Проводит ли резина ток: Проводит ли резина ток? — Школьные Знания.com

Содержание

Мифы об электричестве | Прогресс онлайн

Современные люди просто не могут представить свою обычную жизнь без электричества, но принципы его работы знают далеко не все.

Эта форма энергии породила множество мифов, которые существуют до сих пор.

Батарейки хранят электроны

Большинство людей думают, что аккумулятор хранит электричество. Другие думают, что в нем плавают какие-то электроны, тем самым сохраняя энергию. Но это совсем не так. Внутри любого аккумулятора находится гремучая смесь из разных химикатов, которая известна как электролит. Он должен обязательно находиться между плюсовым и минусовым электродом. Когда любая батарейка заряжает что-либо, этот раствор преобразуется в ионы. После этого плюсовые электроды начинают излучаться из электрона. По пути они притягиваются к минусовому электроду, тем самым давая питание устройству.

Толщина провода напрямую влияет на количество электрического тока

Люди, которые не разбираются в электронике, думают, что чем толще провод, тем больше он пропускает электричества.

Но это так не работает. Тут подойдет пример с рекой: в узком пространстве она будет протекать очень быстро и бурно, а вот на больших пространствах она разольется и будет медленной. Так что чем меньше провод, тем сильнее «напор» электричества.

Электричество не имеет никакого веса

Электричество скрыто от наших глаз. Его можно увидеть только специальными способами. Многие думают, это значит, что и веса оно не имеет. Отчасти так оно и есть, потому что ток представляет собой заряженные электроны, которые не увидеть невооруженным глазом. Но вот каждая из этих частиц имеет свой вес, который, конечно же, очень мал.

Удар током с низким напряжением безопасен

Каждый родитель постоянно следит, чтобы его чадо не лезло к розеткам. Но вот к батарейкам, которые зачастую находятся в детских игрушках, они относятся равнодушно. Такой подход неверен, ведь даже обычная 12-вольтовая батарейка может нанести серьезный вред и даже привести к летальному исходу. Это зависит от силы тока, которая измеряется в амперах и присутствует в каждой батарейке.

Резина и дерево – лучшие изоляторы

Абсолютное большинство людей, которые принялись за ремонт, сразу же надевают резиновые перчатки, снимают все железные украшения с себя и приступают к работе с электричеством. Они думают, что резина не проводит ток и так они в полной безопасности. Но никто и не подозревает, что лучшим проводником является чистый каучук. А он содержится в большинстве резиновых принадлежностей, которые используются в ремонте.

Какие вещества проводят электрический ток

Из физики известно, что электрический ток – это направленное движение электрически заряженных частиц. Разные вещества проводят электрический ток по-разному. По способности передавать электрические заряды вещества делятся на ПРОВОДНИКИ и НЕПРОВОДНИКИ электричества.

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут проходить от заряженного тела к незаряженному, в проводниках имеется очень много свободных заряженных частиц.

Хорошие проводники электричества – это металлы, почва, вода с растворенными в ней солями, кислотами или щелочами, графит и некоторые виды органических веществ. Тело человека также проводит электричество. Это можно показать на опыте с электроскопом. Зарядим электроскоп с помощью эбонитовой или стеклянной палочки, стрелка отклонится Затем дотронемся до заряженного электроскопа рукой. Стрелка тотчас вернётся в исходное положение – к нулю. Заряд с электроскопа уходит в наше тело. В данном опыте с небольшим зарядом это не опасно, но ощутимо «щёлкает» по пальцам. А большие заряды и токи опасны для жизни и здоровья.

Из металлов лучшие проводники электричества – серебро, медь, алюминий. Даже в обычной водопроводной воде растворено столько всевозможных солей, что она является весьма хорошим проводником, и об этом нельзя забывать, работая с электрооборудованием в условиях повышенной влажности иначе можно получить весьма ощутимый удар током, это опасно.

Проходя через живой организм электрический ток производит разные действия: термическое – ожоги определённых участков тела, нагрев кровеносных сосудов, крови, нервов; электролитическое (или химическое) – разложение крови и других органических жидкостей; биологическое – раздражение и возбуждение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращением мышц, в том числе мышц сердца и лёгких. В результате всего этого могут возникнуть различные нарушения в организме вплоть до полной остановки работы сердца и лёгких.

Непроводниками называют такие тела, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному, так как в диэлектриках очень мало свободных заряженных частиц. Непроводниками электричества, или диэлектриками, являются эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шелк, капрон, масла, воздух (газы), стекло, плексиглас, сухое дерево и бумага. Изготовленные из диэлектриков тела называются ИЗОЛЯТОРАМИ (от итальянского слова ИЗОЛЯРО – уединять).

Проводники служат для передачи на расстояние электрической энергии (электрического тока), именно из них, в основном, изготавливаются высоковольтные электрические кабели, бытовая электропроводка. Изоляторы используются для обособления, изолирования проводников и обеспечения безопасности людей при работе с электроприборами. Для передачи электроэнергии необходимо собрать замкнутую электрическую цепь, в которую входят источник электрической энергии, проводники, по которым от этого источника электрический ток поступает к потребителям электрической энергии, и сами потребители.

При проведении опытов по электричеству всегда используются и проводники, и диэлектрики. Например, используя два электроскопа, мы зарядили один из них отрицательным зарядом, полученным на эбонитовой палочке при её трении о шерсть. При этом стрелка электроскопа отклонилась, показывая наличие заряда на нём. Если затем взять металлический стержень на изолирующей пластмассовой рукоятке и соединить заряженный электроскоп с незаряженным, то по проводящему ток стержню заряды частично перейдут на второй электроскоп , а вот разрядки электроскопа, как в случае его касания голой рукой, не происходит, так как рукоятка не проводит ток к руке человека. Именно поэтому рукоятки различных инструментов, например отвёрток, плоскогубцев, кусачек, делают из непроводящих материалов.

