Ebonit je eden najbolj priljubljenih okrasnih in gradbeni materiali. Izdelan je iz naravnega kavčuka z vulkanizacijo v prisotnosti majhne količine žvepla. Ebonit se pogosto uporablja kot nadomestek za kosti, roževine in okrasne kamne, uporablja se za izdelavo nožev, ustnikov, raznih spominkov, pa tudi zapestnic, prstanov itd.
Zaradi tako široke uporabe tega materiala v gospodinjstvu je zelo pomembno vedeti, ali se material lahko uporablja v elektriki in ali ebonit prevaja? električni tok . To vprašanje bomo obravnavali naprej.
V naši spletni trgovini lahko dostavo v Moskvi do dostopne cene. Za veleprodajne količine nudimo popuste.
Je ebonit prevodnik ali dielektrik?
Kot veste, so vsi materiali razdeljeni na prevodnike, polprevodnike in dielektrike. Poleg tega je takšna delitev precej pogojna, saj je možnost električnega toka v telesih odvisna ne le od vrste snovi, ampak tudi od pogojev okolju, agregatno stanje, prisotnost nečistoč in številni drugi dejavniki.
Zato se najpogosteje delitev snovi na prevodnike in dielektrike običajno izvaja glede na vrednost električne upornosti:
- Za vodnike je ta vrednost ρ
- Za dielektrike – ρ > 108 Ohm m.
Polprevodniki zavzemajo srednji položaj med tema dvema razredoma in imajo specifičnost električni upor, enako 10−5 – 108 Ohm m. Vendar pa taka razdelitev ne omogoča natančne ugotovitve, ali material prevaja električni tok v danih pogojih ali ne.
S preučevanjem ugotovite, ali je določena snov prevodnik fizikalne lastnosti in vedenje v električno polje. Zato, da bi ugotovili Ali ebonit prevaja elektriko ali ne?, upoštevajte , kot tudi njegovo obnašanje v elektrostatičnem polju.
Kako ugotoviti, ali ebonit prevaja tok?
Glede na referenčno literaturo ima ebonit naslednje fizikalne in mehanske lastnosti:
- Gostota materiala je 1,15–1,68 g/cm³;
- Natezna trdnost ebonita – 52–67 MN/m²;
- Električna upornost je 1014–1015 Ohm⋅cm.
Zanimala nas bo specifična upornost, saj ta določa sposobnost ebonita, da skozi sebe prepušča električni tok, torej njegovo električno prevodnost.
Električna prevodnost ebonita je obratno sorazmerna z njegovo električno upornostjo in ima vrednosti reda 10–15–10–14 Sm. Posledično ebonit praktično ne prevaja toka in je dielektrik z visokimi električnimi izolacijskimi lastnostmi.
To trditev lahko preverimo tudi eksperimentalno, tako da izdelek iz ebonita priključimo na električni krog. Zaradi tega poskusa bo tokokrog odprt in v njem ne bo tekel tok.
Poleg tega ebonit v elektrostatična polja polarizira, kar nakazuje, da spada med dielektrike. Ta pojav potrjujejo poskusi Faradaya in Franklina. IN življenjske razmere To izjavo lahko tudi preverite. Dovolj je, da izdelek iz ebonita podrgnete na kos volnena tkanina. Zaradi trenja se na površini ebonita kopiči negativni naboj, kar pomeni, da pride do polarizacije materiala. Posledično je ebonit dielektrik, kar pomeni, da ne prevaja električnega toka.
Tako lahko tudi doma preverite, ali ebonit prevaja elektriko. Če želite to narediti, je dovolj natančno preučiti fizikalne lastnosti materiala in izvesti poskus s polarizacijo telesa. Če je snov polarizirana (kopiči statični naboj na površini) in ima visoko električno upornost, potem je dielektrik, sicer pa prevodnik.
Iz fizike je znano, da je električni tok usmerjeno gibanje električno nabitih delcev. Različne snovi prevajajo elektriko na različne načine. Glede na sposobnost prenosa električni naboji snovi delimo na PREVODNIKE in NEPREVODNIKE električnega toka.
