Методи за електрификация на телата. Какво представлява наелектризирането на телата и как се случва. Какви методи на електризация познавате

Физика! Какъв капацитет на думите!
Физиката не е само звук за нас!
Физика - опора и основа
Всички науки без изключение!

• обяснява на учениците механизма на наелектризиране на телата,
• развиват изследователски и творчески умения,
• създават условия за повишаване на интереса към изучавания материал,
• да помогне на учениците да осмислят практическата значимост, полезността на придобитите знания и умения.

Оборудване:

• електрическа машина,
• електрометър,
• султани,
• ебонит и стъклени пръчици,
• копринени и вълнени тъкани,
• електроскоп,
• свързващи проводници, дестилирана вода, парафинови перли,
• алуминиеви и хартиени цилиндри, копринени конци (боядисани и необагрени).

На бюрото: Проводници, изолатори, смоли и стъклени заряди.

ПО ВРЕМЕ НА УРОКИТЕ

1. Встъпително слово на учителя

IN Ежедневиеточовек наблюдава огромен брой явления и може би много по-голям брой явления остават незабелязани.

Съществуването на тези явления "тласка" човек да ги търси, да открива и обяснява тези явления. Такова явление като падането на тела на земята в човек не предизвиква никаква изненада. Но трябва да се отбележи, че земята и даденото тяло си взаимодействат, без да се докосват. Те взаимодействат помежду си чрез най-известното действие - гравитационно привличане (гравитационни полета). Свикнали сме с факта, че телата действат един на друг, предимно директно. Има и такива явления, познати на древните гърци, които всеки път предизвикват интерес у деца и възрастни. Това са електрически явления.

Примерите за електрически взаимодействия са много разнообразни и не са ни толкова познати от детството, както например привличането на Земята. Този интерес се обяснява и с факта, че тук имаме големи възможности за създаване и промяна на експериментални условия, задоволяване с просто оборудване.

Нека проследим хода на разкриване и изследване на някои явления.

2. Справка по история(учебни доклади)

Гръцкият философ Талес от Милет, живял от 624-547 г. пр. н. е., открива, че кехлибарът, носен върху козина, придобива свойството да привлича дребни предмети – пухчета, сламки и др. По-късно това явление е наречено електрификация.

През 1680 г. немският учен Ото фон Герике построява първата електрическа машина и открива съществуването на електрически сили на отблъскване и привличане.

Първият учен, който разумно защити гледната точка за съществуването на два вида обвинения, е французинът Шарл Дюфай (1698–1739). Електричеството, което се появява при триене на смола, Дюфай нарича смола, а електричеството, което се появява при триене на стъкло - стъкло. В съвременната терминология електричеството „катран“ съответства на отрицателни заряди, а „стъкленото“ електричество на положително. Най-убедителният противник на теорията за съществуването на два вида заряди е известният американец Бенджамин Франклин (1706 - 1790). Той за първи път въвежда концепцията за положителни и отрицателни заряди. Той обясни наличието на тези заряди в телата с излишък или дефицит в телата на някаква обща електрическа материя. Тази специална материя, наречена по-късно „флуидът на Франклин“, според него имаше положителен заряд. По този начин, когато се наелектризира, тялото или придобива, или губи положителни заряди. Не е трудно да се досетим, че Франклин е объркал положителните заряди с отрицателните и телата обменят електрони (които носят отрицателен заряд). До голяма степен поради този факт, посоката на движение на положителен заряд впоследствие беше сбъркана с посоката на тока в металите.

Англичанинът Робърт Симер (1707 - 1763) обръща внимание на необичайното поведение на своите вълнени и копринени чорапи. Носеше два чифта чорапи: черна вълна за топлина и бяла коприна за красота. Събувайки и двата чорапа наведнъж и дърпайки единия от другия, той гледаше и двата чорапа да се издуват, приемайки формата на крака и се привличаха един към друг. Въпреки това чорапите с един и същи цвят се отблъскват, докато чорапите с различни цветове се привличат. Въз основа на наблюденията си, Симер стана ревностно вярващ в теорията за два заряда, спечелвайки му прозвището „надут философ“.

Говорейки съвременен език, копринените му чорапи имаха отрицателни заряди, а вълнените му – положителни.

3. Явлението наелектризиране на телата

учител:Кое тяло се нарича заредено?

Студент:Ако едно тяло може да привлича или отблъсква други тела, тогава то има електрически заряд. Такова тяло се казва, че е заредено. Зарядът е свойство на телата, е способността за електромагнитно взаимодействие.

(Демонстрация на действието на заредено тяло).

учител:Какво е електроскоп?

Студент:Устройство, което ви позволява да откриете наличието на заряд в тялото и да го оцените, се нарича електроскоп.

учител:Как работи електроскопът?

Студент:Основната част на електроскопа е проводим изолиран прът, върху който е фиксирана стрелка, която може да се върти свободно. Когато се появи заряд, стрелата и пръчката се зареждат със заряди от същия знак и следователно, отблъсквайки се, създават ъгъл на отклонение, чиято стойност е пропорционална на получения заряд.

(Демонстрация на работата на устройството).

учител:Електрификацията на телата може да настъпи в различни случаи, т.е. Има различни начини за наелектризиране на тела:

• триене
• удар,
• контакт
• влияние,
• под въздействието на светлинна енергия.

Нека разгледаме някои от тях.

Ученик: Ако разтрийте ебонитова пръчка върху вълна, тогава ебонитът ще получи отрицателен заряд, а вълната ще получи положителен заряд. Наличието на тези заряди се открива с помощта на електроскоп. За да направите това, докоснете пръчката на електроскопа с ебонитова пръчка или вълнен парцал. В този случай част от заряда на тестовото тяло преминава към пръчката. Между другото, в този случай възниква краткотраен електрически ток. Помислете за взаимодействието на две хартиени черупки, окачени на нишка, едната заредена от ебонитова пръчка, а другата от вълнен плат. Имайте предвид, че те са привлечени един от друг. Това означава, че телата с противоположни заряди се привличат взаимно. Не всяко вещество може да пренася електрически заряди. Веществата, през които могат да се пренасят заряди, се наричат ​​проводници, а веществата, през които не могат да се пренасят заряди, се наричат ​​непроводници – диелектрици (изолатори). Това може да се установи и с помощта на електроскоп, свързващ го със заредено тяло, вещества от различни видове.

Бяла копринена нишка не провежда заряд, но боядисана копринена нишка прави. (фиг. А)

Бяла копринена нишка Боядисана копринена нишка

Разделяне на заряди и поява на двоен електрически слой в точките на техния контакт, всякакви две различни тела, изолатори или проводници, твърди тела, течности или газове. Описвайки наелектризирането чрез триене, ние винаги вземахме за експеримента само добри изолатори - кехлибар, стъкло, коприна, ебонит. Защо? Тъй като в изолаторите зарядът остава на мястото, където е възникнал и не може да премине през цялата повърхност на тялото към други тела, които са в контакт с него. Експериментът се проваля, ако и двете триещи се тела са метали с изолирани дръжки, тъй като не можем да ги отделим едно от друго наведнъж по цялата повърхност.

Поради неизбежната грапавост на повърхността на телата, в момента на разделяне винаги остават някои последни допирни точки - „мостове“, през които всички излишни електрони излизат в последния момент и двата метала се оказват незаредени.

Учител: Сега помислете за наелектризирането чрез контакт.

Ученик: Ако потопим парафинова топка в дестилирана вода и след това я извадим от водата, тогава и парафинът, и водата ще бъдат заредени. (фиг.Б)

Електрификацията на водата и парафина става без никакво триене. Защо? Оказва се, че когато се наелектризираме от триене, ние само увеличаваме контактната площ и намаляваме разстоянието между атомите на триещите се тела. В случай на вода - парафин, всяка грапавост не пречи на сближаването на техните атоми.

