Электризация - что это такое и как происходит?

Электризация - удивительное и загадочное явление природы, которое мы наблюдаем повсеместно, но далеко не всегда задумываемся о его сущности. Давайте разберемся, что представляет собой электризация, какие существуют ее виды и примеры, каковы причины и следствия этого феномена. Узнаем много нового и полезного!

Определение электризации

Электризация это явление, которое заключается в перераспределении электрических зарядов между телами. Оно известно человечеству с древних времен - еще древние греки замечали, что натертый янтарь притягивает легкие предметы. Однако научное изучение феномена электризации началось только в Новое время.

Первые серьезные опыты по электризации различных тел проводил английский ученый Уильям Гильберт в 16-м веке. Однако Гильберт не смог наэлектризовать металлические предметы и решил, что это невозможно.

В 18-м веке французский исследователь Шарль Дюфе открыл существование двух видов электрических зарядов, которые в дальнейшем назвали положительными и отрицательными. А уже в 20-м веке была раскрыта природа этих зарядов и механизм явления электризации.

Итак, современная наука дает следующее определение: электризация - это явление перераспределения электрических зарядов между телами при их контакте. В результате нейтральные ранее тела приобретают избыток положительных или отрицательных зарядов.

Два рода электрических зарядов

Как уже было указано, существуют два принципиально разных электрических заряда:

• Положительный заряд. Его носителями являются положительно заряженные ионы или протоны.
• Отрицательный заряд. Его носителями служат отрицательно заряженные ионы и электроны.

Между положительными и отрицательными зарядами действуют два разных принципа взаимодействия:

1. Одноименные заряды отталкиваются.
2. Разноименные заряды притягиваются.

Эти принципы лежат в основе любых электрических явлений, в том числе и электризации процесса перетекания зарядов с одного тела на другое. Рассмотрим подробнее, каким именно образом происходит электризация тел.

Основные способы электризации тел

Существует несколько основных способов, с помощью которых можно электризовать нейтральные тела и сообщить им избыточный положительный или отрицательный заряд:

1. Электризация трением - самый распространенный способ. При трении двух разнородных тел происходит их контакт и обмен электронами между атомами веществ. Одно из тел отдает часть своих электронов, другое их получает.
2. Электризация соприкосновением возможна, если хотя бы одно из взаимодействующих тел уже предварительно заряжено. При контакте часть его заряда перетекает на другое тело.
3. При электризации индукцией используется заряженное тело, которое своим электрическим полем наводит разделение зарядов на соседних нейтральных проводниках или диэлектриках, не касаясь их.
4. Существуют и другие способы электризации, такие как воздействие света, изменение давления или температуры, химические реакции. Они используются реже, чем описанные выше.

Некоторые интересные примеры электризации из повседневной жизни:

• Если быстро снять свитер из шерсти, волосы встают дыбом от статического электричества, образовавшегося при трении одежды о тело.
• Молнии в грозу - грандиозные электрические разряды, возникающие при электризации частиц воздуха в облаках.
• Копировальные аппараты и принтеры могут электризовать бумагу при ее движении и нагреве. Отсюда известный эффект "липкой" распечатки.

Как видим, электризация - это повсеместное явление, которое часто происходит вокруг нас, даже когда мы этого не замечаем. Электризация имеет важнейшее значение в природе и технике. Поговорим теперь о необходимых для нее условиях.

Условия возникновения электризации

Чтобы между телами мог произойти обмен электрическими зарядами и наступить явление электризации, необходимо выполнение следующих условий:

1. Наличие как минимум двух разнородных тел, атомы которых обладают существенно разной энергией связи электронов с ядрами.
2. Тесный контакт этих тел, чтобы атомы в зоне их соприкосновения могли как можно ближе взаимодействовать.

Только при выполнении обоих условий возможен обмен электронами и получение избыточных зарядов телами в результате процесса перераспределения частиц.

На этом можно завершить первую половину нашей статьи об электризации. Во второй части мы поговорим о практическом применении этого явления в технике и повседневной жизни.

Свойства и применение статического электричества

Электрические заряды, возникающие на телах при электризации, называются статическим электричеством. Для него характерны следующие особенности:

• Заряд не перемещается по поверхности или внутри тела, а локализован в том месте, где возник.
• Со временем происходит постепенная нейтрализация заряда.
• При наличии возможности происходит разряд - быстрая нейтрализация накопленного заряда.

Статическое электричество широко используется в технике и быту:

Применение статики в технике

• Электростатические фильтры очистки воздуха
• Защита электронных компонентов от статических разрядов
• Электрографическая печать и фотокопирование
• Электростатическое напыление (покраска, металлизация поверхностей)

Использование в быту

• Привлечение пыли в бытовые пылесосы за счет статики
• Крепление легких предметов (картин, чертежей) на стены
• Снятие натяжения синтетических тканей перед стиркой

Законы электризации

Два важнейших физических закона, описывающих явление электризации:

1. Закон Кулона - определяет силу взаимодействия между двумя заряженными телами.
2. Закон сохранения электрического заряда - при любых перераспределениях зарядов сумма всех зарядов в замкнутой системе остается неизменной.

Эти закономерности универсальны, действуют на всех уровнях микро- и макромира и позволяют описать любые электрические явления, в том числе различные случаи электризации тел.

Опасности статического электричества и защита

Несмотря на полезность, электрические заряды могут быть и опасны:

• Удар током при прикосновении к заряженному проводнику
• Зажигание горючих паров и пыли
• Выход из строя чувствительных электронных устройств

Для предотвращения нежелательных последствий статического электричества применяют:

• Заземление оборудования
• Ионизацию воздуха
• Использование антистатических материалов
• Увлажнение воздуха

Электризация в природных явлениях

В заключение отметим важную роль процесса электризации в некоторых природных явлениях на нашей планете:

• Грозовые разряды молний в атмосфере
• Полярные сияния
• Электрические разряды при извержении вулканов
• Свечение верхних слоев атмосферы

Масштабы и энергия этих явлений гораздо выше, чем при искусственной электризации, но их природа едина и подчиняется тем же законам переноса и взаимодействия электрических зарядов.