Основные меры защиты от поражения электрическим током:

• обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения,

• защитное заземление, защитное отключение электроприборов;

• использование по возможности низких напряжений, особенно во влажных помещениях;

• применение двойной изоляции.

Знание и соблюдение правил техники безопасности при работе с электрическим током и различными электроприборами обязательно и для взрослых, и для детей. Чтобы учащимся младших классов было легче запомнить эти правила, можно использовать различные запоминающиеся плакаты, стихи. Примеры я подобрал из различных источников, кое-что придумал сам и оформил как советы по электробезопасности в приложении 1 к моей работе. В приложении 2 приведены меры первой помощи при поражении электрическим током.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

Электропроводность веществ можно испытать с помощью специального прибора, но мы использовали обычную электрическую цепь. Главный элемент любой электрической цепи – источник электрического тока. Без него электрическая цепь не будет работать. Когда вы включаете в розетку вилку питающего шнура телевизора, для электрического утюга, чайников и других электроприборов – потребителей электрической энергии, то вы, по сути, подключаетесь к электростанции – производителю этой электроэнергии.

Для того чтобы проверить электропроводность твердых веществ, я собрал электрическую цепь , в которую входили: источник тока, ключ для замыкания и размыкания цепи, лампа для того, чтобы проверить, есть ток или нет, и контакты для подключения вещества в цепь.

Когда контакты помещают в вещество, становится ясно, проводит ли это вещество ток. Если вещество проводит электрический ток, цепь замыкается, и лампочка загорается . Если вещество неэлектропроводно, цепь остается разомкнутой, и лампочка не горит.

Опыт 1. Исследование твердых веществ.

В таблице 1 указаны десять твердых веществ, которые мы исследовали на электропроводность. В результате проверки выяснилось,

Таблица 1.

алюминий + пластмасса –

сталь + стекло –

латунь + орг. стекло –

медь + магнит –

древесина – резина – что алюминий, сталь, латунь, медь проводят электрический ток, а древесина, пластмасса, стекло, оргстекло, магнит и резина не проводят электрический ток.

Опыт 2. Исследование жидких веществ.

Для того, чтобы проверить электропроводность жидких веществ, мы изменили электрическую цепь (рис.  5). Кроме источника тока и ключа в цепь добавили амперметр вместо лампы и электролитический стакан вместо контактов.

Таблица 2.

чистая вода –

раствор поваренной соли +

раствор медного купороса +

раствор морской соли +

раствор сахара –

В электролитический стакан мы помещали разные жидкости. Если у амперметра при замыкании цепи стрелка отклонялась, значит, данная жидкость проводит электрический ток.

В результате нашего эксперимента выяснилось, что раствор поваренной соли, медного купороса и морской соли проводит электрический ток, а чистая вода и сахарный сироп – нет .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведённые опыты подтвердили, что некоторые вещества хорошо проводят ток, это различные металлы и растворы солей. Другие твёрдые и жидкие вещества являются диэлектриками, т. е. непроводниками, это пластмассы или резина, из которых делают изоляцию электропроводов и корпуса электрических приборов, и многие другие вещества.

Моя работа достаточно важна для меня и других школьников, так как для безопасной работы с электрическими приборами дома и в школе нужно знать, как поступать в некоторых жизненных ситуациях. Например, человека ударило током от оборванного провода. Ни в коем случае нельзя трогать этот провод и человека голыми руками. Нужно отодвинуть провод с помощью какого-то не проводящего ток предмета, например сухой деревянной палки.

Чтобы научить учеников младших классов правилам электробезопасности, можно использовать подготовленные мной советы.

Что позволяет электричеству течь?

Электричество прекрасно передается по медному проводу, но сразу же останавливается, встретив на своем пути резиновую трубку. Так уж устроена природа — некоторые вещества являются хорошими проводниками, в то время как другие блокируют даже самые слабые электрические токи. Возможность протекания электрического тока в веществе определяется его атомным строением. Чем беспрепятственнее перемещаются электроны в конкретном материале, тем лучше он проводит электрический ток.

Проводники, а к ним относятся главным образом металлы, такие, как железо, никель серебро и медь, содержат так называемые свободные электроны. Не привязанные к определенному атому, эти электроны хаотически перемещаются по проводнику, переходя с орбиты одного атома на орбиту другого. Однако, когда проводник подсоединен к батарее, электрическое поле преобразует это хаотическое движение электронов в устойчивый поток. Именно поэтому металлы являются превосходными переносчиками электричества.

В отличие от проводников, изоляторы содержат очень мало свободных электронов или не содержат их совсем. Атомы таких материалов как кожа, стекло, пластмасса и резина, удерживают свои электроны, так сказать, на коротком поводке. Отсутствие «беспризорных» заряженных частиц в изоляторах препятствует протеканию в них электрического тока.

Атомы проводников

имеют один или несколько свободных электронов. Такие электроны уходят с фиксированной околоядерной орбиты и медленно дрейфуют через окружающую их атомную структуру. Когда свободные электроны движутся организованно, они пере носят электричество.

Атомы изоляторов

практически не имеют свободных электронов, так как все электроны этих атомов остаются крепко связанными со своими ядрами. По этой причине изоляторы очень плохо проводят электрический ток или не проводят его совсем.

Электрический ток в проводнике

Когда проводник подсоединен к электрической батарее, электроны (голубые шарики) начинают упорядоченно перемещаться по направлению к ее положительному полюсу, создавая электрический ток.

Отсутствие электрического тока в изоляторе

Электроны изолятора прочно привязаны к положительно заряженным ядрам. Даже в том случае, когда изолятор подсоединен к электрической батарее, электроны остаются на своих местах и ток не течет.

