Elektrifikacija teles: definicija, pogoji nastanka, uporaba

Ste opazili, da ko slečete pulover ali majico, letijo iskre in se sliši prasket? In ko stopiš iz avta in te udari električni udar? To je statična elektrika ali elektrifikacija teles. Nastane kot posledica kopičenja električnih nabojev različnih znakov na predmetih z njihovo naknadno kompenzacijo. V tem članku bomo na kratko obravnavali ta pojav, razloge za njegov pojav, pa tudi načine uporabe tako v vsakdanjem življenju kot v industriji.

Opredelitev

Elektrifikacija je proces ločevanja električnih nabojev in njihovega kopičenja na določenih mestih predmetov in teles. Pojav nastane kot posledica trenja, stika teles ali kot posledica elektrostatične indukcije. Preprosto povedano, ko se v bližini nahaja predmet z električnim poljem.

Odpoklic: v fiziki ločimo dve vrsti nabojev - pozitivni in negativni ali protoni in elektroni. Med njimi nastane električno polje. Podobni naboji se privlačijo, drugačni pa odbijajo.

Fenomen opazimo na napajalnikih in ne samo. Naboji se kopičijo na dielektrikih, to so vsi videli v poskusih, ki so ponazarjali pojav z ebenovino in steklenimi palicami, ki so jih pokazali pri pouku fizike v šoli.

Na začetku so vsi atomi, vse, kar nas obdaja, električno nevtralni. Kot posledica pojava elektrifikacije se na površini predmetov pojavijo pozitivni ali negativni naboji. Spomnimo se šolske izkušnje: če ebonitno palico podrgnete z volneno krpo, bo palica po prenehanju trenja ostala napolnjena. Potem pravimo, da je telo naelektreno.

Tako so se med trenjem elektroni prenašali z enega predmeta na drugega. Posledično so po prenehanju trenja presežni elektroni ostali "ne na svojih" telesih in nastal je presežek naboja, ki je prenehal biti nevtralen. Zaradi trenja palice ob volno ali krzno na njeni površini nastane negativni naboj.

Pogoji za pojav pojava in načini prenosa naboja

Povedali smo, kako je ta pojav razložen v naravi, zdaj pa poglejmo, kako lahko naelektrite telesa. Takoj ugotavljamo, da je izpolnjevanje vseh pogojev neobvezno - elektrifikacija se lahko pojavi iz enega ali drugega razloga, delimo jih v dve glavni skupini:

Prva je mehanska interakcija. Med trenjem je razdalja med predmeti primerljiva z razdaljo med molekulami v njem. Ker so elektroni v enem od teles šibkeje vezani na jedro, se prenesejo na drugo telo. Udar in stik sta drugi načini elektrifikacije.

Druga skupina je elektrifikacija z vplivom, to je pojav, ki ga opazimo, ko na telo delujejo zunanje sile, vključno z:

• Električno polje. Zaradi delovanja polja na prevodnik se na njegovi površini pojavijo naboji in manjši kot je polmer upogiba površine, več nabojev se bo tu nabralo. Torej bo na konici največ bremenitev, o tem vprašanju smo podrobneje razpravljali v članku https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html in tukaj https://samelectrik.ru/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html

• Izpostavljenost svetlobi. Odkril profesor A.G. Stoletov leta 1888 je, da ob izpostavljenosti svetlobi na cink, aluminij, cezij, natrij, svinec, kalij in druge kovine izgubijo elektrone in se napolnijo pozitivno.
• Toplota. Ko se kovina segreje, dobijo elektroni dovolj energije, da zapustijo kovino, posledično pridobi pozitiven naboj.
• Kemijska reakcija. V prisotnosti dveh elektrod iz različnih kovin se pojavijo redoks reakcije, posledično ena od njih postane pozitivno nabita, druga pa negativno. To smo podrobneje obravnavali v članku o anoda in katoda.
• Pod pritiskom. V piezoelektrikih (kremen, Rochelleova sol, amonijev fosfat) pod mehanskim delovanjem (stiskanje ali napetost) nastanejo pozitivni in negativni naboji na ploskvah.

To so glavne vrste elektrifikacije.

