- 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:
- Применение электростатических пылеулавливающих фильтров для очистки воздуха в системах вентиляции промышленных и бытовых нужд. Это особенно важно, когда в процессе производства образуется много пыли.
- 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.
- Электростатическое копчение мяса и рыбы значительно ускоряет процесс копчения.
- 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:
- 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.
- 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: