Реферат использование взаимодействия наэлектризованных тел в технике

Обновлено: 03.07.2024

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

2. Электризация тел.

Эти явления были обнаружены еще в глубокой древности. Древнегреческие ученые заметили, что янтарь (окаменевшая смола хвойных деревьев, которые росли на Земле много сотен тысяч лет назад) при натирании его шерстью начинает притягивать к себе различные тела. 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 сообщен электрический заряд.

Электризоваться могут тела, сделанные из разных веществ. Легко наэлектризовать натиранием о шерсть палочки из резины, серы, эбонита, пластмассы, капрона.

Электризация тел происходит при соприкосновении и последующем разделении тел. Трут тела друг о друга лишь для того, чтобы увеличить площадь их соприкосновения.

В электризации всегда участвуют два тела: в рассмотренных выше опытах стеклянная палочка соприкасалась с листом бумаги, кусочек янтаря - с мехом или шерстью, палочка из плексигласа - с шелком. При этом электризуются оба тела. Например, при соприкосновении стеклянной палочки и куска резины электризуются и стекло, и резина. Резина, как и стекло начинает притягивать к себе легкие тела.

Электрический заряд можно передать от одного тела к другому. Для этого нужно коснуться наэлектризованным телом другого тела, и тогда часть электрического заряда перейдет на него. Чтобы убедиться, что и второе тело наэлектризовано, нужно поднести к нему мелкие листочки бумаги и посмотреть, будут ли они притягиваться.

3. Два рода зарядов. Взаимодействие заряженных тел.

Все электризованные тела притягивают к себе другие тела, например листочки бумаги. По притяжению тел нельзя отличить электрический заряд стеклянной палочки, потертой о шелк , от заряда, полученного на эбонитовой палочке, потертая о них. Ведь обе наэлектризованные палочки притягивают листочки бумаги.

Означает ли это, что заряды, полученные на телах, сделанных из различных веществ, ничем не отличаются друг от друга?

Обратимся к опытам. Наэлектризуем эбонитовую палочку, подвешенную на нити. Приблизим к ней другую такую же палочку, наэлектризованную трением о тот же кусочек меха. Палочки оттолкнуться Так как палочки одинаковые и наэлектризовали их трением об одно и тоже тело, можно сказать, что на них были заряды одного рода. Значит, тела, имеющие заряды одного рода, взаимно отталкиваются.

Теперь поднесем к наэлектризованной эбонитовой палочке стеклянную палочку, потертую о шелк. Мы увидим, что стеклянная и эбонитовая палочки взаимно притягиваются (рис.№2). Следовательно, заряд, полученный на стекле, потертом о шелк, другого рода, чем на эбоните, потертом о мех. Значит, существует другой род электрических зарядов.

Будим приближать к подвешенной наэлектризованной эбонитовой палочке наэлектризованные тела из различных веществ: резины, плексигласа, пластмассы, капрона. Мы увидим, что в одних случаях эбонитовая палочка отталкивается от тел, поднесенных к ней, а в других - притягивается. Если эбонитовая палочка оттолкнулась, значит, на теле, поднесенном к ней, заряд такого же рода, что и на ней. А заряд тех тел, к которым эбонитовая палочка притянулась, сходен с зарядом, полученном на стекле, потертом о шелк. Поэтому можно

5. Делимость электрического заряда. Электрон…………………………..

Слова “электричество” и “электрический ток” знакомы сейчас каждому человеку. В наших домах, на транспорте, на заводах и фабриках, в сельском хозяйстве используют электрический ток. Но чтобы ответить на вопрос, что представляет собой электрический ток, надо ознакомиться с большим кругом явления, который называют электрическими.

Рассмотрим сначала происхождение термина “электричества”.

