מהי החשמול של גופים ואיך זה קורה?
הגדרה
החשמל הוא תהליך של הפרדת מטענים חשמליים והצטברותם במקומות מסוימים של חפצים וגופים. התופעה מתרחשת כתוצאה מחיכוך, מגע של גופים או כתוצאה מאינדוקציה אלקטרוסטטית. במילים פשוטות, כאשר חפץ עם שדה חשמלי נמצא בקרבת מקום.
נזכיר: בפיזיקה נבדלים שני סוגים של מטענים - חיובי ושלילי, או פרוטונים ואלקטרונים. ביניהם עולה שדה חשמלי. כמו שאשמים נמשכים, והחיובים ההפוכים מודחים.
התופעה נצפתה במקורות כוח ולא רק. חיובים מצטברים על דיאלקטריקה, כולם ראו זאת בניסויים שהמחישו את התופעה במוטות אבוניט וזכוכית, שהודגמו בשיעורי פיזיקה בבית הספר.
בתחילה, כל האטומים, שכל מה שמקיף אותנו מורכב הם ניטרלים חשמלית. כתוצאה מתופעת החשמול, מופיעים מטעני חיוביים או שליליים על פני השטח של חפצים. נזכר בחוויה בבית הספר: אם תשפשף מקל אבוניט במטלית צמר, לאחר שהחיכוך ייפסק, המקל יישאר טעון. ואז הם אומרים שהגוף מחשמל.
כך, במהלך החיכוך, אלקטרונים מועברים מאובייקט אחד למשנהו. כתוצאה מכך, לאחר שהחיכוך נפסק, האלקטרונים העודפים נותרו "לא על גופם" והושגה מטען עודף, והוא חדל להיות ניטרלי. כתוצאה מחיכוך המקלות על צמר או פרווה נוצר מטען שלילי על פני השטח שלו.
תנאים להופעת התופעה ושיטות העברת המטען
סיפרנו כיצד מוסברים תופעה זו בטבע, ועכשיו בואו נראה כיצד ניתן לחשמל גופים. רק שימו לב שהמילוי של כל התנאים הוא לא חובה - חשמול יכול להתרחש מסיבה זו או אחרת, נחלק אותם לשתי קבוצות עיקריות:
הראשון הוא אינטראקציה מכנית. בחיכוך המרחק בין עצמים דומה למרחק בין המולקולות שבתוכו. מכיוון שהאלקטרונים באחד הגופים קשורים חלש יותר לגרעין, הם מעבירים "פורצים" לגוף אחר. שיטות אחרות לחשמל הן הלם ומגע.
הקבוצה השנייה היא חשמול באמצעות השפעה, כלומר התופעה נצפתה כאשר מופעלים כוחות חיצוניים על הגוף, ביניהם:
- שדה חשמלי.כתוצאה מפעולת השדה על המוליך, מופיעים מטענים על פני השטח שלו, וככל שרדיוס הכיפוף של המשטח קטן יותר, כך יצטברו כאן מטענים רבים יותר. אז בטיפ יהיו האישומים ביותר, בחנו את הנושא הזה ביתר פירוט במאמרhttps://iwm.electricianexp.com/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html וכאן https://iwm.electricianexp.com/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html
- חשיפה לאור. נפתח על ידי פרופסור A.G. סטולטוב בשנת 1888, הוא שכאשר הם נחשפים לאור באבץ, אלומיניום, צזיום, נתרן, עופרת, אשלגן ומתכות אחרות, הם מאבדים אלקטרונים ונעשים טעונים חיוביים.
- מחממים. כאשר המתכת מחוממת, ניתנת לאלקטרונים אנרגיה מספקת בכדי לעזוב את המתכת, כתוצאה היא רוכשת מטען חיובי.
- תגובה כימית. בנוכחות שתי אלקטרודות ממתכות שונות מתרחשות תגובות רדוקס, כתוצאה מכך אחת מהן נעשית טעונה חיובית, והשנייה שלילית. שקלנו זאת ביתר פירוט במאמר אודות אנודה וקתודה.
- תחת לחץ. בפיזואלקטריקה (קוורץ, מלח רושל, אמוניום פוספט), במהלך פעולה מכנית (דחיסה או מתח) נוצרים מטענים חיוביים ושליליים על הפנים.
אלה הם סוגי החשמול העיקריים.