Электрический ток | Энергетика

Электричество окружает современного человека повсюду — от зажигалки до спутниковой космической связи. И сегодня уже никто не может себе представить, что когда-то всего этого не было. Все бытовые электроприборы (телевизоры, радио, транспорт, компьютеры и т.д.) работают на электричестве.

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц под действием электрического поля. В твердых веществах (металлах и др.) — это электроны, в жидких (электролитах) — ионы (анионы и катионы), в плазме и газах — электроны и положительные ионы, в полупроводниках — электроны и так называемые дырки.
В электрических проводниках скорость распространения электрического поля примерно равна скорости света» поэтому принято считать, что электрический ток распространяется практически мгновенно, хотя сами заряженные частицы движутся гораздо медленнее (например, в металлах их скорость равна нескольким миллиметрам в секунду).
Однако далеко не все вещества свободно пропускают через себя электроны. По этому признаку все вещества делятся на проводники и изоляторы: проводники — это те вещества, которые проводят электрический ток, изоляторы же обладают низкой проводимостью.
Лучше всех проводят ток металлы (хорошим проводником электрического тока являются медные и алюминиевые провода), а такие вещества, как стекло, фарфор, керамика, резина, различные пластмассы, практически не пропускают электрический ток. Из металлов изготавливают токоведущие части проводов с непроводящей изоляцией.
Одной из важных характеристик электрического тока является электрическое сопротивление, которое ему оказывают проводники (измеряется в омах — Ом). Дело в том, что, начав свое движение под действием электрического поля, электроны в проводнике сталкиваются с нейтральными атомами, которые они вынуждены « расталкивать», заставляя быстрее двигаться, тем самым вызывая нагрев. Это свойство широко используется в современной технике (например, в обычной электрической лампочке накаливания). Электроны, проходя через ее спираль, обладающую значительным сопротивлением, нагревают лампочку до такой степени, что она излучает видимый свет. На этом же принципе основана работа всех электронагревательных приборов и некоторых видов электрических печей.

РЕЗИНА — ЧТО ТАКОЕ? КТО ТАКОЙ?


Во время своего второго путешествия в Америку Христофор КОЛУМБ заметил, что индейцы играют тяжёлыми чёрными шарами, которые подскакивали от удара о землю.

Спустя 150 лет французский ботаник Фресно обнаружил, что эти удивительные мячи индейцы делали из густого белого сока дерева, называемого по-индейски «каа-о-чу» — дерево, которое плачет (мы называем это дерево ГЕВЕЯ). От индейского слова пошло слово «каучук». Так теперь называют сырую, необработанную резину.

В 1770 г. английский учёный Джозеф Пристли горячо рекомендовал каучук как «материал, подходящий для удаления с бумаги следов чёрного карандаша». Пристли назвал этот материал «индиан раббер» — «индейская стиралка». И до сих пор резина по-английски называется «раббер» — «стиралка».

В Россию «стиралки» попали из Германии. Они принесли с собой длинное немецкое название: «гуммиэластик», то есть «эластичная смола». Потом это название сократилось до знакомого нам слова «ластик».

Позднее выяснилось, что каучук может не только стирать карандаш. Каучук очень упруг, эластичен. Это хорошо для мячей и шин, для подвязок и подтяжек. Каучук не пропускает ни воды, ни газов. Это годится для галош и грелок, для плащей и воздушных шаров. Каучук не проводит электрический ток. Это годится для изоляции проводов.

Правда, каучук от тепла раскисает, а на морозе становится ломким. Но оказалось, что от этого недостатка можно избавиться, если каучук смешать с серой и нагреть. Такой каучук назвали резиной, что по-латыни означает «смола».

Оказалось также, что резина становится лучше, если добавить в неё… обыкновенную сажу! Сажа считалась грязью, мусором. Теперь эта Золушка стала принцессой. Для её производства строят специальные заводы, из ворот которых ежедневно вывозят сотни больших мешков с сажей.

Резины нужно было всё больше. «Деревья, которые плачут», не поспевали плакать. Химики получили заказ: создать искусственный, синтетический каучук. Но в чём секрет природного каучука? Оказалось— в особом устройстве его молекул. Каждая МОЛЕКУЛА каучука словно длинная пружинка. И все эти пружинки запутаны, закручены, переплетены между собой. Кусок каучука словно ворох перепутанных пружинок. Сожмёшь его — он расправляется, растянешь — сжимается!

Первым научился делать молекулы-пружинки русский химик Сергей Васильевич Лебедев. В 1910 г. он получил в своей лаборатории синтетический каучук. А в 1928 г. Лебедев вместе со своими помощниками разработал способ производства каучука на заводе.

Сейчас синтетический каучук делают из нефти, из природного газа, из древесины. И свойства ему научились придавать самые разные. Ведь резиновая промышленность выпускает больше двенадцати тысяч разнообразнейших изделий: от соски до стратостата, от шины до пипетки, от приводного ремня до водолазного костюма, от резинки для трусиков до высоковольтного кабеля.

Трудно сказать, какое из этих изделий самое нужное. Но самое старое изделие из резины известно. Это наша скромная школьная резинка. Ей почти 200 лет. И только почтенное семейство мячей старше резинки на сотни, а то и на тысячи лет. Ведь никто не знает, когда сделали самый первый каучуковый мяч американские индейцы!

Из чего прежде получали резину, как делают её сейчас, о загадочном СК ты узнаешь из книги Я. Шура «Слёзы као-учу».


