Co je elektrifikace těl a jak k tomu dochází?
Definice
Elektrifikace je proces oddělení elektrických nábojů a jejich akumulace na určitých místech objektů a těl. K tomuto jevu dochází v důsledku tření, kontaktu těl nebo v důsledku elektrostatické indukce. Zjednodušeně řečeno, když je poblíž objekt s elektrickým polem.
Připomeň si: ve fyzice se rozlišují dva druhy nábojů - pozitivní a negativní, nebo protony a elektrony. Mezi nimi vzniká elektrické pole. Stejně jako poplatky jsou přitahovány a opakované poplatky jsou odpuzovány.
Tento jev je pozorován u zdrojů energie a nejen. Poplatky se hromadí na dielektrikách, každý to viděl v experimentech ilustrujících jev s ebonitovými a skleněnými tyčemi, které byly demonstrovány ve fyzických třídách ve škole.
Zpočátku jsou všechny atomy, z nichž se skládá vše, co nás obklopuje, elektricky neutrální. V důsledku fenoménu elektrifikace se na povrchu předmětů objevují kladné nebo záporné náboje. Vzpomeňte si na školní zážitek: pokud ebonitovou tyčinku otřete vlněným hadříkem, po zastavení tření zůstane hůl nabitá. Pak říkají, že tělo je elektrifikováno.
Během tření se tedy elektrony přenesly z jednoho předmětu do druhého. Výsledkem bylo, že po zastavení tření zůstaly přebytečné elektrony „ne na jejich“ tělech a byl získán nadměrný náboj a přestalo být neutrální. V důsledku tření tyčinek na vlně nebo srsti se na jejím povrchu vytvořil záporný náboj.
Podmínky výskytu jevu a způsoby přenosu náboje
Řekli jsme, jak je tento jev vysvětlen v přírodě, a nyní se podívejme na to, jak lze těla elektrifikovat. Jen si uvědomte, že splnění všech podmínek je volitelné - elektrifikace může nastat z jednoho nebo druhého důvodu, rozdělíme je do dvou hlavních skupin:
První je mechanická interakce. Při tření je vzdálenost mezi objekty srovnatelná se vzdáleností mezi molekulami v něm. Protože elektrony v jednom z těl jsou slabší vázány na jádro, přenášejí „vypuknout“ na jiné tělo. Jiné způsoby elektrifikace jsou šok a kontakt.
Druhou skupinou je elektrifikace vlivem, tj. Jev je pozorován při působení vnějších sil na tělo, mezi nimiž:
- Elektrické pole.V důsledku působení pole na vodič se na jeho povrchu objevují náboje a čím menší je poloměr ohybu povrchu, tím více nábojů se zde hromadí. Takže na špičce bude nejvíce poplatků, tento problém jsme podrobněji prozkoumali v článkuhttps://csm.electricianexp.com/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html a tady https://csm.electricianexp.com/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html
- Vystavení světlu. Otevřeno profesorem A.G. Stoletov v roce 1888 je to, že při vystavení světlu zinku, hliníku, cesiu, sodíku, olova, draslíku a dalším kovům ztratí elektrony a stanou se pozitivně nabitými.
- Teplo. Když se kov zahřeje, elektrony dostanou dostatečnou energii k opuštění kovu, v důsledku toho získají kladný náboj.
- Chemická reakce. V přítomnosti dvou elektrod z různých kovů dochází k redoxním reakcím, v důsledku čehož se jedna z nich pozitivně nabije a druhá negativně. Podrobněji jsme to zvažovali v článku o anoda a katoda.
- Pod tlakem. V piezoelektrikách (křemen, Rochelleova sůl, fosforečnan amonný) se při mechanickém působení (stlačení nebo napnutí) na tvářích vytvářejí kladné a záporné náboje.
To jsou hlavní typy elektrifikace.
Jaké jsou zákony fyziky související s elektrifikací?
Fenomén elektrifikace je spojen s takovými fyzickými zákony, jako jsou:
- Závěsné právo. Popisuje sílu, se kterou náboje interagují. Je tedy možné určit, jak silně elektrifikovaná těla jsou k sobě přitahována.
- Zákon o zachování poplatků. Říká se, že algebraický součet poplatků v uzavřeném systému se nezměnil. To naznačuje, že přebytečné poplatky na elektrifikovaných objektech se neobjevují odnikud, ale přecházejí z těla na tělo.
Tyto zákony jsme již zvážili, další podrobnosti naleznete v příslušných článcích, na které jsme odkazovali.
Praktická aplikace
Fenomén elektrifikace má pozitivní i negativní projevy. Příklady pozitivního použití:
- Použití elektrostatických prachových filtrů pro čištění vzduchu ve ventilačních systémech v práci i doma. Je obzvláště důležité, pokud se během výrobního procesu vyskytne velké množství prachu.
- Lakovací automobily a jiné kovové výrobky. Pomocí elektrostatických stříkacích pistolí je možné barvu nabít negativně, tělo vozu je uzemněno. V důsledku toho jsou částice barvy přitahovány k částem karoserie. Kvalita barvy se zlepší a spotřeba barvy se sníží.
- Elektrostatické kouření masa a ryb může proces kouření výrazně urychlit.
- Vytváření umělých kožešin nebo ozdobných vlněných nátěrů. Jemná hromada prochází mřížkou v důsledku interakce s elektrickým polem, hromada padá v rovnoměrné vrstvě kolmé na potažený povrch, předem ošetřenou adhezivní kompozicí.
Existuje také řada aplikací pro čištění, třídění, filtrování a také v medicíně pro urychlení léčby.
Negativní dopad elektrifikace může mít fatální následky:
- Vzhled jisker při kontaktu s nabitými předměty. Mezi takové případy patří jiskry v každodenním životě, které sklouznou, když svléknete svetr, když jste šokováni, když opouštíte auto. Například letadlo je elektrifikováno za letu a jiskry mohou proklouznout, když je k němu připojen žebřík, a proto je možné zapálení, takže nejprve vyjmou náboj z letadla. Jsou také známy případy vznícení ropných tankerů v důsledku elektrifikace.
- Tento jev vede ke vzniku velkého elektrického náboje, může vést k selhání elektronických součástek v technologii, a to jak při výrobě zařízení, tak v procesu provozu nebo opravy. K tomu dochází v důsledku vybití nástroje na desku s obvody.Proto musí opraváři elektroniky pracovat v uzemněných elektrických náramcích a uzemněných páječkách a dalších. V moderní elementární základně existuje celá řada technických řešení, která minimalizují vliv elektrifikace na jejich práci. Například instalace Zenerových diod paralelně s obvodem hradlového zdroje tranzistorů s efektem pole.
Zajímavé! Je známo, že při potahování desek s plošnými spoji lakem po instalaci elektronických součástí bylo pozorováno velké odmítnutí, a to i přesto, že všechny výrobky byly před lakováním testovány. Vyvstala otázka: jak se zbavit problému elektrifikace? Problém byl vyřešen uzemněním stříkací pistole.
Pro konsolidaci materiálu doporučujeme také sledovat užitečná videa na toto téma:
Stručně jsme vysvětlili fenomén elektrifikace těl a řekli jsme, za jakých podmínek dochází k procesům vzniku nábojů na objektech. Elektrifikace je důležitá při výrobě a našla mnoho užitečných aplikací. Bohužel, pokud nezajistíte způsoby, jak vyřešit negativní projevy, zamezte zbytečným jiskrám v místech s pravděpodobností výbuchu - povede to k vážným problémům.
Související materiály:
Načítám ...