Если потереть стеклянную палочку о лист бумаги и поднести её к руке, то можно услышать легкий треск, а в темноте и увидеть небольшие искорки. Кроме того, палочка приобретает способность притягивать к себе листочки бумаги, пушинки, тонкие струйки воды. Подобные явления наблюдаются, например, и при расчесывание сухих волос. В этом можно убедиться наэлектризовав пластмассовую расческу ( или ручку) и поднеся её потом к тонкой струйке воды. Если вы снимаете свитер, сдергиваете с постели одеяло или идете по ковру вы превращаетесь в слабое подобие Зевса-громовержца. Проскакивают крошечные искры, слышаться потрескивание воздуха. В очень сухой день на толстом ковре вы представляете опасность для себя и для своих друзей. Разделение электрических зарядов может привести к драматическим эффектам в природе. Когда это происходит с поднимающимися или падающими каплями воды в облаках, одна часть облака может оказаться отрицательно заряженной по отношению к другой части или земле. Когда концентрация зарядов в некоторой области становиться достаточно высокой, часть зарядов уноситься, образуя проводящую дорожку к земле или к другой части облака. Такой пробой происходит быстро, поднимая температуру проводящей дорожки до значения, когда наблюдается свечения, и, создавая область высокого давления, которая, распространяясь во все стороны, вызывает гром.

Все эти явления называются явлениями электростатики.

Разделение электрических зарядов происходит и в результате контакта между двумя различными материалами. При трении двух тел друг о друга просто увеличивается область контакта.

И понял, что электризация тел тесно связана со строением атомов. Начав подробно изучать строение атома, я понял, что атом играет важнейшую роль в жизни человека.

Про тело, которое после натирания притягивает к себе другие тела, говорят, что оно наэлектризовано или что ему сообщен электрический заряд.

В электризации всегда участвуют два тела: в рассмотренных выше опытах стеклянная палочка соприкасалась с листом бумаги, кусочек янтаря - с мехом или шерстью, палочка из плексигласа - с шелком. При этом электризуются оба тела. Например, при соприкосновении стеклянной палочки и куска резины электризуются и стекло, и резина. Резина, как и стекло начинает притягивать к себе легкие тела.

Два рода зарядов. Взаимодействие заряженных тел.

Обратимся к опытам. Наэлектризуем эбонитовую палочку, подвешенную на нити. Приблизим к ней другую такую же палочку, наэлектризованную трением о тот же кусочек меха. Палочки оттолкнуться. Так как палочки одинаковые и наэлектризовали их трением об одно и тоже тело, можно сказать, что на них были заряды одного рода. Значит, тела, имеющие заряды одного рода, взаимно отталкиваются.

Теперь поднесем к наэлектризованной эбонитовой палочке стеклянную палочку, потертую о шелк. Мы увидим, что стеклянная и эбонитовая палочки взаимно притягиваются. Следовательно, заряд, полученный на стекле, потертом о шелк, другого рода, чем на эбоните, потертом о мех. Значит, существует другой род электрических зарядов.

Заряд, полученный на стекле потертом о шелк ( и на всех телах, где получается заряд такого же рода ), назвали положительным, а заряд, полученный на янтаре ( а также эбоните, сере, резине ), потертом о шерсть назвали отрицательным, т. е. зарядам приписали знаки “+” и “-”.

И так, опыты показали, что существует два рода электрических зарядов - положительные и отрицательные заряды и что наэлектризованные тела по-разному взаимодействуют друг с другом.

Электроскоп. Проводники и не проводники электричества.

Если тела наэлектризованы, то они притягиваются друг к другу или взаимно отталкиваются. По притяжению или отталкиванию можно судить, сообщен ли телу электрический заряд. Поэтому и устройство прибора, при помощи которого выясняют, наэлектризовано ли тело, основано на взаимодействии заряженных тел. Этот прибор называется электроскопом (от греч. слов электрон и скопео - наблюдать, обнаруживать).

В электроскопе через пластмассовую пробку, вставленную в металлическую оправу, пропущен металлический стержень, на конце которого укреплены два листочка из тонкой бумаги. Оправа с обеих сторон закрыта стеклами.

