Co to jest elektryfikacja ciał i jak to się dzieje?
Definicja
Elektryfikacja to proces oddzielania ładunków elektrycznych i ich akumulacji w niektórych miejscach przedmiotów i ciał. Zjawisko to powstaje w wyniku tarcia, kontaktu ciał lub indukcji elektrostatycznej. Krótko mówiąc, gdy w pobliżu znajduje się obiekt z polem elektrycznym.
Odwołanie: w fizyce rozróżnia się dwa rodzaje ładunków - dodatni i ujemny lub protony i elektrony. Powstaje między nimi pole elektryczne. Podobnie jak przyciągane są ładunki, a przeciwne ładunki są odpychane.
Zjawisko to obserwuje się nie tylko w źródłach energii. Ładunki gromadzą się na dielektrykach, wszyscy widzieli to w eksperymentach ilustrujących zjawisko z ebonitem i szklanymi prętami, które zostały zademonstrowane na lekcjach fizyki w szkole.
Początkowo wszystkie atomy, z których składa się wszystko, co nas otacza, są elektrycznie neutralne. W wyniku zjawiska elektryfikacji na powierzchni przedmiotów pojawiają się ładunki dodatnie lub ujemne. Przypomnij sobie szkolne doświadczenie: jeśli pocierasz patyk ebonitowy wełnianą szmatką, po zatrzymaniu tarcia patyk pozostanie naładowany. Potem mówią, że ciało jest naelektryzowane.
Tak więc podczas tarcia elektrony przenoszone są z jednego obiektu na drugi. W rezultacie, po zatrzymaniu tarcia nadmiar elektronów pozostał „na swoich ciałach” i uzyskano nadmiar ładunku, który przestał być neutralny. W wyniku tarcia sztyftów o wełnę lub futro na jego powierzchni powstaje ładunek ujemny.
Warunki wystąpienia zjawiska i metody przenoszenia ładunku
Powiedzieliśmy, jak to zjawisko jest wyjaśnione w przyrodzie, a teraz przyjrzyjmy się, jak można naelektryzować ciała. Zwróć uwagę, że spełnienie wszystkich warunków jest opcjonalne - elektryfikacja może wystąpić z tego czy innego powodu, podzielimy je na dwie główne grupy:
Pierwszym z nich jest interakcja mechaniczna. W przypadku tarcia odległość między obiektami jest porównywalna do odległości między zawartymi w niej cząsteczkami. Ponieważ elektrony w jednym z ciał są słabiej związane z jądrem, przenoszą się „wyrwać” do innego ciała. Inne metody elektryfikacji to wstrząs i kontakt.
Druga grupa to elektryfikacja pod wpływem, to znaczy zjawisko obserwuje się, gdy do ciała przykładane są siły zewnętrzne, w tym:
- Pole elektryczne.W wyniku działania pola na przewodnik na jego powierzchni pojawiają się ładunki, a im mniejszy promień gięcia powierzchni, tym więcej ładunków będzie się tutaj gromadziło. Więc na wskazówce będzie najwięcej opłat, zbadaliśmy ten problem bardziej szczegółowo w artykulehttps://our.electricianexp.com/pl/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html i tu https://our.electricianexp.com/pl/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html
- Ekspozycja na światło. Otwarte przez profesora A.G. Stoletow w 1888 r. Jest narażony na działanie światła na cynk, glin, cez, sód, ołów, potas i inne metale, tracąc elektrony i ładując się dodatnio.
- Ciepło. Gdy metal jest podgrzewany, elektrony otrzymują wystarczającą energię, aby opuścić metal, w wyniku czego otrzymuje on ładunek dodatni.
- Reakcja chemiczna. W obecności dwóch elektrod z różnych metali zachodzą reakcje redoks, w wyniku czego jedna z nich zostaje naładowana dodatnio, a druga ujemnie. Omówiliśmy to bardziej szczegółowo w artykule na temat anoda i katoda.
- Pod presją. W piezoelektrykach (kwarc, sól Rochelle, fosforan amonu) podczas działania mechanicznego (ściskanie lub napięcie) na powierzchniach powstają ładunki dodatnie i ujemne.
Są to główne rodzaje elektryfikacji.
Jakie są prawa fizyki związane z elektryfikacją?
