¿Has notado que cuando te quitas el suéter o la camiseta, vuelan chispas y se escuchan crepitaciones? ¿Y cuando sales del auto y recibes una descarga eléctrica? Se trata de electricidad estática o electrificación de cuerpos. Surge como consecuencia de la acumulación de cargas eléctricas de diferentes signos sobre objetos con su posterior compensación. En este artículo, consideraremos brevemente este fenómeno, las razones de su aparición, así como los métodos de aplicación tanto en la vida cotidiana como en la industria.
Contenido:
- Definición
- Condiciones para la ocurrencia del fenómeno y métodos de transferencia de carga.
- ¿Qué leyes de la física están asociadas con la electrificación?
- Aplicación en la práctica
Definición
La electrificación es el proceso de separación de cargas eléctricas y su acumulación en determinados lugares de objetos y cuerpos. El fenómeno ocurre como resultado de la fricción, el contacto de los cuerpos o como resultado de la inducción electrostática. En palabras simples, cuando un objeto con un campo eléctrico se encuentra cerca.
Recordar: en física, se distinguen dos tipos de cargas: positivas y negativas, o protones y electrones. Entre ellos surge campo eléctrico. Las cargas iguales se atraen y las cargas diferentes se repelen.
El fenómeno se observa en las fuentes de alimentación y no solo. Las cargas se acumulan en los dieléctricos, todo el mundo vio esto en experimentos que ilustran el fenómeno con varillas de ébano y vidrio, que se demostraron en las lecciones de física en la escuela.
Inicialmente, todos los átomos, todo lo que nos rodea, son eléctricamente neutros. Como resultado del fenómeno de la electrificación, aparecen cargas positivas o negativas en la superficie de los objetos. Recordemos la experiencia de la escuela: si frotas un palo de ebonita con un paño de lana, después de que cesa la fricción, el palo seguirá cargado. Entonces se dice que el cuerpo está electrificado.
Por lo tanto, durante la fricción, los electrones se transfirieron de un objeto a otro. Como resultado, después de la terminación de la fricción, el exceso de electrones permaneció "no en sus" cuerpos y se obtuvo una carga en exceso, y dejó de ser neutral. Como resultado de la fricción del palo contra la lana o la piel, se forma una carga negativa en su superficie.
Condiciones para la ocurrencia del fenómeno y métodos de transferencia de carga.
Contamos cómo se explica este fenómeno en la naturaleza, y ahora veamos cómo se pueden electrificar los cuerpos. Inmediatamente, notamos que el cumplimiento de todas las condiciones es opcional: la electrificación puede ocurrir por una razón u otra, las dividimos en dos grupos principales:
La primera es la interacción mecánica. Durante la fricción, la distancia entre los objetos es comparable a la distancia entre las moléculas que contiene. Dado que los electrones en uno de los cuerpos están unidos al núcleo más débiles, se transfieren al otro cuerpo. El impacto y el contacto son otros métodos de electrificación.
El segundo grupo es la electrificación por influencia, es decir, el fenómeno se observa cuando se aplican fuerzas externas al cuerpo, que incluyen:
- Campo eléctrico. Como resultado de la acción del campo sobre el conductor, aparecen cargas en su superficie, y cuanto menor sea el radio de curvatura de la superficie, más cargas se acumularán aquí. Entonces, en la punta habrá la mayor cantidad de cargos, discutimos este problema con más detalle en el artículo. https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html y aquí https://samelectrik.ru/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html
- Exposición a la luz. Descubierto por el profesor A.G. Stoletov en 1888, es que cuando se expone a la luz sobre zinc, aluminio, cesio, sodio, plomo, potasio y otros metales pierden electrones y se cargan afirmativamente.
- Calor. Cuando el metal se calienta, los electrones reciben suficiente energía para dejar el metal, como resultado, adquiere una carga positiva.
- Reacción química. En presencia de dos electrodos hechos de diferentes metales, se producen reacciones redox, como resultado, uno de ellos se carga positivamente y el otro, negativamente. Consideramos esto con más detalle en el artículo sobre ánodo y cátodo.
- Bajo presión. En piezoeléctricas (cuarzo, sal de Rochelle, fosfato de amonio), bajo acción mecánica (compresión o tensión), se forman cargas positivas y negativas en las caras.
