Ebonit er en af de mest populære pryd- og byggematerialer. Den er lavet af naturgummi ved vulkanisering i nærværelse af en lille mængde svovl. Ebonit bruges ofte som erstatning for knogler, horn og prydsten, og bruges til fremstilling af knive, mundstykker, forskellige souvenirs samt armbånd, ringe mv.
På grund af så udbredt brug af dette materiale i husholdningsformål er det meget vigtigt at vide, om materialet kan bruges i elektricitet og leder ebonit? elektrisk strøm . Vi vil overveje dette spørgsmål yderligere.
I vores online butik kan du levere i Moskva pr overkommelige priser. Vi giver rabatter på engrosmængder.
Er ebonit en leder eller et dielektrikum?
Som du ved, er alle materialer opdelt i ledere, halvledere og dielektrika. Desuden er en sådan opdeling ret betinget, da muligheden for elektrisk strømning i legemer ikke kun afhænger af typen af stof, men også af forholdene miljø, aggregeringstilstand, tilstedeværelsen af urenheder og mange andre faktorer.
Derfor udføres opdelingen af stoffer i ledere og dielektriske stoffer oftest i henhold til værdien af elektrisk resistivitet:
- For ledere er denne værdi ρ
- For dielektrikum – ρ > 108 Ohm m.
Halvledere indtager en midterposition mellem disse to klasser og har specifikke elektrisk modstand, lig med 10−5 – 108 Ohm m. En sådan opdeling tillader dog ikke, at man nøjagtigt kan bestemme, om et materiale leder elektrisk strøm under givne forhold eller ej.
Forstå om et bestemt stof er en leder ved at studere det fysiske egenskaber og adfærd i elektrisk felt. Derfor for at bestemme Leder ebonit elektricitet eller ej?, overveje , såvel som dens adfærd i et elektrostatisk felt.
Hvordan bestemmer man, om ebonit leder strøm?
Ifølge referencelitteraturen har ebonit følgende fysiske og mekaniske egenskaber:
- Materialets massefylde er 1,15-1,68 g/cm³;
- Ebonit trækstyrke – 52–67 MN/m²;
- Den elektriske resistivitet er 1014–1015 Ohm⋅cm.
Vi vil være interesserede i specifik modstand, da den bestemmer ebonits evne til at passere elektrisk strøm gennem sig selv, det vil sige dens elektriske ledningsevne.
Den elektriske ledningsevne af ebonit er omvendt proportional med dens elektriske resistivitet og har værdier i størrelsesordenen 10-15-10-14 Sm. Følgelig leder ebonit praktisk talt ikke strøm og er et dielektrikum med høje elektriske isolerende egenskaber.
Denne erklæring kan også verificeres eksperimentelt ved at forbinde et ebonitprodukt til et elektrisk kredsløb. Som et resultat af dette eksperiment vil kredsløbet være åbent, og der vil ikke flyde nogen strøm i det.
Udover, ebonit ind elektrostatiske felter polariserer, hvilket indikerer, at det tilhører dielektriske stoffer. Dette fænomen bekræftes af Faradays og Franklins eksperimenter. I levevilkår Du kan også tjekke denne erklæring. Det er nok at gnide ebonitproduktet på et stykke uld stof. Som et resultat af friktion akkumuleres en negativ ladning på overfladen af ebonit, det vil sige polarisering af materialet forekommer. Følgelig er ebonit et dielektrikum, hvilket betyder, at det ikke leder elektricitet.
Således kan du tjekke, om ebonit leder strøm selv derhjemme. For at gøre dette er det nok at omhyggeligt studere materialets fysiske egenskaber og udføre et eksperiment med kropspolarisering. Hvis et stof er polariseret (akkumulerer en statisk ladning på overfladen) og har en høj elektrisk resistivitet, så er det et dielektrikum, ellers er det en leder.
Det er kendt fra fysikken, at elektrisk strøm er den rettede bevægelse af elektrisk ladede partikler. Forskellige stoffer leder elektricitet på forskellige måder. Alt efter evne til at sende elektriske ladninger stoffer er opdelt i LEDERE og IKKE LEDERE af elektricitet.