Това означава, че триенето не е предпоставка за наелектризирането на телата. Има и друга причина, поради която в тези случаи възниква електрифициране.

Ученик: Работата на електрофорната машина се основава на наелектризирането на тялото чрез въздействие. Електрифицирано тяло може да взаимодейства с всеки електрически неутрален проводник. Когато тези тела се приближават едно към друго, поради електрическото поле на заредено тяло се получава преразпределение на зарядите във второто тяло. По-близо до зареденото тяло са заряди, противоположни по знак на зареденото тяло. По-нататък от зареденото тяло в проводника (втулка или цилиндър) са едноименните заряди със зареденото тяло.

Тъй като разстоянието до положителния и отрицателния заряд в цилиндъра от топката е различно, силите на привличане преобладават и цилиндърът се отклонява към наелектризираното тяло. Ако далечната страна на тялото от заредената топка се докосне от ръката, тогава тялото ще скочи към заредената топка. Това се дължи на факта, че в този случай електроните скачат към ръката, като по този начин намаляват силите на отблъскване. Ориз. Д.

Учителят: Колко дълго ще продължи тази ситуация? (фиг.D)

Ученик: След няколко секунди зарядите ще се разделят и цилиндърът ще излезе от топката. Техният характер в бъдеще ще зависи от стойността на сбора на техните такси. Ако тяхната сума е нула, тогава техните сили на взаимодействие са нула. Ако Fp< 0, то они оттолкнутся друг от друга, но на меньший угол .

Учител: Помислете за наелектризирането на телата под действието на светлинна енергия (фотоелектричен ефект).

Студент:Нека насочим силен светлинен лъч към цинковия диск (плоча), прикрепен към електрометъра. Под действието на светлинната енергия от плочата излитат определен брой електрони. Самата плоча е положително заредена. Величината на този заряд може да се прецени по ъгъла на отклонение на иглата на електрометъра. (фиг. Д)

Учител: Видяхме, че с намаляване на разстоянието между атомите, явлението наелектризиране протича по-ефективно. Защо?

Ученик: Защото това увеличава кулоновите сили на привличане между ядрото на атом и електрона на съседен атом.

Електронът, който скача, е този, който е слабо свързан със своето ядро.

Учител: Помислете как химичните елементи са подредени в периодичната таблица на химичните елементи.

Ученик: Има около 500 форми на периодичната таблица на химичните елементи. От тях в една, 18-клетка, елементите са разположени според структурата на електронните обвивки на техните атоми и са дадени в справочника по обща и неорганична химия от N.F. Stas.

Свойствата и характеристиките на атомите, включително електроотрицателността и валентността на елементите, са в съответствие с периодичния закон.

Радиусите на атомите и йоните намаляват с периоди, т.к електронната обвивка на атом или йон на всеки следващ елемент през периода в сравнение с предишния става по-плътна поради увеличаване на заряда на ядрото и увеличаване на привличането на електрони към ядрото.

Радиусите в групите се увеличават, тъй като атом (йон) на всеки елемент се различава от родителския по появата на нов електронен слой. Когато един атом се трансформира в катион (положителен йон), атомните радиуси намаляват рязко, а когато атомът се трансформира в анион (отрицателен йон), атомните радиуси почти не се променят.

Енергията, изразходвана за отделяне на електрон от атом и превръщането му в положителен йон, се нарича йонизация. Напрежението, при което настъпва йонизация, се нарича йонизационен потенциал.

Йонизационен потенциал - физическа характеристика, е индикатор за металните свойства на елемента: колкото е по-малък, толкова по-лесно е електронът да се отдели от атом и толкова по-силно изразени са металните (редукционни) свойства на елемента.

Таблица 1. Йонизационни потенциали на атоми (eV/атом) на елементи от втория период

Учител: Има такова нещо като електроотрицателност, която играе решаваща роля в наелектризирането на телата. Знакът на заряда, получен от елемента по време на електризация, зависи от него. Електроотрицателност - какво е това?

Студент:Електроотрицателността е свойството на химичен елемент да привлича електрони от атоми на други елементи към своя атом, с който елементът образува химична връзка в съединенията.

Електроотрицателността на елементите е определена от много учени: Полинг, Олред и Рочов. Те стигнаха до извода, че електроотрицателността на елементите се увеличава с периоди и намалява в групи, подобно на йонизационните потенциали. Колкото по-ниска е стойността на йонизационния потенциал, толкова по-голяма е вероятността да се загуби електрон и да се превърне в положителен йон или положително заредено тяло, ако тялото е хомогенно.

Таблица 2. Относителна електроотрицателност (ER) на елементите от първи, втори и трети период.

учител:От всичко това можем да направим следния извод: ако взаимодействат два еднородни елемента от един и същи период, тогава можем да кажем предварително кой от тях ще бъде зареден положително и кой отрицателно.

Вещество, чийто атом има по-висока валентност (по-голяма от номера на групата) спрямо атома на друго вещество, ще бъде отрицателно заредено, а второто вещество ще бъде положително.

Ако хомогенни вещества от една и съща група взаимодействат, тогава веществото с по-нисък период или сериен номер ще бъде отрицателно заредено, а второто взаимодействащо тяло ще бъде заредено положително.

учител:В този урок се опитахме да разкрием механизма на електризация на телата. Разбрахме по каква причина тялото след наелектризирането получава заряд от един или друг знак, т.е. отговори на основния въпрос - защо? (как например разделът на механиката „Динамика“ отговаря на въпроса: защо?)

Сега изброяваме положителните и отрицателните стойности на наелектризирането на телата.

Студент:Статично електричество може да бъде Отрицателно влияние:

Привличането на косата към гребена;

Отблъскване на космите един от друг, като зареден шлейф;

Прилепване към дрехи от различни малки предмети;

В тъкачни мелници, залепване на конци към калерчета, което води до чести прекъсвания.

Натрупаните заряди могат да причинят електрически разряди, които могат да имат различни последици:

Мълния (води до пожари);

Изхвърляне в камион за гориво ще предизвика експлозия;

При зареждане с горива смес всяко изхвърляне може да доведе до експлозия.

За да премахнете статичното електричество, заземете всички устройства и оборудване и дори камион за гориво. Използвайте специален антистатичен агент.

Студент:Статичното електричество може да бъде от полза:

При боядисване на малки части с пулверизатор боята и тялото се зареждат с противоположни заряди, което води до голяма икономия на боя;

IN лечебни целиизползвайте статичен душ;

Електростатичните филтри се използват за почистване на въздуха от прах, сажди, киселинни и алкални изпарения;

За пушене на риба в специални електромери (рибата се зарежда положително, а електродите са отрицателно заредени, пушенето в електрическо поле е десет пъти по-бързо).

Обобщаване на урока.

учител:Нека си спомним целта на нашия урок и да направим кратък извод.

• Какво беше новото в урока?
• Какво беше интересно?
• Какво беше важно в урока?

Заключения на учениците:

1. Явления, при които телата придобиват свойствата да привличат други тела, се наричат ​​наелектризиране.
2. Електрификацията може да настъпи чрез контакт, чрез въздействие, при облъчване със светлина.
3. Веществата са или електроотрицателни, или електроположителни.
4. Познавайки принадлежността на веществата, е възможно да се предвиди какви заряди ще получат взаимодействащите тела.
5. Триенето само увеличава площта на контакт.
6. Веществата са проводници и непроводници на електричество.
7. Изолаторите натрупват заряди там, където се образуват (в точките на контакт).
8. В проводниците зарядите се разпределят равномерно в целия обем.

