Vai esi ievērojis, ka, novelkot džemperi vai T-kreklu, uzlido dzirksteles un atskan sprakšķi? Un kad jūs izkāpjat no automašīnas un saņemat elektriskās strāvas triecienu? Tā ir statiskā elektrība jeb ķermeņu elektrifikācija. Tas rodas dažādu zīmju elektrisko lādiņu uzkrāšanās rezultātā uz objektiem ar to turpmāku kompensāciju. Šajā rakstā mēs īsumā aplūkosim šo parādību, tās rašanās iemeslus, kā arī pielietošanas metodes gan ikdienas dzīvē, gan rūpniecībā.
Saturs:
- Definīcija
- Parādības rašanās nosacījumi un lādiņu pārnešanas metodes
- Kādi fizikas likumi ir saistīti ar elektrifikāciju
- Pielietojums praksē
Definīcija
Elektrifikācija ir elektrisko lādiņu atdalīšanas process un to uzkrāšanās noteiktās objektu un ķermeņu vietās. Parādība rodas berzes, ķermeņu saskares vai elektrostatiskās indukcijas rezultātā. Vienkāršiem vārdiem sakot, kad tuvumā atrodas objekts ar elektrisko lauku.
Atsaukt: fizikā izšķir divu veidu lādiņus - pozitīvos un negatīvos jeb protonus un elektronus. Starp tiem rodas elektriskais lauks. Tāpat kā lādiņi pievelk, un atšķirībā no lādiņiem atgrūž.
Parādība tiek novērota uz barošanas blokiem un ne tikai. Uz dielektriķiem uzkrājas lādiņi, to visi redzēja eksperimentos, ilustrējot fenomenu ar melnkoka un stikla stieņiem, kas tika demonstrēti fizikas stundās skolā.
Sākotnēji visi atomi, viss, kas mūs ieskauj, ir elektriski neitrāli. Elektrifikācijas fenomena rezultātā uz objektu virsmas parādās pozitīvi vai negatīvi lādiņi. Atcerēsimies skolas pieredzi: ja ebonīta nūju ierīvē ar vilnas audumu, pēc berzes pārtraukšanas nūja paliks uzlādēta. Tad tiek teikts, ka ķermenis ir elektrificēts.
Tādējādi berzes laikā elektroni tika pārnesti no viena objekta uz otru. Rezultātā pēc berzes pārtraukšanas liekie elektroni palika “ne uz viņu” ķermeņiem un tika iegūts lieks lādiņš, kas pārstāja būt neitrāls. Nūjas berzes rezultātā pret vilnu vai kažokādu uz tās virsmas veidojas negatīvs lādiņš.
Parādības rašanās nosacījumi un lādiņu pārnešanas metodes
Mēs stāstījām, kā šī parādība tiek izskaidrota dabā, un tagad apskatīsim, kā jūs varat elektrificēt ķermeņus. Tūlīt mēs atzīmējam, ka visu nosacījumu izpilde nav obligāta - elektrifikācija var notikt viena vai otra iemesla dēļ, mēs tos sadalām divās galvenajās grupās:
Pirmais ir mehāniskā mijiedarbība. Berzes laikā attālums starp objektiem ir salīdzināms ar attālumu starp tajā esošajām molekulām. Tā kā elektroni vienā no ķermeņiem ir vājāk saistīti ar kodolu, tie tiek pārnesti uz otru ķermeni. Trieciens un kontakts ir citas elektrifikācijas metodes.
Otrā grupa ir elektrifikācija ar ietekmi, tas ir, parādība tiek novērota, kad ķermenim tiek pielietoti ārējie spēki, tostarp:
- Elektriskais lauks. Lauka darbības rezultātā uz vadītāju uz tā virsmas parādās lādiņi, un, jo mazāks ir virsmas lieces rādiuss, jo vairāk lādiņu šeit uzkrāsies. Tātad par galu būs visvairāk maksas, mēs šo jautājumu apspriedām sīkāk rakstā https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html un šeit https://samelectrik.ru/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html
- Gaismas iedarbība. Atklāja profesors A.G. Stoletovs 1888. gadā, ir tas, ka, pakļaujoties gaismai uz cinka, alumīnijs, cēzijs, nātrijs, svins, kālijs un citi metāli zaudē elektronus un tiek uzlādēti pozitīvi.
- Siltums. Kad metāls tiek uzkarsēts, elektroniem tiek dots pietiekami daudz enerģijas, lai metāls izietu no tā, kā rezultātā tas iegūst pozitīvu lādiņu.
- Ķīmiskā reakcija. Divu elektrodu klātbūtnē, kas izgatavoti no dažādiem metāliem, notiek redoksreakcijas, kā rezultātā viens no tiem kļūst pozitīvi uzlādēts, bet otrs - negatīvi. Mēs to sīkāk apsvērām rakstā par anods un katods.
- Zem spiediena. Pjezoelektrikā (kvarcs, Rošela sāls, amonija fosfāts) mehāniskās iedarbības (saspiešanas vai spriedzes) ietekmē uz sejām veidojas pozitīvi un negatīvi lādiņi.
