Електростатична индукция | dLambow

(Electrostatic induction) -

Електростатична индукция: Същност, принципи, реализация, параметри и приложения

Същност на електростатичната индукция

Електростатичната индукция (Electrostatic induction) е физично явление, при което се появяват индуцирани електрически заряди по повърхността на проводник, разположен в електростатично поле, без да се докосва до заредения предмет. Така се натрупват некомпенсирани положителни и отрицателни електрически заряди, т.нар. „индуцирани“ заряди. Когато проводник се намира в близост до електрически зареден предмет, той се поляризира, т.е. зарядите в него се преразпределят така, че едната му страна се зарежда с противоположен заряд, а другата - със същия заряд.

Електростатична индукция (Electrostatic induction)

Принцип на електростатичната индукция

В основата на електростатичната индукция е електростатичното поле. Когато зареден обект (наричан индуциращ) се доближи до незареден проводник, електрическото поле на индуциращия обект действа върху свободните електрони в проводника.

- Електростатично поле

За да се осъществи индукция, е необходимо да има първоначално електростатично поле, създадено от зареден предмет.

• = Привличане: Положителният заряд на индуциращия обект привлича свободните електрони в проводника, карайки ги да се преместят към края на проводника, по-близко до него.
• = Отблъскване: В същото време, свободните електрони в проводника се отблъскват взаимно, което води до преразпределение на зарядите:
• - - Близкият край: Натрупване на отрицателен заряд
• - - Противоположният край: Натрупване на положителен заряд

- Проводник

Електростатичната индукция се наблюдава само в проводници, т.е. материали, в които електрическите заряди се движат свободно.

- Преразпределение на зарядите

Под влиянието на външното поле, свободните електрони в проводника се преразпределят:

• - - Едната страна: Отблъскват се от заряда на първоначалния предмет и се натрупват на противоположната страна.
• - - Другата страна: Остават с недостиг на електрони и се зарежда положително.

- Електростатично равновесие

След преразпределението на зарядите в проводника, се достига електростатично равновесие, при което електростатичното поле вътре в проводника е равно на 0.

- Електростатично привличане

Индуцираните заряди в проводника и зарядите на първоначалния предмет се привличат електростатично.

Реализация:

- Зареден предмет

За да се осъществи индукция, е необходим предмет, зареден с електрически заряд (положителен или отрицателен).

• = Зареждане чрез докосване: При допир на зареден предмет до проводник, част от заряда на предмета се прехвърля върху проводника. Става чрез докосване на незареден проводник до зареден обект, последвано от раздалечаване.
• = Зареждане чрез влияние: Приближаване на зареден предмет до проводник, без да се докосва до него, предизвиква поляризация на проводника. Става чрез доближаване на зареден обект до незареден проводник без докосване.
• = Зареждане с електростатична машина: Използване на въртящи се дискове и проводници за генериране на високо напрежение.

- Проводник

Проводникът може да бъде под формата на метална топка, пръчка, плоча или друг проводящ обект. Формата и размерите на проводника не влияят на индукцията.

- Разстояние

Проводникът се поставя в електростатичното поле на заредения предмет, но без да се докосва до него. Колкото по-близо е проводникът до зарядения предмет, толкова по-силна е индукцията.

- Заземяване

За да се усилят индуцираните заряди, проводникът може да се заземи.

Параметри:

• - Заряд на индуциращия обект: Зависи от заряда на първоначалния предмет. Колкото по-голям е зарядът, толкова по-силно е индуцираното преразпределение на зарядите.
• - Сила на заряда: Колкото по-силен е зарядът, толкова по-силни са индуцираните заряди.
• - Разстояние между обектите: Колкото по-близо са обектите, толкова по-силно е индуцираното преразпределение на зарядите.
• - Вид на проводника: Формата и материалът на проводника не влияят на индуцираните заряди. Проводимостта на материала на проводника влияе на лекотата, с която се преразпределят зарядите.

Приложения:

• - Електростатични генератори: Използват се за генериране на високо напрежение.
• - Кондензатори: Зареждането на кондензатори се основава на електростатичната индукция.
• - Електростатични филтри: Използват се за пречистване на въздух от прахови частици.
• - Електростатично боядисване: За равномерно нанасяне на боя върху различни повърхности.
• - Медицински изображения: За създаване на образи на вътрешността на човешкото тяло (електростатична мамография).
• - Метеорология: За изучаване на мълниите.

Допълнителни бележки:

• - Електростатичната индукция е временен ефект. Когато се премахне първоначалният заряд, индуцираните заряди изчезват.
• - Индукцията може да се използва за зареждане на незареден проводник.
• - Индукцията е основата на работата на много електронни устройства, като кондензатори, транзистори и интегрални схеми.

-------
Вместо да проклинаш мрака, запали свещ!
Ако темата ви харесва, споделете я с приятели. Ако са възникнали въпроси, задайте ги в коментарите по-долу. След седмица проверете за отговор.
----------------