Чем больше заряд электроскопа , тем больше сила отталкивания листочков и тем на больший угол они разойдутся. Значит, по изменению угла расхождение листочков электроскопа можно судить, увеличился или уменьшился его заряд.

Если прикоснуться к заряженному телу (например, к электроскопу) рукой, оно разрядиться. Электрические заряды перейдут на наше тело и через него могут уйти в землю. Разредиться заряженное тело и в том случае если соединить его с землейметаллическим предметом, например железной или медной проволокой. Но если заряженное тело соединить с землей стеклянной или эбонитовой палочкой, то электрические заряды по ним не уйдут в землю. В этом случае заряженное тело не разрядится.

По способности проводить электрические заряды вещества условно делятся на проводники и непроводники электричества.

Все металлы, почва, растворы солей и кислот в воде - хорошие проводники электричества.

К непроводникам электричества, или диэлектрикам, относятся фарфор, эбонит, стекло, янтарь, резина, шелк, капрон, пластмассы, керосин, воздух (газы).

Тела, изготовленные из диэлектриков, называются изоляторами ( от греч. слова изоляро - уединять).

Делимость электрического заряда. Электрон.

Зарядим металлический шар, прикрепленный к стержню электроскопа. Соединим этот шар с металлическим проводником А, держа его за ручку В, изготовленную из диэлектрика, с другим точно таким же, но незаряженным шаром, находящемся на втором электроскопе. Половина заряда перейдет с первого шара на второй (рис. №4б). Значит, первоначальный заряд разрядился на две равные части.

Теперь разъединим шары и коснемся второго шара рукой. От этого он потеряет заряд - разрядиться. Присоединим его снова к первому шару, на котором осталась половина первоначального заряда. Оставшийся заряд снова разделиться на две равные части, и на первом шаре останется четвертая часть первоначального заряда.

Таким же образом можно получить одну восьмую, одну шестнадцатую часть заряда и т. д.

Таким образом, опыт показывает, что электрический заряд может иметь разное значение. Электрический заряд - физическая величина.

За единицу электрического заряда принят один кулон (обозначается 1 Кл). Единица названа так в честь французского физика Ш. Кулона.

А существует ли придел деления заряда?

Чтобы ответить на этот вопрос, понадобилось выполнять более сложные и точные опыты, чем описанные выше, т. к. очень скоро оставшийся на шаре электроскопа заряд становиться таким малым, что обнаружить его при помощи электроскопа не удается.

Для деления заряда на очень маленькие порции нужно передавать его не шарам, а маленьким крупинкам металла или капелькам жидкости. Измеряя заряд, полученный на таких маленьких телах, установили, что можно получить порции заряда, в миллиарды миллиардов раз меньше, чем в описанном опыте. Однако во всех опытах разделить заряд дальше определенного значения не удавалось.

Это позволило предположить, что электрический заряд имеет придел делимости или, точнее, что существуют заряженные частица, которая имеет самый малый заряд, далее уже не делимый.

Чтобы доказать, что существует придел деления электрического заряда, и установить, каков этот придел, ученые проводили специальные опыты. Например, советский ученый А. Ф. Иоффе поставил опыт, в котором электризовали мелкие пылинки цинка, видимые только под микроскопом. Заряд пылинок несколько раз меняли, и каждый раз измеряли, на сколько изменился заряд. Опыты показали, что все изменения заряда пылинки были в целое число раз (т. е. в 2, 3, 4, 5 и т. д.)больше некоторого определенного наименьшего заряда, т. е. заряд пылинки изменялся хотя и очень малыми, но целыми порциями. Так как заряд с пылинки уходит вместе с частицей вещества, то Иоффе сделал вывод, что в природе существует такая частица вещества, которая имеет самый маленький заряд, далее уже не делимый.

Эту частицу назвали электрон.

Значение заряда электрона впервые определил американский ученый Р. Милликен. В своих опытах, сходных с опытами А. Ф. Иоффе, он пользовался мелкими капельками масла.

