신체 전기화의 비밀. 접촉 시 신체의 전기화

물리학! 말의 능력!
물리학은 우리에게 건전한 것이 아닙니다!
물리학 - 지원 및 기초
예외없이 모든 과학!

• 학생들에게 신체의 전기화 메커니즘을 설명하고,
• 연구 및 창의적 기술을 개발하고,
• 연구 중인 자료에 대한 관심을 높이는 조건을 만들고,
• 학생들이 습득한 지식과 기술의 실질적인 의미와 유용성을 이해하도록 돕습니다.

장비:

• 전기 기계,
• 전위계,
• 술탄,
• 에보나이트 및 유리 스틱,
• 실크와 모직물,
• 검전기,
• 연결 전선, 증류수, 파라핀 비드,
• 알루미늄 및 종이 실린더, 실크 실(염색 및 비염색).

책상 위에: 전도체, 절연체, 수지 및 유리 전하.

수업 중

1. 선생님의 소개말

일상 생활에서 사람은 수많은 현상을 관찰하고 아마도 훨씬 더 많은 현상이 눈에 띄지 않습니다.

이러한 현상의 존재는 사람이 이러한 현상을 검색하고 발견하고 설명하도록 "추진"합니다. 사람의 몸이 땅에 떨어지는 것과 같은 현상은 놀라운 일이 아닙니다. 그러나 지구와 주어진 몸은 서로 닿지 않고 상호 작용한다는 점에 유의해야 한다. 그들은 가장 유명한 작용인 중력 인력(중력장)으로 서로 상호 작용합니다. 우리는 신체가 대부분 직접적으로 서로에게 작용한다는 사실에 익숙합니다. 고대 그리스인에게 알려진 현상도 있는데, 매번 어린이와 성인에게 관심을 불러일으킵니다. 이것은 전기적 현상입니다.

전기 상호 작용의 예는 매우 다양하며 예를 들어 지구의 매력과 같이 어린 시절부터 우리에게 익숙하지 않습니다. 이러한 관심은 여기에서 간단한 장비를 사용하여 실험 조건을 만들고 변경할 수 있는 큰 기회가 있다는 사실로도 설명됩니다.

몇 가지 현상을 밝히고 연구하는 과정을 따라가 보자.

2. 역사적 배경(학생 보고서)

그리스 철학자 밀레토스의 탈레스(624~547). BC는 모피에 착용하는 호박색이 보풀, 빨대 등과 같은 작은 물체를 끌어들이는 속성을 얻는다는 것을 발견했습니다. 나중에 이 현상을 전기화(electrification)라고 불렀습니다.

1680년 독일 과학자 Otho von Guericke는 최초의 전기 기계를 만들고 반발력과 인력의 전기력이 존재함을 발견했습니다.

두 가지 유형의 요금이 존재한다는 관점을 합리적으로 옹호한 최초의 과학자는 프랑스인 Charles Dufay(1698–1739)였습니다. 레진을 문지르면 나타나는 전기, 레진이라는 듀페이, 유리-유리를 문지르면 나타나는 전기. 현대 용어에서 "타르" 전기는 음전하에 해당하고 "유리" 전기는 양전하에 해당합니다. 두 가지 유형의 요금이 존재한다는 이론에 대한 가장 설득력있는 반대자는 유명한 미국 벤자민 프랭클린 (1706-1790)이었습니다. 그는 처음으로 양전하와 음전하의 개념을 도입했습니다. 그는 몸에 있는 일부 일반적인 전기 물질의 과잉 또는 부족에 의해 신체에 이러한 전하가 존재한다고 설명했습니다. 그의 의견으로는 나중에 "프랭클린 유체"라고 불리는이 특별한 문제는 양전하를 가졌습니다. 따라서 전기가 통하면 신체는 양전하를 얻거나 잃습니다. 프랭클린이 양전하를 음전하와 혼동하여 신체가 전자(음전하를 띤)를 교환했다고 추측하는 것은 어렵지 않습니다. 주로 이 사실 때문에 양전하의 이동 방향이 금속의 전류 방향으로 오인되었습니다.

영국인 Robert Simmer(1707 - 1763)는 모직과 실크 스타킹의 특이한 행동에 주목했습니다. 그는 두 켤레의 스타킹을 신었는데 따뜻함을 위한 검은 양모와 아름다움을 위한 흰색 비단이었습니다. 두 스타킹을 한꺼번에 벗고 한쪽을 잡아당기면서 양쪽 스타킹이 부풀어 오르고 다리 모양을 갖추며 서로 끌어당기는 모습을 지켜봤다. 그러나 같은 색의 스타킹은 서로 반발하고, 다른 색의 스타킹은 서로 끌어당긴다. 그의 관찰을 바탕으로 Simmer는 이중 전하 이론을 열렬히 신봉하여 "비대해진 철학자"라는 별명을 얻었습니다.

현대적으로 그의 실크 스타킹은 음전하를 띠고 양모 스타킹은 양전하를 띤다.

3. 신체의 대전 현상

선생님:충전이라고하는 신체는 무엇입니까?

학생:어떤 물체가 다른 물체를 끌어당기거나 밀어낼 수 있다면 전하를 띤 것입니다. 그런 몸을 충전한다고 합니다. 전하는 신체의 속성이며 전자기 상호 작용 능력입니다.

(충전 된 신체의 행동 시연).

선생님:전기 현미경이란 무엇입니까?

학생:신체의 전하 존재를 감지하고 평가할 수 있는 장치를 검전기라고 합니다.

선생님:전기 현미경은 어떻게 작동합니까?

학생:검전기의 주요 부분은 자유롭게 회전할 수 있는 화살표가 고정된 전도성 절연 막대입니다. 전하가 나타나면 화살표와 막대는 동일한 부호의 전하로 충전되므로 반발하여 편향각을 생성하며 그 값은 수신된 전하량에 비례합니다.

(장치 작동 시연).

선생님:신체의 대전은 다양한 경우에 발생할 수 있습니다. 신체에 전기를 공급하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

• 마찰
• 불다,
• 연락하다
• 영향,
• 빛 에너지의 영향으로.

그들 중 일부를 고려해 봅시다.

학생: 만일 에보나이트 막대를 양모에 문지르면 에보나이트는 음전하를 받고 양모는 양전하를 얻습니다. 이러한 전하의 존재는 검전기를 사용하여 감지됩니다. 이렇게하려면 에보나이트 막대 또는 모직 헝겊으로 검전기 막대를 만지십시오. 이 경우 시험체의 전하 일부가 막대로 전달됩니다. 그런데 이 경우 단기적인 전류가 발생합니다. 하나는 에보나이트 막대로 충전되고 다른 하나는 모직 천으로 충전된 두 개의 종이 껍질이 실에 매달린 상호 작용을 고려하십시오. 그들은 서로에게 매력을 느낍니다. 이것은 반대 전하를 가진 물체가 서로 끌어당긴다는 것을 의미합니다. 모든 물질이 전하를 전송할 수 있는 것은 아닙니다. 전하를 옮길 수 있는 물질을 전도체, 전하를 옮길 수 없는 물질을 부도체 - 유전체(절연체)라고 합니다. 이것은 또한 검전기를 사용하여 다양한 종류의 물질인 하전체와 연결하여 확인할 수 있습니다.

흰색 견사는 전하를 전도하지 않지만 염색된 견사는 전하를 띤다. (그림 A)

흰색 견사 염색 견사

전하 분리 및 접점, 두 개의 서로 다른 몸체, 절연체 또는 도체, 고체, 액체 또는 기체에서 이중 전기 층의 모양. 마찰에 의한 대전을 설명하면서 우리는 항상 호박, 유리, 실크, 에보나이트와 같은 우수한 절연체만을 실험에 사용했습니다. 왜? 절연체에서 전하는 그것이 발생한 곳에 남아 있고 신체의 전체 표면을 통해 접촉하는 다른 신체로 전달할 수 없기 때문입니다. 두 마찰체가 절연 처리된 손잡이가 있는 금속이면 전체 표면에서 한 번에 서로 분리할 수 없기 때문에 실험은 실패합니다.

물체 표면의 불가피한 거칠기로 인해 분리 순간에 항상 마지막 접촉 지점 인 "브리지"가 남아 있습니다.이를 통해 마지막 순간에 모든 초과 전자가 빠져 나가고 두 금속이 모두 충전되지 않은 것으로 판명됩니다.

교사: 이제 접촉에 의한 전기화를 고려하십시오.

학생: 파라핀 볼을 증류수에 담갔다가 물에서 꺼내면 파라핀과 물이 모두 충전됩니다. (그림B)

물과 파라핀의 대전은 마찰 없이 발생했습니다. 왜? 마찰에 의해 전기가 흐르면 접촉 면적만 증가하고 마찰체의 원자 사이의 거리가 줄어듭니다. 물-파라핀의 경우 거칠기는 원자의 수렴을 방해하지 않습니다.

