Mikä on kappaleiden sähköistys ja miten se tapahtuu?
Määritelmä
Sähköistys on sähkövarausten erottamisprosessi ja niiden kertyminen tietyille esineiden ja kappaleiden paikoille. Ilmiö ilmenee kitkan, kappaleiden kosketuksen tai sähköstaattisen induktion seurauksena. Yksinkertaisin sanoin, kun lähellä on sähkökentän omaava esine.
Palauttaa mieleen: fysiikassa erotellaan kahden tyyppiset varaukset - positiiviset ja negatiiviset tai protonit ja elektronit. Niiden välillä syntyy sähkökenttä. Kuten maksut houkutellaan, ja vastakkaiset maksut hylätään.
Ilmiö havaitaan virtalähteissä, ei vain. Maksut kertyvät dielektrikoille. Kaikki näkivät tämän kokeissa, jotka havainnollistivat eboniitin ja lasitankojen ilmiötä ja jotka osoitettiin fysiikan tunneilla koulussa.
Aluksi kaikki atomit, joista kaikki, joka ympäröi meitä, koostuu, ovat sähköisesti neutraaleja. Sähköistymisen seurauksena esineiden pinnalle ilmestyy positiivisia tai negatiivisia varauksia. Muista koulukokemus: jos hankaat eboniittipuikkoa villakankaalla, kitkan pysähtymisen jälkeen tikku pysyy ladattu. Sitten he sanovat, että ruumis on sähköistynyt.
Siten kitkan aikana elektronit siirtyivät yhdestä esineestä toiseen. Seurauksena sen jälkeen, kun kitka oli pysähtynyt, ylimääräisiä elektroneja pysyi "ei kehossaan" ja saatiin ylimääräinen varaus, ja se lakkasi olemasta neutraaleja. Tikkujen kitkan seurauksena villaan tai turkkiin, sen pinnalle muodostui negatiivinen varaus.
Edellytykset ilmiön esiintymiselle ja varauksensiirtomenetelmät
Kerroimme, kuinka tämä ilmiö selitetään luonnossa, ja nyt tarkastellaan kuinka kehoja voidaan sähköistää. Huomaa vain, että kaikkien ehtojen täyttäminen on valinnaista - sähköistys voi tapahtua jostakin syystä, jaamme ne kahteen pääryhmään:
Ensimmäinen on mekaaninen vuorovaikutus. Kitkalla esineiden välinen etäisyys on verrattavissa siinä olevien molekyylien väliseen etäisyyteen. Koska yhdessä ruumiissa olevat elektronit ovat heikosti sitoutuneita ytimeen, ne siirtyvät "puhkeamaan" toiseen kehoon. Muita sähköistysmenetelmiä ovat isku ja kosketus.
Toinen ryhmä on sähköistys vaikutuksen avulla, toisin sanoen ilmiö havaitaan, kun ruumiille kohdistetaan ulkoisia voimia, muun muassa:
- Sähkökenttä.Koska kenttä vaikuttaa johtimeen, sen pinnalle ilmestyy varauksia, ja mitä pienempi pinnan taivutussäde, sitä enemmän varauksia kertyy tähän. Joten kärjestä tulee eniten maksuja, tutkimme tätä kysymystä yksityiskohtaisemmin artikkelissahttps://electro.tomathouse.com/fi/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html ja täällä https://electro.tomathouse.com/fi/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html
- Altistuminen valolle. Avasi professori A.G. Stoletov vuonna 1888 on, että sinkin, alumiinin, cesiumin, natriumin, lyijyn, kaliumin ja muiden metallien valolle altistaessa ne menettävät elektroneja ja muuttuvat positiivisesti varautuneiksi.
- Lämpöä. Kun metallia lämmitetään, elektronille annetaan riittävästi energiaa poistuakseen metallista, minkä seurauksena se saa positiivisen varauksen.
- Kemiallinen reaktio. Kahden eri metalleista koostuvan elektrodin läsnä ollessa tapahtuu redox-reaktioita, minkä seurauksena yksi niistä latautuu positiivisesti ja toinen negatiivisesti. Tarkastelimme tätä yksityiskohtaisemmin artikkelissa aiheesta anodi ja katodi.
- Paineen alla. Pietsosähkölaitteissa (kvartsi, Rochelle-suola, ammoniumfosfaatti) mekaanisen toiminnan (puristuksen tai jännityksen) aikana pinnoille muodostuu positiivisia ja negatiivisia varauksia.
Nämä ovat sähköistyksen päätyyppejä.
Mitkä ovat fysiikan lait, jotka liittyvät sähköistykseen?