Заряд электрона - отрицательный, равен он - 1,610 Кл (0,000 000 000 000 000 000 16 Кл). Электрический заряд - одно из основных свойств электрона. Этот заряд нельзя “снять” с электрона.

Масса электрона равна 9,110 кг, она в 3700 раз меньше массы молекулы водорода, наименьшей из всех молекул. Крылышко мухи имеет массу, примерно в 510 большую, чем масса электрона.

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"выполнена учащейся 8 класса.Цель работы:изучить явление, показать важность знаний по электризации в быту и на производстве.Данная тема является актуальной, так как очень часто встречаемся со статическим электричеством.Ресурс может быть использован при изучении темы"Электризация" в восьмом классе.

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

Цель исследования. Изучить явление, показать важность знаний по электризации в быту и на производстве.

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

Задачи: 1.Изучить литературу по данной теме 2.Изучить явление электризации на практике (провести опыты) 3.Выявить полезное и вредное действие электризации.

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

Гипотеза Так как с электризацией мы встречаемся достаточно часто, то возможно, что электризация может оказывать полезное и вредное действие , и это нужно учитывать.

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

Из истории электричества Легенда Дочь знаменитого древнегреческого философа Фалеса пряла шерсть янтарным веретеном. Уронив веретено в воду, девушка стала обтирать его краем своего шерстяного платка и заметила, веретену прилипло несколько шерстинок. Думая, что они прилипли к веретену, потому что оно всё ещё влажно, она принялась вытирать его ещё сильнее. Шерстинок налипало чем сильнее натиралось веретено. больше, тем что к

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

Фалес Милетский(624-547 г. До Нашей эры) что Обнаружил, янтарь, потертый о шерсть имеет свойства притягивать мелкие пылинки, травинки, ворсинки.

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

Уильям Гильберт (1540 – 1603 гг.) Показал, что при трении электризуется и другие вещества что притягиваются металлы, дерево, листья и даже вода и масло и т.д. и

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

Из истории электричества  Первые важные открытия и изобретения в области электричества были сделаны в XVII XVIII веках. Но интерес к электричеству люди проявляли еще в VI VII в.в. до н. э.  Через много веков, в 1600г., врач английской королевы Елизаветы, Вильям Гильберт написал первую научную работу об электричестве и об электризации трением. Впоследствии этого про тела, которые после натирания приобретают свойство притягивать к себе другие тела, стали говорить, что они наэлектризованы.  Но потом еще несколько столетий ученые пытались узнать, почему предметы электризуются и как это происходит, пока не открыли тайны этого загадочного явления внутри атома.

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

Исторические факты  в XVIII веке устраивали светские забавы – электризовали людей, растения и домашних животных, при помощи электрической искры поджигали спирт и т.д. В 1700 г. англичанину Уолту впервые удалось получить электрическую искру, с треском проскочившую между куском янтаря и пальцем экспериментатора. 

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

Электроск п — прибор для индикации оо наличия электрического заряда. Принцип действия электроскопа основан на том, что на одноименно заряженные тела действуют силы взаимного отталкивания

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

Опыты. Для того чтобы доказать, что статическое электричество существует, можно провести несколько опытов: 1. Потереть стеклянную трубочку о целлофан и прислонить к металлической гильзе. Трубочка будет притягивать к себе гильзу. Тем самым мы докажем что статическое электричество существует!

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

2. Порвали кусочек бумаги на небольшие частички, и поднесли к ним шарик, предварительно потер тый о волосы. Кусочки бумаги притянулись. Тем самым мы вновь доказали что статическое электричество существует.

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

 В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображения: изображение переносится на бумагу с барабана, к которому с помощью электростатического потенциала притягиваются частички краски. Отличие лазерного принтера от обычного копировального аппарата заключается в том, что печатающий барабан электризуется с помощью полупроводникового лазера по командам компьютера. Лазерный принтер.