 

Исследовательская работа «Проводники тока» | Образовательная социальная сеть

li:before{content:»\0025cf «}#doc146640 .lst-kix_list_1-1>li:before{content:»o «}#doc146640 .lst-kix_list_1-6>li:before{content:»\0025cf «}#doc146640 .lst-kix_list_1-2>li:before{content:»\0025aa «}#doc146640 .lst-kix_list_1-5>li:before{content:»\0025aa «}#doc146640 ul.lst-kix_list_1-0{list-style-type:none}#doc146640 ul.lst-kix_list_1-2{list-style-type:none}#doc146640 ul.lst-kix_list_1-1{list-style-type:none}#doc146640 ul.lst-kix_list_1-4{list-style-type:none}#doc146640 .lst-kix_list_1-7>li:before{content:»o «}#doc146640 .lst-kix_list_1-0>li:before{content:»\0025cf «}#doc146640 ul.lst-kix_list_1-3{list-style-type:none}#doc146640 ul.lst-kix_list_1-6{list-style-type:none}#doc146640 ul. lst-kix_list_1-5{list-style-type:none}#doc146640 ul.lst-kix_list_1-8{list-style-type:none}#doc146640 .lst-kix_list_1-8>li:before{content:»\0025aa «}#doc146640 ul.lst-kix_list_1-7{list-style-type:none}#doc146640 .lst-kix_list_1-4>li:before{content:»o «}#doc146640 ol{margin:0;padding:0}#doc146640 .c3{padding-left:0pt;line-height:1.5;padding-top:0pt;widows:2;orphans:2;direction:ltr;margin-left:36pt;padding-bottom:0pt}#doc146640 .c8{line-height:1.0;padding-top:0pt;widows:2;orphans:2;height:11pt;direction:ltr;padding-bottom:0pt}#doc146640 .c1{line-height:1.5;padding-top:0pt;widows:2;orphans:2;height:11pt;direction:ltr;padding-bottom:0pt}#doc146640 .c12{line-height:1.0;padding-top:0pt;widows:2;orphans:2;direction:ltr;padding-bottom:0pt}#doc146640 .c5{line-height:1.5;padding-top:0pt;widows:2;orphans:2;direction:ltr;padding-bottom:0pt}#doc146640 .c0{vertical-align:baseline;font-size:16pt;font-family:»Times New Roman»;text-decoration:underline;font-weight:bold}#doc146640 .c10{vertical-align:baseline;font-size:26pt;font-family:»Times New Roman»;font-weight:bold}#doc146640 . c11{vertical-align:baseline;font-size:20pt;font-family:»Times New Roman»;font-weight:normal}#doc146640 .c7{vertical-align:baseline;font-size:16pt;font-family:»Times New Roman»;font-weight:bold}#doc146640 .c4{vertical-align:baseline;font-size:16pt;font-family:»Times New Roman»;font-weight:normal}#doc146640 .c9{max-width:467.7pt;background-color:#ffffff;padding:56.7pt 42.5pt 56.7pt 85pt}#doc146640 .c6{margin:0;padding:0}#doc146640 .c2{text-align:center}#doc146640 .c13{text-indent:35.4pt}#doc146640 .title{widows:2;padding-top:24pt;line-height:1.15;orphans:2;text-align:left;color:#000000;font-size:36pt;font-family:»Arial»;font-weight:bold;padding-bottom:6pt;page-break-after:avoid}#doc146640 .subtitle{widows:2;padding-top:18pt;line-height:1.15;orphans:2;text-align:left;color:#666666;font-style:italic;font-size:24pt;font-family:»Georgia»;padding-bottom:4pt;page-break-after:avoid}#doc146640 li{color:#000000;font-size:11pt;font-family:»Arial»}#doc146640 p{color:#000000;font-size:11pt;margin:0;font-family:»Arial»}#doc146640 h2{widows:2;padding-top:24pt;line-height:1. 15;orphans:2;text-align:left;color:#000000;font-size:24pt;font-family:»Arial»;font-weight:bold;padding-bottom:6pt;page-break-after:avoid}#doc146640 h3{widows:2;padding-top:18pt;line-height:1.15;orphans:2;text-align:left;color:#000000;font-size:18pt;font-family:»Arial»;font-weight:bold;padding-bottom:4pt;page-break-after:avoid}#doc146640 h4{widows:2;padding-top:14pt;line-height:1.15;orphans:2;text-align:left;color:#000000;font-size:14pt;font-family:»Arial»;font-weight:bold;padding-bottom:4pt;page-break-after:avoid}#doc146640 h5{widows:2;padding-top:12pt;line-height:1.15;orphans:2;text-align:left;color:#000000;font-size:12pt;font-family:»Arial»;font-weight:bold;padding-bottom:2pt;page-break-after:avoid}#doc146640 h5{widows:2;padding-top:11pt;line-height:1.15;orphans:2;text-align:left;color:#000000;font-size:11pt;font-family:»Arial»;font-weight:bold;padding-bottom:2pt;page-break-after:avoid}#doc146640 h6{widows:2;padding-top:10pt;line-height:1.15;orphans:2;text-align:left;color:#000000;font-size:10pt;font-family:»Arial»;font-weight:bold;padding-bottom:2pt;page-break-after:avoid}#doc146640 ]]>

         Тема: Проводники   тока

         Проблема: Какие материалы проводят ток?

Мы знаем, что существуют материалы, которые проводят ток. Например, металлические жилы в электропроводах, по которым двигается электрический ток. Благодаря этому мы можем пользоваться компьютером, телевизором, утюгом, феном  и другими электроприборами. Кроме этого, есть материалы, которые ток не проводят. Одним из них является резина. Ее используют при изготовлении специальных рукояток для отверток, которыми пользуются электрики. Также не проводит ток изолента, поэтому ее широко используют при ремонте электропроводки (проводов, по которым идет ток).

        Цель исследования – узнать какие еще материалы проводят и не проводят ток.

