Staatiliste elektriprobleemide näited: määratlus, valemid, rakendused, protsessid
Staatilise elektri mõiste
Staatiline elekter on objektil olevate elektrilaengute ja nende omaduste kogumise uurimine. Sõna päritolust vaadates järgneb sõnale elekter sõna "staatiline", mis tähendab "vaikne". See tähendab, et staatiline elekter on seotud statsionaarsete või mitte voolavate elektrinähtustega. Staatiline elekter ei saa ühest kohast teise voolata, vaid vilgub vaid hetkeks ühes kohas. Seega ei saa staatiline elekter elektrivoolu toota.
Elektri ajaloos avastasid varasemad eksperdid esimesena elektri. Elekter, mida täna naudime, on selle staatilise elektri arengu tulemus. Staatilise elektri avastas esmakordselt Vana-Kreeka matemaatik Thales Miletus (625–547 eKr). Sel ajal võttis ta kollase kivi, mida nimetatakse merevaiguks. Seejärel hõõrus Thales kivi villase lapiga. Ootamatult meelitasid teda kinni jäänud kanasuled ja kinni.
Hõõrudes selgus, et Thales oli merevaigule villase riide kaudu andnud elektrilaengu. See laeng põhjustab merevaigu ümbritsevate sulgede ligitõmbumist ja jäämist merevaigu külge kinni. Sellest sai hiljem staatilise elektri avastamise varajane ajalugu.
Staatilise elektri valem
1785. aastal nimetas prantsuse füüsik Charles Agustin Coulomb uurige kahele elektrilaenguga objektile tekkiva jõu suurust. Tööriist, mida ta kasutab, on väände tasakaal (väände tasakaal). Uurimistulemused leidsid seose, et "Elektrijõu suurus on võrdeline kahe objekti elektrilaengu suurusega ja pöördvõrdeline kahe elektriliselt laetud objekti vahelise kauguse ruuduga”. Seda väidet tuntakse kui Coulombi seadus. Tänu tema teenustele, nimi kulon kasutatakse elektrilaengu ühikuna.
Coulombi võrrand
Coulombi seadust saab kirjutada matemaatiliselt:
F = elektriline jõud (njuutonites)
Q1 = objekti 1 elektrilaeng (kulon)
Q2 = objekti 2 elektriline laeng (kulon)
r = kahe elektrilaenguga objekti kaugus (meetrites)
k = konstant (9 x 109 N m2 C-2)
Staatilise elektrienergia kasutamine
Saame kohtuda staatilise elektri kasutamisega igapäevaelus. Rakendus toob inimelule kasu. Siin on mõned näited staatilise elektri rakendustest:
1. Suitsu hüübimisseadmed reostuse vähendamiseks
1906. aastal õnnestus Ameerika keemikul Frederick Gardner Cottrel leiutada seade, mis teenib tehase korstnast väljuva suitsu aglomeerimist, et see saaks reostust pärssida õhk. See lihtne tööriist töötab Coulombi jõu ja laengu induktsiooni põhimõttel. Trikk on paigaldada kaks metalli, millel on tehase korstnas suur, kuid vastupidine märk. Korstna kaudu voolavad suitsuosakesed indutseeritakse nii, et neil on indutseeritud laeng. Saadud laeng on positiivne ja osa negatiivne. Suitsuosakesed tõmbuvad suuremate ja raskemate osakeste moodustamiseks. Osakeste massi suurenemine ei põhjusta osakeste liikumist suitsuga ülespoole. Osakesed langevad korstna põhja.
2. Autode värvimine
Värvi pihustamisel on peenetel värviteradel laeng, kuna need hõõruvad õhku. Värvitava auto pinnale antakse värviterade laengule vastupidine laeng, et värviterad saaksid auto pinnale meelitada. See meetod on väga efektiivne ebaühtlastele pindadele. See juhtub seetõttu, et värviterad kleepuvad kokku, järgides olemasolevat elektrivälja. Selle tulemusena katavad värvipiisad kõik auto pinnad, mis võivad värvipihusti eest peituda. Seega võib see meetod anda isegi värvimistulemusi ja jõuda varjatud kohtadesse.
3. Fotokoopiaaparaat
Koopiamasinal on põhiosa fotojuhtiva plaadi kujul. Need plaadid pole pimedas ruumis viibimise ajal võimelised elektrit juhtima. See juhtiv plaat juhib elektrit ainult valguse käes. Esmalt indutseeritakse fotojuhtiv plaat negatiivselt laetud traadi liigutamisega mööda selle pinda. Nii moodustub fotoplaadi pinnal positiivselt laetud indutseeritud laeng. Fotokopeeritava paberi kiiritamisel tabab peegeldunud valgus juhtivat fotoplaati, mis sisaldab juba indutseeritud laengut. Selle tulemusena moodustub elektrilaeng täpselt nagu kopeeritaval paberil. Seejärel pihustatakse plaadile negatiivselt laetud tinti. Järgmisena kantakse tint teisele paberile, et sellest valguskoopia teha. Seda paberit kuumutatakse nii, et tint jääb kindlalt kinni.
