Transcript Изтегли

Електростатика
Дял от физиката, в който се изучават
електростатичните явления.
Електрични
заряди
Какво е Електричен заряд ?
 Електричният заряд като физична величина се
означава с (Q, q) и се измерва в кулони (С).
 Електричният заряд е количествена характеристика на
наелектризираните тела.
В наелектризираните тела винаги има някакъв брой
некомпенсирани заряди.
 Големината на електричният заряд на едно тяло се
определя от броя на некомпенсираните заряди в него.
 Електричните заряди са източници на електричното
взаимодействие.
 Носители на електрични заряди са частиците изграждащи
веществата – протони(р+), електрони(е-), йони(К+, А-).
Наелектризиране на телата
При нарушаване на баланса между положителните и
отрицателните заряди, телата се наелектризират.
.
Електростатична машина
Генератор на ван де
Грааф
Начини за наелектризиране на телата
1. При триене на две тела без заряд,
електрони от едното тяло преминават
в другото и техният заряд става
разноименен.
2. При допир на две тела, от
които едното заредено, неговият
заряд се разпределя между телата
и зарядът им става еднакъв.
3. Наелектризиране по индукция представлява преразпределение на
елeктр. заряди на телата (или част от
тях), като в резултат от това телата
се зареждат разноименно.
Свойства на зарядите
 Могат да съществуват в две разновидности :
положителни и отрицателни, като големината на
заряда на p+ и e- е еднаква.
 Взаимодействат си от разстояние.
 Взаимодействат с електрични сили на
привличане и отблъскване.
Свойства на зарядите
 Зарядите са винаги кратни на елементарен
електричен заряд е Елементарен електричен заряд е: е = 1,67.10-19 С.
 Големината на електричният заряд q на едно тяло
се определя от броя на некомпенсираните заряди
в него: q = n.e ( n = ±1, ±2, ±3…)
 Електричният заряд се запазва.
Закон за запазване на
електричния заряд
Зарядите могат да възникват и изчезват само по
двойки (положителни и отрицателни, с еднаква
големина), поради което сумата от положителните
и отрицателните заряди в една изолирана система
е постоянна величина.
Пълният електричен заряд /сумата от
положителните и отрицателните заряди/ на
затворена система не се променя с течение на
времето.
q
i
i
 const
Проводници и изолатори
Според способността си да пренясят електрични заряди
телата се разделят на две групи:
Диелектрици - това са тела(вещества), през които
електричните заряди не могат да се движат свободно(стъкло,
дърво, хартия, пластмаса,каучук, смола ...).
Стъклена пръчка
Проводници - това са тела (вещества), в които електричните
заряди могат да се движат под действие на електрични
сили(метали, елекролити...).
-------------------Металната пръчка има свободни отрицателни заряди.
Различните свойства на проводниците и диелектриците се обясняват от теорията за строежа на
веществата:
Част от електроните на проводниците могат свободно
да се движат вътре във веществото, докато в
диелектриците практически няма свободни заряди, тъй
като всички електрони са здраво свързани с атомните
ядра.
Полупроводници(силиций, германий, въглерод…) изменят електропроводимостта си в широки граници
в зависимост от температурата и някои други
фактори.
Приложения на електростатичното
взаимодействие
Фотостатично копиране:
Лазерни принтери
Копирни машини
Как работи ксерокс апаратът?
Най-съществената част в ксерокс апарата е
един светлочувствителен слой. На тъмно той
се зарежда с положителни заряди, а когато се
освети, се разрежда. Копираният документ се
проектира върху слоя – тъмните места
(изображенията на букви, линии и т.н.)
остават положително заредени, а осветените
места губят зарядите си. След това слоят се
посипва с черен прах –тонер, чиито частици
са отрицателно заредени. Тонерът полепва
само по неосветените места. До слоя се
притиска положително зареден лист хартия,
при което тонерът се прехвърля върху нея –
изображението вече е върху хартията. За да
се закрепи изображението, хартията се
загрява, тонерът се разтопява и прилепва към
нея – копието е готово.
Електрофилтри
При изгарянето на въглища
в ТЕЦ се отделят голямо
количество сажди. За да не
попадат в атмосферата, в
комина на ТЕЦ се
монтира електричен филтър. В него има мрежа от
отрицателно заредени жици
и положително заредени
метални плочи. Саждите се
наелектризират
отрицателно от жиците,
отблъскват се от тях и
полепват по плочите, от
които се отстраняват лесно.
Такъв филтър може да
улови десетки тонове сажди
в час!
Промишлено боядисване на метални
повърхности
Електростатичните
пистолети
се
отличават със своята изключителна
икономичност.
Чрез
високото
напрежение ( до 80 kV ) между
бояджийския пистолет и заземения
детайл се създава електростатично поле.
Еднополюсно натоварените лакови
частици се движат от пистолета към
детайла, взаимно се отблъскват и
полепват след това равномерно върху
обекта.
Електричните сили намират приложение и
при боядисване на метални предмети в
промишлени мащаби: капчиците боя,
излитащи от бояджийския пистолет, и
предметите се зареждат с противоположни
по знак заряди. Капчиците се привличат от
предметите и така боята се нанася поравномерно, почти няма капчици, които да
не попадат върху предмета (пести се боя)
Пазете чиповете
Ако държим микрочип с ръка
близо до зареден обект , в
крачетата на микрочипа се
индуцират заряди, които лесно
могат да го повредят. Затова
хората, които работят с
микрочипове, носят облекла с
покритие, което не позволява
натрупване на статични заряди.
Такова покритие имат и подовете
на помещенията, в които се
работи с микрочипове.
Микрочиповете се манипулират и
опаковат със специални уреди.
А какво е CCD-камера?
Основна част на всеки цифров фотоапарат е
т. нар. CCD-камера (си-си-ди камера – от
английското carge-coupled-device – прибор
със свързан заряд). CCD-камерата се състои
от мрежа от клетки (пиксели), покрити със
светлочувствителен материал. Обективът на
фотоапарата формира върху мрежата
действителен образ на обекта. Всеки пиксел
се наелектризира в зависимост от
падналата върху него светлина,
електричните импулси, създадени от
зарядите, се обработват и записват в
паметта на апарата, като впоследствие се
използват за възпроизвеждане на образа –
на хартия, или на телевизионния екран.
CCD-камерите в любителските фотоапарати
използват няколко (3–7) милиона пиксела.
За фотографиране на далечните
астрономически обекти се използват CCDкамери, в които на един квадратен
милиметър има по 50 000 пиксела!