Тајните на наелектризираните тела. Електрификација на телата при контакт

Физика! Каков капацитет на зборови!
Физиката не е само звук за нас!
Физика - поддршка и основа
Сите науки без исклучок!

• објаснете им го на учениците механизмот на електрификација на телата,
• развиваат истражувачки и креативни вештини,
• создаде услови за зголемен интерес за материјалот што се изучува,
• им помогне на учениците да го сфатат практичното значење и корисноста на стекнатите знаења и вештини.

Опрема:

• машина за електрофор,
• електрометар,
• султани,
• ебонит и стаклени прачки,
• свилени и волнени ткаенини,
• електроскоп,
• жици за поврзување, дестилирана вода, парафински топчиња,
• цилиндри од алуминиум и хартија, свилени нишки (обоени и необоени).

На Бирото: Проводници, изолатори, смола и стакло полнења.

ЗА ВРЕМЕ НА ЧАСОТ

1. Вовед од наставникот

Во секојдневниот живот, човекот забележува огромен број појави и, можеби, многу поголем број на појави остануваат незабележани.

Постоењето на овие појави го „турка“ човекот да ги бара, открива и објаснува овие појави. Таквата појава како тела што паѓаат на земја веќе не предизвикува никакво изненадување кај луѓето. Но, треба да се забележи дека земјата и ова тело комуницираат без да се допираат еден со друг. Тие комуницираат едни со други преку најпознатата акција - гравитациска привлечност (гравитациони полиња). Ние сме навикнати на фактот дека телата делуваат едни на други главно директно. Има и такви појави, познати на старите Грци, кои секој пат предизвикуваат интерес кај децата и возрасните. Ова се електрични феномени.

Примерите за електрични интеракции се многу разновидни и не ни се толку познати од детството како, на пример, гравитацијата на Земјата. Овој интерес се објаснува и со фактот дека овде имаме големи можности да создаваме и менуваме експериментални услови користејќи едноставна опрема.

Да го следиме напредокот на идентификување и проучување на некои појави.

2. Историска позадина (пријавена од студентот)

Грчкиот филозоф Талес од Милет, кој живеел 624–547 година. п.н.е., откри дека килибарот, намачкан на крзно, стекнува својство да привлекува мали предмети - пената, сламките итн. Овој феномен подоцна беше наречен електрификација.

Во 1680 година, германскиот научник Ото фон Герике ја изградил првата електрична машина и открил постоење на електрични сили на одбивност и привлекување.

Првиот научник кој се расправаше за постоењето на два вида обвиненија беше Французинот Чарлс Дуфај (1698-1739). Ду Феј ја нарече струјата што се појавува при триење на смола „смола“, а електричната енергија што се појавува при триење на стаклото е „стакло“. Во модерната терминологија, електричната енергија „смола“ одговара на негативни полнежи, а електричната енергија „стаклена“ одговара на позитивни полнежи. Најубедлив противник на теоријата за постоење на два вида обвиненија беше познатиот Американец Бенџамин Френклин (1706 - 1790). Прво го воведе концептот на позитивни и негативни полнежи. Тој го објасни присуството на овие полнежи на телата со вишок или недостаток во телата на некои општи електрични материи. Оваа посебна материја, подоцна наречена „флуид на Френклин“, според неговото мислење, имала позитивен полнеж. Така, кога се наелектризира, телото или добива или губи позитивни полнежи. Не е тешко да се погоди дека Френклин ги помешал позитивните полнежи со негативните и телата разменувале електрони (кои носат негативен полнеж). Во голема мера поради овој факт, насоката на движење на позитивниот полнеж последователно беше погрешно земена за насоката на струјата во металите.

Англичанецот Роберт Симер (1707 - 1763) го привлече вниманието на необичното однесување на неговите волнени и свилени чорапи. Носеше два пара чорапи: црна волна за топлина и бела свила за убавина. Симнувајќи ги двете чорапи од ногата одеднаш и извлекувајќи ги едниот од другиот, гледаше како двете чорапи отекуваат, земајќи го обликот на неговата нога и привлекувајќи се еден со друг. Сепак, чорапите со иста боја се одвраќаат, додека чорапите во различни бои се привлекуваат. Врз основа на неговите набљудувања, Симер стана жесток поддржувач на теоријата за две обвиненија, поради што го доби прекарот „надуен филозоф“.

Во модерна смисла, неговите свилени чорапи имале негативни полнежи, а неговите волнени чорапи позитивни.

3. Феноменот на електрификација на телата

Наставник:Кое тело се нарекува наелектризирано?

Ученик:Ако некое тело може да привлече или да одбие други тела, тогаш има електричен полнеж. Се вели дека такво тело е обвинето. Полнењето е својство на телата, способност за електромагнетна интеракција.

(Демонстрација на дејство на наелектризирано тело).

Наставник:Што е електроскоп?

Ученик:Уредот што ви овозможува да откриете присуство на полнеж во телото и да го оцените се нарекува електроскоп.

Наставник:Како работи и работи електроскопот?

Ученик:Главниот дел од електроскопот е проводна изолирана прачка на која е прикачена игла и може слободно да се ротира. Кога ќе се појави полнење, стрелката и шипката се наполнети со полнења со ист знак и затоа, одбивајќи, создаваат агол на отклонување, чија вредност е пропорционална на применото полнење.

(Демонстрација на работата на уредот).

Наставник:Електрификацијата на телата може да се случи во различни случаи, т.е. Постојат различни начини за наелектризирање на телата:

• триење,
• удар,
• преку контакт,
• влијание,
• под влијание на светлосната енергија.

Ајде да погледнеме некои од нив.

Ученик: Ако втријте стапче од ебонит на волна, тогаш ебонитот ќе добие негативен полнеж, а волната ќе добие позитивен полнеж. Присуството на овие полнежи се открива со помош на електроскоп. За да го направите ова, допрете ја шипката на електроскопот со стап од ебонит или волнена крпа. Во овој случај, дел од полнењето на телото за тестирање поминува на шипката. Патем, во овој случај се јавува краткотрајна електрична струја. Дозволете ни да ја разгледаме интеракцијата на две хартиени касети обесени на конец, едната наполнета од стап од ебонит, а другата од волнена крпа. Имајте на ум дека тие се привлечени еден кон друг. Тоа значи дека телата со спротивни полнежи се привлекуваат. Не секоја супстанција може да пренесува електрични полнежи. Супстанциите преку кои може да се пренесат полнежите се нарекуваат спроводници, а супстанциите преку кои не може да се пренесат полнежи се нарекуваат непроводници - диелектрици (изолатори). Ова може да се утврди и со помош на електроскоп, поврзувајќи го со наелектризирано тело и супстанции од различни видови.

Белиот свилен конец не врши полнење, но обоениот свилен конец го прави тоа. (сл. А)

Бел свилен конец Обоен свилен конец

Раздвојувањето на полнежите и појавата на двоен електричен слој на местата на нивниот контакт, кои било две различни тела, изолатори или спроводници, цврсти материи, течности или гасови. Кога ја опишуваме електрификацијата со триење, секогаш користевме само добри изолатори за експериментот - килибар, стакло, свила, ебонит. Зошто? Бидејќи во изолаторите полнежот останува на местото од каде што настанал и не може да помине низ целата површина на телото до други тела во контакт со него. Експериментот не успее ако двете тела за триење се метали со изолирани рачки, бидејќи не можеме да ги одвоиме едно од друго по целата површина одеднаш.

Поради неизбежната грубост на површината на телата, во моментот на одвојување секогаш има некои последни допирни точки - „мостови“, преку кои во последен момент излегуваат сите вишок електрони и двата метали излегуваат ненаполнети.

Наставник: Сега да размислиме за електрификација преку контакт.

Ученик: Ако потопиме парафинско топче во дестилирана вода и потоа го извадиме од водата, и парафинот и водата ќе се наполнат. (Сл. Б)

Електрификацијата на водата и парафинот се случи без никакво триење. Зошто? Излегува дека при електрификација со триење само ја зголемуваме површината на контакт и го намалуваме растојанието помеѓу атомите на телата за триење. Во случај на вода - парафин, секоја грубост не го попречува приближувањето на нивните атоми.

Тоа значи дека триењето не е предуслов за електрификација на телата. Постои уште една причина зошто се јавува електрификација во овие случаи.

Ученик: Работата на машината за електрофор се заснова на електрификација на телото преку влијание. Наелектризираното тело може да комуницира со кој било електрично неутрален проводник. Кога овие тела ќе се спојат, поради електричното поле на наелектризираното тело, се јавува прераспределба на полнежите во второто тело. Поблиску до наелектризираното тело има полнежи спротивно во знакот на наелектризираното тело. Понатаму од наелектризираното тело во спроводникот (ракав или цилиндар) има полнења со исто име како наелектризираното тело.

Бидејќи растојанието до позитивните и негативните полнежи во цилиндерот од топката е различно, силите на привлекување преовладуваат и цилиндерот отстапува кон наелектризираното тело. Ако со раката ја допрете далечната страна на телото од наполнетата топка, тогаш телото ќе скокне кон наполнетата топка. Ова се случува затоа што електроните скокаат до раката, а со тоа ги намалуваат одбивните сили. Ориз. Д.

Наставникот: Колку долго ќе трае оваа ситуација? (Сл. Д)

Ученик: По неколку секунди, полнежите ќе се поделат и цилиндерот ќе се оттргне од топката. Нивниот карактер дополнително ќе зависи од вредноста на збирот на нивните давачки. Ако нивниот збир е нула, тогаш нивните сили на интеракција се нула. Ако Fp< 0, то они оттолкнутся друг от друга, но на меньший угол .

Наставник: Да ја разгледаме електрификацијата на телата под влијание на светлосната енергија (фотоелектричен ефект).

Ученик:Ајде да насочиме силен светлосен зрак на цинк диск (плоча) прикачен на електрометар. Под влијание на светлосната енергија, одреден број електрони летаат надвор од плочата. Самата плоча излегува дека е позитивно наелектризирана. Големината на ова полнење може да се процени според аголот на отклонување на иглата на електрометарот. (сл. Д)

Наставник: Убедени сме дека кога растојанието помеѓу атомите се намалува, феноменот на електрификација се јавува поефикасно. Зошто?

Ученик: Бидејќи ова ги зголемува силите на Кулон на привлекување помеѓу јадрото на атомот и електронот на соседниот атом.

Електронот кој е слабо врзан за неговото јадро прескокнува.

Наставник: Ајде да погледнеме како хемиските елементи се распоредени во периодниот систем на хемиски елементи.

Ученик: Постојат околу 500 форми на Периодниот систем на хемиски елементи. Од нив, во една, 18-ќелија, елементите се поставени според структурата на електронските обвивки на нивните атоми и се дадени во референтната книга за општа и неорганска хемија од Н.Ф.

Својствата и карактеристиките на атомите се во согласност со периодичниот закон, вклучувајќи ја електронегативноста и валентноста на елементите.

Радиусите на атомите и јоните се намалуваат во периоди, бидејќи електронската обвивка на атом или јон на секој следен елемент во одреден период станува погуста во споредба со претходниот поради зголемување на полнежот на јадрото и зголемување на привлечноста на електроните кон јадрото.

Радиусите во групи се зголемуваат бидејќи атомот (јонот) на секој елемент се разликува од неговиот супериорен со појавата на нов електронски слој. Кога атомот се трансформира во катјон (позитивен јон), атомските радиуси нагло се намалуваат, а кога атомот се трансформира во анјон (негативен јон), атомските радиуси остануваат речиси непроменети.

Енергијата потрошена за да се отстрани електрон од атомот и да стане позитивен јон се нарекува јонизација. Напонот при кој се јавува јонизација се нарекува потенцијал на јонизација.

Потенцијалот за јонизација е физичка карактеристика што е показател за металните својства на елементот: колку е помал, толку полесно е електронот да се одвои од атомот и колку се поизразени металните (намалувачки) својства на елементот.

Табела 1. Потенцијали за јонизација на атомите (eV/атом) на елементите од вториот период

Наставник: Постои нешто како електронегативност, кое игра одлучувачка улога во електрификацијата на телата. Знакот на полнежот што го прима елементот за време на електрификацијата зависи од тоа. Електронегативност - што е тоа?

Ученик:Електронегативноста е својство на хемискиот елемент да привлекува електрони кон својот атом од атоми на други елементи со кои елементот формира хемиски врски во соединенијата.

Електронегативноста на елементите беше одредена од многу научници: Полинг, Алред и Рохоу. Тие заклучија дека електронегативноста на елементите се зголемува во периоди и се намалува во групи, слично на потенцијалите за јонизација. Колку е помала вредноста на потенцијалот за јонизација, толку е поголема веројатноста да се изгуби електрон и да стане позитивен јон или позитивно наелектризирано тело ако телото е хомогено.

Табела 2. Релативна електронегативност (ЕО) на елементите од првиот, вториот и третиот период.

Наставник:Од сето ова можеме да го извлечеме следниов заклучок: ако два хомогени елементи од ист период комуницираат, тогаш однапред можеме да кажеме кој од нив ќе биде позитивно наелектризиран, а кој негативно.

Супстанцијата чиј атом има поголема валентност (поголем број на група) во однос на атомот на друга супстанција ќе биде негативно наелектризирана, а втората супстанција ќе биде позитивно наелектризирана.

Ако хомогени супстанции од иста група комуницираат, тогаш супстанцијата со помал број на период или серии ќе биде негативно наелектризирана, а второто тело кое заемодејствува ќе биде позитивно наелектризирано.

Наставник:Во оваа лекција се обидовме да го откриеме механизмот на електрификација на телата. Откривме зошто телото, по електрификацијата, добива полнење на еден или друг знак, т.е. одговори на главното прашање - зошто? (како, на пример, делот за механика „Динамика“ одговара на прашањето: зошто?)

Сега ги наведуваме позитивните и негативните вредности на електрификацијата на телата.

Ученик:Статичкиот електрицитет може да има негативен ефект:

Привлекување на косата на чешел;

Туркајќи ги влакната едни од други, како наелектризиран столб;

Лепење на разни ситни предмети на облеката;

Во фабриките за ткаење, нишките се лепат на бобините, што доведува до чести прекини.

Акумулираните полнежи може да предизвикаат електрични празнења, што може да има различни последици:

Молња (доведува до пожари);

Испуштање во цистерна со гориво ќе предизвика експлозија;

При полнење со запалива смеса, секое празнење може да доведе до експлозија.

За да се отстрани статичкиот електрицитет, сите уреди и опрема, па дури и камионот со гориво, се заземјуваат. Се користи специјална антистатичка супстанција.

Ученик:Статичкиот електрицитет може да биде корисен:

При бојадисување на мали делови со пиштол за прскање, бојата и телото се полнат со спротивни полнења, што доведува до голема заштеда во бојата;

За медицински цели, се користи статичен туш;

Електростатските филтри се користат за чистење на воздухот од прашина, саѓи, киселински и алкални пареи;

За пушење риба во специјални електрометри (рибата се полни позитивно, а електродите се негативно наелектризирани, пушењето во електрично поле се случува десетици пати побрзо).

Сумирање на лекцијата.

Наставник:Да се ​​потсетиме на целта на нашата лекција и да извлечеме кратки заклучоци.

• Што беше ново во лекцијата?
• Што беше интересно?
• Што беше важно во лекцијата?

Заклучоци на студентите:

1. Појавите во кои телата стекнуваат способност да привлекуваат други тела се нарекуваат електрификација.
2. Електрификацијата може да се случи со контакт, преку влијание или со зрачење со светлина.
3. Супстанциите можат да бидат или електронегативни или електропозитивни.
4. Знаејќи го идентитетот на супстанциите, можно е да се предвиди какви полнежи ќе добијат телата кои содејствуваат.
5. Триењето само ја зголемува површината за контакт.
6. Супстанциите се спроводници и непроводници на електричната енергија.
7. Изолаторите акумулираат полнежи таму каде што се формираат (на допирните точки).
8. Во проводниците, полнењата се распределуваат рамномерно низ волуменот.

Дискусија и оценување на учесниците на часот.

Литература.

1. Г.С. Ландсберг. Учебник по физика за основно. Т.2. - М., 1973 година.
2. Н.Ф.Стас. Прирачник за општа и неорганска хемија.
3. И.Г. Кирилова. Книга за читање физика. М., 1986 година.

електрификација на телата

2. Електрификација на тела.

Овие феномени биле откриени во античко време. Античките грчки научници забележале дека килибарот (скаменети смола од иглолисни дрвја што пораснале на Земјата пред многу стотици илјади години), кога се тријат со волна, почнува да привлекува разни тела. На грчки, килибар значи електрон, па оттука и името „електрична енергија“.

Тело кое, откако ќе се трие, привлекува други тела кон себе, се вели дека е наелектризирано или дека му се дава електричен полнеж.

Телата направени од различни супстанции можат да се наелектризираат. Лесно се електрифицира со триење на стапчиња од гума, сулфур, ебонит, пластика или најлон на волна.

Електрификацијата на телата се јавува при контакт и последователно раздвојување на телата. Тие ги тријат своите тела едно против друго само за да ја зголемат површината на нивниот контакт.

Две тела секогаш се вклучени во електрификацијата: во експериментите дискутирани погоре, стаклена шипка дошла во контакт со лист хартија, парче килибар дошло во контакт со крзно или волна и шипка од плексиглас дошла во контакт со свила. Во овој случај, двете тела се електрифицирани. На пример, кога стаклена прачка и парче гума ќе дојдат во контакт, и стаклото и гумата стануваат електрифицирани. Гумата, како стакло, почнува да привлекува светли тела.

Електричниот полнеж може да се пренесе од едно тело на друго. За да го направите ова, треба да допрете друго тело со наелектризирано тело, а потоа дел од електричното полнење ќе се пренесе на него. За да се уверите дека и второто тело е наелектризирано, треба да му донесете мали парчиња хартија и да видите дали привлекуваат.

3. Два типа на давачки. Интеракција на наелектризирани тела.

Сите наелектризирани тела привлекуваат други тела, како што се парчиња хартија. Со привлечноста на телата, невозможно е да се разликува електричното полнење на стаклена прачка намачкана со свила од полнежот добиен на прачка од ебонит намачкана со нив. На крајот на краиштата, и двете електрифицирани стапчиња привлекуваат парчиња хартија.

Дали ова значи дека полнежите добиени на тела направени од различни супстанции не се разликуваат едни од други?

Ајде да се свртиме кон експериментите. Ајде да наелектризираме стап од ебонит што е виснат на конец. Ајде да му доближиме уште едно слично стапче, наелектризирано со триење против истото парче крзно. Стапчињата се исфрлаат Бидејќи стаповите се исти и се наелектризирани со триење против истото тело, можеме да кажеме дека тие имале ист вид полнења. Тоа значи дека телата со набој од ист вид се одбиваат едни со други.

Сега да донесеме стаклена прачка намачкана на свила до наелектризираната ебонитна прачка. Ќе видиме дека стаклените и ебонитните прачки се меѓусебно привлечени (сл. бр. 2). Следствено, полнежот добиен на стакло намачкано на свила е од различен вид отколку на ебонитот намачкан на крзно. Ова значи дека постои друг вид електричен полнеж.

Ќе ги доближиме електрифицираните тела од разни материи: гума, плексиглас, пластика, најлон до суспендирано електрифицирано стапче од ебонит. Ќе видиме дека во некои случаи ебонитната прачка се одбива од тела кои се донеле до неа, а во други се привлекува. Ако стапот ебонит е одбиен, тоа значи дека телото што е донесено до него има полнење од ист вид како тоа на него. А полнежот на оние тела кон кои е привлечен стапот ебонит е сличен на полнежот добиен на стакло намачкано на свила. Затоа, можеме да претпоставиме дека постојат само два вида електрични полнежи.

Полнежот добиен на стакло намачкана на свила (и на сите тела каде што се добива полнеж од ист вид) се нарекува позитивно, а полнежот добиен на килибар (како и ебонит, сулфур, гума) намачкан на волна се нарекува негативен, односно на обвиненијата им беа доделени знаците „+“ и „-“.

И така, експериментите покажаа дека постојат два вида електрични полнежи - позитивни и негативни полнежи и дека наелектризираните тела различно комуницираат едни со други.

Телата со електрични полнежи од ист знак се одбиваат едни со други, а телата со полнежи од спротивен знак меѓусебно се привлекуваат.

4. Електроскоп. Спроводници и непроводници на електрична енергија.

Ако телата се наелектризирани, тогаш тие се привлекуваат или се одбиваат. Со привлекување или одбивност може да се процени дали телото има електричен полнеж. Затоа, уредот што се користи за да се утврди дали телото е електрифицирано се заснова на интеракцијата на наелектризираните тела. Овој уред се нарекува електроскоп (од грчките зборови електрон и скопео - набљудува, открива).

Во електроскопот, метална прачка се провлекува низ пластичен приклучок (сл. бр. 3), вметнат во метална рамка, на крајот од која се закачени два листа тенка хартија. Рамката е покриена со стакло од двете страни.

Колку е поголем полнежот на електроскопот, толку е поголема одбивната сила на листовите и поголем агол ќе се разминуваат. Тоа значи дека со менување на аголот на дивергенција на листовите на електроскопот, може да се процени дали неговото полнење е зголемено или намалено.

Ако допрете наполнето тело (на пример, електроскоп) со раката, тоа ќе се испразни. Електричните полнежи ќе се префрлат во нашето тело и преку него можат да одат во земјата. Наполнето тело може да се испразни и ако е поврзано со земја со метален предмет, како што е железо или бакарна жица. Но, ако наелектризираното тело е поврзано со земјата со стаклена или ебонитна прачка, тогаш електричните полнежи по нив нема да одат во земјата. Во овој случај, обвинетото тело нема да се испушти.

Врз основа на нивната способност да спроведуваат електрични полнежи, супстанциите конвенционално се поделени на спроводници и непроводници на електрична енергија.

Сите метали, почвата, растворите на соли и киселини во водата се добри спроводници на електрична енергија.

Непроводниците на електрична енергија, или диелектриците, вклучуваат порцелан, ебонит, стакло, килибар, гума, свила, најлон, пластика, керозин, воздух (гасови).

Телата направени од диелектрик се нарекуваат изолатори (од грчкиот збор isolaro - да се изолира).

5. Деливост на електричен полнеж. Електрон.

Да наполниме метална топка прикачена на шипката на електроскопот (сл. бр. 4а). Ајде да ја поврземе оваа топка со метален проводник А, држејќи го за рачката Б, изработена од диелектрик, со друга сосема иста, но ненаполнета топка, која се наоѓа на вториот електроскоп. Половина од полнењето ќе се префрли од првата топка на втората (сл. бр. 4б). Тоа значи дека почетното полнење било испразнето на два еднакви дела.

Сега да ги одвоиме топчињата и да ја допреме втората топка со рака. Ова ќе предизвика да го изгуби полнењето и празнењето. Ајде повторно да го поврземе со првата топка, на која останува половина од првобитното полнење. Преостанатото полнење повторно ќе се подели на два еднакви дела, а четвртина од првобитното полнење ќе остане на првата топка.

На ист начин можете да добиете една осмина, една шеснаесетина од полнењето итн.

Така, искуството покажува дека електричното полнење може да има различни вредности. Електричниот полнеж е физичка големина.

Еден кулон се зема како единица за електрично полнење (означено со 1 C). Единицата е именувана по францускиот физичар C. Coulomb.

Експериментот прикажан на слика 4 покажува дека електричното полнење може да се подели на делови.

Дали има ограничување за фисија на полнење?

За да се одговори на ова прашање, беше неопходно да се извршат посложени и точни експерименти од оние опишани погоре, бидејќи многу наскоро полнењето што останува на топката на електроскопот станува толку мало што не може да се открие со помош на електроскоп.

За да го поделите полнењето на многу мали делови, треба да го пренесете не на топки, туку на мали зрна метал или капки течност. Со мерење на полнежот добиен на толку мали тела, беше утврдено дека е можно да се добијат делови од полнежот кои се милијарди милијарди пати помали отколку во опишаниот експеримент. Меѓутоа, во сите експерименти не беше можно да се одвои полнењето над одредена вредност.

Ова ни овозможи да претпоставиме дека електричниот полнеж има граница на деливост или, поточно, дека има наелектризирани честички кои имаат најмал полнеж и повеќе не се деливи.