Prevodniki so telesa, skozi katera lahko električni naboji prehajajo iz nabitega telesa v nenaelektreno telo, vsebujejo veliko prostih nabitih delcev. Dobri prevodniki električnega toka so kovine, prst, voda z raztopljenimi solmi, kislinami ali alkalijami, grafit in nekatere vrste organske snovi. Tudi človeško telo prevaja elektriko. To lahko dokažemo s poskusom z elektroskopom. Elektroskop napolnimo z ebonitno ali stekleno palico, puščica se odkloni. Nato se z roko dotaknemo naelektrenega elektroskopa. Puščica se bo takoj vrnila v prvotni položaj - na nič. Naboj iz elektroskopa gre v naše telo. V tem poskusu z majhnim nabojem to ni nevarno, vendar opazno "klikne" po prstih. In veliki naboji in tokovi so nevarni za življenje in zdravje.
Najboljši prevodniki električnega toka med kovinami so srebro, baker in aluminij. Tudi v normalnem vodo iz pipe raztopljenih je toliko različnih soli, da je zelo dober prevodnik, česar ne smemo pozabiti pri delu z električno opremo v pogojih visoka vlažnost sicer lahko doživite zelo opazen električni udar, to je nevarno.
Pri prehodu skozi živi organizem nastane električni tok različne akcije: toplotne - opekline določenih delov telesa, segrevanje krvnih žil, krvi, živcev; elektrolitska (ali kemična) - razgradnja krvi in drugih organskih tekočin; biološki - draženje in vzbujanje živih tkiv telesa, ki ga spremljajo nehotene konvulzivne kontrakcije mišic, vključno z mišicami srca in pljuč. Zaradi vsega tega lahko pride do različnih motenj v telesu, vse do popolnega zastoja srca in pljuč.
Neprevodniki so tista telesa, skozi katera električni naboji ne morejo prehajati iz naelektrenega telesa v nenaelektreno, saj je v dielektrikih zelo malo prostih nabitih delcev. Neprevodniki električnega toka ali dielektriki so ebonit, jantar, porcelan, guma, razne plastike, svila, najlon, olja, zrak (plini), steklo, pleksi steklo, suho drevo in papir. Telesa iz dielektrikov imenujemo IZOLATORJI (iz italijanska beseda ISOLARO - osamiti se).
Prevodniki se uporabljajo za prenos na daljavo električna energija(električni tok), iz njih so v glavnem izdelane visokonapetostne naprave električni kabli, gospodinjska električna napeljava. Izolatorji se uporabljajo za ločevanje, izolacijo vodnikov in zagotavljanje varnosti ljudi pri delu z električnimi napravami. Za prenos električne energije je potrebno sestaviti zaprt električni tokokrog, ki vključuje vir električne energije, vodnike, po katerih teče električni tok od tega vira do porabnikov električne energije, in porabnike same.
Pri izvajanju poskusov z elektriko se vedno uporabljajo prevodniki in dielektriki. Na primer, z dvema elektroskopoma smo enega od njiju napolnili z negativnim nabojem, ki smo ga dobili na ebonitni paličici, ko smo jo drgnili ob volno. Istočasno se je igla elektroskopa odmaknila, kar kaže na prisotnost naboja na njej. Če nato vzamete kovinsko palico na izolacijskem plastičnem ročaju in povežete napolnjen elektroskop z nenaelektrenim, se bodo naboji skozi tokovno prevodno palico delno prenesli na drugi elektroskop, vendar se elektroskop ne bo izpraznil, kot če bi se ga dotaknili golo roko, saj ročaj ne prevaja toka v človekovo roko. Zato pa ročaji različne instrumente, na primer izvijači, klešče, rezalniki žice, so izdelani iz neprevodnih materialov.
Osnovni ukrepi za zaščito pred električnim udarom:
Zagotavljanje, da deli pod napetostjo pod napetostjo niso dostopni nenamernemu dotiku,
Zaščitna ozemljitev, zaščitni izklop električne naprave;
Uporabite, kadar koli je to mogoče nizka napetost, zlasti v vlažnih prostorih;
Uporaba dvojne izolacije.
