Когда электризация тел полезна когда вредна
Вред электризации.
Но не всегда электризация тел приносит пользу.
В типографских машинах (фото) электризация бумаги вызывает ее свертывание и брак при печати. При этом могут возникнуть искры, которые вызывают пожар.
Водители бензовозов страдают от электризации ежесекундно: во время накачивания горючего в автоцистерну образуются электрические заряды; во время перевозки горючее взаимодействует с поверхностью автоцистерны – заряды продолжают накапливаться. Переливая бензин по трубам, например в баки самолета, они подвергают себя опасности взрыва.
В текстильной промышленности нити прилипают к гребням чесальных машин, при этом путаются и часто рвутся. В процессе обработки отдельных тканей ворс на них может подвергаться стрижке. Лезвия ножей работают с большой скоростью, и при этом ткань и ножи сильно электризуются. Также, если ссыпать сахарный песок, муку, порох, порошкообразные химические реактивы – возникают заряды.
На предприятиях резиновой промышленности при вальцовке каучук пропускают между двумя вращающимися валами. Если поднести руку к такому каучуку, то появится искра. Недалеко и до пожара. Такой же эффект можно получить на клеепромазочной машине, которая смазывает резиновым клеем тканевые материалы.
Однако, от электризации существует очень эффективная защита – заземление.
Польза : На птицефабриках с целью уменьшения запыленности воздуха устанавливают электрофильтры. Частицы пыли осаждаются на пластинчатые электроды, которые по мере накопления на них пыли, освобождаются от нее. Ионизация воздуха увеличивает яйценоскость кур, лучше развивается молодняк.
Трубы газовых котельных снабжают также электрофильтрами, уменьшающими выброс в атмосферу продуктов сгорания.
Частицы дыма не только придают продуктам особый вкус, но и предохраняют их от порчи. При электрокопчении частицы коптильного дыма заряжают положительно, а к отрицательным электродам подсоединяют, например, тушки рыбы. Заряженные частицы дыма оседают на поверхности тушки и частично поглощаются. Весь процесс электрокопчения продолжается несколько минут.
Движущиеся на конвейере, окрашиваемые детали, например, корпус автомобиля, заряжают положительно, а частицам краски придают отрицательный заряд и они устремляются к положительно заряженной детали. Слой краски на ней получается тонкий, равномерный и плотный.
Действительно, одноименно заряженные частицы красителя отталкиваются друг от друга – отсюда равномерность окрашиваемого слоя.
На хлебозаводе теперь не приходится совершать большую механическую работу, чтобы замесить тесто. Заряженные положительно крупинки муки воздушным потоком подаются в камеру, где они встречаются с отрицательно заряженными капельками воды, содержащими дрожжи. Крупинки муки и капельки воды, притягиваясь, друг к другу, очень быстро образуют однородное тесто, что также повышает производительность труда и выход хлебобулочной продукции.
Мелкие частички шерсти и хлопка продувают через заряженную металлическую сетку. Двигаясь к тканевой основе, обработанной клеем и заряженной противоположно, равномерно распределяются по ней и после просушки создают ворс. Аналогично можно наносить на любую поверхность волокна звукоизолирующих и теплоизолирующих веществ, делать толь, рубероид, линолеум, шифер, наждачную бумагу.
Источник
Алексей Попов
Высший разум
(516954)
10 лет назад
КОГДА ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ТЕЛ ПОЛЕЗНА
1)Маляр без кисточки. Движущиеся на конвейере окрашиваемые детали, например корпус автомобиля, заряжают положительно, а частицам краски придают отрицательный заряд, и они устремляются к положительно заряженной детали. Слой краски на ней получается тонкий, равномерный и плотный. Действительно одноименно заряженные частицы красителя отталкиваются друг от друга — отсюда равномерность окрашивающего слоя. Частицы, разогнанные электрическим полем, с силой ударяются об изделие — отсюда плотность окраски. Расход краски снижается, так как она осаждается только на детали. Метод окраски изделий в электрическом поле сейчас широко применяют в нашей стране.
2)Электрические копчености. Копчение — это пропитывание продукта древесным дымом. Частицы дыма не только придают продуктам вкус, но и предохраняют их от порчи. При электрокопчении частицы коптильного дыма заряжают положительно, а отрицательным электродом служит, например, тушка рыбы. Заряженные частички дыма оседают на поверхности тушки и частично поглощаются ею. Все электрокопчение продолжается несколько минут; прежде копчение считалось длительным процессом.