Ledere er legemer, hvorigennem elektriske ladninger kan passere fra et ladet legeme til et uladet legeme, der indeholder en masse gratis ladede partikler. Gode ledere af elektricitet er metaller, jord, vand med salte, syrer eller alkalier opløst i det, grafit og nogle typer af organisk stof. Den menneskelige krop leder også elektricitet. Dette kan demonstreres ved at eksperimentere med et elektroskop. Vi oplader elektroskopet ved hjælp af en ebonit- eller glasstang, pilen vil afbøje. Så rører vi ved det ladede elektroskop med vores hånd. Pilen vender straks tilbage til sin oprindelige position - til nul. Ladningen fra elektroskopet går ind i vores krop. I dette eksperiment med en lille ladning er dette ikke farligt, men det "klikker" mærkbart med fingrene. Og store ladninger og strømme er farlige for liv og helbred.
De bedste ledere af elektricitet blandt metaller er sølv, kobber og aluminium. Selv i alm postevand så mange forskellige salte er opløst, at det er en meget god leder, og det bør ikke glemmes, når man arbejder med elektrisk udstyr under forhold høj luftfugtighed ellers kan du få et meget mærkbart elektrisk stød, det er farligt.
Passerer gennem en levende organisme, producerer en elektrisk strøm forskellige handlinger: termisk - forbrændinger af visse områder af kroppen, opvarmning af blodkar, blod, nerver; elektrolytisk (eller kemisk) - nedbrydning af blod og andre organiske væsker; biologisk - irritation og excitation af levende væv i kroppen, som er ledsaget af ufrivillige konvulsive sammentrækninger af muskler, herunder musklerne i hjertet og lungerne. Som et resultat af alt dette kan der opstå forskellige forstyrrelser i kroppen, op til et fuldstændigt stop af hjerte og lunger.
Ikke-ledere er de legemer, hvorigennem elektriske ladninger ikke kan passere fra et ladet legeme til et uladet, da der er meget få gratis ladede partikler i dielektrikum. Ikke-ledere af elektricitet eller dielektriske stoffer er ebonit, rav, porcelæn, gummi, forskellige plasttyper, silke, nylon, olier, luft (gasser), glas, plexiglas, tørt træ og papir. Legemer lavet af dielektriske stoffer kaldes ISOLATORER (fra italiensk ord ISOLARO - at afsondre).
Ledere bruges til at transmittere over en afstand elektrisk energi(elektrisk strøm), det er fra dem, at højspændingsenheder hovedsageligt fremstilles elektriske kabler, husholdnings elektriske ledninger. Isolatorer bruges til at adskille, isolere ledere og sikre menneskers sikkerhed ved arbejde med elektriske apparater. For at overføre elektricitet er det nødvendigt at samle et lukket elektrisk kredsløb, som inkluderer en kilde til elektrisk energi, ledere, gennem hvilke elektrisk strøm strømmer fra denne kilde til forbrugere af elektrisk energi, og forbrugerne selv.
Når der udføres eksperimenter med elektricitet, bruges der altid både ledere og dielektrikum. For eksempel ved hjælp af to elektroskoper ladede vi det ene af dem med en negativ ladning opnået på en ebonitpind, når den blev gnedet mod uld. Samtidig afveg elektroskopnålen, hvilket indikerer tilstedeværelsen af en ladning på den. Hvis man så tager en metalstang på et isolerende plastikhåndtag og forbinder et ladet elektroskop til et uopladet, så vil ladningerne delvist overføres langs den strømledende stang til det andet elektroskop, men elektroskopet vil ikke aflades, som om det var rørt med en bar hånd, da håndtaget ikke leder strøm til en persons hånd. Det er derfor håndtagene forskellige instrumenter, for eksempel skruetrækkere, tænger, trådskærere, er lavet af ikke-ledende materialer.
Grundlæggende foranstaltninger til beskyttelse mod elektrisk stød:
Sikre, at strømførende dele under spænding ikke er tilgængelige for utilsigtet kontakt,
Beskyttende jording, beskyttende nedlukning elektriske apparater;
Brug når det er muligt lav spænding, især i fugtige områder;
Anvendelse af dobbelt isolering.