Poznavanje in upoštevanje varnostnih pravil pri delu z električnim tokom in različnimi električnimi napravami je obvezno za odrasle in otroke. Da bi si osnovnošolci lažje zapomnili ta pravila, lahko uporabite različne nepozabne plakate in pesmi. Primere sem izbral iz različnih virov, nekaj sem si jih izmislil sam in jih predstavil kot nasvete za električno varnost v Dodatku 1 k svojemu delu. V Dodatku 2 so navedeni ukrepi za prvo pomoč pri električnem udaru.
EKSPERIMENTALNO PREVERJANJE ELEKTRIČNE PREVODNOSTI RAZLIČNIH SNOVI
Električno prevodnost snovi lahko testiramo z posebno napravo, vendar smo uporabili običajno električno vezje. Glavni element vsakega električnega tokokroga je vir električnega toka. Brez njega električni tokokrog ne bo delovalo. Ko priključite napajalni kabel televizorja, električnega likalnika, grelnika vode in drugih električnih aparatov, ki porabljajo električno energijo, se v bistvu povežete z elektrarno, ki to elektriko proizvaja.
Za testiranje električne prevodnosti trdnih snovi sem sestavil električni tokokrog, ki je vseboval: vir toka, ključ za odpiranje in zapiranje tokokroga, lučko za preverjanje, ali je tok ali ne, in kontakte za povezavo snovi. v vezje.
Ko se kontakti namestijo v snov, postane jasno, ali snov prevaja tok. Če snov prevaja elektriko, je tokokrog sklenjen in žarnica zasveti. Če snov ni električno prevodna, tokokrog ostane odprt in žarnica ne sveti.
Poskus 1. Preučevanje trdnih snovi.
Tabela 1 navaja deset trdnih snovi, ki smo jih testirali glede električne prevodnosti. Kot rezultat pregleda se je izkazalo, da
Tabela 1.
aluminij + plastika –
jeklo + steklo –
trobila + org. steklo -
baker + magnet –
les – guma – da aluminij, jeklo, medenina, baker prevajajo električni tok, ne pa les, plastika, steklo, pleksi steklo, magnet in guma.
Poskus 2. Preučevanje tekočih snovi.
Za testiranje električne prevodnosti tekočih snovi smo spremenili električni krog (slika 5). Poleg tokovnega vira in ključa so v vezje dodali ampermeter namesto svetilke in elektrolitsko steklo namesto kontaktov.
Tabela 2.
raztopina kuhinjske soli +
rešitev bakrov sulfat +
rešitev morska sol +
sladkorna raztopina -
V elektrolitsko čašo smo dali različne tekočine. Če igla ampermetra odstopa, ko je tokokrog sklenjen, pomeni, da tekočina prevaja električni tok.
Kot rezultat našega poskusa se je izkazalo, da raztopina kuhinjske soli, bakrovega sulfata in morske soli prevaja električni tok, čista voda in sladkorni sirup pa ne.
ZAKLJUČEK
Poskusi so potrdili, da nekatere snovi dobro prevajajo tok, to različne kovine in solne raztopine. Druge trdne in tekoče snovi so dielektriki, to je neprevodniki, to so plastične mase ali gume, iz katerih je izdelana izolacija električnih vodnikov in ohišij električnih naprav, ter številne druge snovi.
Moje delo je zelo pomembno zame in za druge šolarje, saj delam varno električne naprave Doma in v šoli je treba vedeti, kako ravnati v nekaterih življenjskih situacijah. Osebo je na primer udaril električni tok zaradi pretrgane žice. V nobenem primeru se ne dotikajte te žice ali osebe z golimi rokami. Žico morate odmakniti s kakšnim neprevodnim predmetom, na primer suho leseno palico.
Za poučevanje osnovnošolcev o pravilih električne varnosti lahko uporabite nasvete, ki sem jih pripravil.
