Elektrificatie van lichamen: definitie, omstandigheden van optreden, toepassing

Is het je opgevallen dat wanneer je je trui of T-shirt uittrekt, er vonken vliegen en gekraak te horen is? En wanneer stap je uit de auto en krijg je een elektrische schok? Dit is statische elektriciteit of elektrificatie van lichamen. Het ontstaat als gevolg van de accumulatie van elektrische ladingen van verschillende tekens op objecten met hun daaropvolgende compensatie. In dit artikel zullen we kort ingaan op dit fenomeen, de redenen voor het optreden ervan, evenals manieren van toepassing zowel in het dagelijks leven als in de industrie.

Definitie

Elektrificatie is het proces van het scheiden van elektrische ladingen en hun accumulatie op bepaalde plaatsen van objecten en lichamen. Het fenomeen treedt op als gevolg van wrijving, contact van lichamen of als gevolg van elektrostatische inductie. In eenvoudige bewoordingen, wanneer een object met een elektrisch veld zich in de buurt bevindt.

Terugroepen: in de natuurkunde worden twee soorten ladingen onderscheiden - positief en negatief, of protonen en elektronen. Tussen hen ontstaat elektrisch veld. Gelijke ladingen trekken aan, en ongelijke ladingen stoten af.

Het fenomeen wordt waargenomen op voedingen en niet alleen. Ladingen stapelen zich op op diëlektrica, iedereen zag dit in experimenten die het fenomeen illustreerden met ebbenhouten en glazen staven, die werden gedemonstreerd in natuurkundelessen op school.

Aanvankelijk zijn alle atomen, alles wat ons omringt, elektrisch neutraal. Als gevolg van het fenomeen elektrificatie verschijnen er positieve of negatieve ladingen op het oppervlak van objecten. Laten we ons de schoolervaring herinneren: als je een ebonietstaaf wrijft met een wollen doek, blijft de stok opgeladen nadat de wrijving is gestopt. Dan wordt gezegd dat het lichaam wordt geëlektrificeerd.

Zo werden tijdens wrijving elektronen van het ene object naar het andere overgedragen. Dientengevolge, na beëindiging van wrijving, bleven overtollige elektronen "niet op hun" lichaam en werd een overmatige lading verkregen en hield het op neutraal te zijn. Als gevolg van wrijving van de stok tegen wol of bont, wordt er een negatieve lading gevormd op het oppervlak.

Voorwaarden voor het optreden van het fenomeen en methoden van ladingsoverdracht

We hebben verteld hoe dit fenomeen in de natuur wordt verklaard, en laten we nu eens kijken hoe je lichamen kunt elektrificeren. We merken meteen op dat het voldoen aan alle voorwaarden optioneel is - elektrificatie kan om de een of andere reden plaatsvinden, we verdelen ze in twee hoofdgroepen:

De eerste is mechanische interactie. Tijdens wrijving is de afstand tussen objecten vergelijkbaar met de afstand tussen de moleculen erin. Omdat de elektronen in een van de lichamen zwakker aan de kern zijn gebonden, gaan ze naar een ander lichaam om te "ontsnappen". Impact en contact zijn andere methoden van elektrificatie.

De tweede groep is elektrificatie door invloed, dat wil zeggen dat het fenomeen wordt waargenomen wanneer externe krachten op het lichaam worden uitgeoefend, waaronder:

• Elektrisch veld. Als gevolg van de werking van het veld op de geleider verschijnen er ladingen op het oppervlak, en hoe kleiner de buigradius van het oppervlak, hoe meer ladingen zich hier zullen ophopen. Dus op de fooi zullen de meeste kosten zijn, we hebben dit probleem in meer detail besproken in het artikel https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html en hier https://samelectrik.ru/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html

• Blootstelling aan licht. Ontdekt door professor A.G. Stoletov in 1888, is dat bij blootstelling aan licht op zink, aluminium, cesium, natrium, lood, kalium en andere metalen ze verliezen elektronen en worden opgeladen positief.
• Warmte. Wanneer het metaal wordt verwarmd, krijgen de elektronen voldoende energie om het metaal te verlaten, waardoor het een positieve lading krijgt.
• Chemische reactie. In de aanwezigheid van twee elektroden gemaakt van verschillende metalen, treden redoxreacties op, waardoor een van hen positief wordt geladen en de andere - negatief. We hebben dit in meer detail besproken in het artikel over anode en kathode.
• Onder druk. In piëzo-elektriciteit (kwarts, Rochelle-zout, ammoniumfosfaat) worden onder mechanische actie (compressie of spanning) positieve en negatieve ladingen gevormd op de vlakken.