이것은 마찰이 신체의 전기화를 위한 전제 조건이 아님을 의미합니다. 이러한 경우에 대전이 발생하는 또 다른 이유가 있습니다.

학생: 전기 영동 기계의 작업은 영향을 통한 신체의 전기화를 기반으로 합니다. 대전체는 전기적으로 중성인 모든 도체와 상호 작용할 수 있습니다. 이러한 물체가 서로 접근하면 대전된 물체의 전기장으로 인해 두 번째 물체에서 전하의 재분배가 발생합니다. 대전체에 더 가까운 것은 대전체와 부호가 반대인 전하입니다. 또한 도체(슬리브 또는 실린더)의 대전체에서 대전체와 동일한 이름의 전하가 있습니다.

공에서 실린더의 양전하 및 음전하까지의 거리가 다르기 때문에 인력이 우세하고 실린더는 대전체쪽으로 편향됩니다. 차지볼의 먼 쪽 몸을 손으로 만지면 차지볼 쪽으로 몸이 점프한다. 이 경우 전자가 손으로 점프하여 반발력이 감소하기 때문입니다. 쌀. 디.

교사: 이 상황이 언제까지 계속될까요? (그림D)

학생: 몇 초 후에 전하가 분리되고 실린더가 공에서 떨어집니다. 미래의 그들의 성격은 그들의 요금 합계의 가치에 달려 있습니다. 합이 0이면 상호 작용력은 0입니다. 만약 Fp< 0, то они оттолкнутся друг от друга, но на меньший угол .

교사: 빛 에너지(광전 효과)의 작용 하에서 신체의 대전을 고려하십시오.

학생:전위계에 부착된 아연 디스크(플레이트)에 강한 광선을 비추자. 빛 에너지의 작용으로 일정 수의 전자가 판 밖으로 날아갑니다. 플레이트 자체는 양전하를 띤다. 이 전하의 크기는 전위계 바늘의 편향 각도로 판단할 수 있습니다. (그림 E)

사부: 우리는 원자 사이의 거리가 줄어들수록 대전 현상이 더 효율적으로 일어나는 것을 보았다. 왜?

학생: 이것은 원자의 핵과 이웃 원자의 전자 사이의 쿨롱 인력을 증가시키기 때문입니다.

점프하는 전자는 핵에 약하게 결합된 전자입니다.

사부: 화학 원소 주기율표에서 화학 원소가 어떻게 배열되어 있는지 생각해 보라.

학생: 화학 원소 주기율표에는 약 500가지 형태가 있습니다. 이들 중 하나인 18셀에서 원소는 원자의 전자 껍질 구조에 따라 배열되며 N. F. Stas의 일반 및 무기 화학에 대한 참고서에 나와 있습니다.

원소의 전기 음성도 및 원자가를 포함한 원자의 특성 및 특성은 주기율표와 일치합니다.

원자와 이온의 반지름은 주기적으로 감소합니다. 이전 요소와 비교하여 해당 기간의 각 후속 요소의 원자 또는 이온의 전자 껍질은 핵 전하의 증가와 핵에 대한 전자의 인력 증가로 인해 밀도가 높아집니다.

그룹의 반지름은 다음으로 인해 증가합니다. 각 원소의 원자(이온)는 새로운 전자 층의 모양에 따라 부모와 다릅니다. 원자가 양이온(양이온)으로 변하면 원자 반지름은 급격히 줄어들고, 원자가 음이온(음이온)으로 변하면 원자 반지름은 거의 변하지 않는다.

원자에서 전자를 분리하여 양이온으로 바꾸는 데 소비되는 에너지를 이온화라고 합니다. 이온화가 일어나는 전압을 이온화 포텐셜이라고 합니다.

이온화 포텐셜(물리적 특성)은 원소의 금속 특성을 나타내는 지표입니다. 이온화 전위가 작을수록 전자가 원자에서 분리되기 쉽고 원소의 금속(환원) 특성이 더 두드러집니다.

표 1. 두 번째 주기 원소의 원자 이온화 전위(eV/atom)

사부: 전기음성도라는 것이 있는데, 신체의 전기화에서 결정적인 역할을 한다. 전기를 통하는 동안 요소가 받는 전하의 부호는 그것에 따라 다릅니다. 전기 음성도 - 무엇입니까?

학생:전기음성도는 화학 원소가 다른 원소의 원자에서 원자로 전자를 끌어당기는 성질로, 원소가 화합물에서 화학 결합을 형성합니다.

원소의 전기 음성도는 Pauling, Olred 및 Rochov와 같은 많은 과학자들에 의해 결정되었습니다. 그들은 이온화 전위와 유사하게 원소의 전기음성도가 주기에 따라 증가하고 그룹에 따라 감소한다는 결론에 도달했습니다. 이온화 포텐셜 값이 낮을수록 신체가 균질한 경우 전자를 잃고 양이온 또는 양전하를 띤 물체로 변할 확률이 높아집니다.

표 2. 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 기간 요소의 상대 전기 음성도(ER).

선생님:이 모든 것으로부터 우리는 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다. 같은 기간의 두 동종 요소가 상호 작용하면 어느 것이 양전하이고 어떤 것이 음전하인지 미리 말할 수 있습니다.

다른 물질의 원자에 비해 원자가가 더 높은(그룹 수보다 큰) 물질은 음전하를 띠고 두 번째 물질은 양전하를 띤다.

같은 그룹의 균질 물질이 상호 작용하면 더 낮은 주기 또는 시리즈 번호를 가진 물질은 음전하를 띠고 두 번째 상호 작용하는 물체는 양전하를 띤다.

선생님:이 수업에서는 신체의 대전 메커니즘을 밝히려고 노력했습니다. 우리는 어떤 이유로 대전 후 몸이 하나 또는 다른 표시를 받는지 알아 냈습니다. 주요 질문에 답했습니다 - 왜? (예를 들어 역학 섹션 "Dynamics"가 질문에 대답하는 방법: 왜?)

이제 우리는 신체 대전의 긍정적 가치와 부정적 가치를 나열합니다.

학생:정전기는 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

빗에 대한 머리카락의 매력;

충전된 깃털처럼 서로의 머리카락 반발;

각종 소품의 옷에 집착하는 것;

직조 공장에서 보빈에 실이 달라붙어 자주 끊어집니다.

축적된 전하로 인해 전기 방전이 발생할 수 있으며, 이는 다음과 같은 다양한 결과를 초래할 수 있습니다.

번개(화재로 이어짐);

연료 트럭의 배출은 폭발을 일으킵니다.

가연성 혼합물로 연료를 보급할 때 모든 배출물은 폭발로 이어질 수 있습니다.

정전기를 제거하려면 모든 장치와 장비, 연료 트럭도 접지하십시오. 특수 정전기 방지제를 사용하십시오.

학생:정전기는 다음과 같은 이점이 있습니다.

페인트 분무기로 작은 부품을 칠할 때 페인트와 몸체는 반대 전하로 대전되어 페인트를 크게 절약할 수 있습니다.

약용으로 정적 샤워가 사용됩니다.

정전기 필터는 먼지, 그을음, 산성 및 알칼리성 연기로부터 공기를 정화하는 데 사용됩니다.

특수 전위계에서 물고기를 흡연하는 경우 (물고기는 양전하로, 전극은 음전하로 전기장에서 흡연하는 것이 10 배 빠릅니다).

수업 요약.

선생님:수업의 목적을 기억하고 간단한 결론을 내립시다.

• 수업에서 새로운 것은 무엇입니까?
• 흥미로운 점은 무엇입니까?
• 수업에서 중요했던 것은?

학생들의 결론:

1. 신체가 다른 신체를 유인하는 특성을 획득하는 현상을 전기화라고 합니다.
2. 전기화는 빛을 조사할 때 영향을 통해 접촉에 의해 발생할 수 있습니다.
3. 물질은 전기 음성이거나 전기 양성입니다.
4. 물질의 소속을 알면 상호 작용하는 물체가 어떤 전하를 받을지 예측할 수 있습니다.
5. 마찰은 접촉 면적만 증가시킵니다.
6. 물질은 전기의 도체와 부도체입니다.
7. 절연체는 형성되는 위치(접촉점)에 전하를 축적합니다.
8. 도체에서 전하는 볼륨 전체에 고르게 분포됩니다.

수업 참가자에 대해 토론하고 채점합니다.

문학.

1. GS Landsberg. 물리학의 초등 교과서. T.2. -M., 1973.
2. N. F. Stas. 일반 및 무기 화학 핸드북.
3. I. G. Kirillova. 물리학 읽기를 위한 책. M., 1986.

전화의 전화.

2. 신체의 전기화.