3)Электрический ворс. Чтобы получить в электрическом поле слой ворса на каком-либо материале, надо материал заземлить, поверхность покрыть клеящим веществом, а затем через заряженную металлическую сетку, расположенную над этой поверхностью, пропустить порцию ворса. Ворсинки быстро ориентируются в поле и, распределяясь равномерно, оседают на клей строго перпендикулярно поверхности. Так получают покрытия, похожие на замшу или бархат. Легко получить разноцветный узор, заготовив порции разного по цвету ворса и несколько шаблонов, которыми в процессе электроворсования прикрывают поочередно отдельные участки изделия. Так можно сделать многоцветные ковры.
4)Как ловят пыль. Чистый воздух нужен не только людям и особо точным производствам. Все машины из-за пыли преждевременно изнашиваются, а каналы их воздушного охлаждения засоряются. Кроме того, часто пыль, улетающая с отходящими газами, представляет собой ценное сырье. Очистка промышленных газов стала необходимостью. Практика показала, что с этим хорошо справляется электрическое поле. По центру металлической трубы устанавливают проволоку Б, которая служит одним из электродов, вторым являются стенки трубы В. В электрическом поле газ в трубе ионизируется. Отрицательные ионы «прилипают» к частицам дыма, поступающим вместе с газом через вход А, и заряжают их. Под воздействием поля эти частицы движутся к трубе и осаждаются на ней, а очищенный газ направляется к выходу Д. Трубу время от времени встряхивают, и уловленные частицы поступают в бункер Г (рис. 3). Электрические фильтры на крупных тепловых электростанциях улавливают 99% золы, содержащейся в выходных газах
5)Смешение веществ. Если мелкие частицы одного вещества зарядить положительно, а другого — отрицательно, то легко получить их смесь, где частицы распределены равномерно. Например, на хлебозаводе теперь не приходится совершать большую механическую работу, чтобы замесить тесто. Заряженные положительно крупинки муки воздушным потоком подаются в камеру, где они встречаются с отрицательно заряженными капельками воды, содержащей дрожжи. Крупинки муки и капельки воды, притягиваясь друг к другу, образуют однородное тесто. Можно привести много других примеров полезного применения статической электризации. Основанная на этом явлении технология удобна: потоком заряженных частиц можно управлять, изменяя электрическое поле, а весь процесс легко автоматизировать.
Источник
В настоящее время увеличился интерес к «электричеству от трения» — статическому электричеству. Главная причина этого интереса — неприятность, которую это электричество доставляет людям, забывающим о технике безопасности.
Еще в прошлом столетии были известны вредные действия статического электричества. Например, кожаные и прорезиненные ремни, наэлектризовавшись на вращающихся шкивах, могут стать источником искрового разряда. Он особенно опасен, если в воздухе висит мелкая горючая пыль (скажем, мука): проскочившая от наэлектризованного тела искра может вызвать взрыв и пожар.
В XX веке вредные проявления статического электричества наблюдались чаще, так как широко применялись легко электризующиеся вещества: пластмассы, синтетические волокна, нефтепродукты и т.п. Электризация происходила и в быту, и при любом технологическом процессе, где происходило взаимодействие движущихся тел, которые состояли из материалов, не являющихся проводниками тока. Такое взаимодействие происходит при смешивании веществ, их разделении, механической обработке и т.д.
Во избежание вредных последствий электризации тел в технике при меняют различные меры борьбы с этим явлением. Основной метод уменьшения электризации — заземление оборудования, тогда накопившиеся заряды стекают в землю.
Статическое электричество может быть верным помощником человека, если изучить его закономерности и правильно их использовать: окрашивание корпуса автомобиля на конвейере, электрокопчение рыбы и мясопродуктов, получение покрытий, похожих на замшу или бархат, смешение веществ.
Из истории изучения грозы
На первобытного человека сильное впечатление производила непонятное для него явление — гроза. В страхе перед грозой люди обожествляли ее или считали орудием своих богов. Восточные славяне в древности чтили бога Перуна, «творца» молнии и грома. Позже наши предки гром и молнию приписывали « деятельности» Илии — пророка, который, «катаясь на колеснице по небу, пускает огненные стрелы».
Электрическая природа грозовых явлений была доказана в середине XVIII века рядом ученых. Американский ученый Бенджамин Франклин запускал во время грозы высоко в небо воздушных змеев и по металлическому проводнику из грозового облака извлекал электрическую искру. Франклин показал, что электрический заряд, образующийся в атмосфере, действует так же, как и обычные электрические заряды, полученные человеком.
