Сообщение вред и польза электризации
Польза и вред от электризации тел. Условия возникновения данного явления. Примеры применения электризации в жизни.
Вы замечали, что когда снимаете свитер или футболку летят искры и слышны потрескивания? А когда вы выходите из машины и вас бьёт током? Это статическое электричество или электризация тел. Она возникает в результате накопления электрических зарядов разных знаков на объектах с последующей их компенсацией. В этой статье мы кратко рассмотрим данное явление, причины его возникновения, а также способы применения как в быту, так и в промышленности. Содержание:
- Определение
- Условия возникновения явления и способы передачи зарядов
- Какие законы физики связаны с электризацией
- Применение на практике
Определение
Электризацией называется процесс разделения электрических зарядов и накопление их в определенных местах предметов и тел. Явление происходит в результате трения, соприкосновения тел или в результате электростатической индукции. Простыми словами, когда рядом расположен какой-то предмет, обладающий электрическим полем.
Напомним: в физике выделяют два рода зарядов – положительные и отрицательные, или протоны и электроны. Между ними возникает электрическое поле. Одноименные заряды притягиваются, а разноименные отталкиваются.
Явление наблюдается на источниках питания и не только. На диэлектриках накапливаются заряды, все видели это в опытах, иллюстрирующих явление с эбонитовыми и стеклянными палочками, которые демонстрировали на уроках физики в школе.
Изначально все атомы, из них состоит всё что нас окружает, электрически нейтральны. В результате явления электризации на поверхности предметов появляются положительные или отрицательные заряды. Напомним школьный опыт: если потереть эбонитовую палочку шерстяной тканью, после прекращения трения палочка останется заряженной. Тогда говорят, что тело электризовано.
Таким образом, во время трения электроны переходили с одного предмета на другой. В результате, после прекращения трения избыточные электроны остались «не на своих» телах и получился избыточный заряд, и оно перестало быть нейтральным. В результате трения палочки о шерсть или мех на её поверхности образовался отрицательный заряд.
Условия возникновения явления и способы передачи зарядов
Мы рассказали, как объясняется это явление в природе, а теперь давайте рассмотрим, как можно наэлектризовать тела. Сразу отметим, что выполнение всех условий необязательно – электризация может происходить по тем или иным причинам, разделим их на две основных группы:
Первая — это механическое взаимодействие. При трении расстояние между предметами сопоставимо расстоянию между молекулами в нём. Так как электроны в одном из тел слабее связаны с ядром – они переходят «вырываются» на другое тело. Другими способами электризации являются удар и соприкосновение.
Вторая группа — электризация влиянием, то есть явление наблюдается при воздействии на тело внешних сил, среди которых:
- Электрическое поле. В результате воздействия поля на проводник на его поверхности появляются заряды, причем чем меньше радиус изгиба поверхности – тем больше зарядов здесь скопится. Так на острие будет больше всего зарядов, подробнее этот вопрос мы рассматривали в статье https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html и здесь https://samelectrik.ru/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html
- Воздействие светом. Открыто профессором А.Г. Столетовым в 1888 году, заключается в том, что при воздействии светом на цинк, алюминий, цезий, натрий, свинец, калий и другие металлы они теряют электроны и становятся заряженными положительно.
- Теплом. При нагревании металла электронам сообщается энергия достаточная для того чтобы покинуть пределы металла, в результате он приобретает положительный заряд.
- Химическая реакция. При наличии двух электродов из разных металлов происходят окислительно-восстановительные реакции, в результате один из них становится заряженным положительно, а второй – отрицательно. Подробнее мы это рассматривали в статье про анод и катод.
- Под давлением. В пьезоэлектриках (кварц, сегнетовая соль, фосфат аммония), при механическом воздействии (сжатии или растяжении), на гранях образуются положительные и отрицательные заряды.
Это и есть основные виды электризации.
Какие законы физики связаны с электризацией
Явление электризации связано с такими физическими законами как:
- Закон Кулона. Описывает силу, с которой взаимодействуют заряды. Таким образом можно определить, как сильно наэлектризованные тела притягиваются друг к другу.
- Закон сохранения заряда. В нём сказано, что алгебраическая сумма зарядов в замкнутой системе неизменна. Это говорит о том, что избыточные заряды на электризованных предметах не появляются из ниоткуда, а переходят с тела на тело.