이러한 현상은 고대에 발견되었습니다. 고대 그리스 과학자들은 호박(수십만 년 전에 지구에서 자란 침엽수의 석화 수지)이 양모로 문지르면 다양한 몸을 끌어당기기 시작한다는 사실을 발견했습니다. 그리스어로 호박은 전자이므로 "전기"라는 이름이 붙습니다.

문지른 후 다른 물체를 자기 자신에게 끌어당기는 물체를 전기가 통하거나 전하가 부여되었다고 합니다.

다른 물질로 만들어진 몸체는 전기를 흘릴 수 있습니다. 양모에 양모를 문지르면 고무, 유황, 에보나이트, 플라스틱, 나일론으로 만든 막대기에 전기를 공급하기 쉽습니다.

신체의 대전은 신체가 접촉했다가 분리될 때 발생합니다. 접촉 면적을 늘리기 위해서만 몸을 서로 문지릅니다.

두 개의 몸체가 항상 대전에 관여합니다. 위에서 논의한 실험에서 유리 막대가 종이, 호박 조각-모피 또는 양모, 플렉시 유리 막대-실크와 접촉했습니다. 이 경우 두 몸체 모두 전기가 통합니다. 예를 들어, 유리 막대와 고무 조각이 접촉하면 유리와 고무 모두에 전기가 통합니다. 유리와 같은 고무는 가벼운 몸체를 끌기 시작합니다.

전하는 한 몸에서 다른 몸으로 옮길 수 있습니다. 이렇게하려면 전기가 통하는 몸체로 다른 몸체를 만져야합니다. 그러면 전하의 일부가 전달됩니다. 두 번째 본체도 전기가 통하는지 확인하려면 작은 종이 조각을 가져와 끌리는지 확인해야 합니다.

3. 두 종류의 요금. 대전체의 상호 작용.

전기가 통하는 모든 물체는 종이 조각과 같은 다른 물체를 자신에게 끌어당깁니다. 물체의 인력에 따라 실크에 문지른 유리 막대의 전하와 유리 막대를 문지른 전하를 구별하는 것은 불가능합니다. 결국 두 개의 전기가 통하는 막대기는 종이 조각을 끌어들입니다.

이것은 다른 물질로 만들어진 신체에서 얻은 전하가 서로 다르지 않다는 것을 의미합니까?

실험으로 넘어 갑시다. 우리는 실에 매달린 에보나이트 막대기에 전기를 공급합니다. 같은 모피 조각에 마찰로 전기가 통하는 또 다른 유사한 막대기를 가져 갑시다. 막대기는 서로 튕겨낸다. 막대기는 같은 몸체에 문질러 전기를 흘렸기 때문에 같은 종류의 전하를 가졌다고 말할 수 있다. 이것은 같은 종류의 전하를 가진 물체가 서로 밀어낸다는 것을 의미합니다.

이제 실크에 문지른 유리 막대를 전기가 통하는 에보나이트 막대로 가져가 봅시다. 유리 막대와 에보나이트 막대가 서로 끌리는 것을 볼 수 있습니다(그림 2). 결과적으로 실크에 문지른 유리에서 얻은 전하는 모피에 문지른 에보나이트에서 얻은 전하와 다른 종류입니다. 그래서 다른 종류의 전하가 있습니다.

고무, 플렉시 유리, 플라스틱, 나일론과 같은 다양한 물질에서 전기가 흐르는 몸체를 매달린 전기가 통하는 에보나이트 스틱으로 가져 오기 위해 깨어납니다. 어떤 경우에는 에보나이트 막대가 가져온 시체에서 쫓겨나고 다른 경우에는 끌리는 것을 볼 수 있습니다. 에보나이트 막대기를 튕겨 내면 그 막대기로 가져온 시체는 그 막대기와 같은 종류의 전하를 가집니다. 그리고 에보나이트 막대기가 끌린 시체의 전하는 비단에 문지른 유리에서 얻은 전하와 유사합니다. 따라서 우리는 두 종류의 전하만 있다고 가정할 수 있습니다.

비단(그리고 같은 종류의 전하가 얻어지는 모든 몸체)에 문질러진 유리에서 얻은 전하를 양이라고 했고, 양털에 문지른 호박(뿐만 아니라 에보나이트, 유황, 고무)에서 얻은 전하를 음이라고 불렀습니다. 즉, 요금에는 "+" 및 "-" 기호가 지정되었습니다.

따라서 실험을 통해 양전하와 음전하의 두 종류의 전하가 있고 전기가 흐르는 물체가 서로 다른 방식으로 상호작용한다는 사실이 밝혀졌습니다.

같은 부호의 전하를 가진 물체는 서로 밀어내고 반대 부호의 전하를 가진 물체는 서로 끌어당긴다.

4. 검전기. 전기의 도체 및 부도체.

몸에 전기가 통하면 서로 끌리거나 반발합니다. 인력 또는 척력으로 신체에 전하가 부여되었는지 여부를 판단할 수 있습니다. 따라서 신체에 전기가 통하는지 여부를 확인하는 장치의 설계는 대전체의 상호 작용을 기반으로 합니다. 이 장치를 전기 현미경이라고합니다 (그리스어 전자 및 스코프 - 관찰하다, 감지하다).

검전기에서 금속 막대는 금속 프레임에 삽입된 플라스틱 마개(그림 번호 3)를 통과하고 끝에 얇은 종이 두 장을 고정합니다. 프레임은 양쪽이 유리로 덮여 있습니다.

검전기의 전하가 클수록 잎의 반발력이 커지고 잎이 흩어지는 각도가 커집니다. 이것은 검전기 잎의 발산 각도를 변경하여 전하가 증가했는지 감소했는지 판단할 수 있음을 의미합니다.

손으로 대전체(예: 검전기)를 만지면 방전됩니다. 전하는 우리 몸으로 전달되고 그것을 통해 땅으로 갈 수 있습니다. 철이나 구리선과 같은 금속 물체로 접지에 연결하면 대전체도 방전됩니다. 그러나 대전체가 유리나 에보나이트 막대로 지구에 연결되어 있으면 그들을 통한 전하는 지구로 들어 가지 않습니다. 이 경우 대전체는 방전되지 않습니다.

전하를 전도하는 능력에 따라 물질은 조건부로 전기의 도체와 부도체로 나뉩니다.

모든 금속, 토양, 물의 염 및 산 용액은 우수한 전기 전도체입니다.

전기의 부도체 또는 유전체에는 도자기, 에보나이트, 유리, 호박색, 고무, 실크, 나일론, 플라스틱, 등유, 공기(가스)가 포함됩니다.

유전체로 만들어진 몸체를 절연체라고합니다 (그리스어 isolaro에서 격리까지).

5. 전하의 분할성. 전자.

검전기 막대에 부착된 금속구를 충전해 봅시다(그림 4a). 이 공을 금속 도체 A와 연결하고 유전체로 만든 손잡이 B로 잡고 두 번째 검전기에 위치한 정확히 동일하지만 충전되지 않은 또 다른 공을 연결해 보겠습니다. 요금의 절반은 첫 번째 공에서 두 번째 공으로 전달됩니다(그림 4b). 이것은 초기 충전이 두 개의 동일한 부분으로 방전됨을 의미합니다.

이제 공을 분리하고 두 번째 공을 손으로 만져 봅시다. 이것으로부터 그는 책임을 잃을 것입니다. 원래 충전량의 절반이 남아있는 첫 번째 공에 다시 부착합시다. 남은 충전량은 다시 두 개의 동일한 부분으로 나뉘며 원래 충전량의 네 번째 부분은 첫 번째 공에 남습니다.

같은 방법으로 요금의 1/8, 16/16 등을 얻을 수 있습니다.

따라서 경험에 따르면 전하는 다른 값을 가질 수 있습니다. 전하는 물리량입니다.

하나의 펜던트는 전하의 단위로 사용됩니다(1C로 표시). 이 단위는 프랑스 물리학자 C. Coulomb의 이름을 따서 명명되었습니다.

그림 4에 표시된 실험에서 전하를 여러 부분으로 나눌 수 있음을 보여줍니다.

담당 부서가 존재합니까?

이 질문에 답하기 위해서는 위에서 설명한 것보다 더 복잡하고 정확한 실험을 수행해야했습니다. 곧 검전기 볼에 남아있는 전하가 너무 작아서 검전기로 감지 할 수 없기 때문입니다.

전하를 아주 작은 부분으로 나누려면 볼이 아니라 작은 금속 알갱이 또는 액체 방울로 옮길 필요가 있습니다. 이러한 작은 물체에서 얻은 전하를 측정함으로써 설명된 실험에서보다 수십억 배 작은 전하 부분을 얻을 수 있음을 발견했습니다. 그러나 모든 실험에서 일정한 값 이상의 전하를 분리하는 것은 불가능하였다.

이를 통해 우리는 전하가 가분 한계를 갖는다거나 더 정확하게는 더 이상 가분할 수 없는 가장 작은 전하를 가진 하전 입자가 있다고 가정할 수 있었습니다.

