Երբ տեղի է ունենում էլեկտրաֆիկացում, առաջանում է շփում: Մարմինների էլեկտրիֆիկացում. Երկու տեսակի գանձումներ. Էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքը. Տեսանյութ՝ թեման լրացնելու համար

Էլեկտրականության հետ կապված երեւույթները բնության մեջ բավականին տարածված են։ Ամենադիտարկվող երեւույթներից է մարմինների էլեկտրիֆիկացումը։ Այսպես թե այնպես, յուրաքանչյուր մարդ ստիպված էր զբաղվել էլեկտրաֆիկացմամբ։ Երբեմն մենք մեր շուրջը չենք նկատում ստատիկ էլեկտրականություն, իսկ երբեմն դրա դրսեւորումն արտահայտված է ու բավականին նկատելի։

Օրինակ՝ տրանսպորտային միջոցների սեփականատերերը, որոշակի հանգամանքներում, նկատել են, թե ինչպես է իրենց մեքենան հանկարծ սկսել «ցնցվել»։ Սովորաբար դա տեղի է ունենում մեքենան թողնելու ժամանակ: Գիշերը նույնիսկ կարող եք նկատել մարմնի և ձեռքի միջև կայծ, որը դիպչում է դրան: Սա բացատրվում է էլեկտրաֆիկացմամբ, որի մասին մենք կխոսենք այս հոդվածում:

Սահմանում

Ֆիզիկայի մեջ էլեկտրիֆիկացումը գործընթաց է, երբ լիցքի վերաբաշխումը տեղի է ունենում տարբեր մարմինների մակերեսների վրա։ Այս դեպքում մարմինների վրա կուտակվում են հակադիր նշանների լիցքավորված մասնիկներ։ Էլեկտրականացված մարմինները կարող են կուտակված լիցքավորված մասնիկների մի մասը փոխանցել այլ առարկաներ կամ միջավայրընրանց հետ շփվելիս։

Լիցքավորված մարմինը լիցքեր է փոխանցում իր հետ չեզոք կամ հակառակ լիցքավորված առարկաների անմիջական շփման կամ հաղորդիչի միջոցով: Երբ վերաբաշխումը շարունակվում է, էլեկտրական լիցքերի փոխազդեցությունը հավասարակշռված է, և հոսքի գործընթացը դադարում է:

Կարևոր է հիշել, որ երբ մարմինները էլեկտրականացվում են, նոր էլեկտրական մասնիկներ չեն առաջանում, այլ վերաբաշխվում են միայն գոյություն ունեցողները։ Էլեկտրականացման ժամանակ գործում է լիցքի պահպանման օրենքը, ըստ որի բացասական և դրական լիցքերի հանրահաշվական գումարը միշտ հավասար է զրոյի։ Այլ կերպ ասած, էլեկտրաֆիկացման ընթացքում մեկ այլ մարմնին փոխանցված բացասական լիցքերի թիվը հավասար է հակառակ նշանի լիցքավորված պրոտոնների թվին։

Հայտնի է, որ տարրական բացասական լիցքի կրողը էլեկտրոնն է։ Պրոտոնները, ընդհակառակը, դրական նշաններ ունեն, բայց այդ մասնիկները ամուր կապված են միջուկային ուժերի կողմից և չեն կարող ազատ շարժվել էլեկտրաֆիկացման ժամանակ (բացառությամբ ատոմային միջուկների ոչնչացման ժամանակ պրոտոնների կարճաժամկետ ազատման, օրինակ՝ տարբեր արագացուցիչներ): Որպես ամբողջություն, ատոմը սովորաբար էլեկտրականորեն չեզոք է: Դրա չեզոքությունը կարող է խաթարվել էլեկտրաֆիկացմամբ:

Այնուամենայնիվ, բազմապրոտոնային միջուկները շրջապատող ամպից առանձին էլեկտրոններ կարող են թողնել իրենց հեռավոր ուղեծրերը և ազատ շարժվել ատոմների միջև: Նման դեպքերում առաջանում են իոններ (երբեմն կոչվում են անցքեր), որոնք ունեն դրական լիցքեր։ Տես գծապատկերը նկ. 1.

Բրինձ. 1. Երկու տեսակի գանձումներ

IN պինդ նյութերիոնները կապված են ատոմային ուժերով և, ի տարբերություն էլեկտրոնների, չեն կարող փոխել իրենց դիրքը։ Հետևաբար, միայն էլեկտրոններն են լիցքի կրիչներ պինդ մարմիններում: Պարզության համար իոնները կհամարենք պարզապես լիցքավորված մասնիկներ (վերացական կետային լիցքեր), որոնք իրենց պահում են այնպես, ինչպես հակառակ նշանով մասնիկները՝ էլեկտրոնները։

Ֆիզիկական մարմիններ բնական պայմաններըէլեկտրականորեն չեզոք: Սա նշանակում է, որ նրանց փոխազդեցությունները հավասարակշռված են, այսինքն՝ դրական լիցքավորված իոնների թիվը հավասար է բացասական լիցքավորված մասնիկների թվին։ Այնուամենայնիվ, մարմնի էլեկտրիֆիկացումը խախտում է այս հավասարակշռությունը: Նման դեպքերում էլեկտրաֆիկացումն առաջացնում է Կուլոնյան ուժերի հավասարակշռության փոփոխություն։

Մարմինների էլեկտրաֆիկացման առաջացման պայմանները

Նախքան մարմինների էլեկտրիֆիկացման պայմանների որոշմանը անցնելը, մենք ձեր ուշադրությունը կկենտրոնացնենք կետային լիցքերի փոխազդեցության վրա։ Նկար 3-ը ցույց է տալիս նման փոխազդեցության դիագրամը:

Նկարը ցույց է տալիս, որ նման կետային լիցքերը վանում են, մինչդեռ հակառակ կետային լիցքերը ձգում են: 1785 թվականին այս փոխազդեցությունների ուժերն ուսումնասիրել է ֆրանսիացի ֆիզիկոս Օ.Կուլոնը։ Հայտնին ասում է՝ երկու անշարժ կետային լիցքեր q 1 և q 2, որոնց միջև հեռավորությունը հավասար է r, միմյանց վրա գործում են ուժով.