Мы уже рассматривали эти законы, вы можете ознакомиться подробнее в соответствующих статьях, на которые мы сослались.
Применение на практике
Явление электризации имеет как положительные и отрицательные проявления. Примеры положительного применения:
- Использование электростатических фильтров пыли для очистки воздуха в системах вентиляции на производстве и в быту. Особенно актуально, если в процессе производства возникает много пыли.
- Окраска автомобилей и других металлических изделий. С помощью электростатических распылителей удаётся зарядить краску отрицательно, кузов автомобиля заземляется. В результате частицы краски притягиваются к кузовным деталям авто. Качество покраски улучшается, а расход краски уменьшается.
- Электростатическое копчение мяса и рыбы, позволяет значительно ускорить процесс копчения.
- Создание искусственного меха или декоративных ворсистых покрытий. Мелкий ворс пропускают через сетку, из-за взаимодействия с электрическим полем ворс падает ровным слоем перпендикулярно покрываемой поверхности, предварительно обработанной клеевым составом.
Также есть ряд применений для очистки, сортировки, фильтрации, а также в медицине для ускорения лечения.
Отрицательное влияние электризации может привести к фатальным последствиям:
- Возникновение искр при соприкосновении заряженных предметов. К таким случаям можно отнести искры в быту, которые проскакивают, когда вы снимаете свитер, когда вас бьёт током при выходе из машины. Например, самолёт в полёте электризуется и при подведении к нему трапа могут проскочить искры, а из-за этого возможно воспламенение, поэтому сначала снимают заряд с самолёта. Также известны случаи воспламенения нефтяных танкеров из-за электризации.
- Явление приводит к появлению больших электрических зарядов, они могут привести к выходу из строя электронных компонентов в технике, как при производстве техники, так и в процессе эксплуатации или ремонта. Это происходит в результате разрядки инструмента на печатную плату. Поэтому мастера по ремонту электроники должны работать в заземленных электрических браслетах и заземленными паяльниками и прочим. В современной элементной базе есть ряд технических решений по минимизации влияния электризации на их работу. Например, установка диодов Зенера параллельно цепи ЗАТВОР-ИСТОК полевых транзисторов.
Интересно! Известен случай, когда при покрытии лаком печатных плат после монтажа электронных компонентов, наблюдалась большая отбраковка, при том, что все изделия проходили проверку до покрытия лаком. Возник вопрос: как избавиться от проблемы электризации? Проблема решилась заземлением краскопульта.
Для закрепления материала рекомендуем также просмотреть полезные видео по теме:
Мы кратко объяснили явление электризации тел и рассказали, при каких условиях происходят процессы появления зарядов на предметах. Электризация важна в производстве и она нашла массу полезных применений. К сожалению, если не предусмотреть способы решения отрицательных проявлений, предотвратить ненужные искры в местах с вероятностью взрывов – оно приведет к серьезным проблемам.
Материалы по теме:
- Что такое статическое электричество
- Электрозащитные средства в электроустановках до 1000В
- Как защититься от электромагнитных излучений
Нравится
0)Не нравится
0)
Источник
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ
Государственное автономное профессиональное
образовательное учреждение
«Орский индустриальный колледж»
г. Орска Оренбургской области
(ГАПОУ «ОИК»)
Современные научные исследования в СПО
ВРЕД И ПОЛЬЗА ЭЛЕКТРИЗАЦИИ
Авторы: Галиев А.Р.
Галкин Д.В.
Научный руководитель: Знатнова И.В.
Орск – 2016
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ……………………………………………….3
Основная часть
Теория……………………………………………5
Эксперименты……………………………..……7
Дискуссия………………………………….…….8
Заключение……………………………………..……12
Список используемых источников………….……13
Приложения…………………………………….……14
ВВЕДЕНИЕ
«Одно и то же слово и советНа пользу мудрецу, глупцу — во вред».
Юсуф БаласагуниНа открытом уроке физики преподавателем на физминутке было дано задание: украсить стены и потолок аудитории воздушными шарами, не используя ни клея, ни скотча, ни иголок. Это возможно, если шары потереть о голову или кофту. При этом шар становиться наэлектризованным и его можно «приклеить» к стене или потолку.