전하 분할에 한계가 있음을 증명하고 이 한계가 무엇인지 확인하기 위해 과학자들은 특별한 실험을 수행했습니다. 예를 들어 소련의 과학자 A.F. Ioffe는 현미경으로만 볼 수 있는 작은 아연 먼지 입자에 전기를 가하는 실험을 시작했습니다. 먼지 입자의 전하량을 여러 번 변화시켰고, 그 때마다 전하량의 변화량을 측정하였다. 실험은 먼지 알갱이의 전하의 모든 변화가 어떤 확실한 최소 전하, 즉 먼지 알갱이의 전하보다 정수배(즉, 2, 3, 4, 5 등) 더 크다는 것을 보여주었습니다. 아주 작지만 전체 부분이 변경되었습니다. 먼지 알갱이의 전하가 물질 입자와 함께 떠나기 때문에 Ioffe는 본질적으로 더 이상 나눌 수 없는 가장 작은 전하를 가진 물질 입자가 있다고 결론지었습니다.

이 입자를 전자라고 합니다.

전자 전하의 값은 미국 과학자 R. Milliken에 의해 처음 결정되었습니다. A. F. Ioffe의 실험과 유사한 그의 실험에서 그는 작은 기름 방울을 사용했습니다.

전자 전하는 음수이며 1.610C(0.000 000 000 000 000 000 16C)입니다. 전하는 전자의 기본 특성 중 하나입니다. 이 전하는 전자에서 "제거"할 수 없습니다.

전자의 질량은 9.110kg으로 모든 분자 중 가장 작은 수소 분자의 질량보다 3700배 작습니다. 파리의 날개는 전자의 약 510배의 질량을 가지고 있습니다.

6. 원자 구조의 핵 모델

원자의 구조에 대한 연구는 전자의 흐름으로서의 음극선의 성질이 마침내 확립되고 전자의 전하량과 질량이 결정된 후인 1897-1898년에 실질적으로 시작되었습니다. 전자가 다양한 물질에 의해 방출된다는 사실은 전자가 모든 원자의 일부라는 결론을 이끌어 냈습니다. 그러나 전체적으로 원자는 전기적으로 중성이므로 양전하를 띤 다른 구성 요소도 포함해야 하며 전하는 전자의 음전하 합과 균형을 이루어야 합니다.

원자의 이 양전하 부분은 1911년 Ernest Rutherford(1871-1937)에 의해 발견되었습니다. 러더퍼드는 원자 구조에 대해 다음과 같은 계획을 제안했습니다. 원자의 중심에는 양전하를 띤 핵이 있으며, 그 주위에 전자가 서로 다른 궤도를 돌고 있습니다. 회전하는 동안 발생하는 원심력은 핵과 전자 사이의 인력에 의해 균형을 이루며 그 결과 핵에서 일정한 거리를 유지합니다. 전자의 총 음전하는 핵의 양전하와 수치적으로 같으므로 원자는 전체적으로 전기적으로 중성입니다. 전자의 질량은 무시할 수 있기 때문에 원자의 거의 전체 질량이 핵에 집중되어 있습니다. 반대로 핵의 크기는 원자 자체의 크기와 비교해도 극히 작다: 원자의 지름은 약 10cm, 핵의 지름은 약 10~10cm로 작다. 원자계가 차지하는 전체 공간의 극히 일부(그림 5)

7. 원자핵의 구성

따라서 러더퍼드의 발견은 원자핵 이론의 토대를 마련했습니다. 러더퍼드 시대 이후로 물리학자들은 원자핵의 구조에 대해 더 많은 세부 사항을 알게 되었습니다.

가장 가벼운 원자는 수소 원자(H)입니다. 원자의 거의 모든 질량이 핵에 집중되어 있기 때문에 수소 원자의 핵은 양전하를 띤 소립자라고 가정하는 것이 자연스럽습니다. 첫 번째". 따라서 양성자는 수소 원자의 질량(정확히 1.00728 탄소 단위)과 거의 같은 질량과 +1과 같은 전하를 가집니다(전자 전하를 -1.602 * 10 C와 같은 음전하 단위로 취하면 ). 다른 무거운 원소의 원자는 더 큰 전하와 분명히 더 큰 질량을 가진 핵을 포함합니다.

원자핵의 전하를 측정한 결과 표시된 기존 단위의 원자핵 전하는 수치적으로 원소의 원자수 또는 서수와 같습니다. 그러나 후자는 같은 이름으로 기소되어 필연적으로 서로를 격퇴하여 결과적으로 그러한 핵이 불안정한 것으로 판명되기 때문에 인정할 수 없었습니다. 또한 원자핵의 질량은 해당 원소의 원자핵의 전하를 결정하는 양성자의 총 질량보다 두 배 이상 큰 것으로 밝혀졌습니다.

그런 다음 원자핵은 원소의 원자 번호를 초과하는 수의 양성자를 포함하고 이렇게 생성 된 핵의 과도한 양전하는 핵을 구성하는 전자에 의해 보상된다고 가정했습니다. 이 전자들은 분명히 핵에서 서로 반발하는 양성자를 보유하고 있어야 합니다. 그러나 이 가정은 밀집된 핵에서 무거운(양성자) 입자와 가벼운(전자) 입자의 공존을 인정하는 것이 불가능했기 때문에 거부되어야 했습니다.

1932년에 J. Chadwick은 전하가 없는 기본 입자를 발견했으며, 이와 관련하여 중성자(라틴어 단어 중성, "둘 중 하나도 아님"을 의미)라고 불렀습니다. 중성자는 양성자보다 질량이 약간 더 큽니다(정확히 1.008665 탄소 단위). 이 발견에 이어 D. D. Ivanenko, E. N. Gapon 및 V. Heisenberg는 서로 독립적으로 일반적으로 받아 들여지는 원자핵 구성 이론을 제안했습니다.

이 이론에 따르면 모든 원소(수소 제외)의 원자핵은 양성자와 중성자로 구성됩니다. 핵의 양성자 수는 양전하 값을 결정하고 양성자와 중성자의 총 수는 질량 값을 결정합니다. 핵 입자-양성자와 중성자-는 일반적인 이름 핵자 ( "핵"을 의미하는 라틴어 nucleus에서 유래)로 통합됩니다. 따라서 핵의 양성자 수는 원소의 원자 번호에 해당하고 원자의 질량은 주로 핵에 집중되어 있기 때문에 총 핵자 수는 질량 수에 해당합니다. 원자 질량 A는 정수로 반올림됩니다. 그런 다음 핵의 중성자 수 N은 질량 수와 원자 번호의 차이에서 찾을 수 있습니다.

따라서 양성자-중성자 이론은 원자핵의 구성과 일련 번호 및 원자 질량과의 연결에 대한 아이디어에서 초기에 발생한 모순을 해결할 수 있게 했습니다.

8. 동위원소

양성자-중성자 이론은 원자 이론이 형성되는 동안 발생한 또 다른 모순을 해결하는 것을 가능하게 했습니다. 원소 원자의 핵이 일정한 수의 핵자로 구성되어 있다는 것을 인식하면 모든 원소의 원자 질량은 정수로 표현되어야 합니다. 많은 요소의 경우 이는 사실이며 정수와의 사소한 편차는 불충분한 측정 정확도로 설명할 수 있습니다. 그러나 일부 원소의 경우 원자 질량 값이 정수에서 너무 많이 벗어나 측정 부정확성 및 기타 임의의 이유로 더 이상 설명할 수 없습니다. 예를 들어, 염소(CL)의 원자 질량은 35.45입니다. 자연계에 존재하는 염소 원자의 약 4분의 3은 질량이 35, 4분의 1은 37이라는 것이 밝혀졌다. 따라서 자연계에 존재하는 원소들은 질량이 다른 원자들의 혼합물로 구성되지만, 분명히, 동일한 화학적 특성, 즉 동일한 원소의 다양한 원자가 다른 정수 질량을 가지고 있습니다. F. Aston은 이러한 혼합물을 동위 원소라고하는 구성 부분으로 분리했습니다 (그리스어 "isos"와 "topos"는 "동일"과 "장소"를 의미합니다 (여기서는 한 요소의 다른 동위 원소가 하나를 차지한다는 의미입니다) 주기율표에 위치). 양성자-중성자 이론의 관점에서 동위원소는 원자핵에 포함된 중성자 수는 다르지만 양성자 수는 같은 원소의 종류입니다. 원소의 화학적 성질은 원자핵의 양성자 수에 의해 결정되며, 이는 원자 껍질의 전자 수와 같습니다. 양성자 수가 같은 중성자 수의 변화는 원자의 화학적 특성에 영향을 미치지 않습니다.