Ko se je elektrika pojavila v naših življenjih, je le malo ljudi vedelo za njene lastnosti in parametre in so jih uporabljali različne materiale, je bilo opaziti, da je pri enaki vrednosti napetosti tokovnega vira pri porabniku drugačen pomen napetost. Jasno je bilo, da na to vpliva vrsta materiala, uporabljenega kot prevodnik. Ko so znanstveniki začeli preučevati ta problem, so prišli do zaključka, da so nosilci naboja v materialu elektroni. In sposobnost prevajanja električnega toka je določena s prisotnostjo prostih elektronov v materialu. Ugotovljeno je bilo, da imajo nekateri materiali te elektrone veliko število, drugi pa jih sploh nimajo. Tako obstajajo materiali, ki in nekateri nimajo te sposobnosti.
Na podlagi zgoraj navedenega smo vse materiale razdelili v tri skupine:
- prevodniki;
- polprevodniki;
- dielektriki;
Vsaka skupina najdena široka uporaba v elektrotehniki.
Dirigenti
Vodniki so materiali, ki dobro prevajajo električni tok; uporabljajo se za izdelavo žic, kabelskih izdelkov, kontaktnih skupin, navitij, pnevmatik, prevodnih jeder in tirov. Velika večina električne naprave in naprave so izdelane na osnovi prevodnih materialov. Še več, rekel bom, da brez teh snovi ne bi mogla obstajati celotna elektroenergetika. V skupino prevodnikov spadajo vse kovine, nekatere tekočine in plini.
Omeniti velja tudi, da so med vodniki super vodniki, katerih odpornost je skoraj nič; takšni materiali so zelo redki in dragi. In vodniki z visoko odpornostjo - volfram, molibden, nikrom itd. Takšni materiali se uporabljajo za izdelavo uporov, grelni elementi in spirale svetilk.
Toda levji delež v električnem polju pripada navadnim prevodnikom: bakru, srebru, aluminiju, jeklu in raznim zlitinam teh kovin. Ti materiali so našli najširšo in najobsežnejšo uporabo v elektrotehniki, predvsem baker in aluminij, saj so relativno poceni in je njihova uporaba kot prevodnikov električnega toka najprimernejša. Tudi baker je omejen v svoji uporabi, uporablja se kot navijalne žice, večžilni kabli, bolj kritične naprave pa so bakrene zbiralke še manj pogoste. Toda aluminij velja za kralja med električnimi prevodniki, čeprav ima višjo upornost kot baker, vendar se to kompenzira z zelo nizkimi stroški in odpornostjo proti koroziji. Široko se uporablja pri napajanju, kabelskih izdelkih, zračne linije, zbiralke, navadne žice itd.
Polprevodniki
Polprevodniki, nekaj med prevodniki in polprevodniki. Njihova glavna značilnost je odvisnost od prevajanja električnega toka zunanje razmere. Ključni pogoj je prisotnost različnih nečistoč v materialu, ki zagotavljajo sposobnost prevajanja električnega toka. Tudi z določeno razporeditvijo dveh polprevodniških materialov. Na podlagi teh materialov v tem trenutku, proizvedenih je veliko polprevodniških naprav: , LED, tranzistorji,semistorji, tiristorji, stabistorji, različna mikrovezja. Obstaja cela znanost, posvečena polprevodnikom in napravam, ki temeljijo na njih: elektronska tehnika. Vsi računalniki mobilne naprave. Kaj naj rečem, skoraj vsa naša oprema vsebuje polprevodniške elemente.
Polprevodniški materiali vključujejo: silicij, germanij, grafit, gr afen, indij itd.