После урока между обучающимися возник спор: чего больше от электризации вреда или пользы? В настоящее время эта тема актуальна, ведь электризация встречается очень часто и дома, и на работе, и на улице.
Чтобы решить данный спор, своим знакомым был задан вопрос: вредна или полезна электризация? Были опрошены 25 человек. Но четкий ответ не был получен (Приложение № 1).
Поэтому для решения этого вопроса необходимо более подробно его изучить.
Цель работы: изучить вред и пользу электризации.
Задачи:
изучить материалы о вреде и пользе электризации;
провести опрос обучающихся;
проанализировать полученную информацию, сделать выводы полезна или вредна электризация.
Методы исследования:
Теоретические:
анализ источников информации по проблеме.
Эмпирические:
а) эксперимент
б) опрос
в) анализ полученных результатов.
Гипотеза: если мы докажем, что электризация вредна или полезна, то сможем использовать положительные и вести борьбу с отрицательными сторонами действия электризации.
Объектом исследования: электрические явления.
Предмет исследования: выяснить вредна или полезна электризация.
Теоретическая значимость работы состоит в том, что она позволяет углубить знания о природе электрических явлений и их проявление в природе и быту.
Практическая значимость работы заключается в том, что данная работа содержит факты, примеры вреда и пользы электризации.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
ТЕОРИЯ
Слова «электричество», «электрический ток» знакомы сейчас каждому человеку. В наших домах, на транспорте, в сельском хозяйстве, в промышленности используют электрический ток.
Если вечером снимая одежду из синтетических материалов можно услышать лёгкий треск, а в темноте увидеть небольшие искорки. То потом одежда приобретает способность притягивать к себе листочки бумаги, пушинки. Подобные явления наблюдаются и при расчёсывании сухих волос.
Эти явления были обнаружены ещё в глубокой древности.
VI век до н.э. Древняя Греция. Фалес Милетский. Древние греки любили изделия из янтаря, «солнечного камня». Впервые способность притягивать мелкие предметы к янтарю, было исследовано Фалесом Милетским.
О этом случае повествует легенда:
«Дочь Фалеса пряла шерсть янтарным веретеном, изделием финикийских мастеров. Как-то уронив веретено в воду, девушка стала обтирать его краем своего шерстяного хитона и заметила, что к веретену пристало несколько шерстинок. Думая, что они прилипли к веретену, потому что оно всё ещё влажно, она принялась вытирать его ещё сильнее. И что же? Шерстинок налипало тем, больше, чем сильнее натиралось веретено. Девушка обратилась за разъяснением этого явления к отцу. Фалес понял, что причина в веществе, из которого сделано веретено, и в первый же раз, как к пристани Милета подошёл корабль финикийских купцов, он накупил различных янтарных изделий и убедился, что все они, будучи натёрты шерстяной материей, притягивают лёгкие предметы, подобно тому, как магнит притягивает железо».
По-гречески янтарь – электрон, отсюда произошло название «электричество».
Про тело, которое после натирания притягивает к себе другие тела, говорят, что оно наэлектризовано или что ему сообщён электрический заряд. Заряд обозначается буквой q, измеряется в Кулонах .
Тела, имеющие заряды одного рода, взаимно отталкиваются. Тела, имеющие заряды разного рода, взаимно притягиваются.
Существует два рода электрических зарядов – положительные и отрицательные.
Впервые эти предположения на основании опытов высказал в 1733 году член Парижской академии Шарль Дюфе.
Электризоваться могут тела, сделанные из разных веществ. Легко наэлектризовать натиранием о шерсть палочки из резины, серы, эбонита, пластмассы.
В электризации всегда участвуют два тела. При этом электризуются оба тела.
По способности передавать электрические заряды вещества также делятся на проводники и непроводники электричества.
Проводниками называют вещества, проводящие электрические заряды. Непроводниками называют вещества, не проводящие электрические заряды.
Непроводники по-другому называются диэлектриками, а изготовленные их них тела – изоляторами.
Простейший прибор для обнаружения электрических зарядов и приблизительного определения их величины называется электроскопом.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ
Выясним особенности наэлектризованных тел. Для этого проведем опыты.
Приборы: гильзы из фольги, эбонитовая и стеклянная палочки, шерсть, бумага, смесь соли и перца.
