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📜  感应充电

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:38.405000             🧑  作者: Mango

感应充电

当我们的合成服装或毛衣从我们身上脱下时，会出现火花或噼啪声，尤其是在干燥的天气里。对于女性服装，例如涤纶纱丽，这几乎是不可避免的。雷暴期间天空中的闪电是另一种放电情况。从我们的座位上滑出后，打开车门或抓住公共汽车的铁条时，总是会感到触电。这些感觉的原因是由于摩擦绝缘表面而收集的电荷的放电。这是由于静电产生。任何不随时间运动或变化的东西都称为静态的。对来自静电荷的力、场和电势的研究称为静电学。

电中性是指在大多数物体中存在等量的正电荷和负电荷。为了给中性体充电，必须改变正负电荷的平衡。改变中性体电荷平衡的方法有：

  • 摩擦
  • 传导
  • 就职

摩擦充电

通过摩擦充电的方法包括将一个粒子与另一个粒子摩擦，使电子从一个表面移动到下一个表面。此过程可用于给绝缘体充电。

摩擦充电

不同类型的原子和原子组合构成物质对象。各种物品由于其中存在不同的原子而具有不同的电特性。电子亲和力是这些特性之一。简单地说，电子亲和力是描述物质对电子的关心程度的特征。如果物质的原子具有高电子亲和力，则该材料也会对电子产生强烈的影响。作为最普遍的充电类型之一，涡轮充电，通常称为通过摩擦或摩擦充电，电子亲和力的这种特性将是至关重要的。

考虑用一块动物皮毛摩擦橡胶气球。在摩擦过程中，橡胶的原子被压得接近动物皮毛的原子。两种原子的电子云被挤压在一起，使其他原子的原子核靠得更近。一种材料原子中的质子开始与另一种材料原子中的电子相互作用。在噼啪作响的空气中，你几乎可以听到原子说“我喜欢你的电子”。当然，一种材料的原子——在这种情况下是橡胶原子——更认真地对待他们对电子的要求。结果，橡胶原子开始从动物毛皮原子中窃取电子。摩擦停止后，这两个东西都带电了。

另一个例子是，当用一块羊毛或丝绸摩擦过的两根玻璃棒靠在一起时，它们会相互排斥。用于摩擦棒的两股羊毛或两块丝布也相互排斥。另一方面，玻璃棒和一块羊毛布相互吸引。

传导充电

当带电粒子与中性导电介质接触时，就会发生传导充电。电荷从带电物质传输到中性导体。这种方法可用于给导体充电。

通过传导充电。

当带电物体与中性物体接触时会发生传导充电。假设带正电的铝板与中性金属球接触。当中性金属球与带电的铝板接触时，它就会带电。

  • 考虑一个带负电的金属球被压在中性针式验电器的顶板上的情况。当金属球与中性验电器接触时，它会对其充电。
  • 最后，想象一个不带电的物理学者站在绝缘平台上，当学者接触带负电的范德格拉夫发电机时，中性物理学者带电。
  • 这些情况中的每一个都包括带电物体与中性物体接触。与感应充电（涉及使带电物体靠近但从不接触被充电物体）相反，传导充电需要将带电物体物理连接到中性物体。
  • 传导充电有时也称为触摸充电，因为它涉及接触。

感应充电

感应充电是一种充电方法，其中一个中性物体充电，而不实际接触另一个带电物体。带电粒子被保持在中性或不带电的导电材料附近，该导电材料在带中性带电的材料上接地。当电荷在两个物体之间流动时，不带电的导电材料会产生与带电物体极性相反的电荷。

(1) 使用带正电的棒感应充电：

使用带正电的棒感应充电。

  • 将两个金属球 A 和 B 放在绝缘平台上并将它们放在一起。
  • 将一根带正电的棒靠近其中一个球体，比如 A，但不要让它接触它。棒吸引球体中的自由电子。球体 B 的后表面现在有过量的正电荷。两种类型的电荷都包裹在金属球体中，无法逃脱。结果，它们生活在表面上。球体 A 的左表面有负电荷过剩，而球体 B 的右表面有正电荷过剩。在 A 的左侧表面上，并不是所有球体中的电子粒子都已聚集。其他电子粒子被建立在 A 左表面上的负电荷排斥。在杆的吸引力和累积电荷引起的排斥力的作用下，在短时间内达到平衡。平衡情况如图 1.4(b) 所示。
  • 电荷感应是该过程的名称，该过程几乎很快发生。收集的电荷在表面上保持可见，直到玻璃棒靠近球体，如图所示。当杆被抽出时，电荷不再受到外力的影响，并恢复到原来的中性状态。
  • 如图所示，将玻璃棒保持在球体 A 附近时，将球体分开适当的距离。（c）。发现这两个球体以相反的方向充电并相互吸引。
  • 取出杆。如图所示，球体上的电荷会重新排列（d）。现在完全分离球体。如图所示，它们上的电荷均匀分布在它们（e）上。