В ряду первых ученых, доказавших электрическую природу грозы, были великий русский ученый М.В. Ломоносов и его друг Г.В. Рихман. Электрическую сущность грозовых явлений Ломоносов изложил в работе «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих». Ученый считал, что электрический разряд, происходящий между облаком и землей или между двумя облаками, заряженными разноименно, и представляет собой молнию.
В результате своих исследований атмосферного электричества ученые пришли к заключению, что человек может отвлечь молнию от своих жилищ с помощью высоких заземленных металлических стержней — «громоотводов» или, как их правильнее называть, молниеотводов. Защищенное молниеотводом пространство можно приблизительно определить конусом, радиус которого равен высоте громоотвода (рис. 5). Все предметы внутри этого конуса почти всегда защищены от удара молнии.
Рис. 5. Пространство, защищенное от попадания молнии
Первый в мире молниеотвод в июне 1754 г. водрузил над крестом своего храма сельский священник из Моравии Прокоп Дивиш, крестьянский сын, ученый и изобретатель. Первый в России молниеотвод появился в 1756 г. над Петропавловским собором в Петербурге. Он был сооружен после того, как молния дважды ударила в шпиль собора и подожгла его. В течение короткого времени молниеотвод нашел широкое распространение во всем мире. Основное назначение молниеотводов разных видов — не принимать удар на себя, а предотвратить его возникновение.
Источник
План урока:
Электризация тел. Два рода электрических зарядов
Электроскоп и электрометр – это одно и то же?
Передача (проведение) электричества
Делимость электрического заряда. Электрон
Электрическое поле
Объяснение электрических явлений
Полезное и вредное действие электризации
Электризация тел. Два рода электрических зарядов
«Солнечным камнем» называли в Древней Греции янтарь – затвердевшую сосновую смолу. Греки очень любили изделия из янтаря за его блеск и солнечный цвет.
Янтарная смола Источник
Давно превратилась в легенду история открытия способности янтаря после трения о что-нибудь притягивать к себе другие тела. Вот о чем она говорит:
Природу этих явлений удалось объяснить только во второй половине двадцатого века, а сами явления, названные в честь янтаря электрическими, уже давно служили человеку. Электрических явлений очень много. Среди них, электризация – получение телом способности к притяжению после трения, касания или влияния.
Электризация наблюдается не только у двух твердых тел. Это происходит, когда жидкость течет по металлу или разбрызгивается на множество капель при ударе о твердое тело.
Источник
Зафиксированы случаи, когда в темное ночное время были не только слышны, но и видны сходящие снежные лавины. Их движение сопровождалось зеленоватым свечением.
Н. Тенсинг, покоритель Гималаев, наблюдал интересное явление, происходящее с его палатками. Они были вставлены друг в друга для сохранения тепла. Во время сильного сухого ветра пространство между палатками заполнялось мелкими искрами. Происходила электризация обледеневших палаток.
Тела, испытавшие на себе электризацию, называются наэлектризованными.
Источник
Такие тела могут повлиять на состояние других тел таким образом, что те тоже становятся наэлектризованными.
Объясняется это передачей электрического заряда от наэлектризованного тела нейтральному. Заряд характеризует величину наэлектризованности тел.
Зарядов существует два вида: отрицательные и положительные. Это деление условное. За положительный принято считать заряд, полученный при натирании шелком стеклянного тела. Тот заряд, который получает эбонитовая палочка, потертая о шерсть или мех, получил статус отрицательного заряда. Некоторые тела электризуются, как стекло, и приобретают положительные заряды. Другие, как эбонит, при электризации получают отрицательные заряды.
Наэлектризованные тела или заряды влияют друг на друга. Заряды одного знака отталкиваются, а разных знаков – притягиваются.
Электроскоп и электрометр – это одно и то же?
Существует небольшая путаница в этих двух понятиях: электроскоп и электрометр. Но, если рассмотреть вторые части этих слов, то уже можно говорить, что у них есть отличие. «Скоп» — «скопление», «вместе», «сообща». «Метр» значит что-то «измерять».
Внешний вид приборов тоже имеет отличия.
Электроскоп Источник
Электроскоп состоит из металлического корпуса, внутри которого металлический стержень. Сверху стержень выходит наружу. К нему можно прикрепить полый шар или плоскую пластину. Внизу к стержню прикреплены два тонких бумажных или металлических лепестка.
Если коснуться стержня заряженным телом, лепестки разойдутся в разные стороны.