Опыт №1. С помощью наэлектризованных эбонитовой и стеклянной палочек, заряжают гильзы. По очереди, подноси палочки к гильзам.
Данные опыты демонстрируют различных зарядов, а так же взаимное отталкивание одноименных зарядов и взаимное притяжение разноименных зарядов.
Опыт №2. Используя только эбонитовую и стеклянную палочки, а также шерсть и бумагу, необходимо отделить частицы соли от частиц перца.
Так как частицы перца более мелкие, то они прилипают к палочкам.
Данный опыт демонстрирует притяжение не заряженных частиц к наэлектризованным телам.
ДИСКУССИЯ
Дискуссия на тему: Вредна или полезна электризация?
Отрицательные примеры электризации:
1 пример: 6 июня 1912 года в заливе Аляска в поселке Кадьяк прошел пепельный дождь. Позже выяснилось, что в ста пятидесяти километрах от Кадьяка, на полуострове Аляска, произошло грандиозное взрывное извержение вулкана Катмай. Частицы пепла, наэлектризовавшись при трении о воздух, притянулись к туче. И впоследствии выпали на землю в виде дождя. С тех пор эту необычную местность назвали Долиной Десяти Тысяч Дымов.
2 пример: синтетическая одежда наэлектризовывается при соприкосновении с окружающими предметами, при этом заряды на одежде накапливаются и она начинает искрить, и эти искры вызывают ощущение укола.
3 пример: Корпус супертанкера с нефтью при движении электризуется. Это вызывает микромолнии, способные воспламенить пары нефти и на судне возникает пожар.
4 пример: Переливание бензина из ведра через пластмассовую воронку в топливный бак, может между краем воронки и ведром проскочить искра, а затем из горловины бака может вознить факел горящего бензина: причина — Электризация.
5 пример: Заметка из газеты «Известия» от 3 октября 1968 года «Огонь отступил»: «Была уже полночь, когда рабочий перевалочной нефтебазы Удмуртской АССР И.Третьяков, заправив 8 цистерн авиационным бензином, перевел наливной шланг в очередную емкость. И вдруг взметнулся 15-метровый столб огня. Третьякова отбросило далеко от цистерн». Причина — Электризация.
6 пример: На целлюлозно-бумажных комбинатах часто обрываются быстродвигающееся бумажные ленты. Причина — электризация ленты при трении о валики. Такая электризация очень опасна. Она может вызвать пожар. В текстильной промышленности электризация волокон вызывает их взаимное отталкивание, что мешает работе ткацких станков. Заряженную ткань трудно кроить. Она сильно загрязняется пылью.
7 пример: В текстильной промышленности электризация волокон вызывает их взаимное отталкивание, что мешает работе ткацких станков. Электризация мешает и при дроблении, измельчении, резке. На текстильных фабриках в отдельных тканях ворс подвергается стрижке, лезвия ножей работают с большой скоростью, и ткань, и ножи сильно электризуются.
8 пример: Существует опасность пожара. При трении о воздух электризуется самолет, поэтому если сразу после посадки приставить металлический трап — могут появиться искры и возникнет пожар. Из-за Электризации приходится сначала разряжать самолет — опускать на землю металлический трос, соединенный с обшивкой самолета. Искры могут возникать и при фасовке сыпучих веществ: сахара, муки, порошков. И здесь с Электризацией приходится считаться.
В пользу электризации можно сказать, что во всех случаях не выполнялись элементарные требования: во избежание искр при хранении, транспортировке горючего рекомендуется применять только металлические ведра, канистры и воронки, а не пластмассовые. К бензобаку машины необходимо прикреплять специальную металлическую цепь, которая тянется по земле, и возникшие искры уходят в заземление. Заземлить надо все детали машины, где накапливаются заряды. Заземляют и корпуса машин, станков. Однако заземление не помогает, если применять оборудование из диэлектриков. Тогда такие материалы покрывают слоем графита или бронзовым порошком. Есть еще один способ: увеличивают влажность воздуха.