За да докажат дека постои граница за фисија на електричниот полнеж и да утврдат која е таа граница, научниците спроведоа специјални експерименти. На пример, советскиот научник А.Ф. Јофе спроведе експеримент во кој мали зрна цинкова прашина, видливи само под микроскоп, беа електрифицирани. Полнењето на честичките прашина се менувало неколку пати, и секој пат мереле колку се променил полнежот. Експериментите покажаа дека сите промени во полнежот на честичката прашина биле цел број пати (т.е. 2, 3, 4, 5, итн.) поголеми од одредено одредено најмал полнеж, т.е., полнењето на честичката прашина се променило, иако многу мали, но во цели делови. Бидејќи полнежот од зрно прашина заминува заедно со честичка материја, Ајоф заклучил дека во природата постои честичка материја која има најмал полнеж, која повеќе не е делива.

Оваа честичка беше наречена електрон.

Вредноста на електронскиот полнеж прв ја утврдил американскиот научник Р. Миликан. Во своите експерименти, слични на оние на А.Ф. Јофе, користел мали капки масло.

Електронскиот полнеж е негативен, тој е еднаков на 1,610 C (0,000 000 000 000 000 000 16 C). Електричниот полнеж е едно од главните својства на електронот. Овој полнеж не може да се „отстрани“ од електронот.

Масата на електронот е 9,110 kg, што е 3700 пати помала од масата на молекула на водород, најмала од сите молекули. Крилото на мувата има маса приближно 510 пати поголема од масата на електронот.

6. Нуклеарен модел на атомска структура

Проучувањето на структурата на атомот практично започна во 1897-1898 година, откако конечно беше утврдена природата на катодните зраци како поток од електрони и беа утврдени полнежот и масата на електронот. Фактот дека електроните се ослободуваат од широк спектар на супстанции доведе до заклучок дека електроните се дел од сите атоми. Но, атомот како целина е електрично неутрален, затоа мора да содржи друга компонента, позитивно наелектризирана, а нејзиниот полнеж мора да го балансира збирот на негативните полнежи на електроните.

Овој позитивно наелектризиран дел од атомот бил откриен во 1911 година од страна на Ернест Радерфорд (1871-1937). Радерфорд го предложи следниов дијаграм за структурата на атомот. Во центарот на атомот има позитивно наелектризирано јадро, околу кое електроните ротираат во различни орбити. Центрифугалната сила што произлегува за време на нивната ротација е избалансирана со привлечноста помеѓу јадрото и електроните, како резултат на што тие остануваат на одредени растојанија од јадрото. Вкупниот негативен полнеж на електроните е нумерички еднаков на позитивниот полнеж на јадрото, така што атомот како целина е електрично неутрален. Бидејќи масата на електроните е занемарлива, речиси целата маса на атомот е концентрирана во неговото јадро. Напротив, големината на јадрата е исклучително мала дури и во споредба со големината на самите атоми: дијаметарот на атомот е од редот на 10 cm, а дијаметарот на јадрото е од редот на 10 - 10 cm. Оттука е јасно дека уделот на јадрото и електроните, чиј број, како што ќе видиме подоцна, е релативно мал, што претставува само незначителен дел од вкупниот простор зафатен од атомскиот систем (сл. бр. 5). )

7. Состав на атомски јадра

Така, откритијата на Радерфорд ја поставија основата за нуклеарната теорија на атомот. Од времето на Радерфорд, физичарите дознале многу повеќе детали за структурата на атомското јадро.

Најлесниот атом е водородниот атом (H). Бидејќи речиси целата маса на атомот е концентрирана во јадрото, би било природно да се претпостави дека јадрото на атомот на водород е елементарна честичка на позитивна електрична енергија, која беше наречена протон од грчкиот збор „протос“, што значи „ прво“. Така, протонот има маса речиси еднаква на масата на атом на водород (точно 1,00728 јаглеродни единици) и електричен полнеж еднаков на +1 (ако го земеме електронскиот полнеж еднаков на -1,602 * 10 C како единица негативна електрична енергија ). Атомите на други, потешки елементи содржат јадра кои имаат поголем полнеж и, очигледно, поголема маса.

Мерењата на полнежот на атомските јадра покажаа дека полнежот на атомското јадро во наведените конвенционални единици е нумерички еднаков на атомскиот или атомскиот број на елементот. Сепак, тоа беше невозможно да се дозволи, бидејќи второто, бидејќи е слично наелектризирано, неизбежно ќе се одврати едни со други и, следствено, таквите јадра ќе испаднат да бидат нестабилни. Покрај тоа, масата на атомските јадра се покажа дека е двојно или повеќе поголема од вкупната маса на протоните, кои го одредуваат полнењето на јадрата на атомите на соодветните елементи.

Тогаш се претпоставуваше дека јадрата на атомите содржат протони во број што го надминува атомскиот број на елементот, а вишокот позитивен полнеж на јадрото создаден на тој начин се компензира со електроните вклучени во јадрото. Овие електрони очигледно мора да држат меѓусебно одбивачки протони во јадрото. Сепак, оваа претпоставка мораше да се отфрли, бидејќи беше невозможно да се дозволи коегзистенција на тешки (протони) и лесни (електрони) честички во збиено јадро.

Во 1932 година, J. ​​Chadwick открил елементарна честичка која нема електричен полнеж, и затоа била наречена неутрон (од латинскиот збор neuter, што значи „ниту едното ниту другото“). Неутронот има маса малку поголема од масата на протонот (точно 1,008665 јаглеродни единици). По ова откритие, Д.Д. Иваненко, Е.Н.

Според оваа теорија, атомските јадра на сите елементи (освен водородот) се состојат од протони и неутрони. Бројот на протони во јадрото ја одредува вредноста на неговиот позитивен полнеж, а вкупниот број на протони и неутрони ја одредува вредноста на неговата маса. Нуклеарните честички - протони и неутрони - колективно се нарекуваат нуклеони (од латинскиот збор nucleus, што значи „јадро“). Така, бројот на протони во јадрото одговара на атомскиот број на елементот, а вкупниот број на нуклеони, бидејќи масата на атомот е главно концентрирана во јадрото, одговара на неговиот масен број, т.е. Неговата атомска маса А е заокружена на цел број, тогаш бројот на неутрони во јадрото N може да се најде со разликата помеѓу масениот број и атомскиот број.

Така, теоријата на протон-неутрони овозможи да се решат претходно настанатите противречности во идеите за составот на атомските јадра и неговата врска со атомскиот број и атомската маса.

8. Изотопи

Теоријата на протон-неутрони овозможи да се реши друга противречност што се појави за време на формирањето на теоријата на атомот. Ако прифатиме дека јадрата на атомите на елементите се состојат од одреден број нуклеони, тогаш атомските маси на сите елементи мора да се изразат во цели броеви. За многу елементи ова е точно, а малите отстапувања од цели броеви може да се објаснат со недоволна точност на мерењето. Меѓутоа, за некои елементи, вредностите на атомските маси толку многу отстапувале од цели броеви што тоа повеќе не може да се објасни со неточност на мерењето и други случајни причини. На пример, атомската маса на хлорот (CL) е 35,45. Утврдено е дека приближно три четвртини од атомите на хлор што постојат во природата имаат маса од 35, а една четвртина - 37. Така, елементите што постојат во природата се состојат од мешавина на атоми со различни маси, но, очигледно, иста хемиски својства, т.е. постојат сорти на атоми од ист елемент со различни и, згора на тоа, цели маси. Ф. Астон успеа да ги одвои таквите мешавини во составни делови, кои беа наречени изотопи (од грчките зборови „исос“ и „топос“, што значат „исто“ и „место“ (тука мислиме дека зафаќаат различни изотопи од ист елемент истото место во периодниот систем)). Од гледна точка на теоријата на протон-неутрони, изотопите се сорти на елементи чии атомски јадра содржат различен број на неутрони, но ист број на протони. Хемиската природа на елементот е одредена од бројот на протони во атомското јадро, што е еднакво на бројот на електрони во обвивката на атомот. Промената на бројот на неутрони (со константен број на протони) не влијае на хемиските својства на атомот.

Сето ова овозможува да се формулира концептот на хемиски елемент како тип на атоми што се карактеризираат со одреден нуклеарен полнеж. Меѓу изотопите на различни елементи, пронајдени се оние кои содржат ист вкупен број нуклеони во јадрото со различен број на протони, односно чии атоми имаат иста маса. Таквите изотопи беа наречени изобари (од грчкиот збор „барос“, што значи „тежина“). Различната хемиска природа на изобарите убедливо потврдува дека природата на елементот не е одредена од масата на неговиот атом.

За различни изотопи, се користат имињата и симболите на самите елементи, означувајќи го масовниот број што го следи името на елементот или е означен како подлога во горниот лев агол на симболот, на пример: хлор - 35 или Cl.

Различни изотопи се разликуваат по стабилност едни од други. 26 елементи имаат само еден стабилен изотоп - таквите елементи се нарекуваат моноизотопски (тие се карактеризираат претежно со непарни атомски броеви), а нивните атомски маси се приближно еднакви на цели броеви. 55 елементи имаат неколку стабилни изотопи - тие се нарекуваат полиизотопски (голем број изотопи се карактеристични главно за елементи со парни броеви). За останатите елементи, познати се само нестабилни, радиоактивни изотопи. Тоа се сите тешки елементи, почнувајќи од елементот бр. 84 (полониум), и релативно лесните - бр. 43 (технициум) и бр. 61 (прометиум). Сепак, радиоактивните изотопи на некои елементи се релативно стабилни (се карактеризираат со долг полуживот), и затоа овие елементи, на пример ториум, ураниум, се наоѓаат во природата. Во повеќето случаи, радиоактивни изотопи се добиваат вештачки, вклучувајќи и бројни радиоактивни изотопи на стабилни елементи.

9. Електронски обвивки од атоми. Боровата теорија.

Според теоријата на Радерфорд, секој електрон ротира околу јадрото, а силата на привлекување на јадрото е избалансирана со центрифугалната сила што се појавува кога електронот ротира. Ротацијата на електронот е целосно аналогна на неговите брзи осцилации и треба да предизвика емисија на електромагнетни бранови. Затоа, можеме да претпоставиме дека ротирачкиот електрон емитира светлина со одредена бранова должина, во зависност од орбиталната фреквенција на електронот. Но, испуштајќи светлина, електронот губи дел од својата енергија, како резултат на што се нарушува рамнотежата помеѓу него и јадрото. За да се врати рамнотежата, електронот мора постепено да се приближува до јадрото, а фреквенцијата на ротација на електронот и природата на светлината што е емитирана од него, исто така, постепено ќе се менуваат. На крајот, откако ќе ја исцрпи целата енергија, електронот мора да „падне“ на јадрото, а емисијата на светлина ќе престане. Ако всушност постоеше таква континуирана промена во движењето на електронот, неговото „паѓање“ на јадрото би значело уништување на атомот и престанок на неговото постоење.

Така, визуелниот и едноставен нуклеарен модел на атомот предложен од Радерфорд јасно се спротивстави на класичната електродинамика. Системот на електрони што ротираат околу јадрото не може да биде стабилен, бидејќи електронот за време на таквата ротација мора постојано да емитува енергија, што, пак, треба да доведе до негово паѓање на јадрото и уништување на атомот. Во меѓувреме, атомите се стабилни системи.

Овие значајни противречности беа делумно разрешени од извонредниот дански физичар Нилс Бор (1885 - 1962), кој ја разви теоријата за атомот на водород во 1913 година, врз основа на посебни постулати, поврзувајќи ги, од една страна, со законите на класичната механика и , од друга страна, со квантната теорија на енергетското зрачење од германскиот физичар Макс Планк (1858 - 1947).

Суштината на квантната теорија се сведува на фактот дека енергијата се емитува и се апсорбира не постојано, како што беше претходно прифатено, туку во одделни мали, но добро дефинирани делови - енергетски кванти. Резервата на енергија на телото што зрачи нагло се менува, квантно по квантно; Телото не може ниту да емитува ниту да апсорбира фракционо број кванти.

Големината на енергетскиот квант зависи од фреквенцијата на зрачењето: колку е поголема фреквенцијата на зрачењето, толку е поголема големината на квантот. Означувајќи го енергетскиот квант со E, ја пишуваме Планковата равенка:

каде што h е константна вредност, таканаречената Планкова константа, еднаква на 6,626*10 J*s и е фреквенцијата на бранот Деброжил.

Квантите на зрачната енергија се нарекуваат и фотони. Применувајќи ги квантните концепти за ротација на електроните околу јадрото, Бор ја засновал својата теорија на многу смели претпоставки или постулати. Иако овие постулати се во спротивност со законите на класичната електродинамика, тие своето оправдување го наоѓаат во неверојатните резултати до кои водат и во целосната согласност што се наоѓа помеѓу теоретските резултати и огромен број експериментални факти. Постулатите на Бор се како што следува:

Електронот може да се движи наоколу не во која било орбита, туку само во оние кои задоволуваат одредени услови кои произлегуваат од квантната теорија. Овие орбити се нарекуваат стабилни, стационарни или квантни орбити. Кога електрон се движи по една од стабилните орбити можни за него, тој не емитува електромагнетна енергија. Преминот на електрон од далечна орбита во поблиска е придружен со губење на енергија. Енергијата што ја губи атомот за време на секоја транзиција се претвора во еден квантум на зрачна енергија. Фреквенцијата на светлината што се емитува во овој случај се определува со радиусите на двете орбити меѓу кои се случува електронската транзиција. Со означување на енергетската резерва на атомот кога електронот е во орбита пооддалечена од јадрото со En, а во поблиска со Ek, и делејќи ја енергијата En - Ek изгубена со атомот со Планковата константа, ја добиваме саканата фреквенција:

= (En - Ek) / ч

Колку е поголемо растојанието од орбитата во која се наоѓа електронот до онаа до која се движи, толку е поголема фреквенцијата на зрачењето. Наједноставниот атом е атом на водород, кој има само еден електрон кој орбитира околу неговото јадро. Врз основа на горенаведените постулати, Бор ги пресметал радиусите на можните орбити за овој електрон и открил дека тие се поврзани како квадрати на природни броеви: 1: 2: 3: ...: n. Големината n се нарекува главен квантен број.

Теоријата на Бор последователно беше проширена на атомската структура на други елементи, иако ова беше поврзано со некои тешкотии поради неговата новина. Тоа овозможи да се реши многу важно прашање за распоредот на електроните во атомите на различни елементи и да се утврди зависноста на својствата на елементите од структурата на електронските обвивки на нивните атоми. Во моментов, развиени се шеми за структурата на атомите на сите хемиски елементи. Сепак, мора да се има на ум дека сите овие шеми се само повеќе или помалку веродостојна хипотеза што овозможува да се објаснат многу физички и хемиски својства на елементите.

Како што беше споменато претходно, бројот на електрони што ротираат околу јадрото на атомот одговара на атомскиот број на елементот во периодниот систем. Електроните се распоредени во слоеви, т.е. Секој слој има одреден број на електрони кои го исполнуваат или, како што беше, го заситуваат. Електроните од ист слој се карактеризираат со речиси иста енергетска резерва, т.е. се на приближно исто енергетско ниво. Целата обвивка на атомот се распаѓа на неколку енергетски нивоа. Електроните на секој следен слој се на повисоко енергетско ниво од електроните од претходниот слој. Најголемиот број на електрони N што може да бидат на дадено енергетско ниво е еднаков на двапати од квадратот на бројот на слојот:

каде n е бројот на слојот. Така, со 1-2, со 2-8, со 3-18 итн. Покрај тоа, беше откриено дека бројот на електрони во надворешниот слој за сите елементи освен паладиумот не надминува осум, а во претпоследниот слој - осумнаесет.

Електроните на надворешниот слој, кои се најоддалечени од јадрото и, според тоа, најмалку цврсто врзани за јадрото, можат да се одвојат од атомот и да се прикачат на други атоми, станувајќи дел од надворешниот слој на вториот. Атомите кои изгубиле еден или повеќе електрони стануваат позитивно наелектризирани бидејќи полнежот на атомското јадро го надминува збирот на полнежите на преостанатите електрони. Напротив, атомите кои добиле електрони стануваат негативно наелектризирани. Вака формираните наелектризирани честички, кои квалитативно се разликуваат од соодветните атоми, се нарекуваат јони. Многу јони, пак, можат да изгубат или да добијат електрони, претворајќи се или во електрично неутрални атоми или во нови јони со различен полнеж.

