Что такое электризация тел и как она происходит

  • Определение
  • Условия явления и способы несения грузов
  • Какие законы физики относятся к электрификации
  • Применение на практике

Определение

Электрификация — это процесс разделения электрических зарядов и их накопления в определенных местах предметов и тел. Это явление возникает в результате трения, контакта с телом или в результате электростатической индукции. Проще говоря, когда рядом находится объект, имеющий электрическое поле.

Напомним: в физике есть два типа зарядов — положительный и отрицательный, то есть протоны и электроны. Между ними есть электрическое поле. Одинаковые заряды притягиваются, а противоположные заряды отталкиваются.

Это явление наблюдается на источниках питания, а не только на диэлектриках. На диэлектриках накапливаются заряды, все видели это в экспериментах, иллюстрирующих это явление с эбонитом и стеклянными палочками, которые демонстрировались на уроках физики в школе.

Изначально все атомы, составляющие все вокруг нас, электрически нейтральны. В результате явления электризации на поверхности предметов появляются положительные или отрицательные заряды. Вспомните школьный эксперимент: если натереть эбонитовую палку шерстяной тканью, палка останется заряженной после прекращения трения. Затем говорят, что тело наэлектризовано.

Таким образом, электроны передаются от одного объекта к другому во время трения. В результате после прекращения трения избыточные электроны оставались «вне» тела и создавался избыточный заряд, который больше не был нейтральным. В результате трения жезла о шерсть или мех на его поверхности образовывался отрицательный заряд.

Условия возникновения явления и способы передачи зарядов

Мы уже рассказывали, как это явление объясняется в природе, а теперь давайте рассмотрим, как можно электризовать тела. Сразу отметим, что выполнение всех условий не обязательно — электрификация может происходить по тем или иным причинам, разделим их на две основные группы:

Первый — механическое взаимодействие. При трении расстояние между объектами сравнимо с расстоянием между содержащимися в нем молекулами. Поскольку электроны в одном теле слабо связаны с ядром, они перемещаются «наружу» в другое тело. Удар и контакт — другие методы электрификации.

Вторая группа — электризация путем взаимодействия, т.е. это явление наблюдается при воздействии на тело внешних сил, среди которых:

  • Электрическое поле. В результате воздействия поля на проводник на его поверхности появляются заряды, и чем меньше радиус кривизны поверхности, тем больше зарядов здесь будет накапливаться. Соответственно больше всего сборов будет на наводке, подробнее об этом мы говорили в статье https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html и здесь https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html и здесь https: // samelectrik. ru / что-такое-проводники-полупроводники-и-диэлектрики.html.

  • Влияние света. Открыт профессором А.Г. Столетовым в 1888 году, заключается в том, что когда цинк, алюминий, цезий, натрий, свинец, калий и другие металлы подвергаются воздействию света, они теряют электроны и становятся положительно заряженными.
  • Высокая температура. Когда металл нагревается, электроны получают достаточно энергии, чтобы покинуть металл, в результате чего он становится положительно заряженным.
  • Химическая реакция. С двумя электродами, сделанными из разных металлов, происходит окислительно-восстановительная реакция, при которой один электрод становится положительно заряженным, а другой — отрицательно заряженным. Мы обсуждали это более подробно в статье об аноде и катоде.
  • Под давлением. В пьезоэлектриках (кварц, сегментарная соль, фосфат аммония) положительные и отрицательные заряды создаются на поверхностях из-за механического воздействия (сжатия или растяжения).

Это основные виды электрификации.

Какие законы физики связаны с электризацией

Явление электрификации связано с такими физическими законами, как:

  • Закон Кулона. Он описывает силу, с которой взаимодействуют заряды. Таким образом можно определить, насколько сильно наэлектризованные тела притягиваются друг к другу.
  • Закон сохранения заряда. Она говоритчто алгебраическая сумма зарядов в замкнутой системе постоянна. Он говорит о том, что избыточные заряды на электрифицированных объектах не появляются ниоткуда, а переходят от тела к телу.

Мы уже рассмотрели эти права, вы можете прочитать больше в соответствующих статьях, на которые мы ссылались.

Применение на практике

Феномен электрификации имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Примеры положительного использования:

  1. Применение электростатических пылеулавливающих фильтров для очистки воздуха в системах вентиляции промышленных и бытовых нужд. Это особенно важно, когда в процессе производства образуется много пыли.
  2. Покраска автомобилей и других металлических изделий. Электростатические форсунки можно использовать для отрицательного заряда краски, корпус заземлен. В результате частицы краски притягиваются к частям тела. Повышается качество краски и снижается ее расход.
  3. Электростатическое копчение мяса и рыбы значительно ускоряет процесс копчения.
  4. Создавайте искусственный мех или декоративные прически. Через сетку пропускается мелкий ворс, который под действием электрического поля падает ровным слоем перпендикулярно покрываемой поверхности, предварительно подготовленной клеевой массой.

Также существует ряд применений в очистке, сортировке, фильтрации и в медицине для ускорения заживления.

Негативные последствия электрификации могут быть фатальными:

  1. Возникновение искр при соприкосновении заряженных предметов друг с другом. Это могут быть, например, искры в доме, которые движутся, когда мы снимаем свитер, или поражение электрическим током при выходе из машины. Например, самолет в полете наэлектризован, и когда вы поднимаете лестницу, могут пропустить искры, и он может загореться, поэтому сначала снимите груз с самолета. Известно, что танкеры также загораются из-за электрификации.
  2. Это явление вызывает образование больших электрических зарядов, которые могут вызвать выход из строя электронных компонентов машин как во время производства машин, так и во время их эксплуатации или ремонта. Это происходит из-за разряда инструмента на печатной плате. Поэтому специалисты по ремонту электроники должны работать с заземленными электрическими стяжками, заземленными паяльниками и прочим. В современной компонентной базе есть ряд технических решений, минимизирующих влияние электрификации на их работу. Например, установка стабилитронов параллельно цепи SHUTTER-STOP полевых транзисторов.

Интересно! Известен случай, когда при лакировании печатных плат после сборки электронных компонентов наблюдалась большая отдача, несмотря на то, что все изделия перед лакированием тестировались. Вопрос был в том, как избавиться от проблемы электрификации. Проблему решили заземлением краскопульта.

В заключение также рекомендуем посмотреть это полезное видео по теме:

Мы вкратце объяснили явление электризации тел и указали, в каких условиях происходят процессы образования заряда на предметах. Электрификация важна для производства и нашла множество полезных применений. К сожалению, если мы не предоставим способы противодействия негативным проявлениям, предотвращения ненужного искрения в местах, где есть вероятность взрыва — это приведет к серьезным проблемам.

Материалы по теме: