Elektrifikacija tijela: definicija, uvjeti nastanka, primjena

Jeste li primijetili da kad skinete džemper ili majicu lete iskre i čuje se pucketanje? A kad izađeš iz auta i dobiješ strujni udar? To je statički elektricitet ili elektrifikacija tijela. Nastaje kao rezultat nakupljanja električnih naboja različitih znakova na objektima s njihovom naknadnom kompenzacijom. U ovom članku ukratko ćemo razmotriti ovaj fenomen, razloge njegovog nastanka, kao i načine primjene kako u svakodnevnom životu tako iu industriji.

Definicija

Elektrifikacija je proces odvajanja električnih naboja i njihovog nakupljanja na određenim mjestima objekata i tijela. Pojava nastaje kao posljedica trenja, dodira tijela ili kao posljedica elektrostatičke indukcije. Jednostavnim riječima, kada se u blizini nalazi objekt s električnim poljem.

Podsjetiti: u fizici se razlikuju dvije vrste naboja - pozitivni i negativni, odnosno protoni i elektroni. Između njih nastaje električno polje. Slični naboji privlače, a za razliku od njih odbijaju.

Fenomen se opaža na izvorima napajanja i ne samo. Naboji se nakupljaju na dielektricima, svi su to vidjeli u pokusima koji su ilustrirali fenomen s ebanovinom i staklenim šipkama, koji su demonstrirani na satovima fizike u školi.

U početku su svi atomi, sve od čega se sastoji sve što nas okružuje, električno neutralni. Kao rezultat fenomena elektrifikacije, na površini predmeta pojavljuju se pozitivni ili negativni naboji. Prisjetimo se školskog iskustva: ako vunenom krpom protrljate štap od ebonita, nakon što trenje prestane, štap će ostati napunjen. Tada se kaže da je tijelo naelektrizirano.

Dakle, tijekom trenja, elektroni su se prenosili s jednog objekta na drugi. Kao rezultat toga, nakon prestanka trenja, višak elektrona ostao je "ne na svojim" tijelima i dobiven je višak naboja, koji je prestao biti neutralan. Kao rezultat trenja štapa o vunu ili krzno, na njegovoj površini nastaje negativan naboj.

Uvjeti za nastanak pojave i načini prijenosa naboja

Rekli smo kako se ovaj fenomen objašnjava u prirodi, a sada pogledajmo kako možete naelektrizirati tijela. Odmah napominjemo da je ispunjavanje svih uvjeta neobavezno - elektrifikacija se može dogoditi iz ovog ili onog razloga, dijelimo ih u dvije glavne skupine:

Prva je mehanička interakcija. Tijekom trenja, udaljenost između objekata usporediva je s razmakom između molekula u njemu. Budući da su elektroni u jednom od tijela slabije vezani za jezgru, oni se prenose na drugo tijelo. Udar i kontakt su druge metode elektrifikacije.

Druga skupina je naelektriziranje utjecajem, odnosno pojava se opaža kada su vanjske sile izložene tijelu, uključujući:

• Električno polje. Kao rezultat djelovanja polja na vodič, na njegovoj površini se pojavljuju naboji, a što je manji polumjer savijanja površine, to će se ovdje nakupiti više naboja. Dakle, na vrhu će biti najviše optužbi, detaljnije smo raspravljali o ovom pitanju u članku https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html i ovdje https://samelectrik.ru/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html

• Izloženost svjetlu. Otkrio profesor A.G. Stoletov 1888. je da kada je izložen svjetlu na cink, aluminij, cezij, natrij, olovo, kalij i drugi metali gube elektrone i postaju nabijeni pozitivno.
• Toplina. Kada se metal zagrije, elektroni dobivaju dovoljno energije da napuste metal, kao rezultat toga, on dobiva pozitivan naboj.
• Kemijska reakcija. U prisutnosti dvije elektrode izrađene od različitih metala, javljaju se redoks reakcije, kao rezultat toga, jedna od njih postaje pozitivno nabijena, a druga - negativno. To smo detaljnije razmotrili u članku o anoda i katoda.
• Pod pritiskom. U piezoelektricima (kvarc, Rochelleova sol, amonijev fosfat) pod mehaničkim djelovanjem (kompresija ili napetost) nastaju pozitivni i negativni naboji na licu.

