Primeri težav s statično elektriko: opredelitev, formule, aplikacije, procesi
Definicija statične elektrike
Statična elektrika je preučevanje zbiranja električnih nabojev in njihovih lastnosti na predmetu. Če gledamo od izvora besede, besedi elektrika sledi beseda "statično", kar pomeni "tiho". To pomeni, da je statična elektrika povezana z električnimi pojavi, ki mirujejo ali ne tečejo. Statična elektrika ne more teči z enega kraja na drugega, ampak le za trenutek utripa na enem mestu. Tako statična elektrika ne more proizvajati električnega toka.
V zgodovini električne energije so elektriko prvi odkrili prejšnji strokovnjaki. Elektrika, ki jo danes uživamo, je rezultat razvoja te statične elektrike. Statično elektriko je prvi odkril starogrški matematik Thales iz Mileta (625–547 pr. N. Št.). Takrat je vzel rumen kamen, imenovan jantar. Thales je nato kamen podrgnil z volneno krpo. Nepričakovano je pritegnilo in zataknilo piščančje perje okoli njega.
Med drgnjenjem se je izkazalo, da je Thales skozi volneno krpo jantarju dal električni naboj. Ta naboj povzroči, da se perje okoli jantarja privlači in drži jantarja. To je kasneje postalo zgodnja zgodovina odkritja statične elektrike.
Formula statične elektrike
Leta 1785 je francoski fizik z imenom Charles Agustin Coulomb raziskati velikost sile, ki se pojavi na dveh električno nabitih predmetih. Orodje, ki ga uporablja, je torzijska tehtnica (torzijska tehtnica). Rezultati preiskave so ugotovili razmerje, ki "Velikost električne sile je sorazmerna z velikostjo električnega naboja obeh predmetov in obratno sorazmerna kvadratu razdalje med dvema električno nabitima predmetoma”. Ta izjava je znana kot Coulombov zakon. V zahvalo za njegove storitve, ime coulomb uporablja se kot enota električnega naboja.
Coulomova enačba
Coulombov zakon lahko zapišemo matematično:
F = električna sila (newtoni)
Q1 = električni naboj predmeta 1 (coulomb)
Q2 = električni naboj predmeta 2 (coulomb)
r = razdalja med dvema električno nabitima predmetoma (metri)
k = konstanta (9 x 109 N m2 C-2)
Uporaba statične elektrike
Uporabo statične elektrike lahko srečamo v vsakdanjem življenju. Aplikacija prinaša koristi človeškemu življenju. Tu je nekaj primerov uporabe statične elektrike:
1. Naprave za zapiranje dima za zmanjšanje onesnaženja
Leta 1906 je ameriškemu kemiku Fredericku Gardnerju Cottrelu uspelo izumiti napravo, ki služi za strjevanje dima, ki izhaja iz tovarniškega dimnika, tako da lahko zavira onesnaženje zrak. To preprosto orodje deluje po principu Coulomb-ove sile in indukcije naboja. Trik je v namestitvi dveh kovin, ki imata velik, a nasprotni znak na tovarniški dimnik. Delci dima, ki tečejo skozi dimnik, se bodo inducirali, tako da bodo imeli induciran naboj. Nastali naboj je pozitiven, nekateri pa negativni. Delce dima bodo privlačili, da bodo tvorili večje in težje delce. Povečanje teže delcev povzroči, da delci ne tečejo navzgor z dimom. Delci bodo padli na dno dimnika.
2. Barvanje avtomobilov
Ko je barva razpršena, bodo drobna zrna barve napolnjena, ker se drgnejo po zraku. Površina avtomobila, ki ga je treba barvati, ima naboj, ki je nasproten naboju zrn barve, tako da lahko zrna barve privlečejo na površino avtomobila. Ta metoda je zelo učinkovita pri neravnih površinah. To se zgodi, ker se zrna barve držijo skupaj z upoštevanjem obstoječega električnega polja. Posledično bodo kapljice barve prekrile vse površine avtomobila, ki so morda skrite pred razpršilom. Tako lahko ta metoda doseže celo rezultate slikanja in doseže skrite kraje.
3. Fotokopirni stroj
Fotokopirni stroj ima glavni del v obliki fotoprevodne plošče. Te plošče niso sposobne prevajati električne energije v temni sobi. Ta prevodna plošča bo prevajala elektriko samo, če je izpostavljena svetlobi. Fotoprevodna plošča se najprej inducira s premikanjem negativno nabite žice vzdolž njene površine. Tako bo na površini foto plošče nastal pozitivno nabit induciran naboj. Ko je papir, ki ga želite fotokopirati, obsevan, odbojna svetloba zadene prevodno fotoploščico, ki že vsebuje induciran naboj. Posledično nastane električni naboj natanko tako kot na papirju za kopiranje. Nato negativno nabito črnilo nabrizgamo na kopirno ploščo. Nato se črnilo prenese na drug papir, da se naredi fotokopija. Ta papir se segreva, tako da se črnilo trdno drži.