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

Электрофильтры.  Промышленные фильтры для очистки газовых выбросов от твёрдых частиц не могут уловить слишком мелкую пыль. Для этого используют электрофильтры. С заострённых концов сильно наэлектризованных электродов стекают потоки электронов, которые заряжают собой частицы пыли. Под действием электрического поля заряженные частицы пыли осаждаются на электродах с противоположным знаком заряда.

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

Порошковое окрашивание. Процесс нанесения полимерной порошковой краски основан на электризации частиц краски, транспортировании их сжатым воздухом к окрашиваемому изделию, где они за счет электростатического заряда притягиваются к окрашиваемой поверхности с последующим формированием покрытия при 140200С.

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

На современных автомобильных заводах кузова автомобилей окрашиваются в специальных камерах, где краска распыляется и одновременно электрически заряжается отрицательно, а затем оседает на кузове, заряженном положительно. Таким образом процесс покраски автоматизируется, и достигается высокая равномерность окраски.

Исследовательская работа"Электризация в быту и технике"

Вредные проявления электризации • электризовались кожаные ремни о вращающийся шкив на мукомольных мельницах. Возникающий при этом искровой заряд мог вызвать пожар и взрыв. • на текстильных предприятиях, т.к. электризация волокон вызывает их взаимное отталкивание, а выработанная ткань сильно загрязняется частицами пыли, которые она притягивает • на производствах со взрывоопасной атмосферой (мукомольные и • и в автомобилях: к корпусу бензовоза прикрепляется цепь, которая волочится по земле, отводя в нее накапливающиеся заряды (также и на легковых автомобилях). Что бы избежать катастрофы применяют АНТИСТАТИКИ. Антистатики вводят в состав материалов при их переработке или наносят в виде растворов или эмульсий на поверхность изделий. • при монтаже электронных схем (предохраняются с помощью химические заводы) специальных браслетов).

В обычных условиях большинство предметов электронейтральны. Но иногда на их поверхности или в объеме может накопиться электрический заряд — положительный или отрицательный. Это явление называют электризацией тел. Оно изучается в электростатике — разделе физики, который рассматривает неподвижные электрические заряды.

Электризация в физике
Как наэлектризовать предмет
Примеры явления
Показательные опыты
Опасность процесса
Практическое применение

Электризация в физике

Электризация — процесс разделения зарядов, при котором электрически нейтральные тела становятся заряженными. Ее можно описать с помощью таких законов физики, как закон Кулона и закон сохранения заряда.

Законы Кулона и сохранения заряда

Закон Кулона описывает, как заряды действуют друг на друга. Сила их взаимодействия (притяжения или отталкивания) прямо пропорциональна произведению их величин и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Противоположные заряды притягиваются, одинаковые — отталкиваются.

Закон сохранения утверждает, что алгебраическая сумма зарядов сохраняется. Если, как в определении явления, на одном предмете возник положительный заряд, на другом должен появиться такой же по величине отрицательный.

Электрический заряд не может существовать без носителя. Значит, на телах накапливаются носители — электроны. Тело с их избытком заряжается отрицательно, а с недостатком — положительно.

Свойства статического электричества

Наэлектризоваться могут не только твердые тела, но и жидкости и газы. В них происходит перераспределение ионов. Электризуются вещества разных классов: диэлектрики, полупроводники, изолированные проводники.

При разделении наэлектризованных предметов заряд на них сохраняется. Чем больше будут удалены тела друг от друга, тем больше будет разность потенциалов на них.

Как наэлектризовать предмет

Создать статическое электричество на поверхности тела можно разными способами:

взаимодействием с заряженным предметом,
трением,
при резком перепаде температуры,
воздействием ионизирующего излучения.

При соприкосновении электрически незаряженного тела с заряженным предмет электризуется с тем же знаком.