Ovo su glavne vrste elektrifikacije.

Koji su zakoni fizike povezani s elektrifikacijom

Fenomen elektrifikacije povezan je s takvim fizikalnim zakonima kao što su:

• Coulombov zakon. Opisuje silu interakcije naboja. Na taj način možete odrediti koliko se snažno naelektrizirana tijela međusobno privlače.
• Zakon o očuvanju naboja. Kaže da je algebarski zbroj naboja u zatvorenom sustavu nepromijenjen. To sugerira da se višak naboja na elektrificiranim objektima ne pojavljuje niotkuda, već prelazi s tijela na tijelo.

Ove smo zakone već razmotrili, a više možete saznati u relevantnim člancima na koje smo se osvrnuli.

Primjena u praksi

Fenomen elektrifikacije ima pozitivne i negativne manifestacije. Primjeri pozitivnih primjena:

1. Korištenje elektrostatičkih filtera za prašinu za pročišćavanje zraka u ventilacijskim sustavima na poslu i kod kuće. Posebno je važno ako se tijekom procesa proizvodnje stvara velika prašina.
2. Slikanje automobila i ostalih metalnih proizvoda. Uz pomoć elektrostatičkih raspršivača moguće je negativno napuniti boju, karoserija automobila je uzemljena. Kao rezultat toga, čestice boje privlače se dijelovima karoserije automobila. Kvaliteta boje je poboljšana, a potrošnja boje je smanjena.
3. Elektrostatsko dimljenje mesa i ribe može značajno ubrzati proces dimljenja.
4. Izrada umjetnog krzna ili ukrasnih vunenih premaza. Fina hrpa se provlači kroz mrežu, zbog interakcije s električnim poljem hrpa pada u ravnomjernom sloju okomito na površinu koju treba premazati, prethodno tretiranu ljepilom.

Također postoji niz primjena za čišćenje, sortiranje, filtriranje i u medicini za ubrzavanje ozdravljenja.

Negativan utjecaj elektrifikacije može dovesti do kobnih posljedica:

1. Pojava iskri kada nabijeni predmeti dođu u kontakt. U takve slučajeve spadaju iskre u svakodnevnom životu, koje skliznu kad skinete džemper, kad vas struji udari iz automobila. Na primjer, zrakoplov se naelektrizira u letu, a kada se do njega dovedu ljestve, mogu se provući iskre, pa je zbog toga moguće paljenje, pa se prvo naboj ukloni iz aviona. Poznati su i slučajevi zapaljenja naftnih tankera uslijed elektrifikacije.
2. Fenomen dovodi do pojave velikih električnih naboja, oni mogu dovesti do kvara elektroničke komponente u tehnologiji, kako u proizvodnji tehnologije tako i u procesu rada odn popravak. To je zbog pražnjenja alata na PCB. Stoga bi tehničari za popravak elektronike trebali raditi s uzemljenim električnim narukvicama i uzemljenim lemilicama i slično. Moderna baza elemenata sadrži niz tehničkih rješenja za smanjenje učinka elektrifikacije na njihov rad. Na primjer, ugradnja Zener dioda paralelno sa krugom IZVOR ZATVORNIK tranzistora s efektom polja.

Zanimljiv! Poznat je slučaj kada je kod lakiranja tiskanih ploča nakon ugradnje elektroničkih komponenti uočeno veliko odbijanje, unatoč činjenici da su svi proizvodi testirani prije lakiranja. Postavilo se pitanje: kako se riješiti problema elektrifikacije? Problem je riješen uzemljenjem pištolja za prskanje.

Za konsolidaciju materijala preporučujemo i gledanje korisnih videozapisa na temu:

Ukratko smo objasnili fenomen naelektrisanja tijela i rekli pod kojim uvjetima se događaju procesi pojave naboja na objektima. Elektrifikacija je važna u proizvodnji i ima mnogo korisnih primjena. Nažalost, ako ne predvidite načine za rješavanje negativnih manifestacija, kako biste spriječili nepotrebne iskre na mjestima s vjerojatnošću eksplozija, to će dovesti do ozbiljnih problema.

Povezani materijali:

• Što je statički elektricitet
• Električna zaštitna oprema u električnim instalacijama do 1000V
• Kako se zaštititi od elektromagnetskog zračenja