이 모든 것이 핵의 특정 전하를 특징으로 하는 원자 유형으로 화학 원소의 개념을 공식화하는 것을 가능하게 합니다. 다양한 원소의 동위 원소 중에서 양성자 수가 다른 핵의 총 핵자 수, 즉 원자의 질량이 같은 원자를 포함하는 동위 원소가 발견되었습니다. 이러한 동위 원소는 동위 원소라고 불렀습니다 ( "무게"를 의미하는 그리스어 "baros"에서 유래). 등압선의 다른 화학적 성질은 원소의 성질이 원자의 질량에 의해 결정되지 않는다는 것을 확실하게 확인시켜줍니다.

다양한 동위 원소의 경우 원소 자체의 이름과 기호가 사용되어 원소 이름 뒤에 오는 질량 번호를 나타내거나 기호 왼쪽 상단에 색인으로 표시됩니다(예: 염소 - 35 또는 Cl).

다른 동위 원소는 안정성이 서로 다릅니다. 26개의 원소는 단 하나의 안정한 동위원소를 가지고 있습니다. 이러한 원소를 단일 동위원소(주로 홀수 원자 번호로 특징지어짐)라고 하며 원자 질량은 대략 정수와 같습니다. 55개의 원소에는 여러 개의 안정한 동위원소가 있습니다. 이를 다동위원소라고 합니다(많은 수의 동위원소는 주로 짝수 원소의 특징입니다). 나머지 원소에 대해서는 불안정한 방사성 동위원소만 알려져 있습니다. 이들은 84번 원소(폴로늄)부터 비교적 가벼운 43번 원소(테크네튬), 61번 원소(프로메튬)까지 모두 무거운 원소입니다. 그러나 일부 원소의 방사성 동위원소는 상대적으로 안정적(긴 반감기가 특징)이므로 토륨, 우라늄과 같은 이러한 원소는 자연에서 발견됩니다. 그러나 대부분의 방사성 동위원소는 인위적으로 얻어지며, 여기에는 안정원소의 수많은 방사성 동위원소도 포함됩니다.

9. 원자의 전자 껍질. 보어의 이론.

러더퍼드의 이론에 따르면 각 전자는 핵을 중심으로 회전하며 핵의 인력은 전자의 회전에서 발생하는 원심력에 의해 균형을 이룬다. 전자의 회전은 빠른 진동과 매우 유사하며 전자기파 방출을 유발해야 합니다. 따라서 회전하는 전자는 전자의 궤도 주파수에 따라 일정한 파장의 빛을 방출한다고 가정할 수 있다. 그러나 빛을 방출하면 전자가 에너지의 일부를 잃어 전자와 핵 사이의 균형이 방해받습니다. 평형을 회복하기 위해서는 전자가 점차 핵에 가까워져야 하며, 전자의 회전 주파수와 전자가 방출하는 빛의 성질도 점차 변하게 됩니다. 결국 모든 에너지를 소진하면 전자가 핵에 "낙하"해야하며 빛의 방출이 중지됩니다. 실제로 전자의 운동에 그러한 지속적인 변화가 있다면 핵에 대한 전자의 "낙하"는 원자의 파괴와 그 존재의 중단을 의미할 것입니다.

따라서 러더퍼드의 예시적이고 단순한 원자 핵 모델은 분명히 고전 전기역학과 모순되었습니다. 핵 주위를 회전하는 전자 시스템은 안정적일 수 없습니다. 전자는 이러한 회전 중에 지속적으로 에너지를 방출해야 하기 때문에 전자가 핵으로 떨어지고 원자가 파괴되어야 하기 때문입니다. 한편 원자는 안정적인 시스템입니다.

이러한 중요한 모순은 덴마크의 뛰어난 물리학자 Niels Bohr(1885 - 1962)에 의해 부분적으로 해결되었습니다. 그는 1913년에 수소 원자 이론을 발전시켰습니다. 다른 한편으로는 독일 물리학자 막스 플랑크(Max Planck, 1858-1947)가 에너지 복사의 양자 이론을 제시했습니다.

양자 이론의 본질은 에너지가 이전에 받아 들여진 것처럼 연속적으로 방출되고 흡수되는 것이 아니라 작지만 잘 정의 된 별도의 부분 인 에너지 양자로 방출되고 흡수된다는 사실로 귀결됩니다. 방사체의 에너지 비축량은 점프에서 양자 단위로 변경됩니다. 신체가 방출하거나 흡수할 수 없는 소량의 양자.

에너지 양자의 크기는 방사선의 주파수에 따라 달라집니다. 방사선의 주파수가 높을수록 양자의 크기가 커집니다. E를 통해 에너지 양자를 나타내면 Planck 방정식을 씁니다.

여기서 h는 6.626 * 10 J * s와 같은 소위 Planck 상수라는 상수 값이며 Debroil 파동의 주파수입니다.

복사 에너지 양자는 광자라고도 합니다. 핵 주위의 전자 회전에 양자 개념을 적용함으로써 Bohr는 그의 이론을 매우 대담한 가정 또는 가정에 기초했습니다. 이러한 가정은 고전 전기역학의 법칙과 모순되지만, 놀라운 결과로 이어지고 이론적 결과와 수많은 실험적 사실 사이에서 발견되는 완전한 일치에서 정당성을 찾습니다. 보어의 가정은 다음과 같습니다.

전자는 어떤 궤도에서도 움직일 수 없고 양자 이론에서 발생하는 특정 조건을 만족하는 궤도에서만 움직일 수 있습니다. 이러한 궤도를 안정, 정지 또는 양자 궤도라고 합니다. 전자가 가능한 안정된 궤도 중 하나를 따라 이동할 때 전자기 에너지를 방출하지 않습니다. 전자가 먼 궤도에서 가까운 궤도로 전이하면 에너지 손실이 수반됩니다. 각 전이 동안 원자에 의해 손실된 에너지는 하나의 복사 에너지 양자로 변환됩니다. 이 경우 방출되는 빛의 주파수는 전자의 전이가 일어나는 두 궤도의 반경에 의해 결정됩니다. En을 통해 핵에서 더 먼 궤도와 Ek를 통해 더 가까운 궤도에서 전자의 위치에서 원자의 에너지 비축량을 나타내고 En-Ek 원자가 잃어버린 에너지를 Planck 상수로 나누면 다음을 얻습니다. 원하는 주파수:

= (엔 - 에크) / 시간

전자가 위치한 궤도에서 전자가 통과하는 궤도까지의 거리가 멀수록 방사선의 주파수가 커집니다. 가장 단순한 원자는 수소 원자로, 핵 주위에는 전자 하나만이 회전합니다. 위의 가정에 기초하여 보어는 이 전자에 대한 가능한 궤도의 반지름을 계산했고 그것들이 자연수의 제곱과 관련되어 있음을 발견했습니다: 1: 2: 3: ...: n. n의 값을 주양자수라고 합니다.

그 후, 보어의 이론은 다른 원소의 원자 구조로 확장되었지만, 이것은 참신함으로 인해 약간의 어려움과 관련이 있었습니다. 그것은 다양한 원소의 원자에서 전자 배열에 대한 매우 중요한 문제를 해결하고 원자의 전자 껍질 구조에 대한 원소 특성의 의존성을 확립하는 것을 가능하게했습니다. 현재 모든 화학 원소의 원자 구조 체계가 개발되었습니다. 그러나 이러한 모든 도식은 원소의 많은 물리적 및 화학적 특성을 설명할 수 있는 다소 신뢰할 수 있는 가설일 뿐이라는 점을 염두에 두어야 합니다.

앞서 언급했듯이 원자핵 주위를 도는 전자의 수는 주기율표에서 원소의 서수에 해당합니다. 전자는 층으로 배열됩니다. 각 층에는 특정 충전물이 있거나 포화 상태의 전자가 있습니다. 같은 층의 전자는 거의 같은 양의 에너지를 특징으로 합니다. 거의 같은 에너지 수준입니다. 원자의 전체 껍질은 여러 에너지 준위로 나뉩니다. 각 다음 층의 전자는 이전 층의 전자보다 더 높은 에너지 레벨에 있습니다. 주어진 에너지 준위에서 존재할 수 있는 최대 전자 수 N은 층 수의 제곱의 두 배와 같습니다.

여기서 n은 레이어 번호입니다. 따라서 1-2, 2-8, 3-18 등 또한 팔라듐을 제외한 모든 원소의 외층 전자 수는 8을 초과하지 않으며 두 번째 층은 18 개입니다.

외층의 전자는 핵에서 가장 멀리 떨어져 있으므로 핵과 가장 단단히 연결되어 있지 않으므로 원자에서 떨어져 나와 다른 원자와 결합하여 후자의 외층 구성에 들어갈 수 있습니다. 하나 이상의 전자를 잃은 원자는 원자핵의 전하가 나머지 전자 전하의 합을 초과하기 때문에 양전하를 띤다. 반대로 전자가 붙은 원자는 음전하를 띤다. 이러한 방식으로 형성된 하전 입자는 해당 원자와 질적으로 다른 이온이라고합니다. 그러면 많은 이온이 전자를 잃거나 얻으면서 전기적으로 중성인 원자로 바뀌거나 전하가 다른 새로운 이온으로 바뀔 수 있습니다.