Обсъждане и оценяване на участниците в урока.

литература.

1. Г. С. Ландсберг. Начален учебник по физика. Т.2. - М., 1973 г.
2. N.F. Стас. Наръчник по обща и неорганична химия.
3. И. Г. Кирилова. Книга за четене по физика. М., 1986.

Билет 7. Електрификация на тел. Експерименти, илюстриращи феномена електрификация. Два вида електрически заряди. Взаимодействие на зарядите. Електрическо поле. Обяснение на електрическите явления. Проводници и непроводници на електричество.

Електрифицирано тяло придобива свойството да привлича малки предмети към себе си. Например, ако разтриете стъклена пръчка върху лист хартия и след това я донесете на ситно нарязани парчета хартия, те ще започнат да привличат.

Тяло, което притежава това свойство, се казва електрифициранили това, което му се съобщава електрически заряд.

ЕлектрификацияТова е феноменът на придобиване на заряд от тялото.

Таксите са положителни и отрицателни. Подобните заряди се отблъскват, за разлика от зарядите се привличат.

Концепцията за положителни и отрицателни заряди е въведена през 1747 г. от Франклин. Ебонитова пръчка от наелектризиране върху вълна и козина е отрицателно заредена. Зарядът, образуван върху стъклен прът, натъркан с коприна, е наречен положителен от Франклин.

Зареждане - физическо количество, мярка за свойствата на заредените тела да взаимодействат едно с друго..
q - заряд
[q]=Cl

Видове електрификация:

1) наелектризиране чрез триене: участват различни тела. Телата придобиват един и същ модул, но различни по знакови заряди.

2) наелектризиране чрез контакт: когато заредено и незаредено тяло влязат в контакт, част от заряда преминава към незаредено тяло, тоест и двете тела придобиват един и същ заряд по знак.

3) наелектризиране чрез влияние: когато наелектризирате чрез въздействие, можете да получите отрицателен заряд върху тялото, използвайки положителен заряд, и обратно.

Устройство за измерване на количеството заряд е електрометър. Устройство за определяне на наличието на заряд е електроскоп.

Взаимодействието на електрическите заряди е изследвано от английските физици Майкъл Фарадей и Джеймс Максуел. Ако поставите зареден електроскоп под камбаната на въздушната помпа, листата на електроскопа все още се отблъскват. (Въздухът е евакуиран изпод камбаната.) В резултат на това е установено, че всяко заредено тяло е заобиколено от електрическо поле.

Електрическо полее особен вид материя, различна от материята. Електрическото поле е специален вид материя, която съществува около заредени тела и се разкрива чрез взаимодействие с други заредени тела.

Нашите сетивни органи не възприемат електрическо поле. Полето може да бъде открито поради факта, че действа върху всеки заряд в него. Това обяснява взаимодействието на наелектризираните тела.

Силата, с която електрическото поле действа върху въведен в него електрически заряд, се нарича електрическа сила. Електрическото поле, заобикалящо един от зарядите, действа с известна сила върху друг заряд, поставен в полето на първия заряд. Обратно, електрическото поле на втория заряд действа върху първия.

проводнициса тела, способни да провеждат електрически заряди. Те включват всички метали, течности (разтвори на соли и основи).

диелектрициса вещества, които не провеждат електрически заряди. Те включват: дестилирана вода, пластмаса, гума, дърво, стъкло, хартия, бетон, камъни и др.

1) При наелектризирането на тела се изпълнява законът за запазване на електрическия заряд. Алгебричната сума на електрическите заряди остава постоянна за всякакви взаимодействия в затворена система, т.е. q1 + q2 + q3 + ... + qp \u003d const, системата се счита за затворена, ако електрическите заряди не влизат или не излизат отвън. Ако неутрално тяло придобие електрони от друго тяло, то ще получи отрицателен заряд. По този начин тялото е отрицателно заредено, ако има излишък в сравнение с нормалния брой електрони. И ако неутрално тяло загуби електрони, то получава положителен заряд. Следователно, тялото има положителен заряд, ако няма достатъчно електрони.

2) обяснение на наелектризирането чрез триене: по време на триене електроните от едно тяло преминават към друго. Където има повече електрони, тялото се зарежда отрицателно, където са по-малко – положително.

3) В атомите електроните са на различни разстояния от ядрото, далечните електрони са по-слаби привлечени от ядрото, отколкото близките. Отдалечените електрони се задържат особено слабо от ядрата на металите. Следователно в металите най-отдалечените от ядрото електрони напускат мястото си и се движат свободно между атомите. Тези електрони се наричат ​​свободни електрони. Тези вещества, в които има свободни електрони, са проводници.

4) В ръкава има свободни електрони. Веднага след като втулката се въведе в електрическото поле, електроните ще се движат под действието на силите на полето. Ако пръчката е положително заредена, тогава електроните ще отидат до края на ръкава, който се намира по-близо до пръчката. Този край ще бъде отрицателно зареден. Ще има недостиг на електрони в противоположния край на ръкава и този край ще бъде положително зареден. Отрицателно зареденият ръб на черупката е по-близо до пръчката, така че черупката ще бъде привлечена към нея. Когато ръкавът докосне пръчката, част от електроните от нея ще отидат към положително заредената пръчка. Ще има положителен заряд на ръкава).

5) Ако зарядът се прехвърли от заредена топка към незаредена и размерите на топките са еднакви, тогава зарядът ще бъде разделен наполовина. Но ако втората незаредена топка е по-голяма от първата, тогава повече от половината от заряда ще отиде към нея. Колкото по-голямо е тялото, към което се прехвърля зарядът, толкова по-голяма част от заряда ще се прехвърли към него. Заземяването се основава на това - прехвърлянето на заряд към земята. Земятаголям в сравнение с телата върху него. Следователно, когато е в контакт със земята, заредено тяло му отдава почти целия си заряд и практически става електрически неутрално.

електрификация на тел.

2. Електрификация на телата.

Тези явления са открити в древни времена. Древногръцките учени забелязали, че кехлибарът (вкаменената смола от иглолистни дървета, растящи на Земята преди много стотици хиляди години), когато се трие с вълна, започва да привлича различни тела към себе си. На гръцки кехлибарът е електрон, откъдето идва и името "електричество".

За тяло, което след като се търка, привлича други тела към себе си, се казва, че е наелектризирано или че му е придаден електрически заряд.

Телата, направени от различни вещества, могат да бъдат наелектризирани. Лесно е да се наелектризират пръчки от каучук, сяра, ебонит, пластмаса, найлон чрез триене на вълна върху вълна.

Електрификацията на телата настъпва, когато телата влязат в контакт и след това се разделят. Триене на тела едно в друго само за увеличаване на площта на техния контакт.

Две тела винаги участват в наелектризирането: в експериментите, обсъдени по-горе, стъклен прът влиза в контакт с лист хартия, парче кехлибар - с козина или вълна, пръчка от плексиглас - с коприна. В този случай и двете тела са електрифицирани. Например, когато стъклен прът и парче гума влязат в контакт, стъклото и гумата се наелектризират. Каучукът, подобно на стъклото, започва да привлича леки тела.

Електрическият заряд може да се прехвърля от едно тяло на друго. За да направите това, трябва да докоснете друго тяло с електрифицирано тяло и след това част от електрическия заряд ще премине към него. За да сте сигурни, че второто тяло също е наелектризирано, трябва да донесете малки парченца хартия към него и да видите дали ще бъдат привлечени.

3. Два вида такси. Взаимодействие на заредени тела.

Всички електрифицирани тела привличат към себе си други тела, като парчета хартия. Според привличането на телата е невъзможно да се разграничи електрическият заряд на стъклена пръчка, натъркана върху коприна, от заряда, получен върху ебонитова пръчка, натъркана в тях. В крайна сметка и двете електрифицирани пръчки привличат парчета хартия.