Zjawisko elektryfikacji wiąże się z takimi prawami fizycznymi, jak:
- Prawo wisiorek. Opisuje siłę oddziaływania ładunków. W ten sposób można określić, jak silnie zelektryfikowane ciała przyciągają się do siebie.
- Prawo zachowania opłat. Mówi, że algebraiczna suma ładunków w układzie zamkniętym pozostaje niezmieniona. Sugeruje to, że nadmierne ładunki na zelektryfikowanych obiektach nie pojawiają się znikąd, lecz przechodzą z ciała do ciała.
Omówiliśmy już te przepisy, więcej szczegółów znajdziesz w odpowiednich artykułach, do których się odwołaliśmy.
Praktyczne zastosowanie
Zjawisko elektryfikacji ma zarówno pozytywne, jak i negatywne przejawy. Przykłady pozytywnego zastosowania:
- Zastosowanie elektrostatycznych filtrów przeciwpyłowych do oczyszczania powietrza w systemach wentylacyjnych w pracy i w domu. Jest to szczególnie ważne, jeśli podczas procesu produkcji powstaje dużo pyłu.
- Malowanie samochodów i innych wyrobów metalowych. Za pomocą elektrostatycznych pistoletów natryskowych można ładować farbę ujemnie, nadwozie jest uziemione. W rezultacie cząsteczki farby są przyciągane do części karoserii samochodu. Jakość farby poprawia się, a zużycie farby spada.
- Elektrostatyczne wędzenie mięsa i ryb może znacznie przyspieszyć proces wędzenia.
- Tworzenie sztucznego futra lub dekoracyjnych wełnistych powłok. Drobny stos przechodzi przez siatkę, ze względu na oddziaływanie z polem elektrycznym, stos opada w równą warstwę prostopadłą do powleczonej powierzchni, wstępnie obrobioną kompozycją klejową.
Istnieje również wiele aplikacji do czyszczenia, sortowania, filtrowania, a także w medycynie w celu przyspieszenia leczenia.
Negatywny wpływ elektryfikacji może prowadzić do śmiertelnych konsekwencji:
- Pojawienie się iskier w kontakcie z naładowanymi przedmiotami. Takie przypadki obejmują iskry w życiu codziennym, które ślizgają się po zdjęciu swetra, gdy jesteś zszokowany, gdy opuszczasz samochód. Na przykład samolot jest naelektryzowany w locie i iskry mogą wślizgnąć się, gdy drabina jest do niego podłączona, i z tego powodu zapłon jest możliwy, więc najpierw usuwają ładunek z samolotu. Znane są również przypadki zapłonu tankowców z powodu elektryfikacji.
- Zjawisko to prowadzi do pojawienia się dużych ładunków elektrycznych, może prowadzić do awarii komponentów elektronicznych w technologii, zarówno w produkcji sprzętu, jak iw procesie eksploatacji lub naprawy. Dzieje się tak w wyniku rozładowania narzędzia na płytkę drukowaną.Dlatego mechanicy elektroniki muszą pracować w uziemionych bransoletkach elektrycznych i uziemionych lutownicach i nie tylko. W nowoczesnej bazie elementarnej istnieje szereg rozwiązań technicznych, które minimalizują wpływ elektryfikacji na ich pracę. Na przykład instalowanie diod Zenera równolegle do obwodu bramka-źródło tranzystorów polowych.
Ciekawy! Znany jest przypadek, gdy podczas powlekania płytek obwodów drukowanych lakierem po zamontowaniu elementów elektronicznych zaobserwowano duże odrzucenie, mimo że wszystkie produkty były testowane przed lakierowaniem. Powstało pytanie: jak pozbyć się problemu elektryzacji? Problem został rozwiązany przez uziemienie pistoletu natryskowego.
Aby skonsolidować materiał, zalecamy również obejrzenie przydatnych filmów na ten temat:
Krótko wyjaśniliśmy zjawisko elektryfikacji ciał i powiedzieliśmy, w jakich warunkach zachodzą procesy pojawiania się ładunków na obiektach. Elektryfikacja jest ważna w produkcji i znalazła wiele przydatnych zastosowań. Niestety, jeśli nie podasz sposobów rozwiązania negatywnych objawów, zapobiegaj niepotrzebnym iskrzeniu w miejscach z prawdopodobieństwem wybuchu - doprowadzi to do poważnych problemów.
Powiązane materiały:
Ładowanie...
