Electrificarea corpurilor: definiție, condiții de apariție, aplicare

Ai observat că atunci când îți dai jos puloverul sau tricoul, zboară scântei și se aud trosnituri? Și când cobori din mașină și primești un șoc electric? Aceasta este electricitatea statică sau electrificarea corpurilor. Apare ca urmare a acumulării de sarcini electrice de diferite semne pe obiecte cu compensarea lor ulterioară. În acest articol, vom analiza pe scurt acest fenomen, motivele apariției lui, precum și metodele de aplicare atât în ​​viața de zi cu zi, cât și în industrie.

Definiție

Electrificarea este procesul de separare a sarcinilor electrice și de acumulare a acestora în anumite locuri de obiecte și corpuri. Fenomenul apare ca urmare a frecării, contactului corpurilor sau ca urmare a inducției electrostatice. Cu cuvinte simple, atunci când un obiect cu un câmp electric este situat în apropiere.

Amintiți-vă: în fizică, se disting două tipuri de sarcini - pozitive și negative, sau protoni și electroni. Între ele apare

câmp electric. Sarcinile asemănătoare atrag, iar sarcinile spre deosebire se resping.

Fenomenul se observă pe surse de alimentare și nu numai. Încărcările se acumulează pe dielectrici, toată lumea a văzut acest lucru în experimente care ilustrează fenomenul cu abanos și baghete de sticlă, care au fost demonstrate la lecțiile de fizică de la școală.

Inițial, toți atomii, din tot ceea ce ne înconjoară, sunt neutri din punct de vedere electric. Ca urmare a fenomenului de electrificare, pe suprafața obiectelor apar sarcini pozitive sau negative. Să ne amintim experiența școlii: dacă freci un bețișor de ebonită cu o cârpă de lână, după ce frecarea se oprește, bastonul va rămâne încărcat. Apoi se spune că corpul este electrificat.

Astfel, în timpul frecării, electronii au fost transferați de la un obiect la altul. Ca urmare, după terminarea frecării, electronii în exces au rămas „nu pe corpurile lor” și s-a obținut o sarcină în exces și a încetat să fie neutru. Ca urmare a frecării bastonului cu lână sau blană, pe suprafața sa se formează o sarcină negativă.

Condiții de apariție a fenomenului și metode de transfer de sarcină

Am povestit cum se explică acest fenomen în natură, iar acum haideți să vedem cum puteți electriza corpurile. Imediat, observăm că îndeplinirea tuturor condițiilor este opțională - electrificarea poate apărea dintr-un motiv sau altul, le împărțim în două grupuri principale:

Prima este interacțiunea mecanică. În timpul frecării, distanța dintre obiecte este comparabilă cu distanța dintre moleculele din el. Deoarece electronii dintr-unul dintre corpuri sunt legați mai slab de nucleu, ei sunt transferați în celălalt corp. Impactul și contactul sunt alte metode de electrificare.

Al doilea grup este electrificarea prin influență, adică fenomenul este observat atunci când forțele externe sunt aplicate corpului, inclusiv:

• Câmp electric. Ca urmare a acțiunii câmpului asupra conductorului, pe suprafața acestuia apar sarcini, iar cu cât raza de îndoire a suprafeței este mai mică, cu atât se vor acumula mai multe sarcini aici. Deci, pe vârf vor fi cele mai multe taxe, am discutat această problemă mai detaliat în articol https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html si aici https://samelectrik.ru/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html

• Expunerea la lumină. Descoperit de profesorul A.G. Stoletov în 1888, este că atunci când este expus la lumină pe zinc, aluminiu, cesiu, sodiu, plumb, potasiu și alte metale pierd electroni și se încarcă pozitiv.
• Căldură. Când metalul este încălzit, electronilor li se oferă suficientă energie pentru a părăsi metalul, ca urmare, acesta capătă o sarcină pozitivă.
• Reactie chimica. În prezența a doi electrozi din metale diferite, apar reacții redox, ca urmare, unul dintre ei devine încărcat pozitiv, iar celălalt - negativ. Am luat în considerare acest lucru mai detaliat în articolul despre anod și catod.
• Sub presiune. În piezoelectrice (cuarț, sare Rochelle, fosfat de amoniu), sub acțiune mecanică (compresie sau tensiune), pe fețe se formează sarcini pozitive și negative.