Estos son los principales tipos de electrificación.
¿Qué leyes de la física están asociadas con la electrificación?
El fenómeno de la electrificación está asociado con leyes físicas como:
- ley de Coulomb. Describe la fuerza con la que interactúan las cargas. De esta manera, puede determinar la fuerza con la que los cuerpos electrificados se atraen entre sí.
- Ley de conservación de cargas. Dice que la suma algebraica de cargas en un sistema cerrado no cambia. Esto sugiere que las cargas excesivas en los objetos electrificados no aparecen de la nada, sino que pasan de un cuerpo a otro.
Ya hemos considerado estas leyes, puede encontrar más información en los artículos relevantes a los que nos hemos referido.
Aplicación en la práctica
El fenómeno de la electrificación tiene manifestaciones tanto positivas como negativas. Ejemplos de aplicaciones positivas:
- El uso de filtros de polvo electrostáticos para la purificación del aire en sistemas de ventilación en el trabajo y en el hogar. Es especialmente importante si se genera mucho polvo durante el proceso de producción.
- Pintura de automóviles y otros productos metálicos. Con la ayuda de pulverizadores electrostáticos, es posible cargar la pintura negativamente, la carrocería del automóvil está conectada a tierra. Como resultado, las partículas de pintura son atraídas hacia las partes de la carrocería. Se mejora la calidad de la pintura y se reduce el consumo de pintura.
- El ahumado electrostático de carne y pescado puede acelerar significativamente el proceso de ahumado.
- Creación de pieles artificiales o revestimientos lanosos decorativos. Se pasa pelo fino a través de la malla, debido a la interacción con el campo eléctrico, el pelo cae en una capa uniforme perpendicular a la superficie a recubrir, previamente tratada con un adhesivo.
También hay varios usos para limpiar, clasificar, filtrar y en medicina para acelerar la curación.
El impacto negativo de la electrificación puede tener consecuencias fatales:
- La aparición de chispas cuando los objetos cargados entran en contacto. Tales casos incluyen chispas en la vida cotidiana, que se deslizan cuando se quita el suéter, cuando recibe una descarga eléctrica cuando sale del automóvil. Por ejemplo, un avión se electrifica en vuelo, y cuando se le acerca una escalera, pueden deslizarse chispas y, debido a esto, es posible la ignición, por lo tanto, primero, se quita la carga del avión. También se conocen casos de ignición de petroleros por electrificación.
- El fenómeno conduce a la aparición de grandes cargas eléctricas, que pueden provocar fallas. componentes electrónicos en tecnología, tanto en la producción de tecnología, como en el proceso de operación o reparar. Esto se debe a la descarga de la herramienta en la PCB. Por lo tanto, los técnicos de reparación de componentes electrónicos deben trabajar con muñequeras eléctricas con conexión a tierra y soldadores con conexión a tierra y similares. La base del elemento moderno contiene una serie de soluciones técnicas para minimizar el efecto de la electrificación en su funcionamiento. Por ejemplo, instalación de diodos Zener en paralelo con el circuito SHUTTER-SOURCE de transistores de efecto de campo.
¡Interesante! Existe un caso conocido en el que, al barnizar placas de circuito impreso después de montar componentes electrónicos, se observó un gran rechazo, a pesar de que todos los productos se probaron antes del barnizado. Surgió la pregunta: ¿cómo deshacerse del problema de la electrificación? El problema se resolvió conectando a tierra la pistola rociadora.
Para consolidar el material, también recomendamos ver videos útiles sobre el tema:
Explicamos brevemente el fenómeno de la electrificación de los cuerpos y contamos en qué condiciones ocurren los procesos de aparición de cargas en los objetos. La electrificación es importante en la fabricación y ha encontrado muchas aplicaciones útiles. Desafortunadamente, si no proporciona formas de resolver las manifestaciones negativas, para evitar chispas innecesarias en lugares con probabilidad de explosiones, se producirán problemas graves.
Materiales relacionados:
- ¿Qué es la electricidad estática?
- Equipos de protección eléctrica en instalaciones eléctricas hasta 1000V
- Cómo protegerse de la radiación electromagnética.