Това означава ли, че зарядите, получени върху тела, направени от различни вещества, не се различават по никакъв начин?

Нека се обърнем към експериментите. Електрифицираме ебонитова пръчка, окачена на конец. Нека донесем друга подобна пръчка към нея, наелектризиран от триене върху същото парче козина. Пръчките отблъскват Тъй като пръчките са еднакви и ги наелектризираха чрез триене в едно и също тяло, можем да кажем, че са имали заряди от същия вид. Това означава, че телата със заряди от един и същи вид се отблъскват взаимно.

Сега нека донесем стъклена пръчка, натъркана върху коприна, към електрифицирана ебонитова пръчка. Ще видим, че стъклените и ебонитните пръчки се привличат взаимно (фиг. No 2). Следователно зарядът, получен върху стъкло, натъркано върху коприна, е от различен вид, отколкото върху ебонит, натъркан върху козината. И така, има друг вид електрически заряди.

Събуждаме се, за да донесем електрифицирани тела от различни вещества към окачена електрифицирана ебонитова пръчка: гума, плексиглас, пластмаса, найлон. Ще видим, че в някои случаи ебонитната пръчка се отблъсква от донесените до нея тела, а в други се привлича. Ако ебонитната пръчка се отблъсне, тогава тялото, донесено до нея, има заряд от същия вид като върху нея. А зарядът на онези тела, към които е привлечена ебонитната пръчка, е подобен на заряда, получен върху стъкло, натъркано върху коприна. Следователно можем да предположим, че има само два вида електрически заряди.

Зарядът, получен върху стъкло, натъркано върху коприната (и върху всички тела, където се получава заряд от същия вид), се нарича положителен, а зарядът, получен върху кехлибар (както и ебонит, сяра, каучук), натъркан върху вълна, се нарича отрицателен, т.е. на зарядите бяха приписани знаците “+” и “-”.

И така, експериментите показват, че има два вида електрически заряди - положителни и отрицателни, и че наелектризираните тела взаимодействат помежду си по различни начини.

Телата с електрически заряди от един и същи знак се отблъскват, а телата със заряди от противоположен знак се привличат.

4. Електроскоп. Проводници и непроводници на електричество.

Ако телата са наелектризирани, тогава те се привличат едно към друго или се отблъскват. По привличане или отблъскване може да се прецени дали на тялото се предава електрически заряд. Следователно дизайнът на устройството, с помощта на който се установява дали тялото е електрифицирано, се основава на взаимодействието на заредени тела. Това устройство се нарича електроскоп (от гръцките думи electron и scopeo - да наблюдавам, да откривам).

В електроскопа метален прът се прокарва през пластмасова запушалка (фиг. No 3), вкарана в метална рамка, в края на която са фиксирани два листа тънка хартия. Рамката е покрита със стъкло от двете страни.

Колкото по-голям е зарядът на електроскопа, толкова по-голяма е силата на отблъскване на листата и по-голям ъгъл ще се разпръснат. Това означава, че чрез промяна на ъгъла на отклонение на листата на електроскопа може да се прецени дали зарядът му се е увеличил или намалял.

Ако докоснете заредено тяло (например електроскоп) с ръка, то ще се разреди. Електрическите заряди ще преминат към нашето тяло и през него могат да отидат на земята. Заредено тяло също ще бъде разредено, ако е свързано със земята с метален предмет, като желязна или медна тел. Но ако заредено тяло е свързано със земята със стъклена или ебонитова пръчка, тогава електрическите заряди през тях няма да влязат в земята. В този случай зареденото тяло няма да бъде разредено.

Според способността да провеждат електрически заряди, веществата условно се разделят на проводници и непроводници на електричество.

Всички метали, почва, разтвори на соли и киселини във вода са добри проводници на електричество.

Непроводниците на електричество или диелектриците включват порцелан, ебонит, стъкло, кехлибар, гума, коприна, найлон, пластмаса, керосин, въздух (газове).

Телата, изработени от диелектрици, се наричат ​​изолатори (от гръцката дума isolaro - уединявам).

5. Делимост на електрическия заряд. електрон.

Да заредим метална топка, прикрепена към пръта на електроскопа (фиг. No 4а). Нека свържем тази топка с метален проводник A, като я държим за дръжката B, направена от диелектрик, с друга точно същата, но незаредена топка, разположена на втория електроскоп. Половината от заряда ще премине от първата топка към втората (фиг. No 4б). Това означава, че първоначалният заряд се разрежда на две равни части.

Сега нека отделим топките и да докоснем втората топка с ръка. От това той ще загуби заряд - разреден. Нека го прикрепим отново към първата топка, върху която остава половината от първоначалния заряд. Оставащият заряд отново ще бъде разделен на две равни части, а четвъртата част от първоначалния заряд ще остане върху първата топка.

По същия начин може да се получи една осма, една шестнадесета от заряда и т.н.

По този начин опитът показва, че електрическият заряд може да има различна стойност. Електрическият заряд е физическа величина.

Една висулка се приема като единица за електрически заряд (означена като 1 C). Уредът е кръстен на френския физик К. Кулон.

В експеримента, показан на фигура 4, е показано, че електрическият заряд може да бъде разделен на части.

Съществува ли разделение на таксите?

За да се отговори на този въпрос, беше необходимо да се извършат по-сложни и точни експерименти от описаните по-горе, тъй като много скоро зарядът, оставащ върху топката на електроскопа, става толкова малък, че не е възможно да се открие с помощта на електроскоп.

За да разделите заряда на много малки порции, е необходимо да го прехвърлите не на топки, а на малки зърна метал или течни капчици. Чрез измерване на заряда, получен върху такива малки тела, беше установено, че е възможно да се получат зарядни части, които са милиарди милиарди пъти по-малки, отколкото в описания експеримент. При всички експерименти обаче не беше възможно да се отдели зарядът над определена стойност.

Това ни позволи да предположим, че електрическият заряд има граница на делимост или, по-точно, че има заредени частици, които имат най-малък заряд, които вече не са делими.

За да докажат, че има граница на разделянето на електрическия заряд и да установят каква е тази граница, учените проведоха специални експерименти. Например съветският учен А. Ф. Йофе постави експеримент, при който малки прахови частици от цинк, видими само под микроскоп, бяха наелектризирани. Зарядът на праховите частици се променя няколко пъти и всеки път се измерва с това колко се е променил зарядът. Експериментите показват, че всички промени в заряда на прахово зърно са цял брой пъти (т.е. 2, 3, 4, 5 и т.н.) по-големи от някакъв определен най-малък заряд, т.е. заряда на прахово зърно променени, макар и много малки, но цели порции. Тъй като зарядът от прахово зърно излиза с частица материя, Йофе заключи, че в природата има такава частица материя, която има най-малък заряд, който вече не е разделим.

Тази частица се нарича електрон.

За първи път стойността на заряда на електрона е определена от американския учен Р. Миликен. В своите опити, подобни на тези на А. Ф. Йофе, той използва малки капки масло.

Зарядът на електрона е отрицателен, равен на 1,610 C (0,000 000 000 000 000 000 16 C). Електрическият заряд е едно от основните свойства на електрона. Този заряд не може да бъде "отстранен" от електрона.

Масата на електрона е 9,110 kg, тя е 3700 пъти по-малка от масата на водородната молекула, най-малката от всички молекули. Крилото на мухата има маса около 510 пъти по-голяма от масата на електрона.

