Работа по физике "Электризация тел"

Электризация тел.

Электризация тел, т. е. возникновение в них электрического состояния происходит при чрезвычайно разнообразных процессах, совершаемых с этими телами. Почти всякое механическое действие, производимое с твердым телом, как, например, трение об это тело или надавливание на него другого тела, скобление, раскалывание, сопровождается развитием электричества. Так же точно электризуются тела при многих химических действиях; некоторые вещества электризуются при отвердевании; некоторые соли весьма сильно электризуются при своем выкристаллизовании из растворов. Является электричество и в жидкостях при трении этих жидкостей о твердые тела и даже при трении их о некоторые другие жидкости. Наконец, даже простое соприкосновение двух каких-либо разнородных тел, все равно, будут ли эти тела твердые или жидкие, вызывает в обоих этих телах электрическое состояние. Во всех приведенных случаях причиной электризации тел является одно и то же, а именно прикосновение, контакт разнородных тел.

Александр Вольта первыми своими опытами, произведенными в самые последние годы XVIII в., доказал, что при прикосновении друг с другом двух каких-либо проводящих электричество тел, но непременно отличающихся одно от другого по химическому составу, происходит электризация обоих этих тел, причем одно из них заряжается положительным электричеством, другое — отрицательным. Количества двух этих противоположных электричеств, являющихся на соприкасающихся телах, равны между собой.

Дальнейшие исследования обнаружили, что электризация при контакте, т. е. так называемое явление Вольты, получается не только тогда, когда приводятся в прикосновение друг с другом два тела, отличающиеся одно от другого химически, но и тогда, когда эти тела только физически неоднородны. Достаточно различия в плотностях или в температурах, чтобы при соприкосновении тел получилось явление Вольты. Явление Вольты получается и при контакте разнородных непроводников, равным образом и при контакте проводника и непроводника, а также и при контакте металлов с газами.

Электризация тел, таким образом, может происходить в различных случаях, т.е. существуют различные способы электризации тел:

1. Трение. Если потереть эбонитовую палочку о шерсть, то эбонит получит отрицательный заряд, а шерсть – положительный заряд. Наличие этих зарядов обнаруживается с помощью электроскопа. Для этого надо коснуться стержня электроскопа эбонитовой палочкой или шерстяной тряпкой, при этом часть заряда испытуемого тела переходит к стержню (слайд 2).

Не каждое вещество может передать электрические заряды. Вещества, через которые могут передаваться заряды, называют проводниками, а вещества, через которые заряды не передаются, называют непроводниками – диэлектриками (изоляторами). Проиллюстрируем разницу между проводниками и изоляторами следующим опытом.

Поставим на стол две чистые и сухие стеклянные бутылки, на их горлышки положим линейку, а к ней на шелковой нити подвесим пластмассовую авторучку так, чтобы ее нижний конец был на высоте 1 см от стола. Под ручкой положим на стол мелкие клочки бумаги.

Далее натрем шерстью палочку из сургуча или оргстекла и коснемся ею верхнего конца ручки. С бумажками внизу ничего не происходит - они лежат спокойно. А вот если на место ручки подвесить металлическую чайную ложечку, тогда бумажки придут в сильное беспокойство, как только мы коснемся ложки натертой палочкой

Почему такая разница? Да потому, что ложка металлическая, а металлы хорошо проводят электричество. Заряд, попавший с палочки, распространился по всей ложке. А пластмассовая ручка электричества не проводит, поэтому заряд остался на ее верхнем конце, а на нижний не попал.

Именно поэтому провода делают металлическими: медными, алюминиевыми, стальными - по металлу электрический ток идет хорошо. А чтобы он не ушел, куда не следует, провода одевают в оболочку из резины или из пластмассы, поскольку эти материалы электричества не проводят.

2. Соприкосновение. Если мы погрузим шарик из парафина в дистиллированную воду и потом вынем из воды, то и парафин, и вода окажутся заряженными (слайд 3). Электризация воды и парафина произошла без всякого трения. Почему? Оказывается, что при электризации трением мы лишь увеличиваем площадь соприкосновения и уменьшаем расстояние между атомами трущихся тел. В случае вода – парафин всякие шероховатости не мешают сближению их атомов. Значит, трение не является обязательным условием для электризации тел.

