Процеси електрифікації це явища, в яких електрони передаються від одного тіла до іншого через різницю в кількості електричні заряди існуючих між двома або більше тілами, або навіть шляхом отримання енергії від тертя між тілами.
Розрізняють три види процесів електризації: тертя, контактні та індукційні. Розуміння того, як відбуваються ці процеси, через їх визначення, а також через виконання вправ, є фундаментальною частиною вивчення ілетростатики — один із найпомітніших напрямів фізики серед фізико-математичних змістів на Національному екзамені середньої школи (Enem).
Дивіться також: Поради щодо вивчення питань фізики Enem
Що таке електрифікація?
Електрифікація - це процес перетворити електрично нейтральне тіло в електрично заряджене тіло. Нейтральні тіла – це ті, які мають однакову кількість протони і електрони, оскільки це субатомні частинки, наділені електричним зарядом.
Усі процеси електрифікації складаються з забирати або подавати електрони до тіла. Того ж не можна сказати про протони, які, оскільки вони потрапили в пастку
атомне ядро, не може переноситися між одним атомом і 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 розглянемо кожен з них, починаючи з першого.
електризація тертя
В основному відбувається електризація тертям коли два або більше ізоляційних тіл терть один об одного. Процес тертя тіл дає енергію електронам у цих матеріалах. Електрони з ізоляційних матеріалів зазвичай сильно притягуються до ядер власних атомів, тому їм потрібна додаткова енергія, щоб перескочити з одного тіла на інше.
Під час електризації тертя одне з тіл втрачає електрони, а інше отримує електрони. Таким чином, в кінці процесу, два тіла будуть мати навантаження однакового модуля, але протилежних знаків.
Не всі тіла будуть електризуватися при терті, щоб знати, які пари матеріалів при терті електризуються, необхідно знати їх електрична спорідненість, оскільки є матеріали, які прагнуть набирати електрони, але є й ті, які «воліють» їх втрачати. Ця спорідненість описується емпірично за допомогою таблиці, відомої як трибоелектричний ряд.
THE трибоелектричний ряд розділяє різні матеріали відповідно до їх тенденції набирати або втрачати електрони. на столі|1| нижче, наприклад, спочаткуматеріали, на вершині — ті, хто прагне набувати навантаженняпозитивний при розтиранні, тобто прагнуть втрачатиелектрони. ти новітні матеріали, у свою чергу, є такими, які мають тенденцію поглинати електрони і, отже, представляти негативні заряди після того, як вони були натерті, перевірте:
Матеріал |
Шкіра рук людини (суха і знежирена) |
Скло |
Сухе і знежирене волосся людини |
Акрилові |
Там |
Папір (сульфіт, серветки, папір для сушки рук тощо) |
Надутий гумовий балон |
Пластик ПВХ, ПП, вініл (солома, поліетиленові пакети, ПВХ підкладки тощо) |
тефлонова |
Знати, які матеріали сумісні, тобто які будуть електризуватися при терті, ми повинні виберіть найдальші один від одного в таблиці, наприклад останній і перший, за приклад. Роблячи це, ми гарантуємо, що один з елементів поглинає електрони, вивільнені іншим елементом, з яким він тертий.
Електрифікація контактним способом
Контактна електризація складається з довести до контакту два провідні тіла за умови, що принаймні одне з них попередньо навантажено. Цей тип електризації найчастіше відбувається між матеріалівпровідники, оскільки електрони в них вільні і тому наділені с велика мобільність. Таким чином, не потрібна додаткова енергія, щоб вони перестрибували з одного тіла на інше.
коли два однакові провідні тіла і електрично зарядженого дотику, електрони переходять від одного тіла до іншого, поки електричні заряди обох не стануть однаковими. Таким чином, якщо ми хочемо знати, який остаточний заряд між ними, нам просто потрібно зробити це середнє арифметичне з навантажень:
Попереднє рівняння дійсний тільки для випадку, коли два однакових провідних тіла стикаються, якщо у випадку, про який йде мова, йшлося про одночасний контакт між n тілами, слід враховувати кількість тіл, перевірте:
Нарешті, якщо тіла з різних розмірів, ми повинні усвідомити, що рух електронів буде лише доти, доки існує різниця потенціалів між ними, отже, проходження електронів припиниться, коли електричний потенціал однакова для кожного з них.
Розглянемо дві провідні сфери A і B різних радіусів, позначені RTHE і РБ. На наступному малюнку ми показуємо формула електричного потенціалу кожної з цих сфер, потім ми зіставляємо їх, щоб отримати формулу, яка дозволяє обчислити електричний заряд в цих сферах після контакту між ними, дивитися:
QTHE і QБ – електричний заряд тіл А і В
РTHE і РБ– промені тіл А і В
УTHE менеБ– електричний потенціал тіл А і В
індукційна електрифікація
Індукційна електрифікація складається з наблизити раніше заряджене тіло, яке називається індуктором, до електрично нейтрального провідного тіла, яке називається індукованим, так що наявність зарядів індуктивності змушує електрони в індукованому тілі рухатися всередині нього, викликаючи поляризація навантажень.