6. Ядреен модел на структурата на атома

Изследването на структурата на атома на практика започва през 1897-1898 г., след като окончателно е установена природата на катодните лъчи като поток от електрони и се определя големината на заряда и масата на електрона. Фактът, че електроните се отделят от голямо разнообразие от вещества, доведе до заключението, че електроните са част от всички атоми. Но атомът като цяло е електрически неутрален, следователно трябва да съдържа и друг компонент, положително зареден, и неговият заряд трябва да балансира сумата от отрицателните заряди на електроните.

Тази положително заредена част от атома е открита през 1911 г. от Ърнест Ръдърфорд (1871-1937). Ръдърфорд предложи следната схема за структурата на атома. В центъра на атома е положително заредено ядро, около което електроните се въртят в различни орбити. Центробежната сила, която възниква при тяхното въртене, се балансира от привличането между ядрото и електроните, в резултат на което те остават на определени разстояния от ядрото. Общият отрицателен заряд на електроните е числено равен на положителния заряд на ядрото, така че атомът като цяло е електрически неутрален. Тъй като масата на електроните е незначителна, почти цялата маса на атома е концентрирана в неговото ядро. Напротив, размерът на ядрата е изключително малък дори в сравнение с размера на самите атоми: диаметърът на атома е около 10 см, а диаметърът на ядрото е около 10 - 10 см. малък, има само незначителна част от цялото пространство, заето от атомната система (фиг. № 5)

7. Състав на атомните ядра

Така откритията на Ръдърфорд положиха основата на ядрената теория на атома. От времето на Ръдърфорд, физиците са научили много повече подробности за структурата на атомното ядро.

Най-лекият атом е водородният атом (Н). Тъй като почти цялата маса на атома е концентрирана в ядрото, би било естествено да се предположи, че ядрото на водородния атом е елементарна частица от положително електричество, която е наречена протон от гръцката дума „protos“, което означава „ първи”. По този начин протонът има маса, почти равна на масата на водороден атом (точно 1,00728 въглеродни единици) и електрически заряд, равен на +1 (ако вземем заряда на електрона, равен на -1,602 * 10 C като единица за отрицателно електричество ). Атомите на други, по-тежки елементи съдържат ядра, които имат по-голям заряд и, очевидно, по-голяма маса.

Измерванията на заряда на ядрата на атомите показаха, че зарядът на ядрото на атома в посочените конвенционални единици е числено равен на атомния или порядък номер на елемента. Невъзможно беше обаче да се признае, тъй като последните, като са натоварени със същото име, неизбежно ще се отблъскват един друг и следователно такива ядра ще се окажат нестабилни. Освен това масата на атомните ядра се оказа повече от общата маса на протоните, които определят заряда на ядрата на атомите на съответните елементи, два пъти или повече.

Тогава се приемаше, че ядрата на атомите съдържат протони в брой, надвишаващ атомния номер на елемента, а излишният положителен заряд на така създаденото ядро ​​се компенсира от електроните, които съставляват ядрото. Тези електрони очевидно трябва да държат взаимно отблъскващи се протони в ядрото. Това предположение обаче трябваше да бъде отхвърлено, тъй като беше невъзможно да се допусне съвместното съществуване на тежки (протони) и леки (електрони) частици в компактно ядро.

През 1932 г. Дж. Чадуик открива елементарна частица, която няма електрически заряд, във връзка с което е наречена неутрон (от латинската дума neuter, което означава „нито едното, нито другото“). Неутронът има маса малко по-голяма от тази на протона (точно 1,008665 въглеродни единици). След това откритие Д. Д. Иваненко, Е. Н. Гапон и В. Хайзенберг, независимо един от друг, предложиха теория за състава на атомните ядра, която стана общоприета.

Според тази теория ядрата на атомите на всички елементи (с изключение на водорода) се състоят от протони и неутрони. Броят на протоните в ядрото определя стойността на неговия положителен заряд, а общият брой на протоните и неутроните определя стойността на неговата маса. Ядрените частици - протони и неутрони - се обединяват под общото наименование нуклони (от латинската дума nucleus, което означава "ядро"). По този начин броят на протоните в ядрото съответства на атомния номер на елемента, а общият брой на нуклоните, тъй като масата на атома е концентрирана главно в ядрото, съответства на неговия масов номер, т.е. неговата атомна маса A, закръглена до цяло число. Тогава броят на неутроните в ядрото N може да се намери от разликата между масовото число и атомното число:

Така протонно-неутронната теория даде възможност да се разрешат противоречията, възникнали по-рано в идеите за състава на атомните ядра и връзката му с поредния номер и атомната маса.

8. Изотопи

Протонно-неутронната теория позволи да се разреши друго противоречие, възникнало при формирането на теорията за атома. Ако признаем, че ядрата на атомите на елементите се състоят от определен брой нуклони, тогава атомните маси на всички елементи трябва да бъдат изразени като цели числа. За много елементи това е вярно и малките отклонения от цели числа могат да се обяснят с недостатъчна точност на измерване. Въпреки това, за някои елементи стойностите на атомните маси се отклоняват толкова много от цели числа, че това вече не може да се обясни с неточност на измерването и други случайни причини. Например, атомната маса на хлора (CL) е 35,45. Установено е, че приблизително три четвърти от хлорните атоми, които съществуват в природата, имат маса 35, а една четвърт - 37. Така елементите, които съществуват в природата, се състоят от смес от атоми, които имат различни маси, но, очевидно едни и същи химични свойства, т.е. съществуват разновидности на атоми на един и същи елемент с различни и освен това целочислени маси. Ф. Астън успява да раздели такива смеси на съставни части, които се наричат ​​изотопи (от гръцките думи „isos“ и „topos“, което означава „същото“ и „място“ (тук това означава, че различни изотопи на един елемент заемат един място в периодичната система). От гледна точка на протонно-неутронната теория, изотопите са разновидности на елементи, чиито атомни ядра съдържат различен брой неутрони, но еднакъв брой протони. Химическата природа на елемента се определя от броя на протоните в атомното ядро, който е равен на броя на електроните в обвивката на атома. Промяната в броя на неутроните (при същия брой протони) не оказва влияние върху химичните свойства на атома.

Всичко това дава възможност да се формулира концепцията за химичен елемент като вид атоми, характеризиращи се с определен заряд на ядрото. Сред изотопите на различни елементи са открити такива, които съдържат еднакъв общ брой нуклони в ядрото с различен брой протони, тоест атомите на които имат еднаква маса. Такива изотопи бяха наречени изобари (от гръцката дума "baros", което означава "тегло"). Различната химическа природа на изобарите убедително потвърждава, че природата на един елемент не се определя от масата на неговия атом.

За различни изотопи се използват имената и символите на самите елементи, посочващи масовото число, което следва името на елемента или е посочено като индекс в горния ляв ъгъл на символа, например: хлор - 35 или Cl.

Различните изотопи се различават един от друг по стабилност. 26 елемента имат само един стабилен изотоп - такива елементи се наричат ​​моноизотопни, (те се характеризират главно с нечетни атомни номера), а атомните им маси са приблизително равни на цели числа. 55 елемента имат няколко стабилни изотопа - наричат ​​се полиизотопни (голям брой изотопи е характерен главно за четни елементи). За останалите елементи са известни само нестабилни радиоактивни изотопи. Това са всички тежки елементи, като се започне от елемент № 84 (полоний), и от относително леки - № 43 (технеций) и № 61 (прометий). Въпреки това, радиоактивните изотопи на някои елементи са относително стабилни (характеризират се с дълъг полуживот) и следователно тези елементи, като торий, уран, се срещат в природата. В мнозинството обаче радиоактивните изотопи се получават изкуствено, включително множество радиоактивни изотопи на стабилни елементи.

9. Електронни обвивки на атоми. Теорията на Бор.