F = (k*q 1 *q 2)/r 2

k գործակիցը կախված է չափման համակարգի ընտրությունից և միջավայրի հատկություններից։

Ելնելով այն փաստից, որ կետային լիցքերի վրա գործում են Կուլոնյան ուժեր, որոնք հակադարձ համեմատական ​​են նրանց միջև հեռավորության քառակուսու վրա, այդ ուժերի դրսևորումը կարելի է դիտարկել միայն շատ փոքր հեռավորությունների վրա: Գործնականում այդ փոխազդեցությունները դրսևորվում են ատոմային չափումների մակարդակում։

Այսպիսով, որպեսզի մարմնի էլեկտրիֆիկացումը տեղի ունենա, անհրաժեշտ է այն հնարավորինս մոտեցնել մեկ այլ լիցքավորված մարմնին, այսինքն՝ դիպչել նրան։ Այնուհետև Կուլոնյան ուժերի ազդեցության տակ լիցքավորված մասնիկների մի մասը կտեղափոխվի լիցքավորված օբյեկտի մակերես։

Խստորեն ասած՝ էլեկտրաֆիկացման ժամանակ շարժվում են միայն էլեկտրոնները, որոնք բաշխվում են լիցքավորված մարմնի մակերեսի վրա։ Ավելորդ էլեկտրոնները առաջացնում են որոշակի բացասական լիցք: Ստացողի մակերեսի վրա դրական լիցքի ստեղծումը, որից էլեկտրոնները հոսում են լիցքավորված օբյեկտ, իոնների պատասխանատվությունն է։ Այս դեպքում յուրաքանչյուր մակերեսի վրա լիցքերի մեծությունները հավասար են, բայց դրանց նշանները հակառակ են։

Չեզոք մարմինների էլեկտրիֆիկացումը տարբեր նյութերից հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե դրանցից մեկն ունի շատ թույլ էլեկտրոնային կապ միջուկի հետ, իսկ մյուսը, ընդհակառակը, ունի շատ ուժեղ: Գործնականում դա նշանակում է, որ այն նյութերում, որոնցում էլեկտրոնները պտտվում են հեռավոր ուղեծրերով, որոշ էլեկտրոններ կորցնում են իրենց կապերը միջուկների հետ և թույլ են փոխազդում ատոմների հետ։ Հետևաբար, էլեկտրաֆիկացման ժամանակ (նյութերի հետ սերտ շփում), որոնք ավելի ամուր էլեկտրոնային կապեր են ցուցաբերում միջուկների հետ, տեղի է ունենում ազատ էլեկտրոնների հոսք։ Այսպիսով, թույլ և ուժեղ էլեկտրոնային կապերի առկայությունը մարմինների էլեկտրիֆիկացման հիմնական պայմանն է։

Քանի որ իոնները կարող են շարժվել նաև թթվային և ալկալային էլեկտրոլիտներում, հեղուկի էլեկտրիֆիկացումը հնարավոր է սեփական իոնների վերաբաշխման միջոցով, ինչպես դա տեղի է ունենում էլեկտրոլիզի ժամանակ։

Մարմինների էլեկտրաֆիկացման մեթոդներ

Էլեկտրաֆիկացման մի քանի եղանակ կա, որոնք կարելի է բաժանել երկու խմբի.

1. Մեխանիկական ազդեցություն.
   • էլեկտրիֆիկացում շփման միջոցով;
   • էլեկտրիֆիկացում շփման միջոցով;
   • էլեկտրիֆիկացում ազդեցության ժամանակ:
2. Արտաքին ուժերի ազդեցությունը.
   • էլեկտրական դաշտ;
   • լույսի ազդեցություն (ֆոտոէֆեկտ);
   • ջերմության ազդեցությունը (ջերմային զույգեր);
   • քիմիական ռեակցիաներ;
   • ճնշում (պիեզոէլեկտրական ազդեցություն):

Բնության մեջ մարմինների էլեկտրականացման ամենատարածված մեթոդը շփումն է։ Ամենից հաճախ օդային շփումը տեղի է ունենում, երբ այն շփվում է պինդ կամ հեղուկ նյութերի հետ: Մասնավորապես, նման էլեկտրիֆիկացիայի արդյունքում առաջանում են կայծակնային արտանետումներ։

Շփման միջոցով էլեկտրաֆիկացումը մեզ հայտնի է դեռ դպրոցական տարիներից: Մենք կարող էինք դիտել էբոնիտի փոքր ձողիկներ, որոնք էլեկտրականանում էին շփման արդյունքում: Բուրդով քսած ձողիկների բացասական լիցքը որոշվում է էլեկտրոնների ավելցուկով։ Բրդյա գործվածքը լիցքավորվում է դրական էլեկտրականությամբ։

Նմանատիպ փորձ կարելի է իրականացնել ապակե ձողերով, բայց դրանք պետք է քսել մետաքսով կամ սինթետիկ գործվածքներ. Միևնույն ժամանակ, շփման արդյունքում էլեկտրականացված ապակե ձողերը դրական լիցքավորվում են, իսկ գործվածքը՝ բացասական։ Հակառակ դեպքում, ապակու էլեկտրաէներգիայի և էբոնիտային լիցքի միջև տարբերություններ չկան:

Հաղորդավարը (օրինակ՝ մետաղական ձող) էլեկտրականացնելու համար դուք պետք է.