Источник
Это происходит следующим образом. Металлы являются проводниками электрического заряда. Когда заряженное тело касается металлического стержня, заряд по нему проходит до лепестков. Но ведь этот заряд одного знака, значит, оба лепестка заряжаются одинаково, и происходит отталкивание.
Электрометры Источник
Электрометр также имеет металлический корпус, металлический стержень, но в отличие от электроскопа на нижнем конце стержня нет лепестков. К средней части стержня крепится стрелка, а к корпусу небольшая шкала.
Источник
Электрометр может показать не только наличие заряда. Он выполняет несложные измерения.
Получается, что электроскоп и электрометр немного отличаются по своей конструкции и назначению.
Передача (проведение) электричества
Все ли вещества могут одинаково передавать электрический заряд? Ответ можно получить с помощью двух электрометров, металлического стержня и эбонитовой палочки. Стержень и палочка крепятся к пластмассовой ручке.
- а – сообщить первому электрометру заряд, коснувшись шарика каким-либо заряженным телом;
- б – стержнем из металла соединить оба электрометра. Половина заряда с первого электрометра перейдет на второй;
- в – соединить электрометры эбонитовой палочкой. Перехода заряда не наблюдается.
Вещества, способные проводить электрические заряды, как в случае под буквой б, называются проводниками (металлы, кислотные, щелочные и солевые растворы). Вещества, с помощью которых нельзя передать заряды, называются диэлектриками (изоляторами). Хорошие диэлектрики – это резина, стекло, эбонит, фарфор, пластмассы, воздух и др.
Делимость электрического заряда. Электрон
В эксперименте с электрометрами металлическим стержнем часть заряда переносится от одного электрометра на другой. Из опыта видно, что заряд делится. Если коснуться стержня второго электрометра рукой, то заряд с него снимется, и распределится по всему телу (человеческое тело является хорошим проводником электричества). Если снова соединить приборы стержнем из металла, оставшийся заряд опять разделится. При повторении тех же шагов заряд каждый раз будет делиться. Кажется, что этот процесс будет происходить до бесконечности.
Заряды постепенно настолько уменьшаются, что электрометр уже не в состоянии их измерить. Уже очень точные опыты показали, что делить заряд до бесконечности нельзя, существует наименьший электрический заряд, который поделить уже нельзя. Называют его элементарным зарядом с абсолютной величиной e. Заряды измеряют в кулонах (Кл) в честь Шарля Кулона, французского физика.
Элементарным электрическим зарядом с отрицательным знаком обладает частица электрон (греч. «еlectron» – «янтарь»).
Источник
Электрическое поле
Механически действовать друг на друга тела могут лишь при касании (удар, толчок, соприкосновение). Подействовать первое тело на второе может с помощью посредника, третьего тела. Например, звучание музыкального инструмента барабанная перепонка уха воспринимает через посредника, которым является воздух. Для электрических зарядов ситуация другая. Они взаимодействуют без касания и без посредника. Взаимодействие это определяется электрическим полем, которое существует вокруг любого электрического заряда.
Поле невидимо. Его наличие подтверждается приборами или действием на тела или заряды.
Английский ученый Майкл Фарадей, введя понятие электрического поля, предложил его схематическое изображение с помощью линий со стрелками. Стрелки были названы силовыми линиями. Силовые линии поля отрицательного заряда направлены к заряду, у положительного – от заряда.
Источник
При сближении двух зарядов на близкие расстояния электрические поля изображаются следующим образом:
Силовые линии одноименных зарядов отталкиваются, разноименных – притягиваются. Как результат такого поведения полей, отталкивание или притяжение электрических зарядов.
При попадании в электрическое поле тело или частица испытывает на себе действие некоторой силы. Это главное свойство электрического поля.
Направление действия электрической силы зависит от знака заряда и расстояния от заряженного тела.
Как тела электризуются?
В восемнадцатом веке американский ученый Франклин (1706-1790) высказал предположение, что электричество – это особая невесомая жидкость, столь тонкая, что она пропитывает все тела. Электризация же, по его мнению, основана на том, что электричество переплывает с одного тела на другое. Эта теория не нашла поддержки, так как правильность ее не удалось подтвердить на опытах.
Наэлектризованные волосы Источник
Известно, что молекулы вещества состоят из более мелких частиц – атомов. Объяснить, почему тела электризуются, удалось лишь после изучения строения атомов. Оказалось, что атомы представляют сложную систему элементарных частиц:
- электроны, имеющие отрицательный заряд, движутся вокруг ядра;
- протоны с положительным зарядом находятся в ядре;
- нейтроны, не имеющие заряда частицы, находятся в ядре.