        Для эксперимента был изготовлен специальный стенд (см. Рисунок 1,2) и подобраны различные предметы и материалы (см. Рисунок 3).

        Суть опыта заключается в следующем: в электрической цепочке на стенде зажимается материал. Если лампа загорается, то материал ток проводит (см. Рисунок 4).

 И наоборот.

         Все выбранные материалы прошли испытания и были поделены на две группы: проводящие ток и непроводящие его (см. Рисунок 5, 6 и 7).

Вывод

        Существует много предметов пропускающих электрический ток. В целях соблюдения техники безопасности необходимо знать материалы, которые проводят ток и

        запомнить основные  правила:

  • Нельзя включать и выключать электроприборы мокрыми руками, так как вода хорошо проводит ток;
  • Не допускать попадания в электророзетку металлических предметов: булавок, вилок, ножниц, скрепок;
  • Не вытаскивать вилку из розетки за шнур.

           

       ИССЛЕДОВАНИЕ НА ТЕМУ

   ПРОВОДНИКИ ТОКА

                                       Выполнила Абызова Юлиана

                                                            ученица 3 «Б» кл.                            

                                       

Какие вещества проводят электрический ток? вещества которые

Из школьного курса физики известно, что электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. При этом должно соблюдаться как минимум два условия — это наличие свободных носителей заряда и присутствие электрического поля. Рассмотрим более подробно какие вещества проводят электрический ток, и какие условия для этого должны быть созданы.

Общим для всех вариантов будет обязательное наличие поля, только в этом случае возможно создание силы, которая будет приложена к заряду для его перемещения от одного электрода к другому.

Способность различных веществ проводить электрический ток

Если не принимать во внимание физическое состояние, то все материалы можно условно разделить на три группы по степени проводимости электричества:

  • проводники;
  • полупроводники;
  • диэлектрики.

Рассмотрим каждый случай более подробно.

Проводники

К этой группе можно отнести вещества, которые проводят электрический ток великолепно. Это – металлы, электролиты и ионизированные газы.

Металлы как проводники электрического тока

Первая подгруппа веществ имеет кристаллическую решетку и отличается большим наличием свободных электронов, которые и являются носителями заряда при создании соответствующих условий, в частности электрического поля. Их расплавы проводят электрический ток не хуже, чем в твердой фазе. Не стоит забывать, что металлы могут быть и в жидком состоянии, примером чего является ртуть. Но наибольшее распространение, в качестве проводников, получили твердые фазы этих веществ. При взаимодействии с кислородом металл образуют оксиды, которые проводят электрический ток только при определенных условиях и по своей сути являются полупроводниками. Речь о них пойдет ниже. Из металлов отличной электропроводностью обладают медь, алюминий, железо, серебро и др.

Жидкие проводники электрического тока

Под жидкими проводниками понимают кислоты, растворы, электролиты, которые проводят электрический ток. Носителем заряда в данных случаях являются ионы. Необходимо отметить, распространенное убеждение что вода является проводником, в корне неверно. Когда Н2О находиться в чистом состоянии, свободные ионы в ней отсутствуют. Если при помещении в воду электродов наблюдается протекание электрического тока, то это говорит только о том, что в данном случае мы имеем дело с раствором какого-либо вещества.

Полупроводники

Это особая группа веществ, которая проводит электрический ток при создании определенных условий. В кристаллической решетке полупроводников наблюдается крайне ограниченное наличие свободных носителей зарядов. Но при создании соответствующих условий, например, при воздействии света, понижении или повышении температуры, или каких-либо специфических факторов количество освобожденных носителей возрастает.

Вещества, которые проводят электрический ток и относятся к группе полупроводников обладают одной особенностью – под воздействием внешних факторов связанные электроны покидают свое место, и образуют т.н. «дырку». Она имеет положительный заряд. При создании электрического поля электроны и «дырки» двигаются навстречу друг другу, образуя электрический ток. Такая особенность называется электронно-дырочной проводимостью. Наиболее распространенными полупроводниками считаются кремний, германий, селен, галлий, теллур и т.д.

Диэлектрики

В диэлектриках свободные носители заряда отсутствуют. Протекание электрического тока в таких веществах невозможно при стандартных внешних условиях. Наиболее популярными материалами, которые не проводят электрический ток является слюда, керамика, резина и каучуки.

Также к ним можно отнести воздух и определенные виды газов, но для них, определяющим будет являться степень загрязнения. При наличии достаточного количества свободных ионов, диэлектрические свойства они утрачивают. Таким образом нельзя слепо полагаться что какое-либо вещество является абсолютным диэлектриком и не проводит электричество. При определенных обстоятельства большая часть веществ, заведомо считающихся диэлектриками могут приобретать свойства полупроводников.

Так, например, оксид железа, который в обычных условиях препятствует протеканию электрического тока, при повышении давления и температуры переходит в состояние проводимости, при этом внутренняя его структура не нарушается.

Подводя итоги, отметим что качественное различие веществ, пропускающих или препятствующих протеканию электрического тока является их проводящее состояние. Для металлов оно является постоянным, а для диэлектриков и полупроводников возбужденной фазой. Количественное определение проводимости выражается через удельное электрическое сопротивление.

Может ли резина проводить электричество? — Coi Rubber Products

Часто задаваемый вопрос: может ли резина проводить электричество? Ответ зависит от используемого материала. Если резиновый материал не содержит проводящих электронов, он не будет проводить электричество. Резина известна как изолятор, потому что резина может ограничивать передачу электричества. Свойства резины не позволяют электронам свободно перемещаться, а добавление плотно связанных электронов делает резину хорошим изолятором.Сама резина обычно не может проводить электричество без посторонней помощи.