1. Մեկուսացրեք մետաղական առարկան:
2. Հպեք դրան դրական լիցքավորված մարմնով, օրինակ՝ ապակե ձողով:
3. Լիցքավորման մի մասը լիցքաթափեք գետնին (կարճ ժամանակով հողացրեք ձողի մի ծայրը):
4. Հեռացրեք լիցքավորված գավազանը:

Այս դեպքում գավազանի վրա լիցքը հավասարաչափ կբաշխվի դրա մակերեսի վրա: Եթե ​​մետաղական առարկա անկանոն ձև, անհավասար - էլեկտրոնի կոնցենտրացիան ավելի մեծ կլինի ուռուցիկության վրա և ավելի քիչ՝ իջվածքների վրա: Երբ մարմինները բաժանվում են, տեղի է ունենում լիցքավորված մասնիկների վերաբաշխում։

Էլեկտրականացված մարմինների հատկությունները

• Փոքր առարկաների ձգումը (վանումը) էլեկտրականացման նշան է։ Նույն նշանով լիցքավորված երկու մարմին արձագանքում են (վանում), իսկ հակառակ նշանների մարմինները ձգում են։ Այս սկզբունքի վրա է հիմնված էլեկտրոսկոպի՝ լիցքի քանակությունը չափող սարքի աշխատանքը (տե՛ս նկ. 5):

• Լիցքերի ավելցուկը խախտում է տարրական մասնիկների փոխազդեցության հավասարակշռությունը։ Ուստի յուրաքանչյուր լիցքավորված մարմին ձգտում է ազատվել իր լիցքից։ Հաճախ նման ազատագրումն ուղեկցվում է կայծակնային արտանետմամբ։

Կիրառումը գործնականում

• օդի մաքրում էլեկտրաստատիկ ֆիլտրերի միջոցով;
• մետաղական մակերեսների էլեկտրաստատիկ ներկում;
• սինթետիկ մորթի արտադրություն՝ էլեկտրաֆիկացված կույտը գործվածքի հիմքի վրա ձգելու միջոցով և այլն։

Վնասակար հետևանքներ.

• ստատիկ արտանետումների ազդեցությունը զգայուն էլեկտրոնային արտադրանքների վրա.
• արտանետումներից վառելիքի գոլորշիների բռնկումը.

Պայքարի մեթոդներ՝ վառելիքի տարաների հողակցում, հակաստատիկ հագուստով աշխատել, հողակցող գործիքներ և այլն:

Տեսանյութ՝ թեման լրացնելու համար

2002-02-22T16:40+0300

2008-06-04T20:08+0400

https://site/20020222/77999.html

Էլեկտրականացում շփման միջոցով

https://cdn22.img..png

RIA News

https://cdn22.img..png

RIA News

https://cdn22.img..png

Էլեկտրականացում շփման միջոցով

Վադիմ Պրիբիտկով, տեսական ֆիզիկոս, Terra Incognita-ի կանոնավոր ներդրող։ Ատոմը որպես Ռադերֆորդ-Բորի դասական համակարգ հասկանալը հնարավորություն է տալիս բացատրել բնական երևույթների լայն շրջանակ, որոնք առաջանում են նյութական բաղադրիչների շփման ժամանակ։ Դրանք, մասնավորապես, ներառում են սաթի, ապակու, գործվածքների, թղթի և այլ մեկուսիչների շփման միջոցով էլեկտրականացման երևույթը։ Էլեկտրաէներգիայի մասին գրեթե բոլոր գրքերը սկսվում են այս երեւույթով, սակայն դրա բացատրությունը սովորաբար խուսափում է։ Ինչո՞ւ։ Բայց էլեկտրաէներգիան ինքնին սկսվեց սաթի էլեկտրական հատկություններից: Այս հարցը շատ է հետաքրքրում Կիտայգորոդսկուն։ Նա հասկանում է, որ շփման ժամանակ հայտնվում են ազատ լիցքեր-էլեկտրոններ և նշում ընդհանուր ուրվագիծՊատկերը քիչ թե շատ պարզ է, բայց ոչ միայն. Ըստ երևույթին, մեկուսիչի ազատ էլեկտրոնների չնչին քանակությունը պայմանավորված է տարբեր դիէլեկտրիկների մոլեկուլային ուժերի տարբերությամբ: Հետևաբար, եթե երկու մարմին մտցնեք սերտ շփման մեջ, էլեկտրոնները նրանցից մեկից մյուսը կփոխանցվեն...

Վադիմ Պրիբիտկով, տեսական ֆիզիկոս, Terra Incognita-ի կանոնավոր ներդրող։

Ատոմը որպես Ռադերֆորդ-Բորի դասական համակարգ հասկանալը հնարավորություն է տալիս բացատրել բնական երևույթների լայն շրջանակ, որոնք առաջանում են նյութական բաղադրիչների շփման ժամանակ։ Դրանք, մասնավորապես, ներառում են սաթի, ապակու, գործվածքների, թղթի և այլ մեկուսիչների շփման միջոցով էլեկտրականացման երևույթը։ Էլեկտրաէներգիայի մասին գրեթե բոլոր գրքերը սկսվում են այս երեւույթով, սակայն դրա բացատրությունը սովորաբար խուսափում է։ Ինչո՞ւ։

Բայց էլեկտրաէներգիան ինքնին սկսվեց սաթի էլեկտրական հատկություններից:

Այս հարցը շատ է հետաքրքրում Կիտայգորոդսկուն։ Նա հասկանում է, որ շփման ժամանակ առաջանում են ազատ լիցքեր-էլեկտրոններ և ասում է. «Ընդհանուր առմամբ, պատկերը քիչ թե շատ պարզ է, բայց ոչ միայն դա, ըստ երևույթին, մեկուսիչի ազատ էլեկտրոնների չնչին քանակությունը կապված է նրա տարբեր մոլեկուլային ուժերի հետ Տարբեր դիէլեկտրիկների դեպքում, եթե դուք մտցնում եք երկու մարմին սերտ շփման մեջ, էլեկտրոնները կփոխանցվեն դրանցից մյուսին, սակայն «մոտ շփումը» մակերևույթները հասցնում է միջատոմային հեռավորությանը, քանի որ ատոմային հարթ մակերեսները չեն գոյություն ունեն բնության մեջ, շփումը օգնում է վերացնել բոլոր տեսակի ելուստները և մեծացնում է, այսպես ասած, իրական շփման տարածքը:

Էլեկտրոնների անցումը մի մարմնից մյուսը տեղի է ունենում ցանկացած զույգ մետաղական մարմինների, կիսահաղորդիչների և մեկուսիչների համար։

Միայն մեկուսիչները կարող են էլեկտրաֆիկացվել, քանի որ միայն այդ մարմիններում առաջացած լիցքերը մնում են այն վայրերում, որտեղ դրանք տեղափոխվել են մի մարմնից մյուսը։

Չեմ կարող ասել, որ այս տեսությունն ինձ թողնում է խորը բավարարվածության զգացում։ Պարզ չէ, թե ինչն է լավ՝ էբոնիտը, ապակին, կատվի մորթին։ Դուք կարող եք տալ մի շարք հարցեր, որոնց հասկանալի պատասխան չկա» (A.I. Kitaigorodsky, Electrons, M., p. 54):

Կիտայգորոդսկին մասամբ ճիշտ բացատրեց երևույթի էությունը, սակայն նրա մեկնաբանության մեջ կան զգալի բացեր, որոնցից գլխավորը էլեկտրամագնիսական քվանտների փոխազդեցության վերլուծության բացակայությունն է նյութի էլեկտրոնների հետ։ Խոսքն այստեղ ոչ միայն «սերտ շփման» մասին է, որը շեշտում է Կիտայգորոդսկին, այլ հենց շփման մասին, որը նա չգիտի, թե ինչպես օգտագործել:

Երկու դիէլեկտրիկների միջև շփումը, չնայած պարտադիր չէ, որ դրանք տարբեր նյութեր լինեն, դրանք կարող են լինել նույնը, օրինակ՝ երկու թերթ թուղթ, հանգեցնում է էլեկտրոնների բախմանը, նրանց միջև էլեկտրամագնիսական էներգիայի վերաբաշխմանը և տարանջատմանը։ ատոմներից էլեկտրոնների քանակը և դրանց շարժումը.

Դիէլեկտրիկների մակերևույթի վրա ձևավորվում են տարբեր լիցքերի գերակշռող գոտիներ, որոնք փոխադարձ շփման դեպքում հանգեցնում են նրանց ձգողության կամ վանման։ Բացի այդ, ազատ էլեկտրոնները տեղափոխվում են մակերեսի մի մասից մյուսը:

Անցնելով մի դիէլեկտրիկից մյուսը՝ էլեկտրոնները տեղայնացվում են դրա վրա, քանի որ դիէլեկտրիկը հաղորդիչ չէ։ Նմանատիպ բնույթ ունեն մթնոլորտում էլեկտրական արտանետումները, որոնք առաջանում են գազի և ջրի գոլորշու մոլեկուլների և ատոմների շփման պատճառով։ Այն, որ խոսքը էլեկտրոնների բախման մասին է, հաստատում է գրամեքենայի վրա թղթի էլեկտրիֆիկացումը և նույնիսկ գնդիկավոր գրիչի ազդեցությամբ։

Սա է ամբողջ բացատրությունը: Այն պարզ է, պարզ, համոզիչ և բացահայտում է երեւույթի էությունը։ Էլեկտրամագնիսական էներգիան վերահսկում է էլեկտրոնները և կարևոր դեր է խաղում դրանց շարժման մեջ:

Երևույթի հիմնական պատճառն այն է, որ մենք անվանում ենք «շփման միջոցով էլեկտրաֆիկացում», այն է, որ երբ երկու տարբեր մարմիններ սերտ շփման մեջ են մտնում, որոշ էլեկտրոններ անցնում են մի մարմնից մյուսը (նկ. 11): Արդյունքում առաջին մարմնի մակերեսին առաջանում է դրական լիցք (էլեկտրոնների պակաս), իսկ երկրորդ մարմնի մակերեսին՝ բացասական լիցք (էլեկտրոնների ավելցուկ)։ Էլեկտրոնների տեղաշարժը շատ փոքր է, այն գտնվում է միջատոմային հեռավորությունների կարգի մեջ: Ուստի երկու մարմինների սահմանին հայտնված, այսպես կոչված, կրկնակի էլեկտրական շերտը արտաքին տարածության մեջ ոչ մի կերպ չի արտահայտվում։ Բայց եթե մարմինները իրարից հեռացնեն, ապա նրանցից յուրաքանչյուրը կունենա այս կամ այն ​​նշանի լիցք (նկ. 12): Մենք դրանում համոզվում ենք՝ այս մարմիններից յուրաքանչյուրը ներմուծելով էլեկտրոսկոպի ապակու մեջ (նկ. 9):

Բրինձ. 11. Երկու տարբեր մարմինների սերտ շփման մեջ կրկնակի էլեկտրական շերտի հայտնվելը

Բրինձ. 12. Մարմինները իրարից հեռացնելուց հետո պարզվում է, որ յուրաքանչյուրը լիցքավորված է

Խոսելով երկու մարմինների «մոտ շփման» մասին՝ մենք նկատի ունեինք նրանց այնպիսի միացում, որի դեպքում տարբեր մարմինների մասնիկների միջև հեռավորությունը մոտավորապես նույնն է, ինչ նույն մարմնի ատոմների կամ մոլեկուլների միջև եղած հեռավորությունը։ Միայն այս պայմաններում է հնարավոր մի մարմնի համար «գրավել» մեկ այլ մարմնի էլեկտրոնները և ստեղծել էլեկտրական կրկնակի շերտ: Բայց մարմինները, որոնց հետ մենք գործ ունենք, երբեք կատարյալ հարթ չեն լինում: Հետևաբար, նույնիսկ երբ մենք սեղմում ենք երկու մարմին միմյանց մոտ, դրանց իսկապես սերտ շփումը բառի նշված իմաստով տեղի է ունենում ոչ թե մարմինների ամբողջ մակերեսի վրա, այլ միայն առանձին փոքր տարածքներում: Երբ մենք մարմինները քսում ենք միմյանց, մենք մեծացնում ենք սերտ շփման այնպիսի տարածքների թիվը, որոնցում տեղի է ունենում էլեկտրաֆիկացում, և դրանով իսկ մեծացնում ենք ընդհանուր լիցքը, որը կլինի յուրաքանչյուր մարմնի վրա, երբ դրանք իրարից հեռացնում ենք: Սա շփման միակ դերն է։ «Էլեկտրականացում շփման միջոցով» անուն է, որն ունի միայն պատմական ծագում:

Այն փաստը, որ դա հենց այդպես է, և որ էլեկտրական լիցքերի առաջացումը տարբեր մարմինների սերտ շփման ժամանակ տեղի է ունենում նույնիսկ այն ժամանակ, երբ այդ մարմինների միջև շփում չկա բառի սովորական իմաստով, մենք համոզված ենք Նկարում պատկերված փորձով: 13. Վերցնենք երկու էլեկտրոսկոպ և դրանցից յուրաքանչյուրի ձողին ամրացնենք բարձր մետաղական ապակի, ինչպես Նկ. 9. Այս բաժակներից մեկի մեջ լցրեք թորած ջուր և դրա մեջ ընկղմեք մեկուսիչ բռնակի վրա ամրացված պարաֆին գունդ (նկ. 13, ա): Այս գնդիկը ջրից հանելով՝ կտեսնենք, որ էլեկտրոսկոպի թերթիկները կցրվեն (նկ. 13, բ աջ կողմում)։ Փորձը հաջողվում է՝ անկախ նրանից, թե մենք գնդակը ջրի մեջ ծանծաղ, թե մեծ խորության մեջ ենք ընկղմում և դանդաղ, թե արագ հանում ենք ջրից։ Սա ցույց է տալիս, որ լիցքերը բաժանվում են, երբ գնդակը և հեղուկը շփվում են, և որ շփումը, որպես այդպիսին, այստեղ դեր չի խաղում: Գնդակը տեղափոխելով երկրորդ բաժակ (նկ. 13, բ ձախ կողմում), կտեսնենք, որ երկրորդ էլեկտրոսկոպի տերևները շեղվում են, այսինքն՝ գնդակը ջրի հետ շփվելիս էլեկտրական լիցք է ստացել։ Այժմ միացնենք էլեկտրոսկոպները մետաղալարով (նկ. 13, գ); Երկու էլեկտրոսկոպի տերևներն էլ ընկնում են, և դա ցույց է տալիս, որ ջրի և գնդակի կողմից ձեռք բերված լիցքերը հավասար են մեծությամբ և հակառակ նշանով:

Բրինձ. 13. Ջրի եւ դրա մեջ ընկղմված պարաֆին գնդիկի էլեկտրիֆիկացում

Լիցքերի տարանջատումը և էլեկտրական կրկնակի շերտի ձևավորումը տեղի է ունենում, երբ ցանկացած երկու տարբեր մարմիններ շփվում են՝ դիէլեկտրիկներ կամ հաղորդիչներ, պինդ մարմիններ, հեղուկներ կամ գազեր: Մենք կտեսնենք հետագա (§ 76), թե ինչ նշանակություն ունի այս փաստը մի շարք կարևոր երևույթների, այդ թվում՝ գալվանական բջիջների գործողության բացատրության համար։ Ինչու՞, շփման միջոցով էլեկտրաֆիկացման երևույթները նկարագրելիս, մենք միշտ փորձերի համար վերցրել ենք միայն լավ դիէլեկտրիկներ՝ սաթ, ապակի, մետաքս, էբոնիտ և այլն։ Դրա պատճառն այն է, որ դիէլեկտրիկների մեջ լիցքը մնում է այնտեղ, որտեղ առաջացել է և չի կարող մարմնի ամբողջ մակերեսով անցնել այս մարմնի հետ շփվող այլ առարկաներ։ Այնուամենայնիվ, քսված մարմիններից մեկը կարող է լինել մետաղի կտոր, որը տեղադրված է մեկուսիչ բռնակի վրա: Այնուամենայնիվ, շփման միջոցով էլեկտրաֆիկացման մեր փորձը հաջող չէր լինի, եթե երկու մարմինները, որոնք միմյանց քսվում են, մետաղներ լինեին, նույնիսկ եթե այս երկու մարմիններն էլ մեկուսացված լինեին: Պատճառն այն է, որ մենք գործնականում չենք կարող բաժանել մեր մարմինները միմյանցից միանգամից ամբողջ մակերեսով: Իրենց անխուսափելի կոշտության պատճառով բաժանման պահին միշտ կլինեն մի քանի վերջին շփման կետեր, և քանի որ էլեկտրոնները ազատորեն շարժվում են մետաղի միջով, ապա այս «կամուրջների» միջով վերջին պահին բոլոր ավելորդ էլեկտրոնները կհոսեն մետաղի մեկ կտորից։ մյուսին, և երկուսն էլ կհայտնվեն առանց լիցքավորման:

7.1. Ինչո՞ւ, չոր մազերը պլաստիկ սանրով սանրելիս, մազերը «կպչում» են սանրին (երբեմն լսվում է թեթև ճռճռոց, իսկ մթության մեջ՝ մազերի և սանրի միջև ցատկող փոքրիկ կայծեր):

7.2. Սեղմեք թղթի կտոր տաք սալիկապատ վառարանի վրա և ափերով շփեք այն: Թերթը կպչում է ջեռոցի մակերեսին։ Երբ պոկվում է, լսվում է ճաքի ձայն, իսկ մթության մեջ երևում են կայծեր թղթի և ջեռոցի միջև։ Բացատրի՛ր երևույթը։ Ինչու՞ է փորձը սովորաբար ձախողվում սառը, չտաքացվող վառարանի դեպքում: Ուշադրություն դարձրեք § 2-ում ասվածին.