Kateri zakoni fizike so povezani z elektrifikacijo

Fenomen elektrifikacije je povezan s takšnimi fizikalnimi zakoni, kot so:

• Coulombov zakon. Opisuje silo, s katero medsebojno delujejo naboji. Na ta način lahko ugotovite, kako močno se naelektrena telesa privlačijo med seboj.
• Zakon o ohranjanju naboja. Pravi, da je algebraična vsota nabojev v zaprtem sistemu nespremenjena. To nakazuje, da se presežni naboji na elektrificiranih predmetih ne pojavijo od nikoder, ampak prehajajo s telesa na telo.

Te zakone smo že obravnavali, več lahko izveste v ustreznih člankih, na katere smo se sklicevali.

Uporaba v praksi

Fenomen elektrifikacije ima tako pozitivne kot negativne manifestacije. Primeri pozitivnih aplikacij:

1. Uporaba elektrostatičnih filtrov za prah za čiščenje zraka v prezračevalnih sistemih pri delu in doma. Posebej pomembno je, če med proizvodnim procesom nastane veliko prahu.
2. Barvanje avtomobilov in drugih kovinskih izdelkov. S pomočjo elektrostatičnih razpršilcev je mogoče barvo negativno napolniti, karoserija avtomobila je ozemljena. Posledično se delci barve privlačijo v dele karoserije avtomobila. Kakovost barve se izboljša in poraba barve se zmanjša.
3. Elektrostatično dimljenje mesa in rib lahko bistveno pospeši proces dimljenja.
4. Ustvarjanje umetnega krzna ali okrasnih prevlek iz flisa. Drobni kup se prenaša skozi mrežo, zaradi interakcije z električnim poljem kup pade v enakomerni plasti pravokotno na površino, ki jo je treba premazati, predhodno obdelano z lepilom.

Obstajajo tudi številne uporabe za čiščenje, sortiranje, filtriranje in v medicini za pospeševanje celjenja.

Negativni vpliv elektrifikacije lahko povzroči usodne posledice:

1. Pojav isker, ko pridejo nabiti predmeti v stik. Med takšne primere sodijo iskre v vsakdanjem življenju, ki zdrsnejo, ko slečeš pulover, ko te ob izstopu iz avta udari električni udar. Letalo je na primer med letom elektrificirano in ko se do njega pripelje lestev, lahko skozenj zdrsnejo iskre in zaradi tega je možen vžig, zato se najprej naboj odstrani iz letala. Znani so tudi primeri vžiga naftnih tankerjev zaradi elektrifikacije.
2. Pojav vodi do pojava velikih električnih nabojev, ki lahko privedejo do okvare elektronske komponente v tehnologiji, tako v proizvodnji tehnologije, kot v procesu delovanja oz popravilo. To je posledica izpusta orodja na PCB. Zato bi morali tehniki za popravilo elektronike delati z ozemljenimi električnimi zapestnicami in ozemljenimi spajkalniki in podobnim. Sodobna elementna baza vsebuje številne tehnične rešitve za zmanjšanje učinka elektrifikacije na njihovo delovanje. Na primer, namestitev Zener diod vzporedno s vezjem SHUTTER-SOURCE tranzistorjev z učinkom polja.

Zanimivo! Znan je primer, ko so pri lakiranju tiskanih vezij po vgradnji elektronskih komponent opazili veliko zavrnitev, kljub temu, da so bili vsi izdelki pred lakiranjem testirani. Pojavilo se je vprašanje: kako se znebiti problema elektrifikacije? Težavo smo rešili z ozemljitvijo brizgalne pištole.

Za utrjevanje gradiva priporočamo tudi ogled uporabnih videoposnetkov na to temo:

Na kratko smo razložili pojav elektrifikacije teles in povedali, pod kakšnimi pogoji se pojavljajo procesi pojava nabojev na predmetih. Elektrifikacija je pomembna v proizvodnji in je našla številne uporabne aplikacije. Na žalost, če ne zagotovite načinov za reševanje negativnih manifestacij, da preprečite nepotrebne iskre na mestih z verjetnostjo eksplozij, bo to povzročilo resne težave.

Povezani materiali:

• Kaj je statična elektrika
• Električna zaščitna oprema v električnih inštalacijah do 1000V
• Kako se zaščititi pred elektromagnetnim sevanjem