Šie ir galvenie elektrifikācijas veidi.
Kādi fizikas likumi ir saistīti ar elektrifikāciju
Elektrifikācijas parādība ir saistīta ar tādiem fiziskajiem likumiem kā:
- Kulona likums. Apraksta spēku, ar kādu lādiņi mijiedarbojas. Tādā veidā jūs varat noteikt, cik spēcīgi elektrificētie ķermeņi tiek piesaistīti viens otram.
- Maksas saglabāšanas likums. Tas saka, ka algebriskā lādiņu summa slēgtā sistēmā nemainās. Tas liek domāt, ka liekie lādiņi uz elektrificētiem objektiem nerodas no nekurienes, bet pāriet no ķermeņa uz ķermeni.
Mēs jau esam izskatījuši šos likumus, jūs varat uzzināt vairāk attiecīgajos pantos, uz kuriem mēs atsaucāmies.
Pielietojums praksē
Elektrifikācijas fenomenam ir gan pozitīvas, gan negatīvas izpausmes. Pozitīvu lietojumu piemēri:
- Elektrostatisko putekļu filtru izmantošana gaisa attīrīšanai ventilācijas sistēmās darbā un mājās. Tas ir īpaši svarīgi, ja ražošanas procesā rodas daudz putekļu.
- Automašīnu un citu metālizstrādājumu krāsošana. Ar elektrostatisko smidzinātāju palīdzību iespējams uzlādēt krāsu negatīvi, auto virsbūve ir iezemēta. Rezultātā krāsas daļiņas tiek piesaistītas automašīnas virsbūves daļām. Uzlabojas krāsas kvalitāte un samazinās krāsas patēriņš.
- Gaļas un zivju elektrostatiskā kūpināšana var ievērojami paātrināt kūpināšanas procesu.
- Mākslīgo kažokādu vai dekoratīvu pūkainu pārklājumu veidošana. Smalkā kaudze tiek izlaista caur sietu, pateicoties mijiedarbībai ar elektrisko lauku, kaudze krīt vienmērīgā slānī perpendikulāri klājamajai virsmai, kas iepriekš apstrādāta ar līmi.
Ir arī vairāki lietojumi tīrīšanai, šķirošanai, filtrēšanai un medicīnā, lai paātrinātu dzīšanu.
Elektrifikācijas negatīvā ietekme var izraisīt letālas sekas:
- Dzirksteļu rašanās, saskaroties ar uzlādētiem objektiem. Pie šādiem gadījumiem pieskaitāmas dzirksteles ikdienā, kas paslīd, novelkot džemperi, gūstot elektrošoku, izkāpjot no mašīnas. Piemēram, lidmašīna lidojuma laikā tiek elektrificēta, un, pie tās pieceļot kāpnes, cauri var izslīdēt dzirksteles, un tādēļ iespējama aizdegšanās, tāpēc, pirmkārt, no lidmašīnas tiek noņemts lādiņš. Ir zināmi arī naftas tankkuģu aizdegšanās gadījumi elektrifikācijas dēļ.
- Parādība izraisa lielu elektrisko lādiņu parādīšanos, tie var izraisīt neveiksmi elektroniskās sastāvdaļas tehnoloģijā gan tehnoloģiju ražošanā, gan darbības procesā vai remonts. Tas ir saistīts ar instrumenta izlādi uz PCB. Tāpēc elektronikas remonta tehniķiem jāstrādā ar iezemētām elektriskām aproces un iezemētiem lodāmuriem un tamlīdzīgi. Mūsdienu elementu bāze satur vairākus tehniskus risinājumus, lai samazinātu elektrifikācijas ietekmi uz to darbību. Piemēram, Zenera diožu uzstādīšana paralēli lauka efekta tranzistoru ķēdei SHUTTER-SOURCE.
Interesanti! Ir zināms gadījums, kad, lakojot iespiedshēmas plates pēc elektronisko komponentu montāžas, tika novērots liels noraidījums, neskatoties uz to, ka visi izstrādājumi pirms lakošanas tika pārbaudīti. Radās jautājums: kā atbrīvoties no elektrifikācijas problēmas? Problēma tika atrisināta, iezemējot smidzināšanas pistoli.
Lai konsolidētu materiālu, iesakām arī noskatīties noderīgus video par tēmu:
Mēs īsi izskaidrojām ķermeņu elektrifikācijas fenomenu un stāstījām, kādos apstākļos notiek lādiņu parādīšanās procesi objektos. Elektrifikācija ir svarīga ražošanā, un tā ir atradusi daudz noderīgu pielietojumu. Diemžēl, ja jūs neparedzat veidus, kā atrisināt negatīvas izpausmes, novērst nevajadzīgas dzirksteles vietās, kur pastāv sprādziena iespējamība, tas radīs nopietnas problēmas.
Saistītie materiāli:
- Kas ir statiskā elektrība
- Elektriskie aizsarglīdzekļi elektroinstalācijās līdz 1000V
- Kā pasargāt sevi no elektromagnētiskā starojuma