Այս դասի ընթացքում մենք կշարունակենք ծանոթանալ այն «սյուներին», որոնց վրա կանգնած է էլեկտրադինամիկան՝ էլեկտրական լիցքերը: Մենք կուսումնասիրենք էլեկտրաֆիկացման գործընթացը, կդիտարկենք, թե ինչ սկզբունքով է հիմնված այս գործընթացը։ Խոսենք երկու տեսակի լիցքերի մասին և ձևակերպենք այդ լիցքերի պահպանման օրենքը։

Վերջին դասում մենք արդեն նշեցինք էլեկտրաստատիկայի վաղ փորձերը: Դրանց բոլորի հիմքում ընկած էր մի նյութը մյուսի հետ քսելը և այդ մարմինների հետագա փոխազդեցությունը մանր առարկաների հետ (փոշու կտորներ, թղթի կտորներ...): Այս բոլոր փորձերը հիմնված են էլեկտրաֆիկացման գործընթացի վրա։

Սահմանում.Էլեկտրականացում- էլեկտրական լիցքերի տարանջատում. Սա նշանակում է, որ մի մարմնից էլեկտրոնները տեղափոխվում են մյուսը (նկ. 1):

Բրինձ. 1. Էլեկտրական լիցքերի տարանջատում

Մինչև երկու էապես տարբեր լիցքերի և էլեկտրոնի տարրական լիցքի տեսության հայտնաբերումը, ենթադրվում էր, որ լիցքը ինչ-որ անտեսանելի գերթեթև հեղուկ է, և եթե այն գտնվում է մարմնի վրա, ապա մարմինը լիցք ունի և ընդհակառակը։

Տարբեր մարմինների էլեկտրիֆիկացման վերաբերյալ առաջին լուրջ փորձերը, ինչպես արդեն նշվեց նախորդ դասում, իրականացրել է անգլիացի գիտնական և բժիշկ Ուիլյամ Գիլբերտը (1544-1603 թթ.), սակայն նա չի կարողացել մետաղական մարմինները էլեկտրականացնել, և նա համարում է, որ մետաղների էլեկտրիֆիկացումը անհնար էր։ Սակայն պարզվեց, որ դա չի համապատասխանում իրականությանը, ինչը հետագայում ապացուցեց ռուս գիտնական Պետրովը։ Այնուամենայնիվ, էլեկտրադինամիկայի ուսումնասիրության հաջորդ ավելի կարևոր քայլը (մասնավորապես՝ աննման լիցքերի հայտնաբերումը) կատարեց ֆրանսիացի գիտնական Չարլզ Դյուֆայը (1698-1739): Իր փորձերի արդյունքում նա հաստատեց, ինչպես ինքն էր դրանք անվանում, ապակու (ապակու շփում մետաքսի վրա) և խեժի (սաթի մորթի վրա) լիցքերի առկայությունը։

Որոշ ժամանակ անց ձևակերպվեցին հետևյալ օրենքները (նկ. 2).

1) նման մեղադրանքները վանում են միմյանց.

2) ի տարբերություն մեղադրանքների, գրավում են միմյանց:

Բրինձ. 2. Գանձումների փոխազդեցություն

Դրական (+) և բացասական (–) լիցքերի անվանումները ներմուծել է ամերիկացի գիտնական Բենջամին Ֆրանկլինը (1706-1790):

Պայմանավորվածությամբ ընդունված է ապակե ձողի վրա առաջացող լիցքը թղթով կամ մետաքսով քսելու դեպքում (նկ. 3) անվանել դրական, իսկ էբոնիտի կամ սաթի ձողի բացասական լիցքը, եթե այն քսում եք մորթիով (նկ. 4).

Բրինձ. 3. Դրական լիցք

Բրինձ. 4. Բացասական լիցք

Թոմսոնի կողմից էլեկտրոնի հայտնաբերումը վերջապես գիտնականներին հասկացրեց, որ էլեկտրիֆիկացման ժամանակ մարմնին էլեկտրական հեղուկ չի փոխանցվում և դրսից լիցք չի կիրառվում: Գոյություն ունի էլեկտրոնների վերաբաշխում՝ որպես բացասական լիցքի ամենափոքր կրիչներ։ Տարածաշրջանում, որտեղ նրանք հասնում են, նրանց թիվը դառնում է ավելի մեծ, քան դրական պրոտոնների թիվը: Այսպիսով, առաջանում է չփոխհատուցված բացասական լիցք։ Ընդհակառակը, այն տարածքում, որտեղից նրանք հեռանում են, նկատվում է դրական լիցքերի փոխհատուցման համար անհրաժեշտ բացասական լիցքերի բացակայություն։ Այսպիսով, տարածքը դառնում է դրական լիցքավորված:

Հաստատվել է ոչ միայն երկուսի առկայությունը տարբեր տեսակներլիցքեր, բայց նաև դրանց փոխազդեցության երկու տարբեր սկզբունքներ՝ նույնանման լիցքերով (նույն նշանի) լիցքավորված երկու մարմինների փոխադարձ վանում և, համապատասխանաբար, հակառակ լիցքավորված մարմինների ձգում։

Էլեկտրականացումը կարող է իրականացվել մի քանի եղանակով.

• շփում;
• հպումով;
• հարված;
• առաջնորդություն (ազդեցության միջոցով);
• ճառագայթում;
• քիմիական փոխազդեցություն.