在此操作中，金属球将相等且带相反电荷。这称为感应充电。与通过接触充电相比，带正电的玻璃棒不会失去任何电荷。

(2) 使用带负电的棒感应充电：

使用带负电的棒感应充电。

  • 考虑两个金属球 A 和 B，它们在图中是接触的。拿一根带负电的带电棒。当带电棒靠近球体时，带电棒的电子与球体之间的排斥作用导致双球系统中的电子移开。
  • 结果，来自球体 A 的电子被传输到球体 B。由于电子迁移，球体 A 带正电，球体 B 带负电。
  • 结果，整个双球系统是电中性的。如图所示，然后将球体分离（避免与金属直接接触）。当带电棒被移除时，电荷会重新分布在整个球体中，如图所示。

静电和电磁感应之间的差异。

S. no.

Electromagnetic Induction

Electrostatic Induction

1.Without any electrical connection, the formation of emf in a conductor due to the rate of change of current in a neighboring conductor. Without any physical contact, the collection or redistribution of electric charges in a body caused by a neighboring charged body.
2.It is effective across great distances.It is effective across short distances.
3.It’s because of the rate of change in charge flow.It’s because of static charges.
4.In conductors, the effect is strongest. In insulators, the effect is strongest.
5.The cause for this is due to the electric fields of the charges.The cause is magnetic fields caused by moving charges.

电荷守恒定律

电荷是物质的一种特性，它会导致它产生和体验电和磁效应。电荷守恒背后的基本思想是系统的总电荷是守恒的。它可以定义如下：

当孤立系统中的两个物体各自的净电荷为零并且一个物体与另一个物体转移一百万个电子时，具有多余电子的物体将带负电荷，而具有较少电子的物体将带正电荷量级相同。系统的总收费从未改变，也永远不会改变。

电荷的基本性质

  • 电荷的可加性：如果一个系统有两个点电荷 q 1和 q 2 ，则系统的总电荷可以确定为 q 1和 q 2代数相加，即电荷加起来像实数或像物体的标量一样大量的。如果一个系统有 n 个电荷（q 1 , q 2 , q 3 ,…, q n ），则系统的总电荷为 q 1 + q 2 + q 3 +… + q n 。电荷和质量一样，有大小但没有方向。然而，质量和电荷之间有一个区别。物体的质量总是正的，而电荷可能是正的或负的。向系统添加费用时，必须使用某些指示。
  • 电荷守恒：根据电荷守恒定律，一个孤立系统的总电荷将始终保持不变。在任何两个时间间隔内，任何不与其周围环境交换质量或能量的系统都将具有相同的总电荷。当孤立系统中的两个物体各自的净电荷为零并且一个物体与另一个物体转移一百万个电子时，具有多余电子的物体将带负电荷，而具有较少电子的物体将带正电荷量级相同。系统的总收费从未改变，也永远不会改变。
  • 电荷的量化：所有可用的电荷都是由 e 指定的基本电荷单位的整数倍。因此，物体上的电荷 q 总是由下式给出：

q = ne

其中 n 是任何正整数或负整数。电子或质子携带的电荷是电荷的基本单位。假设电子上的电荷为负，电子上的电荷记为-e，而质子上的电荷记为+e。

示例问题

问题1：一杯水有多少正负电荷？

解决方案：

问题 2：比较静电力和重力的性质。

解决方案：

问题 3：为什么库仑力只作用于两个电荷之间的连线？

解决方案：

问题 4：如果每秒有 10 9 个电子从一个物体移动到另一个物体，需要多少时间才能在另一个物体上获得 1 C 的总电荷？

解决方案：

问题 5：写出静电感应和电磁感应的区别。

解决方案：