При трении предметов из различных видов материалов на их поверхностях возникают разноименные электрические заряды. Причина явления — различие сил, с которыми взаимодействуют атомы или молекулы. Кратко можно сказать, что вещество, в котором атомы или молекулы связаны друг с другом сильнее, притягивает к себе электроны из другого, где частицы взаимодействуют с меньшей силой.

Примеры явления

Положительно электризуется стекло при трении о шелк, отрицательно — эбонит при трении о шерсть. Все знают примеры электризации в быту, например, положительно заряжаются волосы, когда расчесываются пластиковой расческой, а сама расческа электризуется отрицательно. Заряжаются положительно стекло, бумага, шерсть, отрицательно — резина, силикон, пластик.

Статическое электричество дольше всего сохраняется на предметах, если воздух сухой. Влажный воздух проводит электричество, и предметы быстро перестают быть наэлектризованными. В присутствии комнатных растений, кипящего чайника, которые повышают влажность, статика на одежде и волосах появляется реже.

Известный пример электролизации — молния. Это электрический разряд, проскакивающий между разноименно заряженными облаками или между облаком и землей. Заряженные грозовые тучи могут вызывать электризацию различных предметов на земле из-за перераспределения зарядов на них.

Показательные опыты

Показать взаимодействие одинаково или противоположно заряженных тел можно при помощи обычного скотча. Для этого необходимо две полоски клейкой ленты по 12,5 см.

Чтобы продемонстрировать отталкивание, полоски приклеивают к столу так, чтобы кусочек длиной 2,5 см остался свободным. Эти свисающие концы закрепляют на двух карандашах. Если резко оторвать скотч от стола, не касаясь его руками, полоски наэлектризуются одинаково. Теперь их нужно развести на некоторое расстояние и постепенно сближать. На определенном расстоянии будет заметно отталкивание полосок.

Чтобы продемонстрировать притяжение разноименно заряженных тел, одну полоску скотча электризуют, как в предыдущем опыте, а затем кладут на стол липкой стороной вверх. Другую полоску, предварительно закрепленную на карандаше, кладут на первую, а затем отрывают. Тогда полоски будут заряжены противоположно. Как и в предыдущем опыте, на определенном расстоянии можно заметить притягивание полосок.

Опасность процесса

Заряд на наэлектризованном предмете может быть довольно большим, и напряжение может достигать десятков киловольт, но из-за очень маленьких значений силы тока оно для человека неопасно.

Однако такие небольшие разряды могут оказать отрицательное влияние на точную электронику, например, микропроцессоры, поэтому при работе с электронными компонентами: при их производстве, ремонте или использовании особое внимание уделяют предотвращению электронизации.

При некоторых условиях релаксация большого накопленного заряда может привести к возгоранию. Самолеты электризуются в полете, поэтому может произойти разряд, когда подводят трап. Чтобы избежать этого, с самолета снимают статическое электричество, отводя его в землю. По этой же причине на бензовозы всегда прикрепляют цепочку, соприкасающуюся с землей. Так предупреждают возгорание топлива.

Практическое применение

Накопление статического электричества на предметах может быть опасно, но у этого явления есть и положительные стороны. Электризация тел применяется на практике в различных областях:

Электростатические фильтры для очистки воздуха от загрязнений, главным образом от пыли используют в быту и в промышленности.
Электростатическая окраска поверхностей, например, автомобилей. Частицы наэлектризованной краски притягиваются к окрашиваемой поверхности, в результате расходуется меньше краски.
Производство искусственного меха. Готовый ворс пропускают сквозь сетку, он приобретает заряд и падает перпендикулярно покрытой клеем основе.
Копчение продуктов питания с помощью электростатики.

Также это явление используется для сортировки, фильтрации, очищения. Электростатика используется и в медицине.

Электризация связана с возникновением избытка или недостатка электронов на поверхности или внутри предметов. Создать их можно разными способами, например, трением или прикосновением к заряженном предмету. Электризация имеет практическое применение, но в некоторых случаях может быть опасной.

Читайте также: