Všimli ste si, že keď si vyzlečiete sveter alebo tričko, lietajú iskry a je počuť praskanie? A keď vystúpite z auta a dostanete elektrický šok? Ide o statickú elektrinu alebo elektrizáciu tiel. Vzniká v dôsledku akumulácie elektrických nábojov rôznych znakov na predmetoch s ich následnou kompenzáciou. V tomto článku stručne zvážime tento jav, dôvody jeho výskytu, ako aj spôsoby aplikácie v každodennom živote aj v priemysle.
Obsah:
- Definícia
- Podmienky vzniku javu a spôsoby prenosu náboja
- Aké fyzikálne zákony sú spojené s elektrifikáciou
- Aplikácia v praxi
Definícia
Elektrifikácia je proces oddeľovania elektrických nábojov a ich akumulácie na určitých miestach predmetov a telies. K javu dochádza v dôsledku trenia, kontaktu telies alebo v dôsledku elektrostatickej indukcie. Jednoducho povedané, keď sa v blízkosti nachádza objekt s elektrickým poľom.
Odvolanie: vo fyzike sa rozlišujú dva druhy nábojov - kladný a záporný, alebo protóny a elektróny. Medzi nimi vzniká elektrické pole. Podobne ako náboje priťahujú a na rozdiel od nábojov odpudzujú.
Tento jav sa pozoruje nielen na napájacích zdrojoch. Náboje sa hromadia na dielektrikách, všetci to videli pri pokusoch ilustrujúcich jav s ebenovými a sklenenými tyčami, ktoré boli demonštrované na hodinách fyziky v škole.
Spočiatku sú všetky atómy, všetko, čo nás obklopuje, elektricky neutrálne. V dôsledku fenoménu elektrifikácie sa na povrchu predmetov objavujú kladné alebo záporné náboje. Pripomeňme si školský zážitok: ak potriete ebonitovú tyčinku vlnenou handričkou, po zastavení trenia zostane tyčinka nabitá. Potom sa hovorí, že telo je elektrizované.
Počas trenia sa teda elektróny prenášali z jedného objektu na druhý. Výsledkom bolo, že po ukončení trenia zostali prebytočné elektróny „nie na svojich“ telách a získal sa nadmerný náboj a prestal byť neutrálny. V dôsledku trenia palice o vlnu alebo kožušinu sa na jej povrchu vytvorí negatívny náboj.
Podmienky vzniku javu a spôsoby prenosu náboja
Povedali sme, ako sa tento jav vysvetľuje v prírode, a teraz sa pozrime na to, ako môžete elektrizovať telá. Okamžite poznamenávame, že splnenie všetkých podmienok je voliteľné - elektrifikácia môže nastať z jedného alebo druhého dôvodu, delíme ich do dvoch hlavných skupín:
Prvým je mechanická interakcia. Počas trenia je vzdialenosť medzi objektmi porovnateľná so vzdialenosťou medzi molekulami v ňom. Keďže elektróny v jednom z telies sú slabšie viazané na jadro, prenášajú sa do druhého telesa. Náraz a kontakt sú ďalšie spôsoby elektrifikácie.
Druhou skupinou je elektrifikácia vplyvom, to znamená, že jav sa pozoruje, keď na telo pôsobia vonkajšie sily, vrátane:
- Elektrické pole. V dôsledku pôsobenia poľa na vodič vznikajú na jeho povrchu náboje a čím menší je polomer ohybu povrchu, tým viac nábojov sa tu nahromadí. Na tipe teda bude najviac poplatkov, tejto problematike sme sa podrobnejšie venovali v článku https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html a tu https://samelectrik.ru/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html
- Vystavenie svetlu. Objavil profesor A.G. Stoletov v roku 1888 je, že keď je vystavený svetlu na zinku, hliník, cézium, sodík, olovo, draslík a iné kovy strácajú elektróny a nabíjajú sa pozitívne.
- Teplo. Keď sa kov zahrieva, elektróny dostanú dostatok energie na to, aby opustili kov, v dôsledku toho získa kladný náboj.
- Chemická reakcia. V prítomnosti dvoch elektród vyrobených z rôznych kovov dochádza k redoxným reakciám, v dôsledku čoho sa jedna z nich nabije kladne a druhá záporne. Podrobnejšie sme to zvážili v článku o anóda a katóda.
- Pod tlakom. V piezoelektrikách (kremeň, Rochellova soľ, fosforečnan amónny) sa pri mechanickom pôsobení (stlačenie alebo napätie) vytvárajú na tvárach kladné a záporné náboje.