Резина как проводник

Резина плохо проводит электричество, поэтому вы видите, что электрики носят резиновые перчатки при работе с электрическими проводами. Это не гарантирует, что человек не получит удар током, потому что при достаточно высоком напряжении этот объект все еще может проводить электричество, например, линии электропередач. Другой способ превращения резины в проводник — это намокание резинового материала, которое может представлять опасность для человека, касающегося влажной резины.Кроме того, если у вас есть резина, в которую добавлены такие добавки, как углерод или металлические добавки, то она может иметь электрические свойства. Примером проводящей добавки, которая является чрезвычайно аддитивной, являются одностенные углеродные нанотрубки. Известно, что одностенные углеродные нанотрубки представляют собой нанонаполнитель со свойствами, на 6 порядков превышающими характеристики меди, и высокой пропускной способностью по току, что делает SWCTN замечательным источником электропроводности. Одностенные углеродные нанотрубки также могут обеспечить преимущество улучшения свойств эластомера, таких как прочность на разрыв, что позволяет материалу выдерживать более тяжелые механические нагрузки согласно исследованиям Nanowerk (https: // www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=39408.php).

Что такое проводящая резина?

Определение: Проводящая резина — это общий термин, относящийся к любому прорезиненному материалу с проводящими свойствами, которые уменьшают или устраняют EMI / RFI (электромагнитные помехи и радиочастотные помехи) «шум», который часто ассоциируется с электроникой.

Хотя существует несколько материалов, которые можно считать проводящей резиной, в этой статье основное внимание будет уделено трем наиболее распространенным типам материалов. Multicon (ориентированный провод из губки или твердого силикона) Проводящий силикон (металлизированные силиконы с наполнителем) и Radthin (проволочный экран, залитый в силикон) . Каждый материал уникален как по конструкции, так и по своим характеристикам. Пожалуйста, смотрите описание продукта ниже для более подробной информации.

Материал Multicon:

Материал Multicon является сегодня одним из наиболее широко используемых видов проводящей резины.Это сочетание силикона и токопроводящих проводов, которое обеспечивает превосходную изоляцию от окружающей среды, обеспечивая при этом экранирование EMI ​​/ RFI на частотах до 6 ГГц.

Multicon предлагается в исполнении из твердого или губчатого силикона с монелевым или алюминиевым проводом для обеспечения проводимости. Проводящие провода рассредоточены по ширине материала для обеспечения надежной защиты от электромагнитных / радиопомех. Он сконструирован таким образом, что при приложении давления к прокладке сотни острых концов проводов становятся оголенными, обеспечивая электрический контакт с монтажными поверхностями.

Multicon может поставляться в широком диапазоне толщины и ширины, чтобы удовлетворить потребности конкретного применения, или материал может быть высечен для соответствия различным конфигурациям.

Проводящий эластомер:

Другой широко популярной формой проводящей резины является проводящий эластомер. Как и Multicon, проводящий эластомер может быть высечен с образованием плоской прокладки, но одно из больших отличий от других материалов состоит в том, что проводящий эластомер также может быть предоставлен в виде множества различных экструдированных профилей.Обычные профили проводящих эластомеров: «D», круглые, «P», квадратные и прямоугольные; эти профили могут быть экструдированы в виде сплошного поперечного сечения или полых, в зависимости от требуемого сжатия и высоты экранируемого открытого отверстия. См. Рисунок № 1

MIL-DTL-83528 и промышленные проводящие металлизированные силиконовые эластомеры с наполнителем:

  • листов
  • Прямоугольные профили
  • Стандартные D-образные формы
  • Стандартные круглые
  • нестандартные конфигурации
Военный класс / стандартный силикон
Военный класс / фторсиликон
Военный класс / EPDM
военный класс / сополимер фторэластомера
Военный класс / комбинация: проводящий / непроводящий
Промышленный силикон / стандартный силикон
Товарный силикон / фторсиликон

В проводящем эластомере базовая резина обычно состоит из таких соединений, как силикон, фторсиликон или EPDM (этиленпропилендиеновый мономер). Использование определенного каучука основано на свойствах, уникальных для каждого, и определяется предполагаемой средой и областью применения. Например, силикон используется для герметизации при обычных погодных условиях и при высоких температурах до 400 град. F. Фторсиликон используется там, где присутствует воздействие реактивного топлива, бензина и спиртов. EPDM используется для применений, где воздействие охлаждающих жидкостей, пара, сложного фосфатного эфира или где используется супертропический отбеливатель (STB).

После выбора резины, подходящей для предполагаемых условий окружающей среды, необходимо определить проводящий наполнитель. Некоторые из наиболее часто используемых проводящих металлических наполнителей — это серебристый алюминий, серебряное стекло, серебряная медь и никель-графит.

Выбор подходящего наполнителя зависит от уровня экранирования, необходимого для конкретного применения. Чем выше проводимость наполнителя, тем выше достигаемый уровень экранирования. После определения параметров можно использовать приведенную ниже таблицу, чтобы определить, какой проводящий эластомер подходит для применения.

Связанные

Какие материалы проводят электричество? — Scientific American

Ключевые концепции
Электричество
Дирижер
Изолятор

Введение
Электричество питает многие устройства, которые вы используете каждый день.Эти устройства состоят из схем, от очень простых (например, лампа с одной лампочкой) до очень сложных (например, в компьютере). Попробуйте этот проект, чтобы построить свою собственную простую схему и использовать ее, чтобы проверить, какие обычные домашние материалы проводят электричество.