Kendskab til og overholdelse af sikkerhedsregler ved arbejde med elektrisk strøm og diverse elektriske apparater er obligatorisk for både voksne og børn. For at gøre det nemmere for folkeskoleelever at huske disse regler, kan du bruge forskellige mindeværdige plakater og digte. Jeg udvalgte eksempler fra forskellige kilder, fandt selv på nogle og præsenterede dem som elektriske sikkerhedstip i bilag 1 til mit arbejde. Bilag 2 giver førstehjælp til elektrisk stød.
EKSPERIMENTEL KONTROL AF FORSKELLIGE STOFFERS ELEKTRISK LEDNING
Stoffers elektriske ledningsevne kan testes vha speciel enhed, men vi brugte et almindeligt elektrisk kredsløb. Hovedelementet i ethvert elektrisk kredsløb er en kilde til elektrisk strøm. Uden ham elektriske kredsløb vil ikke virke. Når du tilslutter netledningen til et tv, et elektrisk strygejern, elkedler og andre elektriske apparater, der forbruger elektrisk energi, er du i det væsentlige forbundet til et kraftværk, der producerer denne elektricitet.
For at teste den elektriske ledningsevne af faste stoffer samlede jeg et elektrisk kredsløb, som omfattede: en strømkilde, en nøgle til at åbne og lukke kredsløbet, en lampe til at kontrollere, om der er strøm eller ej, og kontakter til at forbinde stoffet til kredsløbet.
Når kontakter placeres i et stof, bliver det tydeligt, om stoffet leder strøm. Hvis stoffet leder elektricitet, afsluttes kredsløbet, og pæren lyser. Hvis stoffet ikke er elektrisk ledende, forbliver kredsløbet åbent, og pæren lyser ikke.
Forsøg 1. Undersøgelse af faste stoffer.
Tabel 1 viser de ti faste stoffer, vi testede for elektrisk ledningsevne. Som følge af inspektionen viste det sig, at
Tabel 1.
aluminium + plast –
stål + glas –
messing + org. glas -
kobber + magnet –
træ - gummi - at aluminium, stål, messing, kobber leder elektrisk strøm, men træ, plastik, glas, plexiglas, magnet og gummi leder ikke elektrisk strøm.
Forsøg 2. Undersøgelse af flydende stoffer.
For at teste flydende stoffers elektriske ledningsevne ændrede vi det elektriske kredsløb (fig. 5). Ud over strømkilden og nøglen blev der tilføjet et amperemeter til kredsløbet i stedet for en lampe og et elektrolytisk glas i stedet for kontakter.
Tabel 2.
bordsaltopløsning +
løsning kobbersulfat +
løsning havsalt +
sukkeropløsning -
Vi anbragte forskellige væsker i et elektrolytisk bæger. Hvis amperemeterets nål afviger, når kredsløbet er lukket, betyder det, at væsken leder elektrisk strøm.
Som et resultat af vores eksperiment viste det sig, at en opløsning af bordsalt, kobbersulfat og havsalt leder elektrisk strøm, men det gør rent vand og sukkersirup ikke.
KONKLUSION
Eksperimenter har bekræftet, at nogle stoffer leder strøm godt, dette forskellige metaller og saltopløsninger. Andre faste og flydende stoffer er dielektriske stoffer, dvs. ikke-ledere, disse er plast eller gummi, hvorfra isoleringen af elektriske ledninger og huset til elektriske enheder er lavet, og mange andre stoffer.
Mit arbejde er ret vigtigt for mig og andre skolebørn, fordi at arbejde sikkert med elektriske apparater I hjemmet og i skolen skal du vide, hvordan du skal agere i nogle livssituationer. For eksempel blev en person elektrisk stødt af en knækket ledning. Du må under ingen omstændigheder røre ved denne ledning eller personen med dine bare hænder. Du skal flytte ledningen væk ved hjælp af en form for ikke-ledende genstand, såsom en tør træpind.