Էլեկտրականացում շփման միջոցով և էլեկտրականացում շփման միջոցով

Երբ ապակե ձողը քսում են թղթին, ձողը դրական լիցք է ստանում։ Մետաղական տակդիրի հետ շփվելիս փայտիկը դրական լիցք է փոխանցում թղթե փետուրին, իսկ թերթիկները վանում են միմյանց (նկ. 5): Այս փորձը ցույց է տալիս, որ նման լիցքերը վանում են միմյանց:

Բրինձ. 5. Էլեկտրականացնող հպում

Մորթի հետ շփման արդյունքում էբոնիտը բացասական լիցք է ստանում։ Այս փայտիկը բերելով թղթե փետուրին, մենք տեսնում ենք, թե ինչպես են ծաղկաթերթիկները ձգվում դեպի այն (տե՛ս նկ. 6):

Բրինձ. 6. Տարբեր գանձումների ներգրավում

Էլեկտրականացում ազդեցության միջոցով (ուղղորդում)

Փետրով տիրակալի վրա դրենք քանոն։ Էլեկտրականացնելով ապակե ձողը, մոտեցրեք այն քանոնին: Քանոնի և կանգառի միջև շփումը փոքր կլինի, այնպես որ կարող եք դիտարկել լիցքավորված մարմնի (փայտի) և լիցք չունեցող մարմնի (քանոն) փոխազդեցությունը:

Յուրաքանչյուր փորձի ընթացքում լիցքերն առանձնացվել են, նոր մեղադրանքներ չեն առաջացել (նկ. 7):

Բրինձ. 7. Վճարների վերաբաշխում

Այսպիսով, եթե մենք մարմնին փոխանցել ենք էլեկտրական լիցք՝ օգտագործելով վերը նշված մեթոդներից որևէ մեկը, մենք, իհարկե, պետք է ինչ-որ կերպ գնահատենք այդ լիցքի մեծությունը: Դրա համար օգտագործվում է էլեկտրամետր սարք, որը հորինել է ռուս գիտնական Մ.Վ. Լոմոնոսով (նկ. 8):

Բրինձ. 8. Մ.Վ. Լոմոնոսով (1711-1765)

Էլեկտրաչափը (նկ. 9) բաղկացած է կլոր տուփից, մետաղյա ձողից և լուսաձողից, որը կարող է պտտվել հորիզոնական առանցքի շուրջ։

Բրինձ. 9. Էլեկտրաչափ

Էլեկտրաչափին լիցք հաղորդելով՝ մենք ամեն դեպքում (և՛ դրական, և՛ բացասական լիցքերի դեպքում) և՛ ձողը, և՛ սլաքը լիցքավորում ենք նույն լիցքերով, ինչի արդյունքում սլաքը շեղվում է։ Լիցքը գնահատելու համար օգտագործվում է շեղման անկյունը (նկ. 10):

Բրինձ. 10. Էլեկտրաչափ. Շեղման անկյուն

Եթե ​​դուք վերցնեք էլեկտրիֆիկացված ապակե ձող և դիպչեք այն էլեկտրաչափին, ասեղը կշեղվի: Սա ցույց է տալիս, որ էլեկտրական լիցք է փոխանցվել էլեկտրաչափին: Էբոնիտային փայտիկի հետ նույն փորձի ժամանակ այս լիցքը փոխհատուցվում է (նկ. 11):

Բրինձ. 11. Էլեկտրաչափի լիցքավորման փոխհատուցում

Քանի որ արդեն նշվել է, որ ոչ մի լիցքի ստեղծում, այլ միայն վերաբաշխում է տեղի ունենում, իմաստ ունի ձևակերպել լիցքի պահպանման օրենքը.

Փակ համակարգում էլեկտրական լիցքերի հանրահաշվական գումարը մնում է հաստատուն(նկ. 12): Փակ համակարգը մարմինների համակարգ է, որտեղից լիցքերը չեն հեռանում և որոնց մեջ լիցքավորված մարմիններ կամ լիցքավորված մասնիկներ չեն մտնում։

Բրինձ. 13. Լիցքի պահպանման օրենք

Այս օրենքը հիշեցնում է զանգվածի պահպանման օրենքը, քանի որ լիցքերը գոյություն ունեն միայն մասնիկների հետ միասին։ Շատ հաճախ մեղադրանքները կոչվում են անալոգիայով էլեկտրաէներգիայի քանակը.

Լիցքերի պահպանման օրենքը լիովին բացատրված չէ, քանի որ լիցքերը հայտնվում և անհետանում են միայն զույգերով։ Այսինքն, եթե ծնվում են լիցքեր, ապա միանգամից միայն դրական ու բացասական, իսկ մեծությամբ հավասար։

Հաջորդ դասում մենք ավելի մանրամասն կանդրադառնանք էլեկտրադինամիկայի քանակական գնահատականներին:

Մատենագիտություն

1. Տիխոմիրովա Ս.Ա., Յավորսկի Բ.Մ. Ֆիզիկա ( հիմնական մակարդակը) - Մ.: Mnemosyne, 2012 թ.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Ֆիզիկա 10-րդ դասարան. - M.: Ilexa, 2005 թ.
3. Կասյանով Վ.Ա. Ֆիզիկա 10-րդ դասարան. - Մ.: Բուստարդ, 2010 թ.

1. «youtube.com» ինտերնետային պորտալ ()
2. «abcport.ru» ինտերնետային պորտալ ()
3. «planeta.edu.tomsk.ru» ինտերնետային պորտալ ()

Տնային աշխատանք

1. Էջ 356՝ Թիվ 1-5։ Կասյանով Վ.Ա. Ֆիզիկա 10-րդ դասարան. - Մ.: Բաստարդ: 2010 թ.
2. Ինչու՞ է էլեկտրոսկոպի ասեղը շեղվում, երբ նրան դիպչում է լիցքավորված մարմնին:
3. Մեկ գնդակը լիցքավորված է դրական, երկրորդը՝ բացասական: Ինչպե՞ս կփոխվի գնդակների զանգվածը, երբ դրանք դիպչեն:
4. *Լիցքավորված մետաղյա ձողը բերեք լիցքավորված էլեկտրոսկոպի գնդին՝ առանց դրան դիպչելու: Ինչպե՞ս կփոխվի ասեղի շեղումը:

