Elektrifikace těles: definice, podmínky vzniku, použití

Všimli jste si, že když si svléknete svetr nebo tričko, létají jiskry a je slyšet praskání? A kdy vystoupíte z auta a dostanete elektrický šok? To je statická elektřina neboli elektrifikace těles. Vzniká v důsledku akumulace elektrických nábojů různých znaků na předmětech s jejich následnou kompenzací. V tomto článku se stručně zamyslíme nad tímto jevem, důvody jeho výskytu a také způsoby aplikace jak v každodenním životě, tak v průmyslu.

Definice

Elektrifikace je proces oddělování elektrických nábojů a jejich akumulace v určitých místech předmětů a těles. K jevu dochází v důsledku tření, kontaktu těles nebo v důsledku elektrostatické indukce. Jednoduše řečeno, když se poblíž nachází objekt s elektrickým polem.

Odvolání: ve fyzice se rozlišují dva druhy nábojů - kladný a záporný, neboli protony a elektrony. Mezi nimi vzniká elektrické pole. Stejně jako náboje se přitahují a na rozdíl od nábojů odpuzují.

Tento jev je pozorován nejen na napájecích zdrojích. Náboje se hromadí na dielektriku, každý to viděl na pokusech ilustrujících jev s ebenovými a skleněnými tyčinkami, které byly demonstrovány v hodinách fyziky ve škole.

Zpočátku jsou všechny atomy, vše, co nás obklopuje, elektricky neutrální. V důsledku jevu elektrifikace se na povrchu předmětů objevují kladné nebo záporné náboje. Připomeňme si školní zkušenost: potřete-li ebonitovou tyčinku vlněným hadříkem, po zastavení tření zůstane tyčinka nabitá. Pak se říká, že tělo je elektrizované.

Při tření se tedy elektrony přenášely z jednoho objektu na druhý. V důsledku toho po ukončení tření zůstaly přebytečné elektrony „ne na svých“ tělech a získal se přebytečný náboj a přestal být neutrální. V důsledku tření hole o vlnu nebo srst se na jejím povrchu vytvoří negativní náboj.

Podmínky vzniku jevu a způsoby přenosu náboje

Řekli jsme si, jak se tento jev vysvětluje v přírodě, a nyní se podíváme na to, jak můžete tělesa elektrizovat. Okamžitě poznamenáváme, že splnění všech podmínek je volitelné - elektrifikace může nastat z toho či onoho důvodu, rozdělujeme je do dvou hlavních skupin:

První je mechanická interakce. Při tření je vzdálenost mezi objekty srovnatelná se vzdáleností mezi molekulami v něm. Vzhledem k tomu, že elektrony v jednom z těles jsou slaběji vázány na jádro, jsou přeneseny do druhého tělesa. Dopad a kontakt jsou další způsoby elektrifikace.

Druhou skupinou je elektrifikace vlivem, to znamená, že jev je pozorován, když na tělo působí vnější síly, včetně:

• 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 nahromadí. Na hrotu tedy bude nejvíce poplatků, podrobněji jsme tuto problematiku rozebrali v článku https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html a tady https://samelectrik.ru/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html

• Vystavení světlu. Objevil profesor A.G. Stoletov v roce 1888, je to, že při vystavení světlu na zinku, hliník, cesium, sodík, olovo, draslík a další kovy ztrácejí elektrony a nabíjejí se pozitivně.
• Teplo. Když se kov zahřeje, elektrony dostanou dostatek energie, aby opustily kov, v důsledku toho získá kladný náboj.
• Chemická reakce. V přítomnosti dvou elektrod vyrobených z různých kovů dochází k redoxním reakcím, v důsledku čehož se jedna z nich nabije kladně a druhá záporně. Podrobněji jsme to zvážili v článku o anoda a katoda.
• Pod tlakem. V piezoelektrikách (křemen, Rochelleova sůl, fosforečnan amonný) se při mechanickém působení (stlačování nebo tahu) vytvářejí na čelech kladné a záporné náboje.