10. 핵력.

원자핵이 양성자와 중성자로 구성되어 있다는 가설은 많은 실험적 사실에 의해 확인되었습니다. 이것은 핵 구조의 중성자 톤 모델의 타당성을 증명했습니다.

그러나 질문이 생겼습니다. 양전하를 띤 양성자 사이의 정전기 반발력의 작용으로 핵이 개별 핵자로 붕괴되지 않는 이유는 무엇입니까?

계산에 따르면 중력 또는 자기 특성의 인력으로 인해 핵자가 함께 유지될 수 없습니다. 이러한 힘은 정전기보다 훨씬 적기 때문입니다.

원자핵의 안정성에 대한 질문에 대한 답을 찾기 위해 과학자들은 양성자 사이의 정전기 반발력을 크게 초과하는 핵의 모든 핵자 사이에 일부 특수한 인력이 작용한다고 제안했습니다. 이 힘을 핵이라고 불렀습니다.

핵력의 존재에 대한 가설은 올바른 것으로 판명되었습니다. 또한 핵력은 단거리라는 것이 밝혀졌습니다. 10-15m 거리에서 정전기 상호 작용의 힘보다 약 100 배 더 크지 만 이미 10-14m 거리에서는 무시할 수있는 것으로 판명되었습니다. 즉, 핵력은 핵 자체의 크기와 비슷한 거리에서 작용합니다.

11. 우라늄 핵분열.

우라늄 핵에 중성자를 충돌시켜 핵분열하는 현상은 1939년 독일 과학자 Otto Gunn과 Fritz Strassmann에 의해 발견되었습니다.

이 현상의 메커니즘을 고려해 봅시다. 에 (그림 번호 7, a) 우라늄 원자 (23592U)의 핵이 조건부로 묘사됩니다. 여분의 중성자를 흡수하면 핵이 여기되고 변형되어 길쭉한 모양을 얻습니다 (그림 7, b).

우리는 이미 두 가지 유형의 힘이 핵에 작용한다는 것을 알고 있습니다. 핵을 파괴하는 경향이 있는 양성자 사이의 정전기적 반발력과 핵이 붕괴하지 않는 모든 핵자 사이의 핵 인력입니다. 그러나 핵력은 단거리이므로 길쭉한 핵에서는 더 이상 서로 매우 멀리 떨어진 핵 부분을 유지할 수 없습니다. 정전기 반발력의 작용으로 핵은 두 부분으로 찢어지며 (그림 번호 7, c) 서로 다른 방향으로 빠른 속도로 산란하고 2-3 개의 중성자를 방출합니다.

핵의 내부 에너지의 일부가 날아 다니는 파편과 입자의 운동 에너지로 변환된다는 것이 밝혀졌습니다. 파편은 환경에서 빠르게 느려지고 그 결과 운동 에너지가 매체의 내부 에너지로 변환됩니다(즉, 구성 입자의 열 운동의 상호 작용 에너지로).

많은 수의 우라늄 핵이 동시에 핵분열되면서 우라늄을 둘러싼 매체의 내부 에너지와 그에 따른 온도가 눈에 띄게 증가합니다(즉, 매체가 가열됨).

따라서 우라늄 핵분열 반응은 환경으로의 에너지 방출과 함께 진행됩니다.

원자핵에 포함된 에너지는 엄청납니다. 예를 들어, 우라늄 1g에 존재하는 모든 핵이 완전히 핵분열되면 2.5톤의 석유가 연소되는 동안 방출되는 에너지와 동일한 양의 에너지가 방출됩니다.

12. 원자력 발전소.

원자력 발전소 (NPP) - 원자 (핵) 에너지가 전기 에너지로 변환되는 발전소. 원자력 발전소의 발전기는 원자로입니다. 일부 중원소의 핵분열 연쇄반응으로 원자로에서 방출되는 열은 기존 화력발전소(TPP)와 마찬가지로 전기로 변환된다. 핵연료를 사용하는 원자력발전소(233U, 235U, 239Pu 기준) 우라늄 또는 플루토늄 동위원소 1g을 핵분열하면 22,500kWh가 방출되는데, 이는 기준연료 2,800kg에 들어 있는 에너지와 맞먹는다. 1954년 6월 27일 Obninsk 시에서 소련에서 5MW 용량의 파일럿 산업 목적을 위한 세계 최초의 원자력 발전소가 시작되었습니다. 그 이전에는 원자핵의 에너지가 군사적 목적으로 사용되었습니다. 최초의 원자력 발전소의 가동은 원자력의 평화적 이용에 관한 제1회 국제 과학 및 기술 회의(1955년 8월, 제네바)에서 인정된 에너지의 새로운 방향을 여는 계기가 되었습니다.

수냉식 원자로가있는 원자력 발전소의 개략도 (그림 번호 6.). 원자로 노심에서 방출된 열은 순환 펌프 g에 의해 원자로를 통해 펌핑되는 1차 회로의 물(냉각수)에 의해 냉각수로 흡수된다. 반응기에서 받은 열을 2차 회로의 물로 전달합니다. 2회로의 물은 증기발생기에서 증발하고 증기가 형성되어 터빈(4)으로 들어간다.

대부분의 경우 4가지 유형의 열 중성자 원자로가 원자력 발전소에서 사용됩니다. 1) 일반 물을 감속재 및 냉각제로 사용하는 수냉식 원자로 2) 물 냉각제 및 흑연 감속재가 있는 흑연-물; 3) 물 냉각제와 중수를 감속재로 사용하는 중수 4) 가스 냉각제와 흑연 감속재를 사용하는 흑연 가스.

냉각수의 응집 유형 및 상태에 따라 NPP의 하나 또는 다른 열역학적 사이클이 생성됩니다. 열역학 사이클의 상한 온도 한계 선택은 핵연료를 포함하는 연료 요소 클래딩(TVEL)의 최대 허용 온도, 핵연료 자체의 허용 온도 및 이 유형에 채택된 냉각제의 특성에 의해 결정됩니다. 반응기의. 원자력 발전소에서. 수냉식 열 반응기는 일반적으로 저온 증기 사이클을 사용합니다. 가스 냉각식 원자로는 증가된 초기 압력과 온도로 상대적으로 더 경제적인 증기 사이클을 사용할 수 있습니다. 이 두 가지 경우 NPP의 열 구성표는 2 회로로 수행됩니다. 냉각수는 첫 번째 회로에서 순환하고 두 번째 회로는 증기수입니다. 끓는 물 또는 고온 가스 냉각제가 있는 원자로에서는 단일 루프 열 NPP가 가능합니다. 비등수형 원자로에서 물은 노심에서 끓고 생성된 증기-물 혼합물은 분리되며 포화 증기는 터빈으로 직접 보내지거나 과열을 위해 미리 노심으로 되돌아갑니다.

고온 흑연-가스 원자로에서는 기존의 가스 터빈 사이클을 사용할 수 있습니다. 이 경우 반응기는 연소실 역할을 합니다.

원자로가 작동하는 동안 핵연료의 핵분열 동위 원소 농도는 점차 감소하고 연료는 연소됩니다. 따라서 시간이 지남에 따라 새로운 것으로 교체됩니다. 핵연료는 원격 제어 메커니즘과 장치를 사용하여 재장전됩니다. 사용후핵연료는 사용후핵연료 저장고로 옮겨져 재처리를 위해 보내진다.

원자로 및 그 서비스 시스템에는 다음이 포함됩니다. 회로 순환의 파이프라인 및 부속품; 핵연료 재장전 장치; 특수 시스템 환기, 비상 냉각 등

설계에 따라 원자로에는 다음과 같은 기능이 있습니다. 가압 원자로에서 연료와 감속재는 냉각제의 전체 압력을 운반하는 용기 내부에 있습니다. 채널 원자로에서 냉각수에 의해 냉각되는 연료는 특수 벽이 얇은 케이싱으로 둘러싸인 중재자를 관통하는 파이프 채널. 원자력 발전소 직원을 방사선 피폭으로부터 보호하기 위해 원자로는 콘크리트, 물, 구불구불한 모래가 주요 재료인 생물학적 보호 장치로 둘러싸여 있습니다. 원자로 회로 장비는 완전히 밀폐되어야 합니다. 냉각수 누출 가능성이 있는 장소를 모니터링하기 위한 시스템이 제공되며, 회로의 누출 및 단선이 원자력 발전소 구내 및 주변 지역의 방사능 방출 및 오염으로 이어지지 않도록 조치가 취해집니다. 원자로 회로 장비는 일반적으로 생물학적 보호 장치에 의해 NPP 구내의 나머지 부분과 분리된 밀봉된 상자에 설치되며 원자로 작동 중에는 서비스되지 않습니다. 대기 오염의 가능성을 배제하기 위해 필터 청소 및 가스 홀더가 제공되는 환기 시스템. 선량 측정 제어 서비스는 NPP 직원의 방사선 안전 규칙 준수 여부를 모니터링합니다.