Ինչու՞ մենք չենք նկատում մեր շրջապատող մարմինների միջև ներգրավման և վանման էլեկտրական ուժերը: Ի վերջո, բոլոր մարմինները կազմված են ատոմներից, իսկ ատոմները՝ էլեկտրական լիցքեր ունեցող մասնիկներից։

Պատճառն այն է, որ ատոմներն ամբողջությամբ չեզոք են։ Ատոմի բոլոր էլեկտրոնների ընդհանուր բացասական լիցքը հավասար է միջուկի դրական լիցքին: Ատոմի ընդհանուր լիցքը զրո է։ Եվ քանի որ ատոմը չեզոք է, մոլեկուլը չեզոք է։ Իսկ ատոմներից կամ մոլեկուլներից բաղկացած մարմինը նույնպես չեզոք է. այն էլեկտրական լիցք չունի։

Վերցրեք մի ապակե ձող և ուժեղ քսեք չոր մետաքսի կտորով։ Այս դեպքում որոշ էլեկտրոններ անջատվում են ապակու մոլեկուլներից և փոխանցվում մետաքսի մոլեկուլներին։ Տեղի է ունենում ապակու որոշ մոլեկուլների այսպես կոչված իոնացում՝ դրանք չեզոք մասնիկներից վերածելով էլեկտրական լիցքավորված մասնիկների՝ իոնների։ Մեկ կամ մի քանի էլեկտրոն կորցրած ապակու մոլեկուլներն այլևս չեզոք չեն: Նման մոլեկուլում միջուկների դրական լիցքը ավելի մեծ է, քան նրանում մնացած էլեկտրոնների բացասական լիցքը։ Մոլեկուլը դրական լիցքավորված է՝ դա դրական իոն է։ Ատոմը կամ մոլեկուլը, որը գրավել է մեկ կամ մի քանի լրացուցիչ էլեկտրոն, կոչվում է բացասական իոն:

Եթե ​​այս փայտով դիպչեք թելերի վրա կախված երկու թղթի թերթիկներին, ապա տերևների էլեկտրոնների մի մասը կգրավի դրական լիցքավորված փայտով և կտեղափոխվի դրան: Տերևները դրական լիցքավորված կլինեն և կսկսեն վանել միմյանց, ինչպես ցույց է տրված Նկար 3-ում:

Տերեւները կարող են նաեւ բացասական լիցքավորվել։ Դրա համար ապակու փոխարեն պետք է վերցնել էբոնիտ կամ մոմ փայտ, իսկ մետաքսի փոխարեն օգտագործել մորթյա կամ բրդյա գործվածք։ Հերմետիկ մոմը կամ էբոնիտը մորթով քսելիս մորթուց որոշ էլեկտրոններ տեղափոխվում են փայտիկ և այն դառնում է բացասական լիցքավորում: Էլեկտրոնները վանում են միմյանց։ Հետևաբար, երբ փայտը դիպչում է անձեռոցիկի մի կտորին,

Որոշ էլեկտրոններ գնում են դրան: Երկու տերեւ, որին մենք շոշափում ենք էբոնիտով կամ մոմ փայտով, բացասական լիցքավորված են։ Նրանք վանում են միմյանց նույն կերպ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 3-ում, և ձգվում են դեպի դրական լիցքավորված տերևներ (Նկար 4):

Մարդիկ առաջին անգամ էլեկտրականության հետ ծանոթացան սաթը բուրդով քսելով։ մեջ էր Հին Հունաստաներկուսուկես հազար տարի առաջ։ Սաթը հունարենում կոչվում է «էլեկտրոն»: Այսպես ծնվեց «էլեկտրականություն» բառը։

Այժմ մենք տեսնում ենք, որ սաթի, ապակու, էբոնիտի և այլ մարմինների էլեկտրական հատկությունները, որոնց հետ մարդիկ ծանոթացել են փորձի միջոցով, միայն էլեկտրոնների և միջուկների միջև գործող էլեկտրական ուժերի դրսևորումն են:

«Դրական» և «բացասական» լիցքերն անվանվել են այն ժամանակ, երբ ոչինչ հայտնի չէր ատոմի կառուցվածքի, էլեկտրոնների և միջուկների մասին։ Հետագայում պարզվեց, որ միջուկի լիցքը կոչվում էր դրական, իսկ էլեկտրոնի լիցքը՝ բացասական։

Դրական լիցքավորված մարմինը այն մարմինն է, որը կորցրել է իր էլեկտրոնների մի մասը: Բացասական լիցքավորված մարմինն այն մարմինն է, որը ձեռք է բերել ավելորդ էլեկտրոններ: Շփման ժամանակ մարմինների էլեկտրիֆիկացումը պայմանավորված է որոշ էլեկտրոնների մի մարմնից մյուսին տեղափոխմամբ։

Էլեկտրասարքավորումների որակի, ծավալի և շահագործման կանոնների պահանջները, որոնք պարտադրվում են ժամանակակից ներքին և միջազգային ստանդարտներով և տեխնիկական կանոնակարգերով, որոշում են կանոնավոր սպասարկման անհրաժեշտությունը...

Մենք ապրում ենք հիանալի ժամանակներում, որոնք ընդմիշտ կմնան պատմության մեջ՝ անքակտելիորեն կապված Իոսիֆ Վիսարիոնովիչ Ստալինի անվան հետ։ Կոմունիստական ​​կուսակցության և նրա առաջնորդ ընկեր Ստալինի ղեկավարությամբ խորհրդային ժողովուրդը կառուցեց սոցիալիզմը...

Բացի անընդհատ հոսող հոսանքներից՝ մեկ ուղղությամբ, տեխնոլոգիայում լայնորեն կիրառվում են նաև այսպես կոչված փոփոխական հոսանքները։ Ուղղություն փոփոխական հոսանքշղթայում սովորաբար փոխվում է վայրկյանում մի քանի անգամ: Եկեք նայենք այստեղ...