Според теорията на Ръдърфорд всеки електрон се върти около ядрото, а силата на привличане на ядрото се балансира от центробежната сила, произтичаща от въртенето на електрона. Въртенето на електрона е доста аналогично на неговите бързи трептения и трябва да предизвика излъчване на електромагнитни вълни. Следователно може да се приеме, че въртящ се електрон излъчва светлина с определена дължина на вълната, в зависимост от честотата на орбитата на електрона. Но, излъчвайки светлина, електронът губи част от енергията си, в резултат на което балансът между него и ядрото се нарушава. За да възстанови равновесието, електронът трябва постепенно да се приближи до ядрото, като честотата на въртенето на електрона и естеството на излъчваната от него светлина също постепенно ще се променят. В крайна сметка, след като е изчерпал цялата енергия, електронът трябва да "падне" върху ядрото и излъчването на светлина ще спре. Ако в действителност имаше такава непрекъсната промяна в движението на електрона, неговото "падане" върху ядрото би означавало унищожаване на атома и прекратяване на неговото съществуване.

Така илюстративният и прост ядрен модел на атома на Ръдърфорд явно противоречи на класическата електродинамика. Системата от електрони, въртящи се около ядрото, не може да бъде стабилна, тъй като електронът трябва непрекъснато да излъчва енергия по време на такова въртене, което от своя страна трябва да доведе до падането му върху ядрото и до разрушаване на атома. Междувременно атомите са стабилни системи.

Тези значителни противоречия са частично разрешени от изключителния датски физик Нилс Бор (1885 - 1962), който през 1913 г. разработва теорията за водородния атом, която основава на специални постулати, свързвайки ги, от една страна, със законите на класическата механика и, от друга страна, с квантовата теория на енергийното излъчване на немския физик Макс Планк (1858 - 1947).

Същността на квантовата теория се свежда до факта, че енергията се излъчва и абсорбира не непрекъснато, както се приемаше преди, а на отделни малки, но добре дефинирани порции - енергийни кванти. Енергийният резерв на излъчващото тяло се променя в скокове, квант по квант; дробен брой кванти, които тялото не може нито да излъчи, нито да абсорбира.

Големината на енергийния квант зависи от честотата на излъчването: колкото по-висока е честотата на излъчването, толкова по-голям е размерът на кванта. Означавайки енергийния квант чрез E, ние пишем уравнението на Планк:

където h е постоянна стойност, така наречената константа на Планк, равна на 6,626 * 10 J * s., и е честотата на вълната на Дебройл.

Квантите на излъчваната енергия се наричат ​​още фотони. Прилагайки квантовите концепции за въртенето на електроните около ядрото, Бор основава теорията си на много смели предположения или постулати. Въпреки че тези постулати противоречат на законите на класическата електродинамика, те намират своето оправдание в невероятните резултати, до които водят, и в пълното съгласие, което се намира между теоретичните резултати и огромния брой експериментални факти. Постулатите на Бор са както следва:

Един електрон може да се движи не по каквито и да е орбити, а само по тези, които удовлетворяват определени условия, произтичащи от квантовата теория. Тези орбити се наричат ​​стабилни, стационарни или квантови орбити. Когато един електрон се движи по една от възможните за него стабилни орбити, той не излъчва електромагнитна енергия. Преходът на електрон от далечна орбита към по-близка е придружен от загуба на енергия. Енергията, загубена от атом по време на всеки преход, се превръща в един квант лъчиста енергия. Честотата на излъчваната светлина в този случай се определя от радиусите на двете орбити, между които се осъществява преходът на електрона. Означавайки енергийния резерв на атом в позицията на електрон в орбита, по-отдалечена от ядрото през En, и в по-близка орбита през Ek, и разделяйки енергията, загубена от атома En - Ek на константата на Планк, получаваме необходима честота:

= (En - Ek) / h

Колкото по-голямо е разстоянието от орбитата, в която се намира електронът, до тази, към която преминава, толкова по-голяма е честотата на излъчването. Най-простият от атомите е водородният атом, около ядрото на който се върти само един електрон. Въз основа на горните постулати, Бор изчислява радиусите на възможните орбити за този електрон и установява, че те са свързани като квадратите на естествените числа: 1: 2: 3: ...: n. Стойността на n се нарича главно квантово число.

Впоследствие теорията на Бор беше разширена до атомната структура на други елементи, въпреки че това беше свързано с някои трудности поради нейната новост. Това даде възможност да се реши много важният въпрос за подреждането на електроните в атомите на различни елементи и да се установи зависимостта на свойствата на елементите от структурата на електронните обвивки на техните атоми. Понастоящем са разработени схеми на структурата на атомите на всички химични елементи. Трябва обаче да се има предвид, че всички тези схеми са само една повече или по-малко надеждна хипотеза, която дава възможност да се обяснят много от физичните и химичните свойства на елементите.

Както бе споменато по-рано, броят на електроните, които се въртят около ядрото на атома, съответства на поредния номер на елемента в периодичната система. Електроните са подредени на слоеве, т.е. всеки слой има определен запълване или, така да се каже, насищащ брой електрони. Електроните от един и същи слой се характеризират с почти еднакво количество енергия, т.е. са приблизително на същото енергийно ниво. Цялата обвивка на атома се разпада на няколко енергийни нива. Електроните на всеки следващ слой са на по-високо енергийно ниво от електроните на предишния слой. Най-големият брой електрони N, които могат да бъдат на дадено енергийно ниво, е равен на два пъти квадрата на номера на слоя:

където n е номерът на слоя. Така с 1-2, с 2-8, с 3-18 и т.н. Освен това беше установено, че броят на електроните във външния слой за всички елементи, с изключение на паладия, не надвишава осем, а в предпоследния слой - осемнадесет.

Електроните на външния слой, като най-отдалечени от ядрото и следователно най-малко здраво свързани с ядрото, могат да се откъснат от атома и да се присъединят към други атоми, влизайки в състава на външния слой на последния. Атомите, които са загубили един или повече електрони, стават положително заредени, тъй като зарядът на атомното ядро ​​надвишава сумата от зарядите на останалите електрони. Обратно, атомите, които са прикрепили електрони, стават отрицателно заредени. Образуваните по този начин заредени частици, качествено различни от съответните атоми, се наричат ​​йони. Много йони от своя страна могат да загубят или да получат електрони, докато се превръщат или в електрически неутрални атоми, или в нови йони с различен заряд.

10. Ядрени сили.

Хипотезата, че атомни ядрасе състои от протони и неутрони, беше потвърдено от много експериментални факти. Това свидетелства за валидността на неутронно-тонния модел на структурата на ядрото.

Но възникна въпросът: защо ядрата не се разпадат на отделни нуклони под действието на силите на електростатично отблъскване между положително заредени протони?

Изчисленията показват, че нуклоните не могат да се държат заедно поради привличащи сили от гравитационен или магнитен характер, тъй като тези сили са много по-малки от електростатичните.

В търсене на отговор на въпроса за стабилността на атомните ядра, учените предположиха, че между всички нуклони в ядрата действат някои специални сили на привличане, които значително надвишават силите на електростатично отблъскване между протоните. Тези сили бяха наречени ядрени.

Хипотезата за съществуването на ядрени сили се оказа вярна. Оказа се също, че ядрените сили са с малък обсег: на разстояние 10-15 m те са приблизително 100 пъти по-големи от силите на електростатично взаимодействие, но вече на разстояние 10-14 m те се оказват незначителни. С други думи, ядрените сили действат на разстояния, сравними с размера на самите ядра.

11. Деление на уранови ядра.

Разделянето на урановите ядра чрез бомбардирането им с неутрони е открито през 1939 г. от немските учени Ото Гун и Фриц Щрасман.