10.Нуклеарни сили.

Хипотезата дека атомските јадра се состојат од протони и неутрони е потврдена со многу експериментални факти. Ова ја покажа валидноста на тон-неутронскиот модел на структурата на јадрото.

Но, се појави прашањето: зошто јадрата не се распаѓаат во поединечни нуклеони под влијание на електростатските сили на одбивање помеѓу позитивно наелектризираните протони?

Пресметките покажуваат дека нуклеоните не можат да се држат заедно поради привлечните сили од гравитациона или магнетна природа, бидејќи овие сили се значително помали од електростатските.

Во потрага по одговор на прашањето за стабилноста на атомските јадра, научниците претпоставуваа дека некои специјални привлечни сили дејствуваат помеѓу сите нуклеони во јадрата, кои значително ги надминуваат електростатските одбивни сили помеѓу протоните. Овие сили беа наречени нуклеарни.

Хипотезата за постоење на нуклеарни сили се покажа како точна. Исто така, се покажа дека нуклеарните сили се со краток дострел: на растојание од 10-15 m тие се приближно 100 пати поголеми од силите на електростатско заемодејство, но веќе на растојание од 10-14 m тие се покажаа како занемарливи. Со други зборови, нуклеарните сили дејствуваат на растојанија споредливи со големината на самите јадра.

11.Фисија на јадра на ураниум.

Расцепувањето на јадрата на ураниум при бомбардирање со неутрони беше откриено во 1939 година од германските научници Ото Ган и Фриц Штрасман.

Ајде да го разгледаме механизмот на овој феномен. (Сл. 7, а) конвенционално го прикажува јадрото на атом на ураниум (23592U). Апсорбирајќи дополнителен неутрон, јадрото е возбудено и деформирано, добивајќи издолжена форма (слика 7, б).

Веќе знаеме дека постојат два вида сили кои работат во јадрото: електростатско одбивни сили помеѓу протоните, кои имаат тенденција да го растргнат јадрото, и нуклеарни привлечни сили помеѓу сите нуклеони, благодарение на кои јадрото не се распаѓа. Но, нуклеарните сили се со краток дострел, така што во издолженото јадро тие повеќе не можат да држат делови од јадрото кои се многу оддалечени еден од друг. Под влијание на електростатските одбивни сили, јадрото се распаѓа на два дела (сл. 7, в), кои одлетуваат во различни насоки со огромна брзина и испуштаат 2-3 неутрони.

Излегува дека дел од внатрешната енергија на јадрото се претвора во кинетичка енергија на летечки фрагменти и честички. Фрагментите брзо се забавуваат во околината, како резултат на што нивната кинетичка енергија се претвора во внатрешна енергија на околината (т.е. во енергија на интеракцијата на топлинското движење на нејзините составни честички).

Со истовремена фисија на голем број јадра на ураниум, внатрешната енергија на околината што го опкружува ураниумот и, соодветно, неговата температура значително се зголемуваат (т.е. околината се загрева).

Така, реакцијата на фисија на јадрата на ураниум се јавува со ослободување на енергија во околината.

Енергијата содржана во јадрата на атомите е колосална. На пример, со целосна фисија на сите јадра присутни во 1 грам ураниум, би се ослободило исто количество енергија како онаа што се ослободува при согорување на 2,5 тони нафта.

12. Нуклеарни централи.

нуклеарна централа (НПП) - електрана во која атомската (нуклеарна) енергија се претвора во електрична енергија. Генераторот на енергија во нуклеарната централа е нуклеарен реактор. Топлината што се ослободува во реакторот како резултат на верижна реакција на фисија на јадрата на некои тешки елементи, тогаш, исто како и во конвенционалните термоелектрани (ТЕ), се претвора во електрична енергија за разлика од термоцентралите кои работат на органски гориво, нуклеарните централи работат на нуклеарно гориво (врз основа на 233U, 235U, 239Pu) Кога се делат 1 g изотопи на ураниум или плутониум, се ослободуваат 22.500 kW * h, што е еквивалентно на енергијата содржана во 2800 kg стандардно гориво. Првата пилотска нуклеарна централа во светот со капацитет од 5 MW беше лансирана во СССР на 27 јуни 1954 година во Обнинск. Пред ова, енергијата на атомското јадро се користеше за воени цели. Лансирањето на првата нуклеарна централа го означи отворањето на нов правец во енергијата, кој доби признание на 1-та меѓународна научна и техничка конференција за мирно користење на атомската енергија (август 1955 г., Женева).

Шематски дијаграм на нуклеарна централа со нуклеарен реактор што се лади со вода (сл. бр. 6.). Топлината ослободена во јадрото на реакторот се апсорбира од водата за ладење (течноста за ладење) од првото коло, која се пумпа низ реакторот со циркулациона пумпа Загреаната вода од реакторот влегува во разменувачот на топлина (генератор на пареа) 3, каде што се пренесува топлината добиена во реакторот до водата од второто коло . Водата од второто коло испарува во генераторот на пареа, а добиената пареа влегува во турбината 4.

Најчесто кај нуклеарните централи се користат 4 типа термонеутронски реактори: 1) реактори вода-вода со обична вода како модератор и течност за ладење; 2) графит-вода со водена течност за ладење и графитен модератор; 3) тешка вода со водена течност за ладење и тешка вода како модератор 4) графит-гас со гасна течност за ладење и графитен модератор.

Во зависност од видот и физичката состојба на течноста за ладење, се создава еден или друг термодинамички циклус на нуклеарната централа. Изборот на горната температурна граница на термодинамичкиот циклус се определува со максималната дозволена температура на облогите на горивните елементи (елементи на гориво) што содржат нуклеарно гориво, дозволената температура на самото нуклеарно гориво, како и својствата на усвоената течност за ладење за даден тип на реактор. Во нуклеарна централа. Термичкиот реактор чијшто се лади со вода обично користи циклуси на пареа со ниска температура. Реакторите што се ладат со гас овозможуваат користење на релативно поекономични циклуси на водена пареа со зголемен почетен притисок и температура. Термичкото коло на нуклеарната централа во овие два случаи е со 2 кола: течноста за ладење циркулира во првото коло, а колото на пареа-вода циркулира во второто коло. Со реактори со врела вода или течност за ладење на гас со висока температура, можна е термонуклеарна централа со едно коло. Во реакторите за врела вода, водата врие во јадрото, добиената мешавина на пареа-вода се одвојува, а заситената пареа се испраќа или директно до турбината или прво се враќа во јадрото за прегревање.

Во високотемпературните графитно-гасни реактори, можно е да се користи конвенционален циклус на гасна турбина. Реакторот во овој случај делува како комора за согорување.

За време на работата на реакторот, концентрацијата на фисилни изотопи во нуклеарното гориво постепено се намалува, а горивото согорува. Затоа, со текот на времето тие се заменуваат со свежи. Нуклеарното гориво повторно се вчитува со помош на механизми и уреди на далечинско управување. Потрошеното гориво се пренесува во базен за ладење, а потоа се испраќа на повторна обработка.

Реакторот и неговите системи за сервисирање вклучуваат: самиот реактор со биолошка заштита, разменувачи на топлина, пумпи или единици за дување гас што ја циркулираат течноста за ладење; цевководи и фитинзи за циркулација на кола; уреди за претовар на нуклеарно гориво; специјални системи вентилација, итно ладење итн.

Во зависност од дизајнот, реакторите имаат карактеристични карактеристики: во реакторите на садови под притисок, горивото и модераторот се наоѓаат во внатрешноста на куќиштето и го носат целосниот притисок на течноста за ладење; во каналните реактори, горивото што се лади со течноста за ладење е инсталирано во специјални резервоари. цевководни канали кои го пробиваат модераторот, затворени во тенкоѕидно куќиште. За да се заштити персоналот на нуклеарната централа од изложеност на радијација, реакторот е опкружен со биолошка заштита, чии главни материјали се бетон, вода и серпентин песок. Опремата на колото на реакторот мора да биде целосно запечатена. Обезбеден е систем за следење на местата на можни истекувања на течноста за ладење, се преземаат мерки за да се осигура дека истекувањето и прекините во колото не доведуваат до радиоактивни емисии и контаминација на просториите на нуклеарната централа и околината. Опремата на колото на реакторот обично се инсталира во запечатени кутии, кои се одвоени од останатите простории на НПП со биолошка заштита и не се одржуваат за време на работата на реакторот , се специјално отстранети од просториите на НПП без надзор. систем за вентилација во кој, за да се елиминира можноста за загадување на воздухот, се обезбедуваат филтри за чистење и резервоари за држење гас. Усогласеноста со правилата за безбедност од радијација од страна на персоналот на НПП се следи од службата за контрола на дозиметрија.

