Ar pastebėjote, kad nusivilkus megztinį ar marškinėlius sklinda kibirkštys ir pasigirsta traškesys? O kai išlipęs iš automobilio gauni elektros smūgį? Tai statinė elektra arba kūnų elektrifikavimas. Jis atsiranda dėl skirtingų ženklų elektros krūvių kaupimosi ant objektų ir vėlesnio jų kompensavimo. Šiame straipsnyje trumpai apžvelgsime šį reiškinį, jo atsiradimo priežastis, taip pat taikymo būdus tiek kasdieniame gyvenime, tiek pramonėje.
Turinys:
- Apibrėžimas
- Reiškinio atsiradimo sąlygos ir krūvio perdavimo būdai
- Kokie fizikos dėsniai siejami su elektrifikacija
- Taikymas praktikoje
Apibrėžimas
Elektrifikacija – tai elektros krūvių atskyrimo ir jų kaupimosi tam tikrose objektų ir kūnų vietose procesas. Reiškinys atsiranda dėl trinties, kūnų kontakto arba dėl elektrostatinės indukcijos. Paprastais žodžiais tariant, kai šalia yra elektrinį lauką turintis objektas.
Prisiminkite: fizikoje išskiriami dviejų rūšių krūviai – teigiami ir neigiami arba protonai ir elektronai. Tarp jų atsiranda elektrinis laukas. Panašiai krūviai traukia, o skirtingai nei krūviai atstumia.
Šis reiškinys pastebimas maitinimo šaltiniuose ir ne tik. Krūviai kaupiasi ant dielektrikų, visi tai matė reiškinį iliustruojantys eksperimentai su ebonitu ir stiklo strypais, kurie buvo demonstruojami fizikos pamokose mokykloje.
Iš pradžių visi atomai, viskas, kas mus supa, yra elektriškai neutralūs. Dėl elektrifikacijos reiškinio objektų paviršiuje atsiranda teigiami arba neigiami krūviai. Prisiminkime mokyklinę patirtį: vilnoniu skudurėliu patrynus juodmedžio pagaliuką, nustojus trintis, pagaliukas liks įkrautas. Tada sakoma, kad kūnas yra elektrifikuotas.
Taigi trinties metu elektronai buvo perkelti iš vieno objekto į kitą. Dėl to pasibaigus trinčiai elektronų perteklius liko „ne ant jų“ kūnų ir buvo gautas perteklinis krūvis, kuris nustojo būti neutralus. Dėl lazdos trinties į vilną ar kailį ant jo paviršiaus susidaro neigiamas krūvis.
Reiškinio atsiradimo sąlygos ir krūvio perdavimo būdai
Mes papasakojome, kaip šis reiškinys paaiškinamas gamtoje, o dabar pažiūrėkime, kaip galite elektrifikuoti kūnus. Iš karto pažymime, kad visų sąlygų įvykdymas yra neprivalomas - elektrifikacija gali įvykti dėl vienos ar kitos priežasties, mes suskirstome jas į dvi pagrindines grupes:
Pirmasis yra mechaninė sąveika. Trinties metu atstumas tarp objektų yra panašus į atstumą tarp jame esančių molekulių. Kadangi vieno iš kūnų elektronai yra silpniau susieti su branduoliu, jie pereina „pabėgti“ į kitą kūną. Smūgis ir kontaktas yra kiti elektrifikavimo būdai.
Antroji grupė yra elektrifikacija veikiant, tai yra, reiškinys stebimas, kai kūną veikia išorinės jėgos, įskaitant:
- Elektrinis laukas. Laukui veikiant laidininkui, jo paviršiuje atsiranda krūvių, ir kuo mažesnis paviršiaus lenkimo spindulys, tuo daugiau krūvių čia kaupsis. Taigi antgalio bus daugiausia mokesčių, mes išsamiau aptarėme šią problemą straipsnyje https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html ir čia https://samelectrik.ru/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html
- Šviesos ekspozicija. Atrado profesorius A.G. Stoletov 1888 m., veikiant šviesai ant cinko, aliuminis, cezis, natris, švinas, kalis ir kiti metalai praranda elektronus ir įkrauna teigiamai.
- Šiluma. Kai metalas yra kaitinamas, elektronams suteikiama pakankamai energijos, kad jie galėtų palikti metalą, todėl jis įgauna teigiamą krūvį.
- Cheminė reakcija. Esant dviem elektrodams, pagamintiems iš skirtingų metalų, vyksta redokso reakcijos, dėl kurių vienas iš jų įkraunamas teigiamai, o kitas – neigiamai. Mes tai išsamiau apsvarstėme straipsnyje apie anodas ir katodas.
- Esant spaudimui. Pjezoelektrikoje (kvarcas, Rošelio druska, amonio fosfatas), veikiant mechaniniam poveikiui (suspaudimui ar įtempimui), ant veidų susidaro teigiami ir neigiami krūviai.
