Номер 5, страница 405 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 87. Диэлектрики в электростатическом поле. 15. Энергия электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов. Электростатика - номер 5, страница 405.

Условие.

5. Как используется поляризация частиц для очистки газа?

Решение.

Поляризация частиц используется для очистки газов в устройствах, называемых электростатическими precipitators или электрофильтрами. Принцип их действия основан на взаимодействии частиц-загрязнителей с сильным неоднородным электрическим полем.

Процесс очистки происходит следующим образом. Загрязненный газ пропускается через камеру, где между коронирующими электродами (обычно отрицательно заряженными тонкими проводами) и осадительными электродами (заземленными пластинами) создается высокое напряжение. Это напряжение вызывает коронный разряд вблизи проводов, который ионизирует газ, создавая большое количество ионов.

Взвешенные в газе частицы (пыль, дым) взаимодействуют с полем. Изначально нейтральные частицы, являющиеся диэлектриками, поляризуются в электрическом поле — в них происходит разделение положительных и отрицательных зарядов. Поскольку поле неоднородно (наиболее сильное у тонких проводов), на поляризованную частицу начинает действовать сила, втягивающая ее в область более сильного поля. Однако этот эффект слабее основного механизма очистки. Главную роль играет то, что ионы, созданные коронным разрядом, сталкиваются с частицами загрязнителя и передают им свой заряд (обычно отрицательный).

Получив значительный электрический заряд, частицы начинают интенсивно двигаться под действием электрической силы к противоположно заряженным осадительным электродам. Там они оседают, отдают свой заряд и накапливаются. Очищенный газ выходит из фильтра. Периодически осадительные электроды очищаются (например, путем встряхивания), и собранная пыль удаляется.

Таким образом, поляризация является начальным этапом взаимодействия нейтральной частицы с полем, но ключевым для эффективной очистки является процесс принудительной зарядки частиц и их последующее осаждение в электрическом поле.

Ответ: Поляризация частиц используется в электрофильтрах для очистки газа. Когда нейтральные частицы-загрязнители попадают в сильное неоднородное электрическое поле, они поляризуются (в них разделяются положительные и отрицательные заряды), и на них начинает действовать сила, притягивающая их в область более сильного поля. Однако основной, более эффективный механизм очистки заключается в том, что частицы принудительно заряжаются ионами, которые образуются в результате коронного разряда. После этого уже заряженные частицы под действием электрического поля движутся к специальным осадительным электродам и удаляются из потока газа, делая его чистым.