Во случај на несреќи во системот за ладење на реакторот, за да се спречи прегревање и дефект на заптивките на школките на шипките за гориво, се обезбедува брзо (во рок од неколку секунди) потиснување на нуклеарната реакција; Системот за итно ладење има автономни извори на енергија.

Достапност на биолошка заштита, специјални системи. услугите за вентилација и итно ладење и дозиметриско следење овозможуваат целосно да се заштити персоналот што работи на НПП од штетните ефекти на радиоактивното зрачење.

Опремата на турбинската просторија на нуклеарната централа е слична на опремата на турбинската просторија на термоцентралата. Карактеристична карактеристика на повеќето нуклеарни централи е употребата на пареа со релативно ниски параметри, заситена или малку прегреана.

Во овој случај, за да се спречи оштетување на ерозијата на сечилата од последните фази на турбината од честичките на влагата содржани во пареата, во турбината се инсталирани уреди за одвојување. Понекогаш е неопходно да се користат далечински сепаратори и средно прегревачи на пареа. Поради фактот што течноста за ладење и нечистотиите што ги содржи се активираат при минување низ јадрото на реакторот, дизајнерското решение на опремата на турбинската просторија и системот за ладење на турбинскиот кондензатор на нуклеарните централи со едно коло мора целосно да ја елиминираат можноста за истекување на течноста за ладење . Кај нуклеарните централи со двоен кола со високи параметри на пареа, таквите барања не се наметнуваат на опремата на просторијата за турбина.

Дел од топлинската енергија на реакторот на оваа нуклеарна централа се троши за снабдување со топлинска енергија. Освен за производство на електрична енергија, нуклеарните централи се користат и за десолинирање на морската вода. Нуклеарните централи, кои се најмодерниот тип на електрани, имаат голем број значајни предности во однос на другите типови електрани: во нормални работни услови, тие воопшто не ја загадуваат животната средина, не бараат поврзување со извор на суровини. материјали и, соодветно, може да се лоцираат речиси насекаде, новите енергетски единици имаат моќност речиси еднаква на моќноста на просечната хидроцентрала , меѓутоа, факторот на искористеност на инсталираната моќност во нуклеарните централи (80%) значително ја надминува оваа бројка за хидроелектрични електрани или термоелектрани. За економичноста и ефикасноста на нуклеарните централи може да се докаже фактот дека од 1 кг ураниум може да се добие исто количество топлина како со согорување приближно 3000 тони јаглен.

НПП практично немаат значителни недостатоци при нормални работни услови. Сепак, не може да не се забележи опасноста од нуклеарни централи под можни околности на виша сила: земјотреси, урагани итн. - овде старите модели на енергетски единици претставуваат потенцијална опасност од радијациона контаминација на териториите поради неконтролирано прегревање на реакторот.

13. Заклучок

Откако детално го проучував феноменот на електрификација и структурата на атомот, дознав дека атомот се состои од јадро и негативно наелектризирани електрони околу него. Јадрото се состои од позитивно наелектризирани протони и ненаелектризирани неутрони. Кога телото е наелектризирано, на наелектризираното тело се јавува или вишок или недостаток на електрони. Ова го одредува полнењето на телото. Постојат само два вида електрични полнежи - позитивни и негативни полнежи. Како резултат на работата што ја работев, длабоко се запознав со феномените на електростатиката и разбрав како и зошто се појавуваат овие појави. На пример, молња. Феноменот на електростатика е тесно поврзан со структурата на атомот. Атоми на супстанции како што се ураниум, радиум итн. поседуваат радиоактивност Енергијата на атомот е од големо значење за животот на целото човештво. На пример, енергијата содржана во еден грам ураниум е еднаква на енергијата ослободена при согорување на 2,5 тони нафта. Во моментов, радиоактивната енергија на атомите ја најде својата примена во многу области од животот. Секоја година се градат се повеќе нуклеарни централи (нуклеарни централи), се развива производството на мразокршачи и подморници со нуклеарен реактор. Атомската енергија се користи во медицината за лекување на разни болести, како и во многу области на националната економија. Неправилната употреба на енергија може да претставува опасност по здравјето на живите организми. Енергијата на атомите може да им користи на луѓето ако научат да ја користат правилно.

Електрификација телоМакроскопски тело, обично електрична... задача. 1 верзија. На електрификација телблизок контакт меѓу нив е важен... треба да доведе до полнење тело. Друг начин електрификација тел- да влијаат на...

Култура на интеракција е интеракција на културите.

Интерактивна презентација на тематаЕлектрификација на телата. Електрично полнење

Дали некогаш сте се забавувале со овој едноставен трик: ако на сува коса триете надуван балон и потоа нанесете на таванот, ќе ви изгледа дека „се залепи“?

Не? Пробај! Не помалку смешно е и косата што се штрчи во сите правци. Истиот ефект понекогаш се добива и при чешлање долга коса. Тие се штрчат и се држат до чешел. Па, на сите им се познати ситуациите кога шетајќи во волнени или синтетички работи, допирате нешто или некого и чувствувате остар боцкање. Во такви случаи велат дека дава струен удар. Сето ова се примери за електрификација на телата.Но, од каде доаѓа електрификацијата, ако сите добро знаеме дека електричната струја живее во приклучоците и батериите, а не во косата и облеката? Гледајте го цртаниот филм

Феноменот на електрификација на телата: методи на електрификација

Електрификација на телата при контакт (триење на ебонит или стаклена прачка на крзно или свила). Втријте го пенкалото на волната или крзното, а потоа доведете го на ситно исечени парчиња хартија, сламки или влакна. Ќе видите како овие парчиња се привлекуваат кон рачката. Истото ќе се случи и со тенок млаз вода, ако до него донесете наелектризирана рачка.

Два вида електрични полнежи

Прво слични ефекти се откриени со килибарот, затоа биле наречени електрични од грчкиот збор „електрон“ - килибар.Килибарна.Време: 5:32 часот И способноста на телата да привлекуваат други предмети по контакт, а триењето е само начин да се зголеми површината на контакт, беше наречена електрификација или давање на телото електричен полнеж. Експериментално е утврдено декаПостојат два вида електрични полнежи. Ако триете стаклени и ебонитни прачки, тие ќе се привлечат еден со друг. И дваидентично - истурка . И ова не се случува затоа што не се сакаат, туку затоа што имаат различни електрични полнежи. Беше договорено електричното полнење на стаклена прачка да се нарекува позитивно, а на ебонит стапче негативно. Тие се означени, соодветно, со знаците „+“ и „-“. Ова значи

дека се спротивни еден на друг. Во денешно време широко се користат лесно електрифицирани предмети - пластика, синтетички влакна, нафтени производи. Кога се тријат таквите материи, настанува електричен полнеж, кој понекогаш е барем непријатен, а најмногу може да биде штетен. Во индустријата тие се борат со посебни средства. Во секојдневниот живот истотолесен начин да се ослободите од електрификацијата

- ова е за навлажнување на наелектризираната површина. Ако водата не е при рака, допирање на метал или земја ќе помогне. Овие тела ќе ја отстранат електрификацијата. А за воопшто да не ги доживеете овие непријатни ефекти, се препорачува употреба на антистатички средства.

Билет 7. Електрификација на тела. Експерименти кои го илустрираат феноменот на електрификација. Два вида електрични полнежи. Интеракција на обвиненија. Електрично поле. Објаснување на електричните појави. Спроводници и непроводници на електрична енергија.

Наелектризираното тело стекнува способност да привлекува мали предмети кон себе. На пример, ако триете стаклена прачка на лист хартија и потоа доведете ја на ситно исечкани парчиња хартија, тие ќе почнат да привлекуваат. Се вели дека е тело кое го има ова својствоелектрифицирани или што му било соопштено.

Електрификација- Ова е феномен на тело кое добива полнеж.

Обвиненијата може да бидат позитивни и негативни. Како обвиненијата одбиваат, за разлика од обвиненијата привлекуваат.