Tai yra pagrindiniai elektrifikavimo tipai.
Kokie fizikos dėsniai siejami su elektrifikacija
Elektrifikacijos reiškinys yra susijęs su tokiais fiziniais dėsniais kaip:
- Kulono dėsnis. Apibūdina jėgą, su kuria sąveikauja krūviai. Tokiu būdu galite nustatyti, kaip stipriai elektrifikuoti kūnai traukia vienas kitą.
- Mokesčių išsaugojimo įstatymas. Sakoma, kad algebrinė krūvių suma uždaroje sistemoje nekinta. Tai rodo, kad elektrifikuotų objektų pertekliniai krūviai neatsiranda iš niekur, o pereina iš kūno į kūną.
Mes jau apsvarstėme šiuos įstatymus, daugiau galite sužinoti atitinkamuose straipsniuose, į kuriuos mes nurodėme.
Taikymas praktikoje
Elektrifikacijos reiškinys turi ir teigiamų, ir neigiamų apraiškų. Teigiamų programų pavyzdžiai:
- Elektrostatinių dulkių filtrų naudojimas oro valymui vėdinimo sistemose darbe ir namuose. Tai ypač svarbu, jei gamybos proceso metu susidaro daug dulkių.
- Automobilių ir kitų metalo gaminių dažymas. Elektrostatinių purkštuvų pagalba galima neigiamai įkrauti dažus, įžeminamas automobilio kėbulas. Dėl to dažų dalelės pritraukiamos prie automobilio kėbulo dalių. Pagerėja dažų kokybė ir sumažėja dažų sąnaudos.
- Elektrostatinis mėsos ir žuvies rūkymas gali žymiai pagreitinti rūkymo procesą.
- Dirbtinio kailio ar dekoratyvinių vilnonių dangų kūrimas. Per tinklelį praleidžiama smulki krūva, dėl sąveikos su elektriniu lauku krūva krenta lygiu sluoksniu statmenai dengiamam paviršiui, anksčiau apdorotam klijais.
Taip pat yra daug naudojimo būdų valymui, rūšiavimui, filtravimui ir medicinoje, siekiant pagreitinti gijimą.
Neigiamas elektrifikacijos poveikis gali sukelti mirtinų pasekmių:
- Kibirkščių atsiradimas, kai liečiasi įkrauti objektai. Tokie atvejai – kibirkštys kasdienybėje, kurios paslysta nusivilkus megztinį, kai išlipus iš automobilio gauni elektros smūgį. Pavyzdžiui, lėktuvas skrendant yra elektrifikuojamas, o prie jo pakėlus kopėčias gali praslysti kibirkštys ir dėl to galimas užsidegimas, todėl pirmiausia iš lėktuvo pašalinamas užtaisas. Taip pat žinomi naftos tanklaivių užsidegimo atvejai dėl elektrifikacijos.
- Šis reiškinys sukelia didelių elektros krūvių atsiradimą, jie gali sukelti gedimą elektroniniai komponentai technikoje, tiek gaminant technologiją, tiek eksploatacijos procese arba remontas. Taip yra dėl įrankio išleidimo ant PCB. Todėl elektronikos remonto meistrai turėtų dirbti su įžemintomis elektros apyrankėmis ir įžemintais lituokliais ir panašiai. Šiuolaikinėje elementų bazėje yra daug techninių sprendimų, kurie sumažina elektrifikacijos poveikį jų veikimui. Pavyzdžiui, Zener diodų montavimas lygiagrečiai su lauko tranzistorių SHUTTER-SOURCE grandine.
Įdomus! Yra žinomas atvejis, kai lakuojant spausdintines plokštes po elektroninių komponentų montavimo, buvo pastebėtas didelis atmetimas, nepaisant to, kad visi gaminiai buvo išbandyti prieš lakavimą. Iškilo klausimas: kaip atsikratyti elektrifikavimo problemos? Problema buvo išspręsta įžeminant purškimo pistoletą.
Norėdami konsoliduoti medžiagą, taip pat rekomenduojame žiūrėti naudingus vaizdo įrašus šia tema:
Trumpai paaiškinome kūnų elektrifikacijos reiškinį ir papasakojome, kokiomis sąlygomis vyksta krūvių atsiradimo ant objektų procesai. Elektrifikavimas yra svarbus gamyboje ir rado daug naudingų pritaikymų. Deja, jei nenumatysite būdų, kaip išspręsti neigiamas apraiškas, užkirsti kelią nereikalingoms kibirkštims vietose, kuriose yra sprogimo tikimybė, tai sukels rimtų problemų.
Susijusios medžiagos:
- Kas yra statinė elektra
- Elektros apsaugos priemonės elektros instaliacijose iki 1000V
- Kaip apsisaugoti nuo elektromagnetinės spinduliuotės