Електризація тіл: визначення, умови виникнення, застосування

Ви помічали, що коли знімаєте светр або футболку летять іскри і чути потріскування? А коли ви виходите з машини і вас б’є струмом? Це впливом статичної електрики або електризація тіл. Вона виникає в результаті накопичення електричних зарядів різних знаків на об’єктах з подальшою їх компенсацією. У цій статті ми коротко розглянемо дане явище, причини його виникнення, а також способи застосування як в побуті, так і в промисловості.

визначення

Електризацією називається процес розділення електричних зарядів і накопичення їх в певних місцях предметів і тіл. Явище відбувається в результаті тертя, зіткнення тіл або в результаті електростатичної індукції. Простими словами, коли поруч розташований якийсь предмет, що володіє електричним полем.

Нагадаємо: У фізиці виділяють два роду зарядів – позитивні і негативні, або протони й електрони. Між ними виникає електричне поле. Однойменні заряди притягуються, а різнойменні відштовхуються.

Явище спостерігається на джерелах живлення і не тільки. На діелектриках накопичуються заряди, все бачили це в дослідах, що ілюструють явище з ебонітовими і скляними паличками, які демонстрували на уроках фізики в школі.

Спочатку всі атоми, з них складається все що нас оточує, електрично нейтральні. В результаті явища електризації на поверхні предметів з’являються позитивні або негативні заряди. Нагадаємо шкільний досвід: якщо потерти ебонітову паличку вовняною тканиною, після припинення тертя паличка залишиться зарядженої. Тоді кажуть, що тіло електризуватися.

Таким чином, під час тертя електрони переходили з одного предмета на інший. В результаті, після припинення тертя надлишкові електрони залишилися «не на своїх» тілах і вийшов надлишковий заряд, і воно перестало бути нейтральним. В результаті тертя палички об вовну або хутро на її поверхні утворився негативний заряд.

Умови виникнення явища і способи передачі зарядів

Ми розповіли, як пояснюється це явище в природі, а тепер давайте розглянемо, як можна наелектризована тіла. Відразу відзначимо, що виконання всіх умов необов’язково – електризація може відбуватися з тих чи інших причин, розділимо їх на дві основні групи:

Перша – це механічне взаємодія. При терті відстань між предметами можна порівняти відстані між молекулами в ньому. Так як електрони в одному з тіл слабкіше пов’язані з ядром – вони переходять «вириваються» на інше тіло. Іншими способами електризації є удар і зіткнення.

Друга група – електризація впливом, тобто явище спостерігається при впливі на тіло зовнішніх сил, серед яких:

  • Вплив світлом. Відкрито професором А.Г. Столєтова в 1888 році, полягає в тому, що при впливі світлом на цинк, алюміній, цезій, натрій, свинець, калій і інші метали вони втрачають електрони і стають зарядженими позитивно.
  • Теплом. При нагріванні металу електрони повідомляється енергія достатня для того щоб покинути межі металу, в результаті він набуває позитивного заряду.
  • Хімічна реакція. При наявності двох електродів з різних металів відбуваються окислювально-відновні реакції, в результаті один з них стає зарядженим позитивно, а другий – негативно. Детальніше ми це розглядали в статті про анод і катод.
  • Під тиском. У п’єзоелектрик (кварц, сегнетовая сіль, фосфат амонію), при механічному впливі (стисканні або розтягуванні), на гранях утворюються позитивні і негативні заряди.

Це і є основні види електризації.

Які закони фізики пов’язані з електризацією

Явище електризації пов’язано з такими фізичними законами як:

  • Закон Кулона. Описує силу, з якою взаємодіють заряди. Таким чином можна визначити, як сильно наелектризовані тіла притягуються одне до одного.
  • Закон збереження заряду. У ньому сказано, що алгебраїчна сума зарядів в замкнутій системі незмінна. Це говорить про те, що надлишкові заряди на електризуватися предметах не з’являються з нізвідки, а переходять з тіла на тіло.

Ми вже розглядали ці закони, ви можете ознайомитися докладніше у відповідних статтях, на які ми посилалися.

Застосування на практиці

Явище електризації має як позитивні і негативні прояви. Приклади позитивного застосування:

  1. Використання електростатичних фільтрів пилу для очищення повітря в системах вентиляції на виробництві та в побуті. Особливо актуально, якщо в процесі виробництва виникає багато пилу.
  2. Забарвлення автомобілів та інших металевих виробів. За допомогою електростатичних розпилювачів вдається зарядити фарбу негативно, кузов автомобіля заземлюється. В результаті частинки фарби притягуються до кузовним деталям авто. Якість фарбування поліпшується, а витрата фарби зменшується.
  3. Електростатичне копчення м’яса і риби, дозволяє значно прискорити процес копчення.
  4. Створення штучного хутра або декоративних ворсистих покриттів. Дрібний ворс пропускають через сітку, через взаємодію з електричним полем ворс падає рівним шаром перпендикулярно поверхні, що покривається, попередньо обробленої клейовим складом.

Також є ряд застосувань для очищення, сортування, фільтрації, а також в медицині для прискорення лікування.

Негативний вплив електризації може привести до фатальних наслідків:

  1. Іскри при зіткненні заряджених предметів. До таких випадків можна віднести іскри в побуті, які проскакують, коли ви знімаєте светр, коли вас б’є струмом при виході з машини. Наприклад, літак в польоті електризується і при підведенні до нього трапа можуть проскочити іскри, а через це можливе займання, тому спочатку знімають заряд з літака. Також відомі випадки займання нафтових танкерів через електризації.
  2. Явище призводить до появи великих електричних зарядів, вони можуть привести до виходу з ладу електронних компонентів в техніці, як при виробництві техніки, так і в процесі експлуатації або ремонту. Це відбувається в результаті розрядки інструменту на друковану плату. Тому майстри по ремонту електроніки повинні працювати в заземлених електричних браслетах і заземленими паяльниками і іншим. У сучасній елементній базі є ряд технічних рішень по мінімізації впливу електризації на їх роботу. Наприклад, установка діодів Зенера паралельно ланцюга ЗАТВОР-ІСТОК польових транзисторів.

Цікаво! Відомий випадок, коли при покритті лаком друкованих плат після монтажу електронних компонентів, спостерігалася велика відбраковування, при тому, що всі вироби проходили перевірку до покриття лаком. Виникло питання: як позбутися від проблеми електризації? Проблема вирішилася заземленням фарбопульта.

Для закріплення матеріалу рекомендуємо також переглянути корисні відео по темі:

Ми коротко пояснили явище електризації тіл і розповіли, за яких умов відбуваються процеси появи зарядів на предметах. Електризація важлива у виробництві і вона знайшла масу корисних застосувань. На жаль, якщо не передбачити способи вирішення негативних проявів, запобігти непотрібні іскри в місцях з ймовірністю вибухів – воно призведе до серйозних проблем.

Ссылка на основную публикацию