Dit zijn de belangrijkste vormen van elektrificatie.

Welke natuurkundige wetten worden geassocieerd met elektrificatie?

Het fenomeen elektrificatie wordt geassocieerd met fysische wetten als:

• Wet van Coulomb. Beschrijft de kracht waarmee ladingen op elkaar inwerken. Op deze manier kun je bepalen hoe sterk geëlektrificeerde lichamen tot elkaar worden aangetrokken.
• Lading behoudswet. Het zegt dat de algebraïsche som van ladingen in een gesloten systeem ongewijzigd is. Dit suggereert dat overtollige ladingen op geëlektrificeerde objecten niet uit het niets verschijnen, maar van lichaam naar lichaam gaan.

We hebben deze wetten al overwogen, u kunt meer lezen in de relevante artikelen waarnaar we hebben verwezen.

Toepassing in de praktijk

Het fenomeen elektrificatie kent zowel positieve als negatieve manifestaties. Voorbeelden van positieve toepassingen:

1. Het gebruik van elektrostatische stoffilters voor luchtzuivering in ventilatiesystemen op het werk en thuis. Het is vooral belangrijk als er veel stof vrijkomt tijdens het productieproces.
2. Schilderen van auto's en andere metalen producten. Met behulp van elektrostatische sproeiers is het mogelijk om de lak negatief op te laden, de carrosserie wordt geaard. Als gevolg hiervan worden verfdeeltjes aangetrokken door de carrosseriedelen van de auto. De verfkwaliteit wordt verbeterd en het verfverbruik wordt verminderd.
3. Elektrostatisch roken van vlees en vis kan het rookproces aanzienlijk versnellen.
4. Creatie van kunstbont of decoratieve wollige coatings. Fijne pool wordt door het gaas gehaald, door interactie met het elektrische veld valt de pool in een gelijkmatige laag loodrecht op het te coaten oppervlak, vooraf behandeld met een lijm.

Er zijn ook een aantal toepassingen voor reiniging, sortering, filtering en in de geneeskunde om genezing te versnellen.

De negatieve impact van elektrificatie kan fatale gevolgen hebben:

1. Het optreden van vonken wanneer geladen voorwerpen in contact komen. Dergelijke gevallen omvatten vonken in het dagelijks leven, die wegglijden wanneer u uw trui uittrekt, wanneer u een elektrische schok krijgt wanneer u uit de auto stapt. Een vliegtuig wordt bijvoorbeeld tijdens de vlucht geëlektrificeerd en wanneer een ladder ernaartoe wordt gebracht, kunnen er vonken doorheen glippen en hierdoor is ontsteking mogelijk, daarom wordt eerst de lading uit het vliegtuig verwijderd. Er zijn ook gevallen bekend van ontsteking van olietankers als gevolg van elektrificatie.
2. Het fenomeen leidt tot het verschijnen van grote elektrische ladingen, deze kunnen tot storingen leiden elektronische componenten in technologie, zowel in de productie van technologie, als in het proces van verrichting of reparatie. Dit komt door de ontlading van het gereedschap op de printplaat. Daarom moeten elektronicareparateurs werken met geaarde elektrische polsbandjes en geaarde soldeerbouten en dergelijke. De moderne elementbasis bevat een aantal technische oplossingen om het effect van elektrificatie op hun werking te minimaliseren. Bijvoorbeeld installatie van Zener-diodes parallel aan het SHUTTER-SOURCE-circuit van veldeffecttransistoren.

Interessant! Er is een geval bekend waarbij bij het lakken van printplaten na montage van elektronische componenten een grote afkeuring werd geconstateerd, ondanks het feit dat alle producten voor het lakken werden getest. De vraag rees: hoe kom je van het elektrificatieprobleem af? Het probleem is opgelost door het spuitpistool te aarden.

Om het materiaal te consolideren, raden we ook aan om nuttige video's over het onderwerp te bekijken:

We hebben kort het fenomeen van elektrificatie van lichamen uitgelegd en verteld onder welke omstandigheden de processen van het verschijnen van ladingen op objecten plaatsvinden. Elektrificatie is belangrijk in de productie en heeft veel nuttige toepassingen gevonden. Helaas, als u niet voorziet in manieren om negatieve manifestaties op te lossen, om onnodige vonken te voorkomen op plaatsen met de kans op explosies, zal dit tot ernstige problemen leiden.

Gerelateerde materialen:

• Wat is statische elektriciteit?
• Elektrische beschermingsmiddelen in elektrische installaties tot 1000V
• Hoe u uzelf kunt beschermen tegen elektromagnetische straling?