מהם חוקי הפיזיקה הקשורים לחשמל?
תופעת החשמול קשורה לחוקים פיזיקליים כמו:
- חוק תליון. מתאר את הכוח איתו אינטראקציות בין מטענים. כך, ניתן לקבוע עד כמה גופים חשמלים נמשכים זה לזה.
- חוק שימור חיובים. נכתב כי הסכום האלגברי של חיובים במערכת סגורה אינו משתנה. זה מצביע על כך שמטענים עודפים על חפצים חשמליים אינם מופיעים משום מקום, אלא עוברים מגוף לגוף.
שקלנו כבר חוקים אלה, תוכל למצוא פרטים נוספים במאמרים הרלוונטיים אליהם התייחסנו.
יישום מעשי
לתופעת החשמול יש ביטויים חיוביים ושליליים כאחד. דוגמאות לשימוש חיובי:
- שימוש במסנני אבק אלקטרוסטטיים לטיהור אוויר במערכות אוורור בעבודה ובבית. זה חשוב במיוחד אם הרבה אבק מתרחש בתהליך הייצור.
- צביעת מכוניות ומוצרי מתכת אחרים. בעזרת רובי ריסוס אלקטרוסטטיים ניתן לטעון את הצבע באופן שלילי, גוף המכונית מקורקע. כתוצאה מכך, חלקיקי צבע נמשכים לחלקי גוף המכונית. איכות הצבע משתפרת וצריכת הצבע יורדת.
- עישון אלקטרוסטטי של בשר ודגים יכול להאיץ משמעותית את תהליך העישון.
- יצירת פרוות פו או ציפויים גיזים דקורטיביים. ערימה עדינה מועברת דרך הרשת, עקב אינטראקציה עם השדה החשמלי, הערימה נופלת בשכבה אחידה הניצב למשטח המצופה, מטופלת מראש עם הרכב דבק.
ישנן גם מספר יישומים לניקוי, מיון, סינון, כמו גם ברפואה כדי להאיץ את הטיפול.
ההשפעה השלילית של החשמל יכולה להוביל לתוצאות קטלניות:
- הופעת ניצוצות במגע עם חפצים טעונים. מקרים כאלה כוללים ניצוצות בחיי היומיום, הנחלשים כשמורידים את הסוודר, כשאתה בהלם כשאתה יוצא מהרכב. לדוגמה, מטוס מחשמל בטיסה וניצוצות עלולים להחליק פנימה כשמובאים אליו סולם וזה עלול לגרום להצתה, ולכן הם מורידים תחילה את המטען מהמטוס. ידועים גם מקרים של הצתה של מכליות נפט בגלל החשמל.
- התופעה מובילה להופעה של מטענים חשמליים גדולים, הם יכולים להוביל לכישלון של רכיבים אלקטרוניים בטכנולוגיה, הן בייצור ציוד והן בתהליך פעולה או תיקון. זה מתרחש כתוצאה משחרור הכלי ללוח המעגל.לכן, על תיקוני אלקטרוניקה לעבוד בצמידים חשמליים מקורקעים ומגהצי הלחמה מקורקעים ועוד. בבסיס האלמנטרי המודרני ישנם מספר פתרונות טכניים למזעור השפעת החשמל על עבודתם. לדוגמה, התקנת דיודות זנר במקביל למעגל מקור השער של טרנזיסטורי אפקט שדה.
מעניין! יש מקרה ידוע כאשר, כאשר ציפוי מעגלים מודפסים בלכה לאחר התקנת רכיבים אלקטרוניים, נצפתה דחייה גדולה, למרות העובדה שכל המוצרים נבדקו לפני לכה. עלתה השאלה: כיצד להיפטר מבעיית החשמול? הבעיה נפתרה על ידי הארקת הרובה.
כדי לאחד את החומר, אנו ממליצים גם לצפות בסרטונים מועילים בנושא:
הסברנו בקצרה את תופעת החשמול של גופים וסיפרנו באילו תנאים מתרחשים תהליכי הופעת המטענים על עצמים. החשמל חשוב בייצור והוא מצא יישומים שימושיים רבים. למרבה הצער, אם לא תספק דרכים לפתור את הביטויים השליליים, תמנע ניצוצות מיותרים במקומות עם ההסתברות לפיצוצים - זה יביא לבעיות חמורות.
חומרים קשורים:
טוען ...