THE поляризація зарядів це не що інше, як поділ між позитивними і негативними зарядами. При поляризації індуковане тіло залишається нейтральним, оскільки має однакову кількість протонів і електронів. Таким чином, щоб це тіло стало електризованим, необхідна наявність іншого тіла або навіть засобу, через який можуть протікати електрони. Як правило, а землі, що полягає у з’єднанні індукованого тіла із землею через провідник.
Після заземлення електрони, присутні в тілі якоря, можуть текти до землі або від землі до тіла якоря, відповідно до знаку зарядів, присутніх в корпусі індуктора.
в абстрактний, процес індукційної електрифікації відбувається в такі етапи:
- Крок 1: Апроксимація між індуктивністю та якорем.
- Крок 2: Поляризація навантажень якоря за рахунок наближення індуктивності.
- Крок 3: Заземлення якоря за наявності індуктора, щоб електрони могли текти від землі або до землі.
- Крок 4: Видалення землі.
- Крок 5: Зазор індуктора.
Побачити більше: Електромагнітна індукція - відповідальна за виникнення електричних струмів у провідних матеріалах
Вправи на процеси електрифікації
Питання 1) (IF-SP) У таблиці нижче показано трибоелектричний ряд:
Хутро кролика |
 |
Скло | |
Людське волосся | |
Слюда | |
Там | |
котяча шкіра | |
шовк | |
Бавовна | |
Янтарний | |
ебоніт | |
поліестер | |
полістирол | |
Пластикові |
Завдяки цьому ряду можна визначити електричний заряд, отриманий кожним матеріалом при терті з іншим. Пінополістирол при терті з шерстю стає негативно зарядженим.
Скло, потертий шовком, зарядиться:
а) позитивно, оскільки він набрав протони.
б) позитивно, оскільки втратив електрони.
в) негативно, оскільки набирає електрони.
г) негативно, оскільки втратив протони.
д) з нульовим електричним зарядом, оскільки скло неможливо наелектризувати.
Зворотній зв'язок: буква В
Резолюція:
Оскільки в трибоелектричному ряду скло постає перед шовком, воно має більшу тенденцію до набуття позитивних електричних зарядів, ніж шовк, тому правильною альтернативою є буква b.
Питання 2) (IF-SP) Блискавка - це високоінтенсивний електричний розряд, який з'єднує грозові хмари з атмосферою і землею. Типова інтенсивність блискавки становить 30 000 ампер, що приблизно в тисячу разів перевищує інтенсивність електричного душу, а промені поширюються на відстані близько 5 км.
(www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php. Доступ: 30.10.2012.)
Під час шторму позитивно заряджена хмара наближається до будівлі, яка має громовідвід, як показано на наступному малюнку:
Згідно із заявою, можна сказати, що при встановленні електричного розряду в громовідводу,
а) протони переходять від хмари до громовідводу.
б) протони переходять від громовідводу до хмари.
в) електрони переходять від хмари до громовідводу.
г) електрони переходять від громовідводу до хмари.
д) перехід електронів і протонів від одного тіла до іншого.
Зворотній зв'язок Лист Д
Резолюція:
Оскільки хмара заряджена позитивними зарядами, вона викликає рух електронів від землі, контактуючи з громовідвід, у напрямку до хмари, оскільки, як відомо, позитивні заряди не проводяться, тож правильним варіантом є буква Д.
Питання 3) (Маккензі) Наелектризована металева сфера з електричним зарядом, рівним -20,0 мкК, поміщена в контакт з іншою ідентичною електрично нейтральною сферою. Потім кулю приставляють до іншої такої ж, наелектризованої електричним зарядом 50,0 мкКл. Після цієї процедури сфери розділяють.
Електричний заряд, що зберігається в кулі, в кінці цього процесу дорівнює:
а) 20,0 мкС
б) 30,0 мкС
в) 40,0 мкС
г) 50,0 мкС
e) 60,0 мкК
Зворотній зв'язок: буква а
Роздільна здатність:
Твердження говорить про два процеси електризації контактом, обидва за участю двох тіл, тому ми виконаємо розрахунок заряду в кінці кожного процесу, перевіряємо:
Додавши та поділивши електричні заряди на кожному з контактів, ми знаходимо, що кінцевий заряд повинен становити 20,0 мкКл, тому правильною відповіддю буде 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
Рафаель Хеллерброк
Вчитель фізики
Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/processo-eletrizacao.htm