Номер 11, страница 187, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 4. Электрический заряд. Электрическое поле. Параграф 47. Исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 11, страница 187.

Условие.

• Электризация в технике.

Решение.

Электризация тел — это явление приобретения телами электрического заряда в результате различных процессов, чаще всего трения. В технике и на производстве электризация может быть как вредным и опасным явлением, с которым необходимо бороться, так и полезным процессом, лежащим в основе многих технологий.

Вредное действие электризации и борьба с ним

Накопление статических зарядов на оборудовании, материалах или людях может приводить к негативным последствиям. Это особенно актуально в отраслях, где используются диэлектрические материалы или легковоспламеняющиеся вещества.

Основные проявления вредного действия:

1. Возникновение искровых разрядов. Разряд статического электричества может породить искру. В пожаро- и взрывоопасных средах (например, на химических предприятиях, мукомольных заводах, АЗС, в текстильной промышленности) такая искра может стать причиной воспламенения паров бензина, горючих газов или взвеси пыли (мучной, угольной), что приводит к пожарам и взрывам.

2. Нарушение работы электроники. Электронные компоненты, особенно микросхемы, чрезвычайно чувствительны к электростатическим разрядам (ESD - Electrostatic Discharge). Разряд, который человек может даже не почувствовать, способен необратимо повредить или полностью вывести из строя сложное и дорогостоящее электронное оборудование.

3. Сбои в технологических процессах. В полиграфии наэлектризованные листы бумаги слипаются, что мешает их правильной подаче в печатную машину. В текстильной промышленности заряженные нити отталкиваются друг от друга, спутываются и рвутся, что снижает качество продукции и производительность.

Методы борьбы с вредной электризацией:

– Заземление. Наиболее распространенный способ. Металлические части оборудования, трубопроводы, корпуса машин надежно соединяют с землей. Это обеспечивает стекание возникающих зарядов в землю, предотвращая их накопление.

– Увеличение влажности воздуха. При относительной влажности воздуха выше 60–70% на поверхностях предметов образуется тончайшая пленка влаги, которая обладает электропроводностью. По этой пленке заряды стекают, и сильная электризация не происходит.

– Использование ионизаторов воздуха. Специальные устройства (нейтрализаторы статического электричества) ионизируют воздух вблизи наэлектризованных объектов. Ионы противоположного знака из воздуха притягиваются к заряженной поверхности и нейтрализуют ее заряд.

– Применение антистатических материалов. Использование токопроводящих напольных покрытий, специальной одежды и обуви, а также обработка материалов антистатическими добавками и спреями, которые увеличивают их поверхностную проводимость.

Полезное применение электризации

Явление электризации целенаправленно используется во многих современных технологических процессах для повышения их эффективности и создания новых продуктов.

Примеры полезного применения:

1. Электростатическая покраска. Частицам распыляемой краски сообщается отрицательный заряд, а окрашиваемому изделию (например, кузову автомобиля) — положительный заряд (или оно заземляется). Заряженные частицы краски притягиваются к изделию и равномерно осаждаются на его поверхности, включая труднодоступные места. Этот метод значительно экономит краску (до 40-50%) и улучшает качество покрытия.

2. Электрофильтры для очистки газов. Используются на заводах и ТЭЦ для улавливания из дыма твердых частиц (золы, сажи). Частицы дыма, проходя через камеру фильтра, получают электрический заряд под действием коронного разряда, а затем притягиваются к противоположно заряженным электродам и оседают на них. Эффективность таких фильтров достигает 99%.

3. Ксерография (лазерная печать и копирование). Основа работы копиров и лазерных принтеров. На предварительно заряженный светочувствительный барабан лазерным лучом проецируется изображение. Освещенные участки барабана теряют заряд. Затем на барабан наносится мелкодисперсный порошок — тонер, который прилипает только к оставшимся заряженным участкам. После этого изображение с тонером переносится на бумагу и закрепляется нагревом.

4. Электростатическая сепарация. Метод разделения смесей сыпучих материалов. Смесь пропускается через электрическое поле. Частицы разных материалов электризуются по-разному и поэтому отклоняются полем на разные углы, что позволяет разделить их. Так обогащают руду, очищают зерно от сорняков.

5. Флокирование. Процесс нанесения ворсового покрытия. На покрытую клеем поверхность в электрическом поле наносят короткие наэлектризованные волокна (флок). Силы поля ориентируют волокна перпендикулярно поверхности и с силой «вбивают» их в клеевой слой, создавая ровное бархатистое покрытие.