3. Влияние. На электризации тела через влияние основана работа электрофорной машины. Наэлектризованное тело может взаимодействовать с любым электрически нейтральным проводником. При сближении этих тел, за счет электрического поля заряженного тела (палочки) во втором теле (цилиндре) происходит перераспределение зарядов. Ближе к заряженному телу располагаются заряды по знаку противоположные заряженному телу. Дальше от заряженного тела в проводнике располагаются одноименные с заряженным телом заряды.

Так как расстояние до положительных и отрицательных зарядов в цилиндре от шара разное, то преобладают силы притяжения и цилиндр отклоняется в сторону наэлектризованного тела. Если же мы коснемся палочкой цилиндра, то произойдет деление зарядов и цилиндр оторвется от палочки. Характер их в дальнейшем будет зависеть от значения суммы их зарядов (слайд 4).

Можно, однако, поступить проще: энергично причешем собственные волосы пластмассовой расческой, а затем поднесем к кусочкам бумаги на столе и убедимся в притяжении их друг к другу за счет разности зарядов (слайд 5).

Электризация влиянием в природе может проявляться таким интересным явлением как «огни святого Эльма» - электрический разряд в форме светящихся пучков или кисточек (коронный разряд), возникающий на острых концах высоких предметов (башни, мачты, одиноко стоящие деревья, острые вершины скал и т. п.) при большой напряжённости электрического поля в атмосфере (500 В/м и выше), что чаще всего бывает во время грозы или при её приближении, и зимой во время метелей (слайд 6).

Название явление получило от имени святого Эльма - покровителя моряков в католицизме. Морякам их появление якобы сулило надежду на успех, а во время опасности - и на спасение.

В настоящее время разработаны методы, позволяющие получать подобный разряд искусственным путём. Некоторые из них доступны в домашних условиях — например, снять с себя синтетическую майку (или свитер) и направить на неё иголку. С определённого расстояния на кончике иголки возникает разряд, хорошо видимый в темноте, при этом слышно потрескивающее шипение.

4. Фотоэффект.

Электризацию светом можно проиллюстрировать следующим простым опытом (слайд 7). Направим на цинковый диск (пластину) прикрепленную к электрометру сильный световой луч. Под действием световой энергии из пластины вылетает некоторое количество электронов. Сама пластина оказывается заряженной положительно.

Электризация тел может иметь положительное значение (слайд 8):

- при окраске мелких деталей краскораспылителем, краску и тело заряжают противоположными зарядами, что приводит к большой экономии краски;

- в лечебных целях используют статический душ;

- для очистки воздуха от пыли, сажи, кислотных и щелочных паров используются электростатические фильтры;

- для копчения рыбы в специальных электромерах (рыба заряжается положительно, а электроды отрицательно, копчение в электрическом поле происходит в десятки раз быстрее).

Электризация тел может привести к неприятным эффектам (слайд 9):

- притяжение волос к расческе;

- отталкивание волос друг от друга, подобно заряженному султанчику;

- прилипание к одежде различных мелких предметов;

- на ткацких фабриках прилипание нитей к бобинам, что ведет к частым обрывам.

Для того, чтобы этого избежать, используют специальные вещества – антистатики.

Электризация тел может привести к опасным последствиям (слайд 10):

- удар молнии может привести к пожарам;

- разряд в бензовозе может привести к взрыву.

Для того, чтобы избежать опасных последствий электризации, необходимо заземление:

1. Для предохранения высоких зданий и сооружений от губительных ударов молнии во время грозы используется громоотвод, хотя название его не вполне правильное - опасен не гром, а сама молния. Гром только пугает людей своими могучими раскатами. По сути дела, это только треск от проскочившей между облаками гигантской искры - молнии. А длительные раскаты грома происходят благодаря возникающему эху - многократному отражению звука. Иногда употребляют слово «грозоотвод», что более соответствует назначению этого приспособления. Но самое правильное название - молниеотвод, ведь это защита от молнии.

Молниеотвод (слайд 11) - это металлический стержень (1), заостренный с одного конца. Стержень укрепляют на самой высокой точке здания. Острием он направлен вверх, а к другому его концу прикреплена толстая проволока – токовод (2). Противоположный конец проволоки соединен с металлическим листом, закопанным в землю (3). Вот и все устройство для предохранения зданий от удара молнии. Теперь, если в острие молниеотвода ударит гигантская искра - молния, весь ее электрический заряд уйдет в землю, не причинив вреда.

2. Бензовозы также следует заземлять – обычной металлической цепью, сбрасывающей в грунт электрический заряд и не создающей помех при передвижении (слайд 12).

Спасибо за внимание!