Польза электризации:
1 пример: Электризация может быть нам хорошей помощницей, если ее изучить и правильно использовать. Например, чтобы покрасить автомобиль нужна аккуратность, и если красить кисточкой, будет некрасиво. Сделать это красиво и аккуратно можно используя свойства электризации. На заводе это делают так: движущиеся на конвейере детали, например корпусы автомобиля, заряжают положительно, а частичкам краски придают отрицательный заряд, и они устремляются к положительно заряженному автомобилю. Слой краски получается тонкий, равномерный и плотный. Отрицательно заряженные частички краски отталкиваются друг от друга — отсюда равномерность окрашиваемого слоя. Расход краски снижается — ведь она оседает только на автомобиле. Такой метод окраски в электрическом поле широко применяется и дает большую экономию.
2 пример: Использование электризации в коптильных цехах. Копчение — это пропитывание продукта древесным дымом. Частички дыма не только придают продуктам вкус, но и предохраняют их от порчи. Этот процесс происходит по аналогии с электроокраской, только здесь не краска, а заряженные положительные частички дыма оседают на отрицательно заряженной тушке рыбы, мяса. Копчение занимает всего несколько минут. А ведь простое копчение длится долго.
3 пример: Таким же способом электризация помогает изготовлять искусственный мех, бархат, замшу, ковры, одеяла. Делается это так: материал, на котором надо получить ворс, намазывают слоем клея помещают в электрическое поле, например между двумя заряженными пластинами. Затем через металлическую сетку, помещенную над тканью, пропускают ворс. В электрическом поле ворсинки движутся в определенном направлении и оседают на ткань плотным слоем строго перпендикулярно поверхности.
4 пример: Электризация помогает ловить пыль. Чистый воздух нужен не только людям, но и машинам. Из-за пыли они быстрее изнашиваются, засоряются. Кроме того, часто вместе с пылью, газами улетает и ценное сырье. Очистка промышленных газов стала необходимостью
5 пример: При лечении некоторых болезней специально носят носки или чулки, которые хорошо электризуются. Маленькими искрами, разрядами, возникающими при электризации, лечат много болезней. Электроаэрозолями (заряженным раствором лекарств) делают глубокие ингаляции.
6 пример: На хлебозаводе, чтобы быстро замесить тесто, крупинки муки заряжают положительно, а частички воды — отрицательно. Крупинки и капельки воды притягиваются друг к другу, образуя однородное тесто.
7 пример: В сельском хозяйстве Электризация помогает очищать и сортировать зерно и семена.
8 пример: Явление электризации лежит в основе одного из методов получения дактилоскопических отпечатков, так как при соприкосновении пальцев с купюрой на ней остаются мельчайшие положительно заряженные частицы белка.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
После дискуссии, которая проходила на кружке по физике «Физика в задачах», опять был вопрос: Вредна или полезна электризация? (Приложение № 2).
Из чего можно сделать вывод: Электризация скорее всего полезна, чем вредна, а там, где электризация и приводит к пожарам, так это только потому, что люди не считаются с ней, не применяют правильно законы физики. С учетом полезности положительных сторон действия электризации и вредности отрицательных, необходимо всемерно расширять использование положительных и вести борьбу с отрицательными сторонами действия электризации, для чего необходимо неустанно изучать физику и глубоко осмысливать ее законы, проникать в тайны природы и ставить их на службу человеку!
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Физика: Учеб. Для 10 кл. общеобразоват. учреждений/ Г. Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский. – М.: Просвещение, 2014г.
Физика. 8 кл.: Учеб. Для образоват. Учеб. заведений. – М.:Дрофа, 2013г.
Энциклопедия юного ученого. Электричество. Компьютер. – М.:Росмен, 2000г.
Энциклопедия « История открытий. – М.:Росмен, 2000г.
http ://www.electrik.info Образовательный портал «Физ-мат класс». Теория — Разделы школьного курса, Справочник, Книги скачать. Методика — Материалы уроков, Внеклассная работа, Экзамены (варианты ЕГЭ, варианты вступительных работ), Олимпиады, Лекции, Консультации и др. — fmclass.ruПриложение 1
Вопрос: вредна или полезна электризация?
Вредна Полезна Затрудняюсь ответить
7 чел. (28%) 5 чел. (20%) 13 чел. (52%)
s
Приложение 2
Вопрос: вредна или полезна электризация?
Вредна Полезна Затрудняюсь ответить
10 чел. (40%) 12 чел. (48%) 3 чел. (12%)
s
Источник