Фон
Вы, наверное, часто слышите слово «электричество», но что оно означает на самом деле? В повседневном использовании электричество обычно относится к электрически заряженным частицам (называемым электронами), движущимся по металлическим проводам. Поток электричества называется током. Металлы, как правило, очень хорошие проводники, что означает, что они легко пропускают ток. Материалы, которые не пропускают ток, называются изоляторами. Большинство неметаллических материалов, таких как пластик, дерево и резина, являются изоляторами. Вы заметите это, если когда-нибудь подключили что-нибудь к розетке. Штыри на вилке и провод внутри шнура металлические, но они окружены пластиковой или резиновой изоляцией, поэтому вы не получите удара током при прикосновении к шнуру!

Электричество требует полного «контура» для прохождения тока.Это называется замкнутым контуром. Вот почему настенные розетки имеют два контакта, а батареи имеют два конца (положительный и отрицательный), а не один. Вы подключаете их обоих к цепи, и это создает полный цикл. Если контур вообще разрывается, он становится разомкнутым, и ток не течет.

В этом проекте вы построите свою простую схему, разобрав фонарик (разумеется, с разрешения). Вы будете использовать свою схему в качестве тестера, чтобы определить, являются ли домашние материалы проводниками или изоляторами. Когда вы подключите цепь к проводнику, вы создадите замкнутую цепь и лампочка фонарика включится. Если вы подключите цепь к изолятору, у вас все равно будет разрыв, поэтому лампочка останется выключенной.

Материалы

  • Фонарик (разборный)
  • Батарейки для фонарика
  • Три куска провода, которые можно разрезать и зачистить (дополнительную информацию см. В разделе «Процедура»).
  • Линейка с метрическими размерами
  • Изолента (и / или резинки)
  • Ножницы или нож (и помощь взрослого)
  • Ассортимент металлических и неметаллических бытовых материалов, которые можно проверить в вашей схеме

Подготовка

  • Для этого проекта вам нужно будет утилизировать три куска провода от старого электронного устройства.У вас может быть ящик для мусора, полный старых зарядных устройств для сотовых телефонов — они отлично подойдут. Вы также можете приобрести проволоку в хозяйственных магазинах или в некоторых магазинах для рукоделия.
  • Отрежьте три куска проволоки длиной не менее 10 сантиметров каждый.
  • Попросите взрослого использовать ножницы или острый нож, чтобы срезать примерно один сантиметр изоляции с концов каждого провода, обнажив металл внутри. (Для этого также существует специальный инструмент, называемый устройством для зачистки проводов. Вы или взрослый можете использовать их, если они есть.)
  • Разберите фонарик. Удалите батарейки. Если есть возможность, открутите «головку» (ту часть, которая держит лампочку) и снимите тумблер. Большинство фонарей можно легко разобрать вручную, но для этого вам может потребоваться другой инструмент (например, отвертка) и / или помощь взрослого.
  • Осторожно: Электричество от розеток очень опасно и может быть смертельно опасным. Никогда не разрезайте провод и не открывайте электронное устройство, подключенное к розетке.

Процедура

  • Осмотрите фонарик изнутри и попытайтесь проследить цепь. Помните, что электричество требует протекания замкнутой цепи. Схема в фонарике обычно проходит от одного конца батарейного отсека через переключатель включения / выключения, затем через лампочку и обратно к другому концу батарейного отсека. Вы можете найти схему?
  • Ваша первая цель — подключить батарейный отсек к лампочке двумя проводами.Это может потребовать некоторых усилий с вашей стороны — не все фонарики одинаковы. Сложно ли создать свой новый замкнутый контур?
  • Батарейный отсек должен иметь положительный (+) и отрицательный (-) полюс. Изолентой прикрепите один конец провода к металлическим частям на каждом конце батарейного отсека. Обязательно плотно прижмите провода, чтобы они хорошо соприкасались. ( Совет: Если батарейки просто входят в корпус фонарика, а не удерживаются на месте зажимами или пружинами, используйте резиновые ленты, чтобы удерживать их вместе встык. когда снимаешь их с фонарика.)
  • Теперь найдите два металлических контакта на корпусе лампы и соедините другие концы проводов с изолентой. Совет: Иногда вся внутренняя часть корпуса фонаря металлическая, и это служит одним из контактов. Удалось ли вам создать цепь и заставить лампочку загореться?
  • Если вы правильно установили контакты, то лампочка должна загореться. Если лампочка не горит, не волнуйтесь! Вот несколько вещей, которые вы можете проверить:
  • У вас может быть светодиодный фонарик.LED означает светодиод. Светодиод — это особый тип лампочки, которая действует как односторонний клапан для электричества. Он загорается только тогда, когда его положительная (+) и отрицательная (-) стороны подключены правильно. Попробуйте изменить способ подключения двух проводов к аккумуляторной батарее и посмотрите, загорается ли он.
  • Еще одна причина, по которой у вас может не светиться свет, заключается в том, что ваши провода могут плохо контактировать с металлом в цепи фонарика. Попробуйте зажать точки контакта пальцами или используйте что-нибудь, например, мини-прищепки или зажимы для бумаг, чтобы сжать соединения.
  • Теперь у вас должна быть рабочая цепь. По сути, вы вынули батарею и лампочку из корпуса фонарика и воссоздали схему, используя два провода. Вы можете использовать эту схему для проверки электропроводности бытовых материалов, добавив третий провод.
  • Отсоедините провод от одного конца аккумуляторной батареи. Это создает разрыв цепи, и ваша лампочка должна погаснуть.
  • Приклейте один конец третьего провода к этому концу аккумуляторной батареи. Теперь ваша схема должна состоять из трех проводов, два из которых имеют свободные концы.
  • Соедините два свободных конца проводов вместе. Это должно снова создать замкнутую цепь, и ваша лампочка должна включиться.
  • Проверьте, являются ли материалы проводящими, прикоснувшись к ним обоими свободными концами провода одновременно.
  • Что произойдет, если вы прикоснетесь к металлическим предметам, например, к скрепкам или алюминиевой фольге? Если лампочка загорается, означает ли это, что материал является проводником или изолятором?
  • Что произойдет, если вы прикоснетесь к неметаллическим предметам, таким как дерево, пластик или резина? Лампа горит или не горит?
  • Extra: Можете ли вы найти в своем доме неметаллические проводящие материалы?