원자로냉각계통 사고의 경우 연료봉 피복관의 과열 및 누출을 방지하기 위하여 핵반응을 신속하게(수초 이내) 진압한다. 비상 냉각 시스템에는 독립적인 전원이 있습니다.

특별한 생물학적 보호 시스템의 존재. 환기 및 비상 냉각 및 선량 제어 서비스를 통해 원전 유지 보수 인력을 방사능 노출의 유해한 영향으로부터 완벽하게 보호할 수 있습니다.

NPP 기계실의 장비는 TPP 기계실의 장비와 유사합니다. 대부분의 원자력 발전소의 특징은 상대적으로 낮은 매개 변수, 포화 또는 약간 과열된 증기를 사용한다는 것입니다.

동시에 증기에 포함 된 수분 입자에 의한 터빈 마지막 단계의 블레이드에 대한 침식 손상을 배제하기 위해 분리기가 터빈에 설치됩니다. 때로는 원격 분리기와 증기 재가열기를 사용해야 합니다. 원자로 노심을 통과할 때 냉각수와 그 안에 포함된 불순물이 활성화되기 때문에 단일루프 원전의 터빈실 설비와 터빈응축기 냉각계통의 설계해는 냉각수의 가능성을 완전히 배제해야 한다. 누출. 증기 매개변수가 높은 이중 회로 NPP에서 이러한 요구 사항은 터빈 홀의 장비에 부과되지 않습니다.

이 원자력 발전소 원자로의 화력 중 일부는 열 공급에 사용됩니다. 전기를 생산하는 것 외에도 원자력 발전소는 바닷물을 담수화하는 데에도 사용됩니다. 가장 현대적인 유형의 발전소인 원자력 발전소는 다른 유형의 발전소에 비해 여러 가지 중요한 이점이 있습니다. 정상 작동 조건에서 환경을 절대 오염시키지 않으며 원료 공급원에 구속할 필요가 없습니다. 따라서 거의 모든 곳에 설치할 수 있으며 새로운 동력 장치는 평균 수력 발전소와 거의 동일한 용량을 갖지만 NPP의 설치 용량 활용률(80%)은 HPP 또는 TPP를 훨씬 능가합니다. 우라늄 1kg이 약 3000톤의 석탄을 태울 때와 같은 양의 열을 낼 수 있다는 사실은 원자력 발전소의 효율성과 유효성을 말해줍니다.

정상 작동 조건에서 원자력 발전소의 심각한 단점은 거의 없습니다. 그러나 지진, 허리케인 등 불가항력적인 상황에서 원자력 발전소의 위험을 알아 차릴 수 없습니다. - 여기서 오래된 동력 장치 모델은 원자로의 통제되지 않은 과열로 인해 영토의 방사선 오염 위험이 있습니다.

13. 결론

대전 현상과 원자의 구조를 자세히 연구하면서 원자가 핵과 그 주위에 음전하를 띤 전자로 구성되어 있다는 것을 알게 되었습니다. 핵은 양전하를 띤 양성자와 하전되지 않은 중성자로 구성됩니다. 신체에 전기가 통하면 전기가 통하는 신체에서 전자의 과잉 또는 부족이 발생합니다. 이것은 신체의 책임을 결정합니다. 전하에는 양전하와 음전하의 두 종류만 있습니다. 작업의 결과 정전기 현상에 대해 깊이 알게 되었고 이러한 현상이 어떻게, 왜 발생하는지 알게 되었습니다. 예를 들어, 번개. 정전기 현상은 원자의 구조와 밀접한 관련이 있습니다. 우라늄, 라듐 등과 같은 물질의 원자 방사능을 가지고 있습니다.원자의 에너지는 모든 인류의 생명에 매우 중요합니다. 예를 들어, 우라늄 1g에 포함된 에너지는 2.5톤의 석유를 연소할 때 방출되는 에너지와 같습니다. 현재 원자의 방사성 에너지는 많은 삶의 영역에서 응용되고 있습니다. 매년 점점 더 많은 원자력 발전소 (원자력 발전소)가 건설되고 있으며 원자로가있는 쇄빙선 및 잠수함 생산이 발전하고 있습니다. 원자력 에너지는 각종 질병의 치료를 위한 의학 및 국가 경제의 많은 분야에서 사용됩니다. 에너지를 부적절하게 사용하면 살아있는 유기체의 건강에 위험을 초래할 수 있습니다. 원자의 에너지는 올바르게 사용하는 방법을 배우면 사람들에게 도움이 될 수 있습니다.

대전 몸거시적 몸, 일반적으로 전기적으로... 작업. 1 버전. ~에 대전 전화그들 사이의 긴밀한 접촉이 중요합니다 ... 충전으로 이어질 것입니다 몸. 또 다른 방법 대전 전화- 에 미치는 영향...

교류의 문화는 문화의 교류입니다.

주제의 대화형 프레젠테이션전화의 전기. 전하

이렇게 간단한 트릭으로 즐거운 시간을 보내셨나요? 부풀린 풍선을 마른 머리카락에 문지른 다음 천장에 붙이면 "고착"되는 것처럼 보입니까?

아니요? 시도 해봐! 덜 웃기지 않고 머리카락이 모든 방향으로 튀어 나옵니다. 긴 머리를 빗을 때도 같은 효과가 가끔 나타납니다. 그들은 튀어 나와 빗에 달라 붙습니다. 글쎄, 모든 사람들은 모직물이나 합성물을 걸을 때 무언가 또는 누군가를 만지고 날카로운 찌름을 느끼는 상황에 익숙합니다. 그러한 경우 그들은 충격이라고 말합니다. 이 모든 것은 신체의 전기화의 예입니다.그러나 전류가 머리카락과 옷이 아닌 소켓과 배터리에 있다는 것을 우리 모두가 완벽하게 알고 있다면 전기는 어디에서 오는 것입니까? 만화 보기

신체의 대전 현상 : 대전 방법

접촉 시 신체의 대전(모피 또는 실크에 에보나이트 또는 유리 막대를 문지름). 펜을 양털이나 모피에 문지른 다음 잘게 썬 종이, 빨대 또는 양모로 가져옵니다. 이 조각들이 핸들에 어떻게 끌리는지 볼 수 있습니다. 전기 손잡이를 가져 오면 얇은 물줄기에서도 마찬가지입니다.

두 종류의 전하

첫 번째 유사한 효과가 호박색으로 발견되었습니다., 따라서 그들은 그리스어 "전자"-호박에서 전기라고 불렀습니다.호박색. 시간: 5:32그리고 접촉 후 신체가 다른 물체를 끌어들이는 능력과 문지르는 것은 접촉 면적을 늘리는 방법 일 뿐이며 전기화 또는 신체에 전하를 부여하는 것입니다. 실험적으로 밝혀졌다. 전하에는 두 종류가 있습니다.유리와 에보나이트 막대를 문지르면 서로 끌어당깁니다. 그리고 둘 같은 - 격퇴. 그리고 이것은 그들이 서로를 좋아하지 않기 때문이 아니라 전하가 다르기 때문입니다. 유리 막대의 전하를 양전하로, 에보나이트 막대의 전하를 음전하로 부르기로 합의했습니다. 각각 "+" 및 "-" 기호로 지정됩니다. 그 뜻은 서로 반대라는 것입니다.

요즘에는 플라스틱, 합성 섬유, 석유 제품과 같이 쉽게 전기가 통하는 물체가 널리 사용됩니다. 그러한 물질을 문지르면 전하가 발생하며 때로는 적어도 불쾌하지만 기껏해야 해로울 수 있습니다. 산업계에서는 특별한 수단으로 싸우고 있습니다. 일상에서도 마찬가지 정전기를 없애는 쉬운 방법전기가 통하는 표면을 적시는 것입니다. 물이 가까이 있지 않으면 금속이나 흙을 만지는 것이 도움이 됩니다. 이 시체는 전기를 제거합니다. 그리고 이러한 불쾌한 영향을 전혀 느끼지 않으려면 정전기 방지제를 사용하는 것이 좋습니다.

티켓 7. 전화의 전기. 대전 현상을 설명하는 실험. 두 종류의 전하. 요금의 상호 작용. 전기장. 전기 현상의 설명. 전기의 도체 및 부도체.

대전체는 작은 물체를 끌어당기는 성질을 갖게 됩니다. 예를 들어 유리 막대를 종이에 문지른 다음 잘게 썬 종이에 가져 가면 끌리기 시작합니다.

이 속성을 가진 신체는 다음과 같습니다. 깜짝 놀라게 하는또는 그에게 전달되는 것 전하.