Toto jsou hlavní typy elektrifikace.

Jaké fyzikální zákony jsou spojeny s elektrifikací

Fenomén elektrifikace je spojen s takovými fyzikálními zákony, jako jsou:

• Coulombův zákon. Popisuje sílu, se kterou náboje interagují. Tímto způsobem můžete určit, jak silně elektrizovaná tělesa jsou k sobě přitahována.
• Zákon zachování náboje. Říká, že algebraický součet nábojů v uzavřeném systému se nemění. To naznačuje, že přebytečné náboje na elektrifikovaných předmětech se neobjevují z ničeho nic, ale přecházejí z těla do těla.

Tyto zákony jsme již zvažovali, více se dozvíte v příslušných článcích, na které jsme odkazovali.

Aplikace v praxi

Fenomén elektrifikace má pozitivní i negativní projevy. Příklady pozitivních aplikací:

1. Použití elektrostatických prachových filtrů pro čištění vzduchu ve ventilačních systémech v práci i doma. Je to zvláště důležité, pokud během výrobního procesu vzniká velké množství prachu.
2. Lakování automobilů a jiných kovových výrobků. Pomocí elektrostatických rozprašovačů je možné nabíjet lak negativně, karoserie vozu je uzemněna. V důsledku toho jsou částice barvy přitahovány k částem karoserie. Zlepší se kvalita laku a sníží se spotřeba laku.
3. Elektrostatické uzení masa a ryb může proces uzení výrazně urychlit.
4. Tvorba umělých kožešin nebo dekorativních vlněných povlaků. Jemný vlas prochází sítí, díky interakci s elektrickým polem vlas padá v rovnoměrné vrstvě kolmé k povrchu, který má být potažen, předem ošetřený lepidlem.

Existuje také řada využití pro čištění, třídění, filtrování a v lékařství k urychlení hojení.

Negativní dopad elektrifikace může vést k fatálním následkům:

1. Výskyt jisker při kontaktu nabitých předmětů. Mezi takové případy patří jiskry v běžném životě, které sklouznou, když si svléknete svetr, když dostanete elektrický šok, když vystoupíte z auta. Například letadlo je za letu elektrifikováno a když se k němu přiblíží žebřík, mohou jiskry proklouznout, a proto je možné zapálení, proto se nejprve z letadla odstraní náboj. Jsou známy i případy vznícení ropných tankerů v důsledku elektrifikace.
2. Tento jev vede ke vzniku velkých elektrických nábojů, které mohou vést k selhání elektronické součástky v technice, jak při výrobě technologie, tak v procesu provozu resp opravit. To je způsobeno vybitím nástroje na PCB. Proto by technici oprav elektroniky měli pracovat s uzemněnými elektrickými náramky a uzemněnými páječkami a podobně. Moderní základna prvků obsahuje řadu technických řešení pro minimalizaci vlivu elektrifikace na jejich provoz. Například instalace Zenerových diod paralelně s obvodem SHUTTER-SOURCE tranzistorů s efektem pole.

Zajímavý! Je znám případ, kdy při lakování desek plošných spojů po osazení elektronických součástek bylo pozorováno velké odmítnutí, přestože všechny výrobky byly před lakováním testovány. Vyvstala otázka: jak se zbavit problému s elektrifikací? Problém byl vyřešen uzemněním stříkací pistole.

Chcete-li materiál konsolidovat, doporučujeme také sledovat užitečná videa na toto téma:

Stručně jsme vysvětlili fenomén elektrifikace těles a řekli, za jakých podmínek dochází k procesům vzhledu nábojů na předmětech. Elektrifikace je důležitá ve výrobě a našla mnoho užitečných aplikací. Bohužel, pokud neposkytnete způsoby, jak vyřešit negativní projevy, abyste zabránili zbytečným jiskrám v místech s pravděpodobností výbuchů, povede to k vážným problémům.

Související materiály:

• Co je statická elektřina
• Elektrická ochranná zařízení v elektrických instalacích do 1000V
• Jak se chránit před elektromagnetickým zářením