Elektrostatik indüksiyonu - Electrostatic induction
|yazı dizisi hakkında bir kısmı|
|elektromanyetizm|
Elektrostatik indüksiyon ayrıca Avrupa ve Latin Amerika'da "elektrostatik etki" veya basitçe "etki" olarak bilinen, bir yeniden dağıtım olan elektrik yükü yakındaki yüklerin etkisi nedeniyle bir nesnede,. Yüklü bir gövde mevcudiyetinde, izole edilmiş bir iletken bir ucunda ve diğer ucunda bir negatif yük ile pozitif bir yük geliştirir. İndüksiyon İngiliz bilim adamı tarafından keşfedildi John Canton 1753 yılında ve İsveç profesörü Johan Carl Wilcke 1762 yılında Elektrostatik jeneratörler gibi Wimshurst makine , Van de Graaff jeneratör ve electrophorus , bu ilkeyi kullanın. İndüksiyon nedeniyle, elektrostatik potansiyel ( voltaj ) bir iletkenin boyunca herhangi bir noktada sabittir. Elektrostatik İndüksiyon ayrıca statik elektrik yüklerinin böyle balonlar, kağıt veya strafor hurda gibi hafif iletken olmayan nesnelerin, cazibe sorumludur. Elektrostatik indüksiyon kanunları kadarıyla dinamik durumlarda geçerli Yan statik yaklaşım geçerlidir. Elektrostatik indüksiyon ile karıştırılmamalıdır Elektromanyetik indüksiyon .
içindekiler
açıklama
Maddenin normal yüksüz parça pozitif ve negatif eşit numaraları vardır elektrik yüklerinin birbirine yakın bulunan o her bölümünde, bu yüzden hiçbir bölümünün net bir elektrik yükü vardır. Pozitif ücretleri atomların ' çekirdekleri maddenin yapısına bağlı ve serbestçe hareket değildir. Negatif yükler atomlara olan elektronlar . Olarak , elektriksel olarak iletken metal gibi objeler, elektronların bir nesne içinde serbestçe hareket edebilirler.
Yüklü bir amacı, bir yüksüz, yakın getirilir zaman elektriksel olarak iletken bir nesne, örneğin bir metal parça olarak, nedeniyle yakın şarj kuvveti Coulomb hakları bu iç ücretleri bir ayrılmasına yol açar. Bir pozitif yük nesnesi yakın getirilir, örneğin, metal elektronlar ona doğru çekici olacaktır, (elektrostatik makine yakınındaki silindirik elektrot resim) ve karşı karşıya nesnenin tarafına hareket eder. Elektronlar bir alanının dışına taşıdığınızda, onlar yüzünden çekirdeklere dengesiz pozitif yük bırakın. Bu en yakın dış ücret ve ondan kısmında pozitif yük bir bölgeye nesne üzerinde negatif yük bir bölgede sonuçlanır. Bunlar denir kaynaklı masraflar . Harici şarj negatif ise, tahsil bölgelerin polarite tersine dönecek.
Bu süreç nesnede zaten suçlamaların sadece bir yeniden dağıtım olduğundan, değişmez toplam nesne üzerinde yük; hala net yüke sahiptir. Bu indüksiyon etkisi tersinirdir; Yakındaki şarj kaldırılırsa, pozitif ve negatif iç şarjlar arasında cazibe onları tekrar içe geçmeye neden olur.
indüksiyonu ile bir nesne şarj
Bununla birlikte, indüksiyon etkisi aynı zamanda bir nesne üzerinde bir net yüke koymak için kullanılabilir. Bu pozitif yükü yakın iken, bu amaç, bir an için üzerinden bağlı, ise iletken yolu elektrik zemine hem pozitif ve negatif yük büyük bir rezervuar, toprak içinde negatif yük bir nesne içine akacaktır Yakınlarda pozitif yükün cazibe altında. Zemin ile temas kırıldığında, nesne bir net negatif yüke sahip bırakılır.
Bu yöntem, bir kullanılarak gösterilebilir altın yapraklı elektroskop elektrik yükü tespit edilmesi için bir alettir. Elektroskop önce boşaltılır ve yüklü bir nesne daha sonra aletin üst terminaline yakın getirilir. İndüksiyon içinde ücretleri bir ayrılmasına neden olur elektroskop üst uç nesnesinin zıt polaritede bir net yüke kazanır, böylece altın yapraklar aynı polaritede bir yükü elde ederken, 'in metal çubuk. Her iki yaprak aynı yüke sahip oldukları için, birbirlerini iterler ve dağılmaya. Elektroskop net şarjı ele olmamıştır: şarjlı nesne uzakta yapraklar yeniden bir araya gelecek elektroskop taşınacak olsaydı bu yüzden onun içinde şarj sadece, dağıtılamaz edilmiştir.