대전이것은 신체가 전하를 획득하는 현상입니다.

요금은 양수 및 음수입니다. 요금이 끌어당기는 것과는 달리 전하가 반발합니다.

양전하와 음전하의 개념은 1747년 프랭클린에 의해 소개되었습니다. 양모와 모피에 전기가 통하는 에보나이트 막대는 음전하를 띤다. 실크로 문지른 유리 막대에 형성된 전하를 프랭클린은 양전하라고 불렀습니다.

전하는 물리량이며, 서로 상호 작용하는 대전체의 특성 측정..
q - 충전
[q]=Cl

전기화 유형:

1) 마찰에 의한 대전: 서로 다른 물체가 관련됩니다. 몸체는 동일한 계수를 갖지만 부호 전하가 다릅니다.

2) 접촉에 의한 대전: 대전된 물체와 대전되지 않은 물체가 접촉하면 전하의 일부가 대전되지 않은 물체로 전달됩니다. 즉, 두 물체 모두 부호가 같은 전하를 얻습니다.

3) 영향을 통한 대전: 영향을 통해 대전할 때 양전하를 사용하여 신체에 음전하를 얻을 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

전하량을 측정하는 장치는 전위계입니다. 전하의 존재를 결정하는 장치는 검전기입니다.

전하의 상호 작용은 영국의 물리학자인 Michael Faraday와 James Maxwell이 연구했습니다. 공기 펌프의 벨 아래에 대전된 검전기를 놓으면 검전기의 잎은 여전히 ​​서로 반발합니다. (공기는 벨 아래에서 제거되었습니다.) 결과적으로 대전된 물체는 전기장에 둘러싸여 있다는 것이 확인되었습니다.

전기장물질과는 다른 특별한 종류의 물질이다. 전기장은 하전체 주변에 존재하며 다른 하전체와의 상호 작용을 통해 자신을 드러내는 특별한 종류의 물질입니다.

우리의 감각 기관은 전기장을 감지하지 못합니다. 필드는 필드의 모든 요금에 작용하기 때문에 감지할 수 있습니다. 이것은 대전체의 상호 작용을 설명합니다.

전기장이 전기장에 도입된 전하에 작용하는 힘을 라고 합니다. 전기력. 전하 중 하나를 둘러싼 전기장은 첫 번째 전하의 필드에 배치된 다른 전하에 약간의 힘으로 작용합니다. 반대로 두 번째 전하의 전기장은 첫 번째 전하에게 작용합니다.

지휘자전하를 전도할 수 있는 물체입니다. 여기에는 모든 금속, 액체(염 및 알칼리 용액)가 포함됩니다.

유전체전하를 전도하지 않는 물질입니다. 여기에는 증류수, 플라스틱, 고무, 목재, 유리, 종이, 콘크리트, 돌 등이 포함됩니다.

1) 물체를 대전시키면 전하 보존 법칙이 성립한다. q1 + q2 + q3 + ... + qp \u003d const, 전하가 외부로 들어오거나 나가지 않으면 시스템이 닫힌 것으로 간주됩니다. 중성체가 다른 물체로부터 전자를 얻으면 음전하를 받게 됩니다. 따라서 정상적인 전자 수와 비교하여 과잉이 있는 경우 신체는 음전하를 띤다. 그리고 중성체가 전자를 잃으면 양전하를 받습니다. 따라서 전자가 충분하지 않으면 신체는 양전하를 띤다.

2) 마찰에 의한 대전 설명: 마찰 중에 한 물체에서 다른 물체로 전자가 전달됩니다. 더 많은 전자가 있는 곳에서는 신체가 음전하를 띠고 적은 곳에서는 양전하를 띤다.

3) 원자에서 전자는 핵에서 서로 다른 거리에 있으며 먼 전자는 가까운 전자보다 핵에 더 약하게 끌립니다. 원격 전자는 특히 금속 핵에 의해 약하게 유지됩니다. 따라서 금속에서는 핵에서 가장 먼 전자가 제자리를 떠나 원자 사이를 자유롭게 이동합니다. 이러한 전자를 자유 전자라고 합니다. 자유 전자가 있는 물질은 전도체입니다.

4) 슬리브에 자유 전자가 있습니다. 슬리브가 전기장에 도입되자마자 전자는 전기장의 작용에 따라 움직일 것입니다. 스틱이 양전하를 띠면 전자는 스틱에 더 가까운 슬리브 끝으로 이동합니다. 이 끝은 음전하를 띱니다. 슬리브의 반대쪽 끝에는 전자가 부족할 것이며 이 쪽 끝은 양전하를 띨 것입니다. 껍질의 음전하를 띤 가장자리가 막대기에 더 가깝기 때문에 껍질이 막대기에 끌립니다. 슬리브가 스틱에 닿으면 슬리브의 일부 전자가 양전하 스틱으로 이동합니다. 슬리브에 양전하가 있습니다).

5) 충전된 볼에서 충전되지 않은 볼로 전하를 옮기고 볼의 크기가 같으면 전하를 반으로 나눕니다. 그러나 충전되지 않은 두 번째 공이 첫 번째 공보다 크면 충전의 절반 이상이 해당 공으로 이동합니다. 전하가 전달되는 몸체가 클수록 전하의 더 많은 부분이 전달됩니다. 접지는 이를 기반으로 합니다. 즉, 지구로의 전하 전송입니다. 지구본은 그 위의 신체에 비해 큽니다. 따라서 지구와 접촉할 때 하전된 물체는 거의 모든 전하를 지구에 제공하고 실질적으로 전기적으로 중성 상태가 됩니다.

정상적인 조건에서 원자를 형성하는 양전하 입자와 음전하 입자가 전기력에 의해 서로 연결되어 중성 시스템을 형성하기 때문에 미시적 물체는 전기적으로 중성입니다. 신체의 전기적 중성을 위반하면 그러한 신체를 호출합니다. 전기를 통하는 몸. 신체에 전기를 공급하려면 동일한 부호의 전자 또는 이온의 초과 또는 부족이 생성되어야 합니다.

신체의 대전 방법하전체의 상호 작용을 나타내는 는 다음과 같습니다.

1. 접촉 시 신체의 전기화. 이 경우 밀접하게 접촉하면 전자와의 결합이 상대적으로 약한 한 물질에서 다른 물질로 전자의 작은 부분이 전달됩니다.
2. 마찰 중 신체의 전기화. 이것은 신체의 접촉 면적을 증가시켜 대전을 증가시킵니다.
3. 영향. 영향력 기반 정전기 유도 현상즉, 일정한 전기장에 놓인 물질에 전하가 유도되는 것입니다.
4. 빛의 작용에 따른 신체의 전기화. 이것은 기반 광전 효과, 또는 광전 효과빛의 작용으로 전자가 도체에서 주변 공간으로 날아갈 수 있으며 그 결과 도체가 충전됩니다.

음전하신체는 양성자에 비해 신체의 과도한 전자 때문이며, 양전하전자가 부족하기 때문입니다.

신체의 대전이 일어날 때, 즉 음전하가 그것과 관련된 양전하로부터 부분적으로 분리될 때, 전하 보존 법칙. 전하 보존 법칙은 외부에서 들어오지 않고 하전 입자가 나가지 않는 폐쇄 시스템에 유효합니다. 전하 보존 법칙은 다음과 같이 공식화됩니다.

닫힌 시스템에서 모든 입자 전하의 대수적 합은 변하지 않습니다.

q 1 + q 2 + q 3 + ... + qn = 상수

여기서 q 1 , q 2 등 입자 전하입니다.

전하를 띤 물체의 상호 작용

몸의 상호 작용, 동일하거나 다른 부호의 전하를 갖는 것은 다음 실험에서 입증될 수 있습니다. 우리는 모피에 문질러서 에보나이트 스틱에 전기를 공급하고 실크 실에 매달린 금속 슬리브에 닿습니다. 동일한 부호(음전하)의 전하가 슬리브와 에보나이트 스틱에 분산됩니다. 음으로 대전된 에보나이트 막대를 대전된 카트리지 케이스에 접근하면 카트리지 케이스가 스틱에서 밀려나는 것을 볼 수 있습니다(그림 1.2).

쌀. 1.2. 동일한 기호의 혐의로 신체의 상호 작용.

이제 실크에 문지른 유리 막대(양전하)를 충전된 슬리브로 가져오면 슬리브가 끌립니다(그림 1.3).

쌀. 1.3. 다른 징후의 혐의로 신체의 상호 작용.

따라서 동일한 부호의 전하를 가진 물체(예: 대전된 물체)는 서로 반발하고 다른 부호의 전하를 가진 물체(반대로 대전된 물체)는 서로 끌어당깁니다. 두 술탄이 더 가까워지면 유사한 입력이 얻어지며, 유사하게 충전되고(그림 1.4) 반대로 충전됩니다(그림 1.5).