Staatilise elektri protsess
Staatilise elektri sündmused võivad esineda nii isolaatorites kui ka juhtides. Staatilise elektri sündmused tekivad pärast materjali laengut hõõrdumisprotsessi tõttu. Lõpetatakse hõõrdumise teel laadimisega või hõõrdumise tõttu laenguks. Nende kahe materjali hõõrdumine või hõõrumine paneb ühe materjali aatomitest elektronid liikuma teise materjali aatomitesse, nii et mõlemad materjalid laetakse. Materjal, mis kaotab elektrone, laetakse positiivselt, muidu negatiivselt. Niisiis, staatilise elektri korral toimub elektronide ülekanne hõõrdumis- või hõõrdumisprotsessi tõttu.
Pärast materjali elektrilaengut tekib staatiline elekter, näiteks laetud plastist joonlaud tõmbab paberitükki. Plastist joonlauda, mis on esialgu laetud või neutraalne, hõõrutakse villase lapiga, villases kangas olevad elektronid liiguvad plastist joonlaua külge. Selle tulemusena nimetatakse plastist joonlauda negatiivse elektrilaenguga objektiks. Kui joonlaud paberitüki lähedale tuuakse, tõmbab joonlaud seda paberitükki ligi. See näitab, et negatiivse elektrilaenguga objektid võivad enda ümber meelitada kergemaid objekte, millel on positiivne elektrilaeng.
Lisaks plastist joonlaudadele on staatilise elektri teine näide, kui pikad juuksed püsti tõusevad Van de graffi generaatori kupli puudutamine, välgu tekkimine valgussähvatusega, millega kaasneb äike ja jne. Sisuliselt tekib staatilise elektri nähtus kui katse elektriliselt laetud materjali tühjaks tagasi pöörduda.
Staatilise elektri näide
Mis puutub muudesse staatilise elektri näidetesse, mida võib igapäevases režiimis kohata, siis need hõlmavad järgmist:
- kui me juukseid kammime, ilma et me seda ise teaksime, kantakse juuksed mõnikord kammiliigutusega üksi seistes minema. Sellised asjad võivad juhtuda laengu koosmõju tõttu kammi ja meie juuste vahel.
- siidriie, mis on hõõrutud klaasvardade vastu. Sel juhul reageerivad objektid üksteisega, meelitades üksteist. Kuidas saab nii olla? Pärast seda, kui neid kahte üksteise vastu hõõrutakse, hüppavad elektronid klaasvardalt siidriide külge, mille tulemuseks on varda klaas on positiivselt laetud, samal ajal kui siid on negatiivselt laetud, on see peaaegu sama, mis joonlaua peal hõõruda juuksed.
- villasele hõõrutud plastist joonlaud. Nendel kahel objektil on tavaliselt neutraalne laeng, kuid kokku hõõrudes toimub elektronide hüpe, mis põhjustab elektronide hüppamise villasest riidest plastjoonlauani ja plastjoonlaud laetakse negatiivselt, samal ajal kui vill laeb positiivne.
- Kui viite oma käe äsja välja lülitatud teleriekraanile. Sellisel juhul, kui pöörate tähelepanu oma juustele või juustele, tõusevad need püsti, midagi sellist põhjustab staatiline elekter.
Staatiliste elektriprobleemide näited
- Kui AB = BC = 3 cm ja q = 2 x 10-7 C, seejärel määrake punktis B laengule mõjuv jõud.
Lahendus:
Igale laadimisele mõjuv jõud B-le:
- Kahe laengu korral, kui nende vahekaugus on 10 cm, on vastasmõju 20 N. Kui kaugust suurendatakse 20 cm-ni, on tekkiva interaktsioonijõu suurus ...
Lahendus:
- Kaks elektrilaengut 12μC ja 3C on õlis üksteisest 6 cm kaugusel. Kui õli dielektriline konstant on 2,5. Kahe laengu vahel tõrjuv jõud on ...
Lahendus:
- Kumbki kaks elektrilaengut QA = 4 C ja QB = 9 C on õhus 20 cm kaugusel, kus asub laeng, nii et sellele mõjuv tulemus oleks null ...
See on ülevaade umbes Staatiliste elektriprobleemide näited: määratlus, valemid, rakendused, protsessid Täiesti loodetavasti on ülaltoodud ülevaade lugejatele kasulik. See on kõik ja aitäh.
Siit saate lugeda ka teisi seotud artikleid:
- Alalisvooluelekter: määratlus ja allikad koos probleemide täielike näidetega
- Mõistmine, valemid ja elektrienergia ühikud koos täielike probleemide näidetega
- Elektrienergia mõistmine, valemid ja ühikud koos täielike probleemide näidetega.
- Elektromotoorsete jõudude mõistmine ja valemid koos probleemide täielike näidetega.
- Lorentzi jõu valemite mõistmine koos täielike näidetega
- Gravitatsiooni määratlus ja valem koos täielike probleemide näidetega.