Toto sú hlavné typy elektrifikácie.
Aké fyzikálne zákony sú spojené s elektrifikáciou
Fenomén elektrifikácie je spojený s takými fyzikálnymi zákonmi, ako sú:
- Coulombov zákon. Popisuje silu, s ktorou náboje interagujú. Týmto spôsobom môžete určiť, ako silne elektrifikované telesá sa navzájom priťahujú.
- Zákon o zachovaní náboja. Hovorí, že algebraický súčet nábojov v uzavretom systéme sa nemení. To naznačuje, že nadmerné náboje na elektrifikovaných objektoch sa neobjavujú z ničoho nič, ale prechádzajú z tela do tela.
Tieto zákony sme už zvážili, viac sa dozviete v príslušných článkoch, na ktoré sme sa odvolávali.
Aplikácia v praxi
Fenomén elektrifikácie má pozitívne aj negatívne prejavy. Príklady pozitívnych aplikácií:
- Použitie elektrostatických prachových filtrov na čistenie vzduchu vo ventilačných systémoch v práci a doma. Je to obzvlášť dôležité, ak počas výrobného procesu vzniká veľa prachu.
- Lakovanie automobilov a iných kovových výrobkov. Pomocou elektrostatických rozprašovačov je možné nabiť lak negatívne, karoséria auta je uzemnená. V dôsledku toho sú častice farby priťahované k častiam karosérie. Zlepší sa kvalita farby a zníži sa spotreba farby.
- Elektrostatické údenie mäsa a rýb môže výrazne urýchliť proces údenia.
- Vytváranie umelých kožušinových alebo dekoratívnych vlnených náterov. Jemný vlas prechádza cez sieťku, vďaka interakcii s elektrickým poľom vlas padá v rovnomernej vrstve kolmej na povrch, ktorý sa má potiahnuť, predtým ošetrený lepidlom.
Existuje tiež množstvo použití na čistenie, triedenie, filtrovanie a v medicíne na urýchlenie hojenia.
Negatívny vplyv elektrifikácie môže viesť k fatálnym následkom:
- Výskyt iskier pri kontakte nabitých predmetov. Medzi takéto prípady patria iskry v bežnom živote, ktoré skĺznu, keď si vyzlečiete sveter, keď dostanete elektrický šok, keď vystúpite z auta. Napríklad lietadlo je za letu elektrifikované a keď sa k nemu dostane rebrík, môžu preniknúť iskry, a preto je možné zapálenie, preto sa najprv z lietadla odstráni náboj. Známe sú aj prípady vznietenia ropných tankerov v dôsledku elektrifikácie.
- Tento jav vedie k vzniku veľkých elektrických nábojov, môžu viesť k poruche elektronických súčiastok v technike, a to ako pri výrobe technológie, tak aj v procese prevádzky resp oprava. Je to spôsobené vybitím nástroja na DPS. Preto by technici na opravu elektroniky mali pracovať s uzemnenými elektrickými náramkami a uzemnenými spájkovačkami a podobne. Moderná základňa prvkov obsahuje množstvo technických riešení na minimalizáciu vplyvu elektrifikácie na ich prevádzku. Napríklad inštalácia Zenerových diód paralelne s obvodom SHUTTER-SOURCE tranzistorov s efektom poľa.
Zaujímavé! Je známy prípad, keď pri lakovaní dosiek plošných spojov po montáži elektronických súčiastok došlo k veľkému odmietnutiu, napriek tomu, že všetky výrobky boli pred lakovaním testované. Vznikla otázka: ako sa zbaviť problému s elektrifikáciou? Problém bol vyriešený uzemnením striekacej pištole.
Na konsolidáciu materiálu odporúčame tiež sledovať užitočné videá na túto tému:
Stručne sme vysvetlili fenomén elektrifikácie telies a povedali sme, za akých podmienok sa vyskytujú procesy výskytu nábojov na objektoch. Elektrifikácia je dôležitá vo výrobe a našla mnoho užitočných aplikácií. Bohužiaľ, ak neposkytnete spôsoby, ako vyriešiť negatívne prejavy, zabrániť zbytočným iskrám na miestach s pravdepodobnosťou výbuchov, povedie to k vážnym problémom.
Súvisiace materiály:
- Čo je statická elektrina
- Elektrické ochranné prostriedky v elektrických inštaláciách do 1000V
- Ako sa chrániť pred elektromagnetickým žiarením