Dielektriki
No, zadnja skupina materialov je dielektriki , snovi, ki niso sposobne prevajati električnega toka. Taki materiali vključujejo: les, papir, zrak, olje, keramiko, steklo, plastiko, polietilen, polivinilklorid, gumo itd. Dielektriki se zaradi svojih lastnosti pogosto uporabljajo. Uporabljajo se kot izolacijski material. Ščitijo stik dveh delov pod napetostjo in preprečujejo neposreden stik človeka s temi deli. Vloga dielektrikov v elektrotehniki ni nič manj pomembna od vloge prevodnikov, saj zagotavljajo stabilno, varno delo vse električne in elektronske naprave. Vsi dielektriki imajo mejo, do katere ne morejo prevajati električnega toka, to se imenuje prebojna napetost. To je indikator, pri katerem dielektrik začne prehajati električni tok, medtem ko se sprosti toplota in sam dielektrik se uniči. Ta vrednost prebojne napetosti je drugačna za vsak dielektrični material in je navedena v referenčnih materialih. Višja kot je, bolje je, bolj zanesljiv je dielektrik.
Parameter, ki označuje sposobnost prevajanja električnega toka, je upornost R , merska enota [ Ohm ] in prevodnost, recipročnost upora. Višji kot je ta parameter, slabši material prevaja električni tok. Za prevodnike se giblje od nekaj desetink do stotink ohmov. V dielektrikih doseže upor več deset milijonov ohmov.
Vse tri vrste materialov se široko uporabljajo v energetiki in elektrotehniki. In med seboj so tudi tesno povezani.
Zdrava pamet nam pravi, da ne smemo delati z golimi ljudmi. električne žice ali celo priključite vtič, ko stojite bosi v luži vode ali celo samo z mokrimi rokami. Zato večina od nas verjame, da je voda dober prevodnik elektrike. Če namreč stojimo v njej in v rokah držimo žico pod napetostjo ali pokvarjen električni aparat, bo voda povečala prevodnost vašega telesa in sklenila električni tokokrog, zaradi česar bo skozi vas stekel tok. To lahko povzroči smrtne poškodbe ali celo preprost električni udar.
Toda v resnici čista destilirana voda sploh ne prevaja električnega toka. Navsezadnje v njem ni ničesar, kar bi lahko nosilo naboj. Ker pa je odlično topilo, vedno vsebuje določeno koncentracijo nabitih delcev, ne glede na to, kje v naravi se nahaja.
Voda iz pipe vedno vsebuje dovolj nečistoč, vključno z minerali in klorom, da omogoča precej močno prevajanje električnega toka. Voda je še bolj nevarna, ker lahko zapolni vse odprte prostore med vašim telesom in elektrificiranimi žicami ali predmeti. Krog se zapre že z majhno količino vodo iz pipe na tvoje telo.
Poleg tega se bo v vodi raztopila tudi sol iz potu, kar bo povečalo njeno prevodnost. Nečistoče, ki lahko prevajajo električni tok, imenujemo elektroliti. Vključujejo kisline, soli in druge snovi. Elektrolite glede na stopnjo relativne prevodnosti delimo na šibke in močne.
Baterije vozila vsebujejo v vsaki celici elektrolitsko raztopino žveplove kisline (H2SO4) in vode, kar olajša prevodnost. Novejše baterije vsebujejo kalijev hidroksid (KOH) ali drugo alkalno kovino.
Elektroliti pomagajo premikati ione od katode do anode, ko se baterija polni, in od anode do katode, ko se električni tokokrog prazni ali vklopi. Ko se raztopijo v vodi, razpadejo na ione - prosto gibajoče se nabite delce, ki zaradi svoje mobilnosti v raztopinah lahko prenašajo električni tok v vodi.
Vse to lahko potrdimo s preprostim poskusom. Potrebovali boste električni krog z baterijo in žarnico, povezani z žicami. Odprite ga in konce žic vezja položite v kozarec čiste destilirane vode. Opazili boste, da lučka ne bo zasvetila. Sedaj počasi začnite raztopiti običajno kuhinjsko sol v vodi. Žarnica bo začela svetiti in ko se bo sol raztopila, bo postajala vedno svetlejša. Konec koncev kuhinjska sol, znanstveno imenovan natrijev klorid (NaCl), ko se raztopi, razpade na pozitivni natrijev ion (Na) in negativni kloridni ion (Cl). Tako tvori elektrolit, ki je sposoben "prenašati" elektrone v vodi in s tem prevajati tok.