Нека разгледаме механизма на това явление. На (фиг. No 7, а) условно е изобразено ядрото на урановия атом (23592U). След като е абсорбирал допълнителен неутрон, ядрото се възбужда и деформира, придобивайки удължена форма (Фигура 7, б).

Вече знаем, че в ядрото действат два вида сили: електростатични сили на отблъскване между протоните, които са склонни да разбият ядрото, и ядрени сили на привличане между всички нуклони, поради които ядрото не се разпада. Но ядрените сили са с малък обсег, следователно в удължено ядро ​​те вече не могат да задържат части от ядрото, които са много отдалечени една от друга. Под действието на електростатичните отблъскващи сили ядрото се разкъсва на две части (фиг. No 7, в), които се разпръскват в различни посоки с голяма скорост и излъчват 2-3 неутрона.

Оказва се, че част от вътрешната енергия на ядрото се превръща в кинетичната енергия на летящите фрагменти и частици. Фрагментите бързо се забавят заобикаляща среда, в резултат на което кинетичната им енергия се превръща във вътрешната енергия на средата (т.е. в енергията на взаимодействието на топлинното движение на съставните й частици).

При едновременно делене на голям брой уранови ядра, вътрешната енергия на средата, заобикаляща урана, и съответно температурата му се увеличават значително (т.е. средата се нагрява).

По този начин реакцията на делене на уранови ядра протича с освобождаването на енергия в околната среда.

Енергията, съдържаща се в ядрата на атомите, е колосална. Например, при пълното делене на всички ядра, присъстващи в 1 грам уран, ще се освободи същото количество енергия, което се отделя при изгарянето на 2,5 тона нефт.

12. Атомни електроцентрали.

атомна електроцентрала (АЕЦ) - електроцентрала, в която атомната (ядрената) енергия се преобразува в електрическа енергия. Генераторът на енергия в атомна електроцентрала е ядрен реактор. Топлината, която се отделя в реактора в резултат на верижна реакция на делене на ядрата на някои тежки елементи, след това, както в конвенционалните топлоелектрически централи (ТЕЦ), се преобразува в електричество на базата на 233U, 235U, 239Pu ) Разделянето на 1 g уранови или плутониеви изотопи освобождава 22 500 kWh, което е еквивалентно на енергията, съдържаща се в 2 800 kg стандартно гориво. Първата в света атомна електроцентрала за пилотни промишлени цели с мощност 5 MW е пусната в СССР на 27 юни 1954 г. в град Обнинск. Преди това енергията на атомното ядро ​​се използва за военни цели. Пускането на първата атомна електроцентрала бележи откриването на ново направление в енергетиката, което беше признато на 1-та международна научно-техническа конференция за мирно използване на атомната енергия (август 1955 г., Женева).

Схематична схема на атомна електроцентрала с водноохлаждан ядрен реактор (фиг. No 6.). Топлината, освободена в активната зона на реактора, се поема като охладител от вода (охладител) от 1-ви контур, която се изпомпва през реактора от циркулационна помпа g Нагрята вода от реактора влиза в топлообменника (парогенератор) 3, където се прехвърля получената в реактора топлина към водата от 2-ри кръг . Водата от 2-ра верига се изпарява в парогенератора и парата се образува и влиза в турбината 4.

Най-често в атомните електроцентрали се използват 4 вида реактори с термични неутрони: 1) реактори с водно охлаждане с обикновена вода като забавител и охлаждаща течност; 2) графит-вода с водна охлаждаща течност и графитен забавител; 3) тежка вода с воден охладител и тежка вода като забавител 4) графит-газ с газов охладител и графитен забавител.

В зависимост от вида и агрегатното състояние на охлаждащата течност се създава един или друг термодинамичен цикъл на АЕЦ. Изборът на горната температурна граница на термодинамичния цикъл се определя от максимално допустимата температура на обвивките на горивните елементи (TVEL), съдържащи ядрено гориво, допустимата температура на самото ядрено гориво, както и свойствата на охлаждащата течност, приета за този тип на реактора. В атомната електроцентрала. термичен реактор с водно охлаждане обикновено използва цикли на пара с ниска температура. Реакторите с газово охлаждане позволяват използването на относително по-икономични парни цикли с повишено първоначално налягане и температура. Топлинната схема на АЕЦ в тези два случая е изпълнена като 2-контурна: охлаждащата течност циркулира в 1-ви кръг, 2-ри кръг е пара-вода. В реактори с вряща вода или високотемпературна газова охлаждаща течност е възможна едноконтурна топлинна АЕЦ. В реакторите с вряща вода водата кипи в активната зона, получената смес пара-вода се отделя и наситената пара се изпраща или директно към турбината, или преди това се връща в активната зона за прегряване.

При високотемпературни графитно-газови реактори е възможно да се използва конвенционален цикъл на газова турбина. Реакторът в този случай действа като горивна камера.

По време на работа на реактора концентрацията на делящи се изотопи в ядреното гориво постепенно намалява и горивото изгаря. Затова с течение на времето те се заменят с пресни. Презареждането на ядреното гориво се извършва с помощта на дистанционно управлявани механизми и устройства. Отработеното гориво се прехвърля в басейна за отработено гориво и след това се изпраща за преработка.

Реакторът и неговите обслужващи системи включват: самия реактор с биологична защита, топлообменници, помпи или вентилаторни агрегати, които циркулират охлаждащата течност; тръбопроводи и фитинги на циркулационната верига; устройства за презареждане на ядрено гориво; специални системи вентилация, аварийно охлаждане и др.

В зависимост от конструкцията, реакторите имат следните характеристики: в реакторите под налягане горивото и модераторът са разположени вътре в съда, който носи общото налягане на охлаждащата течност; в каналните реактори горивото, охлаждано от охлаждаща течност, се монтира в специални тръби-канали, проникващи в модератора, затворени в тънкостенен корпус. За защита на персонала на АЕЦ от радиационно облъчване, реакторът е заобиколен от биологична защита, основният материал за която са бетон, вода, серпентин пясък. Оборудването на реакторната верига трябва да бъде напълно херметично. Предвидена е система за наблюдение на местата на евентуално изтичане на топлоносителя, предприемат се мерки появата на течове и прекъсвания във веригата да не води до радиоактивни емисии и замърсяване на помещенията на АЕЦ и околността. Оборудването на реакторната верига обикновено се монтира в херметични кутии, които са отделени от останалите помещения на АЕЦ чрез биологична защита и не се обслужват по време на работа на реактора. вентилационна система, в която, за да се изключи възможността от атмосферно замърсяване, са предвидени почистващи филтри и държачи за газ. Службата за дозиметричен контрол следи за спазването на правилата за радиационна безопасност от персонала на АЕЦ.

При аварии в системата за охлаждане на реактора, за предотвратяване на прегряване и изтичане на обшивки на горивния прът, се осигурява бързо (в рамките на няколко секунди) потискане на ядрената реакция; Системата за аварийно охлаждане има независими източници на захранване.

Наличието на специални системи за биологична защита. Услугата за вентилация и аварийно охлаждане и дозиметричен контрол ви позволява напълно да защитите персонала по поддръжката на АЕЦ от вредното въздействие на радиоактивното облъчване.

Оборудването на машинното помещение на АЕЦ е подобно на оборудването на машинното помещение на ТЕЦ. Трябва да се отбележи, че характеристика на повечето атомни електроцентрали е използването на пара с относително ниски параметри, наситена или леко прегрята.

