron kazandığı için negatiftir.

d) Proton kaybettiği için olumsuz.

e) Camın elektriklenmesi imkansız olduğu için sıfır elektrik yükü ile.

Geri bildirim: B 'harfi

Çözünürlük:

Triboelektrik dizide cam ipekten önce göründüğü için, pozitif elektrik yükleri elde etme eğilimi ipekten daha fazladır, bu nedenle doğru alternatif b harfidir.

Soru 2) (IF-SP) Yıldırım, fırtına bulutlarını atmosfere ve yere bağlayan yüksek yoğunluklu bir elektrik boşalmasıdır. Yıldırımın tipik yoğunluğu 30.000 amperdir, bu bir elektrikli duşun yoğunluğunun yaklaşık bin katıdır ve ışınlar 5 km'lik mesafeler boyunca hareket eder.

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

Bir fırtına sırasında, pozitif yüklü bir bulut, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, paratoneri olan bir binaya yaklaşır:

Açıklamaya göre, paratonerde elektriksel deşarj kurulurken denilebilir ki,

a) protonlar buluttan paratonerlere geçer.

b) protonlar paratonerden buluta geçer.

c) elektronlar buluttan paratonerlere geçer.

d) elektronlar paratonerden buluta geçer.

e) elektronlar ve protonlar bir cisimden diğerine aktarılır.

Geri bildirim D harfi

Çözünürlük:

Bulut pozitif yüklerle yüklendiğinden, yerle temas halinde olan elektronların hareketini indükler. paratoner, buluta doğru, bildiğimiz gibi, pozitif yükler iletilmediği için doğru alternatif, D harfi

Soru 3) (Mackenzie) -20.0 μC'ye eşit bir elektrik yüküne sahip elektrikli bir metalik küre, başka bir özdeş elektriksel olarak nötr küre ile temas halinde yerleştirilir. Daha sonra, küre, 50.0 μC'ye eşit bir elektrik yükü ile elektriklendirilen, özdeş başka bir kürenin karşısına yerleştirilir. Bu işlemden sonra küreler ayrılır.

Bu işlemin sonunda küre içinde depolanan elektrik yükü şuna eşittir:

a) 20.0 µC

b) 30.0 µC

c) 40.0 µC

d) 50.0 µC

e) 60.0 µC

Geri bildirim: A harfi

Çözünürlük:

Açıklama, her ikisi de iki cismi içeren temas yoluyla iki elektrifikasyon sürecinden bahsediyor, bu nedenle her işlemin sonunda ücret hesaplamasını yapacağız, kontrol edin:

Kontakların her birine elektrik yüklerini ekleyerek ve bölerek, son yükün 20.0 µC olması gerektiğini bulduk, bu nedenle doğru cevap a harfidir.

Notlar

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

Rafael Hellerbrock tarafından
Fizik öğretmeni

Kaynak: Brezilya Okulu - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/processo-eletrizacao.htm