Все эти мельчайшие частицы обладают элементарным зарядом. У протона заряд с плюсом, у нейтрона заряда нет, значит, ядро в сумме является положительно заряженным. В атоме электронов столько же, сколько и протонов. В результате атом в целом электрически нейтрален, то есть не имеет заряда.
В обычных условиях вещества, состоящие из таких атомов, тоже электрически нейтральны.
В результате трения часть электронов может переместиться с одного тела на другое. Это происходит на расстояниях, очень близких к межмолекулярным. Но, когда после трения тела разъединить, электроны, покинувшие свои атомы, оказываются на другом теле. Получается на одном теле не хватает электронов (недостаток), а на другом электронов стало больше (избыток). Там, где избыток, тело отрицательно заряжено. Там, где недостаток, тело заряжается положительно.
Итак,
Полезное и вредное действие электризации
Если подробно изучить и правильно использовать электризацию, то она может стать полезным физическим явлением.
Существуют электрофильтры, которые применяются в дымовых трубах. Частицы сажи при трении о трубу электризуются и оседают на ее стенках. В воздух попадает уже меньшее количество вредных веществ.
Чтобы покрасить автомобиль, его корпус заряжают положительно, а краску – отрицательно. Частицы краски друг от друга отталкиваются и одновременно притягиваются к деталям автомобиля, что способствует равномерному, плотному и тонкому окрашиванию.
Источник
На хлебокомбинатах легче получить хорошо перемешанное тесто, если зарядить муку положительно, а воду – отрицательно, крупинки муки устремятся к каплям воды. В такой ситуации тесто превратится в однородную массу быстрее, что значительно увеличит производительность предприятия.
Используется электризация при копчении рыбы. Тушки рыбы соединяют с отрицательно заряженными стержнями, а коптильный дым заряжают положительно. Дым прилипает к поверхности рыбы и проникает в нее. Электрокопчение происходит равномерно и быстро. Прокопченный слой придает продукту особый вкус и одновременно защищает рыбу от порчи.
Электрофильтры, притягивающие к себе пыль, используют на крупных птицефабриках. Они очищают воздух от запыленности, что положительно сказывается на яйценоскости куриц и развитии молодняка.
Электризация может принести и большой вред.
Источник
Очень опасна электризация для цистерн по перевозке горючего. Во время наполнения цистерны заряды накапливаются внутри. При движении заряды продолжают накапливаться. Во время освобождения цистерны от самой малой искры может произойти взрыв.
В работающих типографских машинах от трения электризуется бумага, что может привести к ее воспламенению и пожару. Часто и в домашних принтерах при долгом печатании замечается слипание листов бумаги. Это тоже электризация.
В текстильной промышленности страдают от электризации чесальные машины, подстригающие ворс специальные ножницы. Все это приводит к запутыванию нитей, их обрыву и, как результат, поломкам станков.
При производстве резины электризуется каучук, проходящий между двумя вращающимися валами. Приближение к такому каучуку любого проводящего тела может вызвать искру и пожар.
И, конечно же, человек испытывает на себе неприятные ощущения от электризации одежды, волос, синтетических покрывал и ковров. Это происходит чаще в зимнее время, когда воздух более сухой. При трении во время ходьбы по синтетическим покрытиям или снятии одежды электроны «не могут найти» капельки воды в воздухе и оседают на коже человека, электризуя ее. Вместо антистатических веществ, проведя влажной рукой по одежде, накопленные на ней заряды снимаются. Одежда перестает прилипать к телу. Другой причиной электризации является неправильное сочетание одежды. Разные ткани через трение друг о друга электризуются и передают заряды человеку. Реакция людей на эти явления различна, потому что у каждого человека электрическая проводимость тела индивидуальна. Кто-то не заметит электризации, а кого-то сильно тряхнет в момент возникновения зарядов. Проветривание комнат для увлажнения воздуха, грамотный подход к выбору одежды и уходу за ней повлияют на снижение проявлений электризации человеческого тела.
Эффективно защищает от электризации заземление. Заряд уходит по проводнику в землю и распределяется в ней, предотвращая большие и малые неприятности.
Материалы
1. Органическое стекло – твердый, прозрачный синтетический материал, хорошо плавится, с пониженной хрупкостью.
2. Сургуч – легко плавящаяся и затвердевающая смесь, состоящая из твердой смолы, воска, мела, гипса.
3. Эбонит – черного или темно-коричневого цвета резина с высоким содержанием в своем составе серы (30-40%).
Источник