В същото време, за да се изключи увреждане от ерозия на лопатките на последните степени на турбината от частици влага, съдържащи се в парата, в турбината се монтират сепаратори. Понякога е необходимо да се използват дистанционни сепаратори и пренагреватели на пара. Поради факта, че охлаждащата течност и съдържащите се в нея примеси се активират при преминаване през активната зона на реактора, проектното решение на оборудването на турбинната зала и охладителната система на турбинния кондензатор на едноконтурни АЕЦ трябва напълно да изключи възможността за охлаждаща течност изтичане. При двуконтурни АЕЦ с високи параметри на пара такива изисквания не се налагат към оборудването на турбинната зала.

Част от топлинната мощност на реактора на тази атомна електроцентрала се изразходва за топлоснабдяване. Освен за производство на електроенергия, атомните електроцентрали се използват и за обезсоляване на морска вода. Атомните електроцентрали, които са най-модерният тип електроцентрали, имат редица значителни предимства пред други видове електроцентрали: при нормални условия на работа те абсолютно не замърсяват околната среда, не изискват свързване към източник на суровини и съответно могат да се поставят почти навсякъде, новите енергоблокове имат мощност, почти равна на тази на средна водноелектрическа централа, но коефициентът на използване на инсталираната мощност в АЕЦ (80%) значително надвишава този на ВЕЦ или ТЕЦ. Фактът, че 1 кг уран може да произведе същото количество топлина, както при изгаряне на около 3000 тона въглища, може да говори за ефективността и ефективността на атомните електроцентрали.

На практика няма значителни недостатъци на атомните електроцентрали при нормални условия на работа. Не може обаче да не се забележи опасността от атомни електроцентрали при възможни форсмажорни обстоятелства: земетресения, урагани и др. - тук старите модели на енергоблокове представляват потенциална опасност от радиационно замърсяване на територии поради неконтролирано прегряване на реактора.

13. Заключение

След като проучих подробно явлението наелектризиране и структурата на атома, научих, че атомът се състои от ядро ​​и отрицателно заредени електрони около него. Ядрото се състои от положително заредени протони и незаредени неутрони. Когато едно тяло е наелектризирано, върху наелектризираното тяло възниква излишък или недостиг на електрони. Това определя заряда на тялото. Има само два вида електрически заряди - положителни и отрицателни. В резултат на моята работа се запознах дълбоко с явленията на електростатиката и разбрах как и защо възникват тези явления. Например мълния. Феноменът на електростатиката е тясно свързан със структурата на атома. Атоми на вещества като уран, радий и др. притежават радиоактивност Енергията на атома е от голямо значение за живота на цялото човечество. Например, енергията, съдържаща се в един грам уран, е равна на енергията, освободена при изгарянето на 2,5 тона нефт. В момента радиоактивната енергия на атомите е намерила своето приложение в много области на живота. Всяка година се строят все повече атомни електроцентрали (атомни електроцентрали), развива се производството на ледоразбивачи и подводници с ядрен реактор. Атомната енергия се използва в медицината за лечение на различни заболявания, както и в много области на националната икономика. Неправилното използване на енергия може да представлява опасност за здравето на живите организми. Енергията на атомите може да бъде от полза за хората, ако се научат да я използват правилно.

Електрификация тяломакроскопски тяло, обикновено електрически... задача. 1 версия. В електрификация телтесният контакт между тях е важен ... трябва да доведе до зареждане тяло. Друг начин електрификация тел- Въздействие върху...

Всички тела и вещества са изградени от атоми, които от своя страна са съставени от по-малки частици, наречени електрони, протони и неутрони. Тези частици взаимодействат една с друга със сила, която намалява обратно на квадрата на разстоянието между тях, но която е многократно по-голяма от силата на гравитацията. Например, във водороден атом, електронът се привлича към протон, разположен в ядрото, със сила, която е 10 39 пъти по-голяма от гравитационната сила.

Електрически заряд

Има минимална стойност на електрическия заряд, която се нарича елементарен заряд - това е 1,6 * 10 -19 C. В природата няма тела, чиито заряд не е кратен на елементарния. Електроните, протоните, позитроните и други частици имат елементарен заряд.
Протоните и електроните имат електрически заряди със същия интензитет, но противоположни по знак. Протоните са положително заредени, а електроните са отрицателно заредени.
В един атом, в естественото му състояние, броят на протоните е равен на броя на електроните, което го прави електрически неутрален. Въпреки това, когато загуби или спечели електрони, се казва, че атомът се наелектризира.

Електрификация чрез насочване (електростатична индукция)

Този метод на наелектризиране означава, че донасяте зареден обект към изолиран проводник, но не го докосвайте. Тогава върху проводника се появяват заряди, освен това на тази част от него, която е по-близо до обекта, тези заряди са с противоположен знак. И в далечния край се образува заряд от същия знак като на зареден обект.

Когато се отстрани зареден обект, зарядите върху проводника изчезват. Но ако преди да премахнете обекта, проводникът е разделен на две части, тогава зарядите върху тях ще останат.

описват методите за електрификация на телата. и получи най-добрия отговор

Отговор от Musechka[гуру]
Електрификация на телата
- Е. тела, т. е. възникването на електрическо състояние в тях се случва при изключително разнообразни процеси, извършвани с тези тела. Почти всяко механично действие, извършено върху твърдо тяло, като напр , триенето в това тяло или притискането на друго тяло върху него, стърженето, разцепването, се съпровожда от развитие на електричество. По същия начин телата се наелектризират при много химически действия; някои вещества се наелектризират при втвърдяване; някои соли са много силно наелектризирани при кристализацията им от разтвори. Електричеството също присъства в течностите, когато тези течности се трият твърди телаи дори при триене в други течности. И накрая, дори обикновен контакт на всякакви две различни тела, без значение дали тези тела са твърди или течни, причинява електрическо състояние и в двете тела. Във всички горепосочени случаи причината за E. тела е една и съща, а именно докосване, контакт на различни тела. Първият Александър Волта с неговите експерименти, извършени в последните години на 18 век. , доказа, че когато две тела провеждат електричество, но със сигурност се различават едно от друго по химичен състав, Е. възниква и за двете тези тела, като едното от тях е заредено с положително електричество, а другото с отрицателно. Количествата на тези две противоположни електричество, появяващи се върху съседни тела, са равни едно на друго. Волта установи, че метали и други твърди проводници, които не се подлагат, както казваме сега, на електролиза, тоест не се разлагат на химически съставни части, когато електрически ток преминава през тях (проводници от първи клас), според способността им да се наелектризират при контакт, могат да бъдат разположени в определена последователност (серия Volta) - така че всяко тяло, когато докосне някое от телата по-нататък в този ред, се наелектризира положително и когато докосне някое от телата, които го предхождат, то е електрифициран отрицателно.

Отговор от Максим Петрик[майстор]
триене на балон в косата, триене на ебонитова пръчка с вълна

Отговор от Динар Каримов[новак]
Като разтривате дръжката върху косата (вълна), донесете до тънка струя вода. Водата ще достигне до дръжката.

Отговор от Никита Федорчук[новак]
Методите за наелектризиране на тела, които са взаимодействието на заредени тела, могат да бъдат както следва:
Електрификация на тела при контакт. В този случай при близък контакт малка част от електроните преминават от едно вещество, в което връзката с електрона е относително слаба, към друго вещество.
Електризация на телата при триене. Това увеличава контактната площ на телата, което води до повишено наелектризиране.
Влияние. Влиянието се основава на феномена на електростатичната индукция, тоест индуцирането на електрически заряд в вещество, поставено в постоянно електрическо поле.
Електрификация на телата под действието на светлината. Това се основава на фотоелектричния ефект или фотоелектричния ефект, когато под действието на светлината електроните могат да излитат от проводника в околното пространство, в резултат на което проводникът се зарежда.

Отговор от Андрей Кукобако[новак]
Триене
Докоснете
Удари
Електромагнитна индукция