Електризація – це процес надання тілу електричного заряду за рахунок інших тіл. Процес, що приводить до появи на тілах або різних частинах одного тіла надлишку електричного заряду.
Це може виникати при контакті різних матеріалів або під впливом зовнішнього впливу, під дією світла, тертя й інших взаємодій.
Приклади електризації
- Розчісування волосся – при розчісуванні волосся пластмасовим гребінцем відбувається електризація. Волосся набуває негативного заряду, а гребінець – позитивного. Цей заряд можна побачити, якщо поблизу волосся піднести тонку паперову смужку.
- Блискавка – це природний процес електризації, який відбувається в атмосфері.
- Натирання вовною бурштину чи ебоніт шерстю.
Механізм електризації
Древні греки помітили, що бурштин при натиранні його вовною притягує до себе інші тіла. Древні греки називали його електроном через властивість притягувати тіла. Звідси й пішла назва «електрика».
Про тіло яке після натирання притягує до себе тіла, кажуть що воно наелектризоване. Знання про будову атомів допомагають зрозуміти електризацію тіл.
В центрі атома знаходиться ядро, яке складається з протонів і нейронів, а навколо ядра рухаються електрони. Атом в цілому не має заряду він нейтральний тому що позитивний заряд його ядра дорівнює негативному заряду всіх його електронів.
Атом що втратив один або декілька електронів, уже не буде нейтральним, а буде мати позитивний заряд. Тоді його називають позитивним іоном.
Зайвий електрон що приєднується до нейтрального атома, робить атом – негативним іоном.
У звичайних умовах в тілі кількість електронів дорівнює кількості протонів. Всі електрони однакові й кожен з них має найменший негативний заряд. Всі протони також однакові й кожен з них має позитивний заряд, що рівний заряду електрона. Отже, сума всіх негативних зарядів в тілі рівна сумі всіх позитивних зарядів в ньому і тіло в цілому не має заряду: воно електрично-нейтральне.
Коли нейтральне тіло отримує електрони від іншого тіла то воно отримує негативний заряд. Негативно заряджене тіло має надлишок електронів.
Коли нейтральне тіло втрачає електрони, то воно отримує позитивний заряд. Тіло заряджене позитивно якщо в нього недостатньо електронів.
Тіло отримує електричний заряд або електризується коли воно отримує або втрачає електрони.
Якщо ебонітову паличку труть об шерсть ебоніт заряджається негативно, а шерсть позитивно. При терті електрони з шерсті переходять на ебоніт, з тієї речовини в якій сили тяжіння до ядра атому менше на ту речовину в яких ці сили більші. В ебонітовій паличці буде надлишок електронів, а в шерсті їх буде не вистачати. Заряд шерсті та ебонітової палички рівні по абсолютному значенню, адже скільки електронів втратила шерсть, стільки й отримала ебонітова паличка. Отже, при електризації тіл заряди не створюються, а тільки розділяються: частина негативних зарядів переходить з одного тіла на інше.
Ті електрони що рухаються в атомі, розміщуються далі від ядра притягуються до нього слабше, ніж ближні електрони.
Електрони найбільш віддалені від ядра, покидають своє місце й вільно рухаються між атомами, такі електрони називають вільними електронами. Саме вільні електрони створюють електричний струм.
Виявлення та вимірювання електричного заряду
Електроскоп
Електроскоп – це прилад для виявлення електричних зарядів, завдяки якому виявляють чи наелектризоване тіло і приблизно визначають величину електричних зарядів.
При дотику зарядженого тіла, зі стрижнем електроскопа електричні заряди розподіляються по стрижню та листочкам. Оскільки однойменно заряджені тіла відштовхуються, під дією сили відштовхування листочки електроскопа розійдуться на деякий кут. Причому що більше величина заряду електроскопа, то більше сила відштовхування листочків і тим на більший кут вони розійдуться.
Електрометр
Електрометр – це пристрій, який використовується для вимірювання електричного заряду або потенціалу.
Доторкнемося позитивно зарядженою паличкою до стержня електрометра. Стрілка електрометра відхилиться деякий кут. Поворот стрілки пояснюється тим, що при дотику зарядженого тіла зі стрижнем електрометра електричні заряди розподіляються за стрілкою та стрижнем. Сили відштовхування, що діють між однойменними електричними зарядами на стрижні та стрілці, викликають поворот стрілки. Наелектризуємо ебонітову паличку ще раз і знову торкнемося нею стрижня електрометра. Досвід показує, що при збільшенні електричного заряду на стрижні кут відхилення стрілки від вертикального положення збільшується. Отже, по кутку відхилення стрілки електрометра можна будувати висновки про значення електричного заряду, переданого стрижню электрометра.
Небезпека електризації
Електризація може бути небезпечною, якщо вона відбувається в великих масштабах.
- Блискавка може спричинити пожежі та травми.
- Електризація також може бути небезпечною для людей, які працюють з електричним обладнанням.
- Електростатичний заряд може пошкодити електронні пристрої та компоненти, такі як комп’ютери, мікросхеми та інші обладнання.
- При роботі з легкозаймистими речовинами, такими як пальне або розчинники, електризація може призвести до небезпечних іскор та пожеж.
Застосування електризації
Електризація широко використовується в багатьох технологічних процесах та пристроях.
Технологічні процеси:
- Продукція паперу: Електризація використовується для розгладження паперових волокон і створення рівної поверхні паперу.
- Фарбарство: Електризація використовується для рівномірного розподілу фарби на поверхні.
- Виробництво пластмас: Електризація використовується для перемішування компонентів пластмаси і створення рівномірної структури матеріалу.
- Печать: Електризація використовується для перенесення зображення на папір або іншу поверхню.
Пристрої:
- Електростатичний принтер: Електризація використовується для створення зображення на папері за допомогою чорнила, заряджених статичною електрикою.
- Електростатичний сепаратор: Електризація використовується для розділення сумішей матеріалів за їх електропровідністю.
- Електростатичний пилосос: Електризація використовується для притягування пилу і бруду до поверхні пилососа.
Інші застосування:
- Електризація використовується в медицині для лікування деяких захворювань.
- Електризація використовується в косметиці для створення ефекту омолодження.
- Електризація використовується в аерокосмічній промисловості для створення статичних зарядів на космічних кораблях.