For at lære folkeskoleelever reglerne for elsikkerhed, kan du bruge de tips, jeg har udarbejdet.
Da elektricitet dukkede op i vores liv, vidste få mennesker om dens egenskaber og parametre, og de brugte forskellige materialer, var det bemærkelsesværdigt, at der var den samme spændingsværdi af strømkilden hos forbrugeren forskellig betydning spænding. Det var tydeligt, at dette er påvirket af den type materiale, der bruges som leder. Da videnskabsmænd begyndte at studere dette problem, kom de til den konklusion, at ladningsbærerne i materialet er elektroner. Og evnen til at lede elektrisk strøm er bestemt af tilstedeværelsen af frie elektroner i materialet. Det blev fundet, at nogle materialer har disse elektroner stort antal, mens andre slet ikke har dem. Der er således materialer, som og nogle ikke har denne evne.
Baseret på ovenstående blev alle materialer opdelt i tre grupper:
- konduktører;
- halvledere;
- dielektriske stoffer;
Hver gruppe fundet bred anvendelse i elektroteknik.
Dirigenter
Vejledninger er materialer, der leder elektrisk strøm godt, de bruges til fremstilling af ledninger, kabelprodukter, kontaktgrupper, viklinger, dæk, ledende kerner og spor. Langt de fleste elektriske apparater og enheder er lavet på basis af ledende materialer. Desuden vil jeg sige, at hele elindustrien ikke kunne eksistere uden disse stoffer. Gruppen af ledere omfatter alle metaller, nogle væsker og gasser.
Det er også værd at nævne, at der blandt lederne er superledere, hvis modstand er næsten nul sådanne materialer er meget sjældne og dyre. Og ledere med høj modstand - wolfram, molybdæn, nichrom osv. Sådanne materialer bruges til at fremstille modstande, varmeelementer og spiraler af belysningslamper.
Men løvens andel i det elektriske felt tilhører almindelige ledere: kobber, sølv, aluminium, stål og forskellige legeringer af disse metaller. Disse materialer har fundet den bredeste og mest omfattende anvendelse i elektroteknik, især kobber og aluminium, da de er relativt billige, og deres anvendelse som ledere af elektrisk strøm er mest hensigtsmæssig. Selv kobber er begrænset i sin brug, det bruges som viklingstråde; flerlederkabler, og mere kritiske enheder er kobbersamleskinner endnu mindre almindelige. Men aluminium betragtes som kongen blandt elektriske ledere, selvom det har en højere resistivitet end kobber, men dette kompenseres af dets meget lave omkostninger og modstandsdygtighed over for korrosion. Det er meget udbredt i strømforsyning, kabelprodukter, luftlinjer, samleskinner, almindelige ledninger mv.
Halvledere
Halvledere, noget mellem ledere og halvledere. Deres hovedtræk er deres afhængighed af at lede elektrisk strøm fra ydre forhold. Nøglebetingelsen er tilstedeværelsen af forskellige urenheder i materialet, som giver evnen til at lede elektrisk strøm. Også med et vist arrangement af to halvledermaterialer. Baseret på disse materialer i øjeblikket, mange halvlederenheder er blevet produceret: , LED'er, transistorer,semistorer, tyristorer, stabistorer, forskellige mikrokredsløb. Der er en hel videnskab dedikeret til halvledere og enheder baseret på dem: elektronisk teknik. Alle computere mobile enheder. Hvad kan jeg sige, næsten alt vores udstyr indeholder halvlederelementer.
Halvledermaterialer omfatter: silicium, germanium, grafit, gr aphen, indium osv.