Концептот на позитивни и негативни полнежи беше воведен во 1747 година од Френклин. Стап од ебонит станува негативно наелектризиран кога се електрифицира со волна и крзно. Набојот што се формира на стаклена прачка намачкана со свила, Френклин го нарекол позитивно.

Полнењето е физичка количина, мерка за својствата на наелектризираните тела да комуницираат едни со други..
q - полнење
[q]=Кл

Видови на електрификација:

1) електрификација со триење: се вклучени различни тела. Телата добиваат полнежи со иста големина, но различни по знак.

2) електрификација со контакт: кога наелектризирано и ненаполнето тело доаѓа во контакт, дел од полнежот преминува на ненаполнетото тело, т.е. двете тела добиваат полнеж со ист знак.

3) електрификација преку влијание: со електрификација преку влијание може да се добие негативен полнеж со помош на позитивен полнеж на телото и обратно.

Уред за мерење на количината на полнење е електрометар. Уред за одредување на присуството на полнеж е електроскоп.

Англиските физичари Мајкл Фарадеј и Џејмс Максвел ја проучувале интеракцијата на електричните полнежи. Ако поставите наполнет електроскоп под ѕвончето на воздушната пумпа, листовите на електроскопот сè уште се одбиваат еден со друг. (Воздухот е испумпан од под ѕвоното.) Како резултат на тоа, утврдено е дека секое наелектризирано тело е опкружено со електрично поле.

Електрично поле- Ова е посебен вид материја, различна од супстанцијата. Електричното поле е посебен вид материја што постои околу наелектризираните тела и се открива преку интеракција со други наелектризирани тела.

Нашите сетила не го перципираат електричното поле. Полето може да се открие поради фактот што делува на секое полнење во него. Токму тоа ја објаснува интеракцијата на наелектризираните тела.

Силата со која електричното поле дејствува на електричен полнеж внесен во него се нарекува електрична сила. Електричното поле кое опкружува едно од полнежите делува со одредена сила на друго полнење поставено во полето на првото полнење. Спротивно на тоа, електричното поле на второто полнење делува на првото.

Диригенти- Тоа се тела способни да спроведуваат електрични полнежи. Тие ги вклучуваат сите метали, течности (раствори на соли и алкалии).

Диелектриците- Станува збор за супстанции кои не спроведуваат електрични полнежи. Тие вклучуваат: дестилирана вода, пластика, гума, дрво, стакло, хартија, бетон, камења итн.

1) Кога телата се наелектризирани, законот за зачувување на електричниот полнеж е задоволен. Алгебарскиот збир на електрични полнежи останува константен за какви било интеракции во затворен систем, т.е. q1 + q2 + q3 + ... + qп = констатиран систем во кој електричните полнежи не влегуваат или излегуваат од системот надвор. Ако неутрално тело стекнува електрони од некое друго тело, тогаш ќе добие негативен полнеж. Така, телото е негативно наелектризирано ако има вишок на електрони во споредба со нормалниот. И ако неутрално тело изгуби електрони, тогаш добива позитивен полнеж. Според тоа, телото има позитивен полнеж ако нема доволно електрони.

2) објаснување на електрификацијата со триење: за време на триењето, електроните се движат од едно тело до друго. Онаму каде што има повеќе електрони, телото се наелектризира негативно, каде што има помалку - позитивно.

3) Во атомите, електроните се на различни растојанија од јадрото, далечните електрони се помалку привлечени кон јадрото отколку блиските. Задржувањето на далечните електрони од металните јадра е особено слабо. Затоа, кај металите електроните најоддалечени од јадрото го напуштаат своето место и слободно се движат меѓу атомите. Овие електрони се нарекуваат слободни електрони. Оние супстанции кои имаат слободни електрони се спроводници.

4) Во ракавот има слободни електрони. Штом ракавот се внесе во електричното поле, електроните ќе почнат да се движат под влијание на силите на полето. Ако прачката е позитивно наелектризирана, тогаш електроните ќе одат до крајот на ракавот што се наоѓа поблиску до шипката. Овој крај ќе стане негативно наелектризиран. Ќе има недостаток на електрони на спротивниот крај на ракавот, а овој крај ќе биде позитивно наелектризиран. Негативно наелектризираниот раб на куќиштето на патронот е поблиску до стапчето, така што куќиштето на патронот ќе биде привлечено кон него. Кога ракавот ќе ја допре прачката, дел од електроните од него ќе се префрлат на позитивно наелектризираната прачка. Позитивно полнење ќе остане на ракавот).

5) Ако полнежот се префрли од наполнета топка на ненаполнета, а големините на топчињата се исти, тогаш полнењето ќе се подели на половина. Но, ако втората, ненаполнета топка е поголема од првата, тогаш повеќе од половина од полнењето ќе се префрли на неа. Колку е поголемо телото на кое се пренесува полнењето, толку поголем дел од полнежот ќе се префрли на него. Ова е она на што се заснова заземјувањето - пренесување полнење на земјата. Земјината топка е голема во споредба со телата на неа. Затоа, кога наелектризираното тело ќе дојде во контакт со земјата, се откажува од речиси целиот полнеж и практично станува електрично неутрално.

Во нормални услови, микроскопските тела се електрично неутрални бидејќи позитивно и негативно наелектризираните честички кои формираат атоми се поврзани една со друга со електрични сили и формираат неутрални системи. Ако е нарушена електричната неутралност на телото, тогаш таквото тело се нарекува електрифицирано тело. За да се наелектризира тело, потребно е на него да се создаде вишок или недостаток на електрони или јони со ист знак.

Методи на наелектризирање тела, кои ја претставуваат интеракцијата на наелектризираните тела, може да бидат како што следува:

1. Електрификација на телата при контакт. Во овој случај, при близок контакт, мал дел од електроните се префрлаат од една супстанција, во која врската со електронот е релативно слаба, во друга супстанција.
2. Електрификација на телата за време на триење. Во исто време, областа на контакт помеѓу телата се зголемува, што доведува до зголемена електрификација.
3. Влијание. Основата на влијанието е феномен на електростатска индукција, односно индукција на електричен полнеж во супстанца сместена во постојано електрично поле.
4. Електрификација на телата под влијание на светлината. Основата на ова е фотоелектричен ефект, или фотоефекткога, под влијание на светлината, електроните можат да летаат надвор од проводникот во околниот простор, како резултат на што спроводникот се полни.

Негативен полнежтелото е предизвикано од вишок на електрони на телото во споредба со протоните, и позитивен полнежпредизвикани од недостаток на електрони.

Кога телото е наелектризирано, односно кога негативното полнење е делумно одвоено од позитивниот полнеж поврзан со него, закон за зачувување на електричен полнеж. Законот за зачувување на полнежот важи за затворен систем во кој наелектризираните честички не влегуваат однадвор и од кој не излегуваат. Законот за зачувување на електричното полнење е формулиран на следниов начин:

Во затворен систем, алгебарскиот збир на обвиненијата на сите честички останува непроменет:

q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = конст

Каде што q 1, q 2, итн. – полнежи од честички.

Интеракција на електрично наелектризирани тела

Интеракцијата на телата, кои имаат полнежи од исти или различни знаци, може да се покажат во следните експерименти. Стапчето ебонит го наелектризираме со триење на крзното и го допираме до метален чаур кој е обесен на свилен конец. На чаурот и на стапчето ебонит се распределуваат полнежи од ист знак (негативни полнежи). Со приближување на негативно наелектризираниот стап од ебонит до наполнетата чаура, можете да видите дека ракавот ќе биде одбиен од стапот (сл. 1.2).

Ориз. 1.2. Интеракција на тела со полнежи од ист знак.

Ако сега донесете стаклена прачка намачкана на свила (позитивно наполнета) до наполнетата чаура, чаурата ќе биде привлечена кон неа (сл. 1.3).

Ориз. 1.3. Интеракција на тела со полнежи од различни знаци.

Следи дека телата со полнеж од ист знак (веројатно наелектризирани тела) се одбиваат меѓусебно, а телата со полнеж од различни знаци (спротивно наелектризираните тела) се привлекуваат. Слични влезови се добиваат ако зумираме на два столба, слично наелектризирани (сл. 1.4) и спротивно наелектризирани (сл. 1.5).