Bir elektriksel temas kısaca elektroskop terminali arasında yapılır Ancak toprağa bir parmak ile terminaline temas, örneğin, bu terminale yakın bir nesne üzerinde yükü tarafından çekilen terminale yere akmasına yükü neden olur. Bu ücret altından dallar görev nötralize nedenle yaprakları yine bir araya gelir. Elektroskop artık şarj nesnesinin madde özelliklerine polariteli bir net yük karşısında içerir. Yeryüzüne elektrik kontağı kırıldığında parmak, sadece kaçamaz elektroskop aktı ekstra ücret kaldırarak örneğin, ve enstrüman net yükü korur. Yük indükleyici şarj çekim ile elektroskop terminalinin üzerinde tutulur. Uyaran şarj uzağa taşındığında Fakat, şarj yayımlanan ve yaprakların elektroskop terminali boyunca yayılır, bu nedenle altın yaprakları yine ayrı hareket edilir.
sonra topraklama elektroskop kalan şarj işareti dış indükleyici ücret işareti daima karşısındadır. indüksiyon iki kural şunlardır:
- Nesne topraklanmazsa yakındaki şarj neden olacaktır eşit ve zıt bir nesne suçlamalarla.
- Eğer herhangi bir bölümü indükleyici şarj yakın olduğu zaman nesnenin bir an topraklanır, indükleyici sorumlu polariteyi bir yükü karşıttır nesnesine yerden çekici olacaktır, ve bir yük ile kalacak ters indükleyici şarj etmek.
iletken bir nesnenin içine elektrostatik alan sıfırdır
Bir Kalan soru kaynaklı ücretleri ne kadar büyüktür. Ücretleri hareketi neden olur kuvvet bunların üzerinde uyguladığı elektrik alanı ile dış tahsil nesnenin Coulomb yasası . Metal objede ücretleri ayırmak devam ederken, ortaya çıkan pozitif ve negatif bölgeler harici yük alanına karşıt kendi elektrik alanı oluşturmak. Bu işlem, bir (ikinci bir bölüm içinde) çok hızlı bir şekilde kadar devam denge içinde indüklenen yükler tam metal objenin iç boyunca dış elektrik alanı iptal etmek için doğru boyuttadır ulaşılır. Sonra metal iç kalan mobil ücretleri (elektronlar) artık bir güç hissediyorum ve ücretler net hareket durur.
Bağlı yük yüzeyinde bulunan
bir metal objenin iç cep ücretleri herhangi bir yönde hareket etmekte serbesttir olduğundan, metal içindeki yüklerin statik konsantrasyon söz konusu olamaz; olsaydı, onu etkisiz hale getirmek için ters polarite ücret çekecek. onlar metalin yüzeyine ulaşması ve sınır ile hareket etmesini kısıtlı yerlerde, orada toplamak kadar bu nedenle indüksiyon içinde, mobil ücretleri harici şarj etkisi altında hareket ederler.
Bu iletken nesneler üzerinde elektrostatik ücretleri nesnenin yüzeyinde bulunması önemlidir ilkesini kurar. Dış elektrik alanlar tam içinde alanını iptal metal nesnelerin yüzey ücretleri uyarır.
İletken bir nesne boyunca voltajın sabit olduğu
Elektrostatik potansiyel ya da gerilim iki nokta arasındaki olarak tanımlanır enerji yükün boyutuna bölünmesiyle iki nokta arasında bir elektrik alanı ile bir küçük bir ücret hareket ettirmek için gereken (iş). Noktadan yönlendirilen bir elektrik alan varsa işaret edecek o zaman hareketli bir şarjla bir kuvvet uygulayacaktır için . Çalışmaları bunun geçmek yapmak için bir kuvvet tarafından şarjla yapılması gerekecektir elektrik alanın karşıt gücüne karşı. Böylece ücretten elektrostatik potansiyel enerji artacaktır. Yani noktada potansiyel noktasında daha yüksektir . Elektrik alan herhangi bir noktada gradyan arasında (değişim oranı) elektrostatik potansiyele :
Ücretleri kuvvet uygulamak üzere bir iletken nesne içinde herhangi bir elektrik alanı olabilir yana , iletken bir nesnenin içinde, potansiyel gradyanı sıfır
Bu söz bir başka yolu, elektrostatik olarak, elektrostatik indüksiyon iletken bir nesne boyunca potansiyeli (gerilim) aynı düzeyde kalmaktadır olmasıdır.
bir dielektrik madde İndüksiyon
Benzer bir indüksiyon etkisi meydana iletken olmayan ( dielektrik ) nesneler ve küçük hafif iletken olmayan nesnelerin, balon gibi, kağıt veya parçalarına cazibe sorumludur Strafor için, statik elektrik yüklerinin yanı sıra (yukarıda, kediyi bakınız), statik sarılmak içinde çamaşırlar.
Yalıtkanların olarak, elektronlar için bağlı atomu ya da moleküller ve iletkenler olarak nesne hakkında hareket etmek üzere serbest değildir; Bununla birlikte, bunlar moleküllerin içinde küçük bir hareket edebilir. Bir pozitif yük iletken olmayan bir nesne yakın getirilir, her molekülde elektronlar buna doğru çekilirler ve pozitif ise, suçlanırdın molekülün tarafına hareket çekirdekler itilir ve molekülün karşı tarafına hafifçe hareket. Negatif yükler pozitif yüklerin daha dış şarj artık daha yakın olduğu için, onların cazibe şarj doğru molekülünün küçük net cazibe sonuçlanan pozitif yüklerin itme daha büyüktür. Bu denir polarizasyon ve polarize moleküller olarak adlandırılır dipolleri . Bu etki mikroskobik olmakla pek çok molekülleri olmadığından, bu Strafor gibi hafif bir nesneyi taşımak için yeterli kuvvete kadar ekler. Bu çalışma prensibi olan pit-top elektroskop .