Acestea sunt principalele tipuri de electrificare.

Ce legi ale fizicii sunt asociate cu electrificarea

Fenomenul de electrificare este asociat cu astfel de legi fizice precum:

• legea lui Coulomb. Descrie forța cu care interacționează sarcinile. În acest fel, puteți determina cât de puternic sunt atrase corpurile electrificate unele de altele.
• Legea conservarii taxelor. Se spune că suma algebrică a sarcinilor dintr-un sistem închis este neschimbată. Acest lucru sugerează că încărcăturile în exces pe obiectele electrificate nu apar de nicăieri, ci trec de la corp la corp.

Am luat deja în considerare aceste legi, puteți afla mai multe în articolele relevante la care ne-am referit.

Aplicare în practică

Fenomenul de electrificare are atât manifestări pozitive, cât și negative. Exemple de aplicații pozitive:

1. Utilizarea filtrelor electrostatice de praf pentru purificarea aerului în sistemele de ventilație la locul de muncă și acasă. Este deosebit de important dacă se generează mult praf în timpul procesului de producție.
2. Vopsirea mașinilor și a altor produse metalice. Cu ajutorul pulverizatoarelor electrostatice, este posibilă încărcarea negativă a vopselei, corpul mașinii este împământat. Ca rezultat, particulele de vopsea sunt atrase de părțile caroseriei mașinii. Calitatea vopselei este îmbunătățită și consumul de vopsea este redus.
3. Afumarea electrostatică a cărnii și peștelui poate accelera semnificativ procesul de afumare.
4. Crearea de blană artificială sau acoperiri lânoase decorative. Greucul fin este trecut prin plasă, datorită interacțiunii cu câmpul electric, grămada cade într-un strat uniform perpendicular pe suprafața de acoperit, tratată în prealabil cu un adeziv.

Există, de asemenea, o serie de utilizări pentru curățare, sortare, filtrare și în medicină pentru a accelera vindecarea.

Impactul negativ al electrificării poate duce la consecințe fatale:

1. Apariția scânteilor atunci când obiectele încărcate intră în contact. Astfel de cazuri includ scântei în viața de zi cu zi, care alunecă atunci când îți scoți puloverul, când primești un șoc electric când cobori din mașină. De exemplu, un avion este electrificat în zbor, iar atunci când o scară este adusă la el, scânteile pot aluneca și, din această cauză, aprinderea este posibilă, prin urmare, mai întâi, încărcarea este îndepărtată din avion. Sunt cunoscute și cazuri de aprindere a petrolierelor din cauza electrificării.
2. Fenomenul duce la apariția unor sarcini electrice mari, acestea putând duce la defecțiuni componente electronice în tehnologie, atât în ​​producția de tehnologie, cât și în procesul de funcționare sau reparație. Acest lucru se datorează descărcării instrumentului pe PCB. Prin urmare, tehnicienii de reparații electronice ar trebui să lucreze cu brățări electrice împământate și fiare de lipit împământate și altele asemenea. Baza elementului modern conține o serie de soluții tehnice pentru a minimiza efectul electrificării asupra funcționării acestora. De exemplu, instalarea de diode Zener în paralel cu circuitul SHUTTER-SOURCE al tranzistorilor cu efect de câmp.

Interesant! Există un caz cunoscut când, la lăcuirea plăcilor cu circuite imprimate după montarea componentelor electronice, s-a observat o mare respingere, în ciuda faptului că toate produsele au fost testate înainte de lăcuire. A apărut întrebarea: cum să scapi de problema electrizării? Problema a fost rezolvată prin împământarea pistolului de pulverizare.

Pentru a consolida materialul, vă recomandăm și vizionarea videoclipurilor utile pe această temă:

Am explicat pe scurt fenomenul de electrificare a corpurilor și am povestit în ce condiții au loc procesele de apariție a sarcinilor pe obiecte. Electrificarea este importantă în producție și a găsit multe aplicații utile. Din păcate, dacă nu oferiți modalități de a rezolva manifestările negative, pentru a preveni scântei inutile în locuri cu probabilitate de explozie, va duce la probleme grave.

Materiale conexe:

• Ce este electricitatea statică
• Echipament electric de protectie in instalatii electrice pana la 1000V
• Cum să te protejezi de radiațiile electromagnetice