Dielektrik
Nå, den sidste gruppe af materialer er dielektrikum stoffer, der ikke er i stand til at lede elektrisk strøm. Sådanne materialer omfatter: træ, papir, luft, olie, keramik, glas, plast, polyethylen, polyvinylchlorid, gummi osv. Dielektrikum er meget udbredt på grund af deres egenskaber. De bruges som et isolerende materiale. De beskytter kontakten mellem to strømførende dele og forhindrer direkte menneskelig kontakt med disse dele. Dielektrikas rolle i elektroteknik er ikke mindre vigtig end ledernes rolle, da de giver stabile, sikkert arbejde alt elektrisk og elektroniske enheder. Alle dielektrikum har en grænse, op til hvilken de ikke er i stand til at lede elektrisk strøm, dette kaldes nedbrydningsspændingen. Dette er en indikator, hvor dielektrikumet begynder at passere elektrisk strøm, mens varme frigives, og selve dielektriket ødelægges. Denne gennembrudsspændingsværdi er forskellig for hvert dielektrisk materiale og er angivet i referencematerialer. Jo højere den er, jo bedre, jo mere pålidelig betragtes dielektrikumet.
Parameteren, der karakteriserer evnen til at lede elektrisk strøm, er resistivitet R , måleenhed [ Ohm ] og ledningsevne, gensidig modstand. Jo højere denne parameter, jo dårligere materiale leder elektrisk strøm. For ledere varierer det fra flere tiendedele til hundredevis af ohm. I dielektrikum når modstanden titusinder af millioner ohm.
Alle tre typer materialer er meget udbredt i elindustrien og elektroteknik. Og de er også tæt forbundet med hinanden.
Sund fornuft fortæller os, at vi ikke skal arbejde med nøgne mennesker. elektriske ledninger eller endda sætte et stik i, mens du står barfodet i en vandpyt eller endda bare med våde hænder. Derfor tror de fleste af os, at vand er en god leder af elektricitet. Faktisk, hvis vi står i den og holder en strømførende ledning eller et defekt elektrisk apparat i hænderne, vil vandet øge din krops ledningsevne og fuldende det elektriske kredsløb, hvilket får strøm til at strømme gennem dig. Dette kan føre til dødelige kvæstelser eller endda simpelt elektrisk stød.
Men faktisk leder rent destilleret vand slet ikke elektricitet. Der er trods alt intet i det, der kan bære en ladning. Men da det er et fremragende opløsningsmiddel, indeholder det altid en vis koncentration af ladede partikler, uanset hvor i naturen det findes.
Postevand indeholder altid nok urenheder, herunder mineraler og klor, til at det tillader det at lede elektricitet ret stærkt. Det, der gør vand endnu mere farligt, er, at det kan fylde alle åbne rum mellem din krop og alle elektrificerede ledninger eller genstande. Kredsløbet vil lukke selv med en lille mængde postevand på din krop.
Derudover vil saltet fra sved også opløses i vandet, hvilket øger dets ledningsevne. Urenheder, der kan lede elektricitet, kaldes elektrolytter. De omfatter syrer, salte og andre stoffer. Elektrolytter er opdelt i svage og stærke i henhold til graden af deres relative ledningsevne.
Batterier køretøjer indeholder i hver celle en elektrolytisk opløsning af svovlsyre (H2SO4) og vand, hvilket letter ledningsevnen. Nyere batterier indeholder kaliumhydroxid (KOH) eller et andet alkalimetal.
Elektrolytter hjælper med at flytte ioner fra katoden til anoden, når batteriet oplades, og fra anoden til katoden, når det elektriske kredsløb aflades eller tændes. I opløsning i vand opløses de til ioner - frit bevægende ladede partikler, som på grund af deres mobilitet i opløsninger kan føre elektrisk strøm i vand.
Alt dette kan bekræftes ved et simpelt eksperiment. Du skal bruge et elektrisk kredsløb med et batteri og en pære forbundet med ledninger. Åbn den og placer enderne af kredsløbsledningerne i et glas rent destilleret vand. Du vil bemærke, at lyset ikke vil lyse. Begynd nu langsomt at opløse almindeligt bordsalt i vand. Elpæren vil begynde at lyse, og efterhånden som saltet opløses, vil det blive lysere og lysere. Når alt kommer til alt bordsalt, videnskabeligt kaldet natriumchlorid (NaCl), når det er opløst, nedbrydes til en positiv natriumion (Na) og en negativ chloridion (Cl). Det danner således en elektrolyt, der er i stand til at "overføre" elektroner i vand og følgelig lede strøm.