Proces statične elektrike
Do dogodkov statične elektrike lahko pride tako v izolatorjih kot v vodnikih. Do dogodkov statične elektrike pride, ko se material zaradi trenja (drgnjenja) napolni. Imenuje se s polnjenjem s trenjem ali se zaradi trenja polni. Zaradi trenja ali drgnjenja med tema dvema materialoma se elektroni iz atomov enega materiala premaknejo v atome drugega materiala, tako da se oba materiala napolnita. Snov, ki izgubi elektrone, postane pozitivno napolnjena, sicer negativno nabita. Torej, prenos elektronov v primeru statične elektrike pride zaradi trenja ali drgnjenja.
Ko se material električno napolni, se pojavi statična elektrika, na primer napolnjeno plastično ravnilo, ki vleče kos papirja. Plastično ravnilo, ki je prvotno napolnjeno ali nevtralno, podrgnemo z volneno krpo, elektroni, ki so v volneni tkanini, se bodo premaknili na plastično ravnilo. Kot rezultat se plastično ravnilo imenuje predmet z negativnim električnim nabojem. Ko ravnilo približate papirju, ga bo papir privlačil. To kaže, da lahko predmeti z negativnim električnim nabojem pritegnejo lažje predmete okoli sebe, ki imajo pozitiven električni naboj.
Poleg plastičnih ravnil je še en primer statične elektrike dolga dlaka, ki stoji, ko dotik kupole Van de graff generatorja, pojav strele z bliskavico, ki jo spremlja zvok grmenja, in itd. V bistvu se pojav statične elektrike pojavlja kot poskus praznjenja električno nabitega materiala, da se vrne v nevtralno stanje.
Primer statične elektrike
Kar zadeva nekatere druge primere statične elektrike, ki jih lahko srečamo v vsakdanjih rutinah, ki vključujejo naslednje:
- ko si lase počešemo, ne da bi to vedeli, se nam včasih lasje odnesejo samostojno z gibanjem glavnika. Takšne stvari se lahko zgodijo zaradi interakcije naboja med glavnikom in našimi lasmi.
- svilena krpa, podrgnjena ob steklene palice. V tem primeru bodo predmeti reagirali med seboj in se privlačili. Kako je lahko tako? Ko se oba zdrgneta drug ob drugega, bodo elektroni skočili s steklene palice na svileno krpo, kar bo povzročilo palico steklo je pozitivno nabito, svila pa negativno, to je skoraj enako kot v ravnilu, ki ga drgnemo naprej lasje.
- plastično ravnilo, podrgnjeno po volni. Oba predmeta imata navadno nevtralni naboj, toda ko se zdrgneta, bo prišlo do skoka elektronov, zaradi česar elektroni skočijo od volnene tkanine do plastičnega ravnila in plastično ravnilo se negativno napolni, medtem ko se volna napolni pozitivno.
- Ko prinesete roko na novo izklopljen TV zaslon. V tem primeru, če ste pozorni na dlake ali dlake na rokah, se bodo vstali, kaj takega povzroča statična elektrika.
Primeri težav s statično elektriko
- Če je AB = BC = 3 cm in q = 2 x 10-7 C, nato določite silo, ki deluje na naboj v točki B.
Rešitev:
Sila na B zaradi vsakega naboja:
- Dva naboja na razdalji 10 cm imata interakcijsko silo 20 N. Če razdaljo povečamo na 20 cm, potem je velikost interakcijske sile, ki se pojavi, ...
Rešitev:
- Dva električna naboja 12μC in 3C sta v olju na razdalji 6 cm drug od drugega. Če je dielektrična konstanta olja 2,5. Odbojna sila med obema nabojema je ...
Rešitev:
- Dva električna naboja vsak QA = 4 C in QB = 9 C je v zraku na razdalji 20 cm, kjer je naboj nameščen tako, da je nastala sila, ki deluje nanj, nič ...
To je pregled o Primeri težav s statično elektriko: opredelitev, formule, aplikacije, procesi Upajmo, da je zgoraj pregledano koristno za bralce. To je vse in hvala.
Tukaj preberite tudi reference na sorodne članke:
- Enosmerna elektrika: opredelitev in viri skupaj s popolnimi primeri problemov
- Razumevanje, formule in enote električne energije skupaj s primeri popolnih problemov
- Razumevanje, formule in enote električne energije skupaj s primeri popolnih problemov.
- Razumevanje in formule elektromotornih sil skupaj s popolnimi primeri problemov.
- Razumevanje in Lorentzove formule sil skupaj s popolnimi primeri
- Definicija in formula gravitacije skupaj s primeri popolnih problemov.