Sähköistumisen ilmiö liittyy sellaisiin fyysisiin lakeihin kuin:
- Riipuslaki. Kuvailee voimaa, jonka kanssa lataukset ovat vuorovaikutuksessa. Siten on mahdollista määrittää, kuinka voimakkaasti sähköistyt kappaleet vetäytyvät toisiinsa.
- Maksujen säilyttämistä koskeva laki. Siinä sanotaan, että suljetun järjestelmän varausten algebrallinen summa ei ole muuttunut. Tämä viittaa siihen, että sähköistettyjen esineiden ylimääräiset varaukset eivät ilmesty mistään, vaan kulkevat kehosta kehoon.
Olemme jo harkinneet näitä lakeja. Löydät lisätietoja asiaan liittyvistä artikkeleista, joihin viittasimme.
Käytännön sovellus
Sähköistumisen ilmiöllä on sekä positiivisia että negatiivisia ilmiöitä. Esimerkkejä positiivisesta käytöstä:
- Sähköstaattisten pölynsuodattimien käyttö ilman puhdistukseen ilmanvaihtojärjestelmissä työssä ja kotona. Erityisen tärkeä, jos tuotantoprosessin aikana esiintyy paljon pölyä.
- Auton ja muiden metallituotteiden maalaus. Sähköstaattisilla ruiskutuspistooleilla maali on mahdollista ladata negatiivisesti, kori on maadoitettu. Seurauksena on, että maalihiukkaset vetoavat auton korin osiin. Maalin laatu paranee ja maalin kulutus vähenee.
- Lihan ja kalan sähköstaattinen tupakointi voi merkittävästi nopeuttaa tupakointiprosessia.
- Keinotekoisten turkisten tai koristeellisten fleece-pinnoitteiden luominen. Hieno paalu johdetaan ristikon läpi, johtuen vuorovaikutuksesta sähkökentän kanssa, paalu putoaa tasaisessa kerroksessa, joka on kohtisuorassa päällystettyyn pintaan nähden, esikäsitelty liimakoostumuksella.
On myös useita sovelluksia puhdistukseen, lajitteluun, suodattamiseen sekä lääketieteessä hoidon nopeuttamiseksi.
Sähköistymisen kielteiset vaikutukset voivat johtaa kohtalokkaisiin seurauksiin:
- Kipinöiden esiintyminen kosketuksessa varautuneiden esineiden kanssa. Tällaisia tapauksia ovat arjen kipinät, jotka luisuvat, kun irrotat villapaitasi, kun olet järkyttynyt poistuessasi autosta. Esimerkiksi lentokone sähköistyy lennon aikana ja kipinät voivat luistaa sisään, kun tikkaat on kytketty siihen, ja tämän vuoksi sytytys on mahdollista, joten ne poistavat ensin varauksen lentokoneesta. Öljytankkereiden syttymiset sähköistyksen vuoksi ovat myös tunnettuja.
- Ilmiö johtaa suurten sähkövarausten ilmestymiseen, ne voivat johtaa elektronisten komponenttien vikaantumiseen tekniikassa, sekä laitteiden valmistuksessa että käyttö- tai korjausprosessissa. Tämä tapahtuu työkalun purkamisen seurauksena piirilevylle.Siksi elektroniikan korjaajien on työskenneltävä maadoitetuissa sähköisissä rannekkeissa ja maadoitetuissa juotosraudaissa ja muissa. Modernissa elementtipohjassa on joukko teknisiä ratkaisuja, joilla minimoidaan sähköistyksen vaikutus heidän työhönsä. Asennetaan esimerkiksi Zener-diodeja samanaikaisesti kenttätehostetransistorien hila-lähdepiirin kanssa.
Mielenkiintoista! On tunnettu tapaus, kun painettaessa piirilevyä lakkaamalla elektronisten komponenttien asennuksen jälkeen havaittiin suuri hylky, huolimatta siitä, että kaikki tuotteet testattiin ennen lakkaamista. Esiin nousi kysymys: miten päästä eroon sähköistysongelmasta? Ongelma ratkaistiin maadoittamalla ruiskutuspistooli.
Aineiston yhdistämiseksi suosittelemme katselemaan aiheeseen liittyviä hyödyllisiä videoita:
Selitimme lyhyesti kappaleiden sähköistymisen ilmiötä ja kerroimme, missä olosuhteissa esineiden varausten esiintymisprosessit tapahtuvat. Sähköistys on tärkeätä tuotannossa ja se on löytänyt monia hyödyllisiä sovelluksia. Valitettavasti, jos et tarjoa tapoja ratkaista kielteiset ilmenemismuodot, estä tarpeettomia kipinöitä paikoissa, joissa on räjähdysvaara - se johtaa vakaviin ongelmiin.
Aiheeseen liittyvät materiaalit:
Ladataan...
