Процеси електрифікації є явища, в яких електрони переносяться з одного тіла на інше через різницю в кількості електричні заряди існує між двома або більше тілами, або навіть шляхом набуття енергії з тертя між тілами.
Існує три типи процесів електрифікації, це: тертя, контакт і індукція. Розуміння того, як відбуваються ці процеси, як через їх визначення, так і через виконання вправ, є фундаментальною частиною дослідження ілетростатики - одна з найвизначніших галузей фізики серед фізичного змісту в Національному іспиті середньої школи (Енем).
Дивіться також: Поради щодо вивчення питань фізики Енема
Що таке електрифікація?
Електрифікація - це процес перетворити електрично нейтральне тіло в електрично заряджене тіло. Нейтральні тіла - це ті, що мають однакову кількість протони і електрони, оскільки це субатомні частинки, наділені електричним зарядом.
Всі процеси електрифікації складаються з виводити або подавати електрони в тіло. Те саме не можна сказати про протони, які, оскільки вони потрапили в пастку
атомне ядро, не можна переносити між одним атомом та іншим. Таким чином, коли нейтральне тіло отримує електрони, його заряд стає негативним., навпаки, коли він втрачає електрони, його заряд стає позитивним.Вони існують три різні форми електрифікації: тертям, контактом та індукцією. У цій статті ми детально обговоримо кожен із них, починаючи з першого.
фрикційна електрифікація
В основному відбувається електризація тертям коли два або більше ізолюючих тіл натираються один про одного. Процес тертя тіл дає енергію електронам цих матеріалів. Електрони з ізолюючих матеріалів часто сильно притягуються до ядер власних атомів, тому їм потрібна додаткова енергія для переходу з одного тіла в інше.
Під час електризації тертям одне з тіл втрачає електрони, а друге отримує електрони. Таким чином, наприкінці процесу два тіла матимуть навантаження рівного модуля, але протилежних знаків.
Не всі тіла будуть електрифіковані при натиранні, щоб знати, які пари матеріалів при натиранні стають електрифікованими, необхідно знати їх електрична спорідненість, оскільки є матеріали, які, як правило, отримують електрони, але є й такі, які “воліють” їх втрачати. Ця спорідненість описується емпірично таблицею, відомою як трибоелектричний ряд.
THE трибоелектричний ряд розділяє різні матеріали відповідно до їхньої тенденції до отримання або втрати електронів. в таблиці|1| нижче, наприклад, спочаткуматеріали, вгорі - ті, хто прагне придбати навантаженняпозитивні при натиранні, тобто вони, як правило, втрачатиелектрони. ти новітні матеріалив свою чергу, це ті, які схильні поглинати електрони і, отже, представляти негативні заряди після натирання перевірте:
Матеріал |
Шкіра рук людини (суха і нежирна) |
Скло |
Сухе людське волосся без жиру |
Акрилові |
Там |
Папір (сульфіт, серветки, папір, що використовується для сушіння рук тощо) |
Надута повітряна куля гума |
Пластикові ПВХ, ПП, вініл (солома, поліетиленові пакети, пвх-підкладки тощо) |
Тефлон |
Щоб знати, які матеріали сумісні, тобто які будуть електризуватися при натиранні, ми повинні вибирайте найдальші один від одного в таблиці, такі як останній та перший, на приклад. Роблячи це, ми гарантуємо, що один з елементів поглинає електрони, що виділяються іншим елементом, яким він натирається.
Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)
Контактна електрифікація
Контактна електрифікація складається з змусити два струмопровідних тіла контактувати за умови, що принаймні одне з них попередньо навантажено. Цей тип електрифікації найчастіше відбувається між матеріалівпровідники, оскільки електрони в них вільні і тому наділені велика мобільність. Таким чином, не потрібно додаткової енергії, щоб змусити їх перестрибувати з одного тіла на інше.
коли два однакові провідні тіла і при електрично зарядженому дотику електрони переходять від одного тіла до іншого, доки електричні заряди обох не зрівняються. Таким чином, якщо ми хочемо знати, який кінцевий заряд між ними, нам просто потрібно виконати середнє арифметичне навантажень:
Попереднє рівняння є дійсний лише для випадку, коли два однакових провідникових тіла вступають у контакт, якщо справа стосується одночасного контакту між російськими органами, слід враховувати кількість тіл, перевірте:
Нарешті, якщо тіла з різних розмірів, ми повинні усвідомити, що рух електронів відбуватиметься лише стільки, скільки буде різниця потенціалів між ними, отже, проходження електронів припиниться, коли електричний потенціал є однаковим для кожного з них.
Розглянемо дві провідні сфери A і B, різних радіусів, позначені RTHE і РB. На наступному малюнку ми показуємо формула електричного потенціалу кожної з цих сфер, тоді ми збігаємо їх, щоб отримати формулу, яка дозволяє нам обчислити електричний заряд у цих сферах після контакту між ними, дивіться:
ПитанняTHE та QB - електричний заряд тіл А і В
Р.THE і РB- промені тіл А і В
UTHE яB- електричний потенціал тіл А і В
індукційна електрифікація
Індукційна електрифікація складається з наблизити раніше заряджене тіло, зване індуктивністю, ближче до електрично нейтрального провідного тіла, зване індукованим, так що присутність зарядів індуктора змушує електрони індукованого тіла рухатися у його внутрішній частині, викликаючи a поляризація навантажень.
THE поляризація зарядів це не що інше, як поділ між позитивними та негативними зарядами. При поляризації індуковане тіло все ще нейтральне, оскільки воно має однакову кількість протонів та електронів. Отже, щоб це тіло наелектризувалося, необхідна наявність іншого тіла, або навіть засобу, за допомогою якого електрони можуть протікати. Як правило, a земля, який полягає у з’єднанні індукованого тіла із землею за допомогою провідного дроту.
Після заземлення електрони, що знаходяться в корпусі якоря, можуть текти до землі або від землі до тіла якоря відповідно до знака зарядів, що знаходяться в корпусі індуктора.
В реферат, процес індукційної електрифікації відбувається в такі етапи:
- Крок 1: Наближення між індуктивністю та якорем.
- Крок 2: Поляризація навантажень якоря внаслідок наближення індуктора.
- Крок 3: Заземлення якоря в присутності індуктора, щоб електрони могли текти із землі або на землю.
- Крок 4: Видалення землі.
- Крок 5: Зазор індуктора.
Побачити більше: Електромагнітна індукція - відповідальна за появу електричних струмів в провідних матеріалах
Вправи з процесів електрифікації
Питання 1) (IF-SP) У наступній таблиці наведено трибоелектричний ряд:
Кроляче хутро |
 |
Скло | |
Людське волосся | |
Слюда | |
Там | |
котяча шкіра | |
Шовкові | |
Бавовна | |
Бурштиновий | |
Ебоніт | |
Поліестер | |
Полістирол | |
Пластикові |
Завдяки цій серії можна визначити електричний заряд, який набуває кожен матеріал при натиранні іншим. Пінополістирол при натиранні вовною стає негативно зарядженим.
При натиранні шовком скло заряджається:
а) позитивно, оскільки він отримував протони.
б) позитивно, оскільки він втратив електрони.
в) негативно, оскільки він набрав електрони.
г) негативно, оскільки він втратив протони.
д) з нульовим електричним зарядом, оскільки неможливо електризувати скло.
Шаблон: Літера Б
Дозвіл:
Оскільки скло з'являється перед шовком у трибоелектричному ряді, воно має більшу тенденцію набувати позитивні електричні заряди, ніж шовк, тому правильною альтернативою є буква b.
Питання 2) (IF-SP) Блискавка - це електричний розряд високої інтенсивності, який з’єднує грозові хмари з атмосферою та землею. Типова інтенсивність блискавки становить 30000 ампер, що приблизно в тисячу разів перевищує інтенсивність електричного душу, а промені проходять відстань близько 5 км.
(www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php. Доступ: 10:30.2012.)
Під час шторму позитивно заряджена хмара наближається до будівлі, де є громовідвід, як показано на наступному малюнку:
Згідно із заявою, можна сказати, що при встановленні електричного розряду в громовідводі,
а) протони переходять з хмари на громовідвід.
б) протони переходять від громовідводу до хмари.
в) електрони переходять з хмари на блискавковідвід.
г) електрони переходять від громовідводу до хмари.
д) електрони і протони переходять з одного тіла в інше.
Шаблон Літера D
Дозвіл:
Оскільки хмара заряджена позитивними зарядами, вона індукує рух електронів із землі, контактуючи з блискавковідводу, до хмари, оскільки, як ми знаємо, позитивні заряди не проводяться, тому правильною альтернативою є літера D.
Запитання 3) (Маккензі) Наелектризована металева куля з електричним зарядом, рівним -20,0 мкС, контактує з іншою ідентичною електрично нейтральною кулею. Потім сферу ставлять проти іншої ідентичної, наелектризованої електричним зарядом, рівним 50,0 мкС. Після цієї процедури сфери розділяються.
В кінці цього процесу електричний заряд, що зберігається в кулі, дорівнює:
а) 20,0 мкС
б) 30,0 мкС
в) 40,0 мкС
г) 50,0 мкС
д) 60,0 мкС
Шаблон: Літера а
Дозвіл:
У заяві йдеться про два процеси електрифікації контактів, обидва залучають два тіла, тому ми зробимо розрахунок заряду в кінці кожного процесу, перевіримо:
Додавши та розділивши електричні заряди на кожному з контактів, ми виявимо, що кінцевий заряд повинен становити 20,0 мкС, тож правильною відповіддю є буква а.
Оцінки
|1| Таблиця взята з: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/S%C3%A9rie%20Triboel%C3%A9trica.htm
Автор: Рафаель Хеллерброк
Вчитель фізики