Наблюдения и результаты
После того, как вы разобрали фонарик, может потребоваться некоторая работа, чтобы реконструировать фонарик. Однако вы сможете заставить фонарик работать без выключателя питания, подключив батарейный отсек непосредственно к лампочке с помощью двух проводов. Добавление третьего провода позволяет создать «тестера». Когда вы касаетесь металлического предмета свободными концами провода, лампочка должна загореться, как обычно. Это работает, потому что металлические предметы являются проводниками, поэтому они создают замкнутую цепь. Когда вы касаетесь изоляционных материалов, таких как пластик, резина и дерево, цепь остается разомкнутой, поэтому лампочка остается выключенной, потому что ток не течет.

Иногда бывает трудно найти неметаллические проводящие материалы. К некоторым фонарикам подойдет графитовый стержень карандаша. Но графит имеет очень высокое сопротивление по сравнению с металлами, поэтому лампа может казаться очень тусклой или вообще не загораться.

Уборка
Соберите фонарик, если вам снова понадобится его использовать, или оставьте самодельный тестер проводимости!

Больше для изучения
Какие материалы являются лучшими проводниками, от приятелей науки
Движение электронов и зарядов, от Physics4Kids
Выработка электричества с помощью лимонной батареи, от Scientific American
Научная деятельность для всех возрастов, от друзей науки

Эта деятельность предоставлена ​​вам в сотрудничестве с Science Buddies

Вопрос: Проводит ли резина электричество?

Если в материале отсутствуют эти свободные электроны (также называемые проводящими электронами), как в резине, он не будет проводить электричество и называется изолятором.

Существуют также промежуточные материалы, называемые полупроводниками, которые ведут себя как проводник или изолятор, в зависимости от величины напряжения, приложенного к материалу.

Является ли резина хорошим проводником электричества?

Проводники очень легко проводят электрический ток из-за наличия свободных электронов. Изоляторы препятствуют электрическому току и делают плохие проводники. Некоторые общие проводники — медь, алюминий, золото и серебро. Некоторые распространенные изоляторы — это стекло, воздух, пластик, резина и дерево.

Может ли электричество проходить через резину?

Материалы, которые позволяют электричеству легко течь, называются проводниками. Материалы, которые не позволяют электричеству легко проходить через них, называются изоляторами. Резина, стекло, пластик и ткань плохо проводят электричество. Вот почему электрические провода покрыты резиной, пластиком или тканью.

Из чего сделана токопроводящая резина?

Резина становится проводящей за счет включения специальных марок проводящей сажи или различных проводящих наполнителей, таких как металлические сферы, металл (например, золото, серебро или медь) или сферы с покрытием (например, стекло или металлические сферы с медным или серебряным покрытием).

Стойка ли электрическая резина?

Обычно резина имеет электрическую стойкость, но ее состав может быть проведен таким образом, чтобы проводить некоторое количество электричества, если в нее включены специальные наполнители. Также, будет ли проводиться электричество, зависит от напряжения, и некоторые будут проводить, скажем, 20 кВ, но не 100 В.

Резина останавливает электричество?

Резина не защищает от молнии. Резина действительно является электрическим изолятором, но ваша обувь или велосипедные шины, например, слишком тонкие, чтобы защитить вас от удара молнии. Металлический корпус проводит электрический заряд к земле, оставляя внутреннюю часть без удара.

Вода — проводник?

Что делает воду хорошим проводником электричества? Чистая вода плохо проводит электричество, но вода в океанах, озерах и реках всегда содержит растворенные соли. Соли образуются ионными связями, и при растворении в воде ионы разделяются электрическими полями полярных концов молекул воды.

Предотвращает ли ношение резиновых перчаток поражение электрическим током?

Правильно подобранные изолирующие резиновые перчатки защитят рабочего от поражения электрическим током. Не забывайте о кожаных протекторах, поскольку они являются неотъемлемой частью правильного ношения и использования изоляционных резиновых перчаток.

Можно ли получить удар током, надев резину?

Короткий ответ: да, ботинки на резиновой подошве МОГУТ защитить вас от удара током. Однако то, что вы носите резиновые сапоги, не означает, что вы будете в безопасности от любого риска поражения электрическим током.

Почему электричество не проходит через резину?

Если в материале отсутствуют эти свободные электроны (также называемые проводящими электронами), как в резине, он не будет проводить электричество и называется изолятором. Есть также промежуточные материалы, называемые полупроводниками, которые ведут себя как проводник или изолятор, в зависимости от величины напряжения, приложенного к материалу.

Как сделать резину проводящей?

Добавьте три части графитового порошка (по объему) к 1/4 части кукурузного крахмала на одну часть силиконового герметика.Типичная первая смесь: 3/4 чайной ложки графита, 1/16 чайной ложки кукурузного крахмала и 1/4 чайной ложки силиконового герметика. Сначала смешайте графит и кукурузный крахмал с достаточным количеством нафты, чтобы получилась густая паста из порошков.

Что такое проводящая силиконовая резина?

Новые инновационные медицинские приложения, для которых требуется гибкая и биосовместимая, но электропроводящая резина, сейчас находятся в стадии разработки. Реализацией этих достижений стал новый класс проводящих силиконов, в состав которых входят добавки, позволяющие электрическому току проходить через силикон.

Имеет ли резина высокое сопротивление?

Резиновые материалы обычно используются в качестве изоляторов в самых разных областях. Материал должен иметь не только высокую стойкость, но и соответствующие характеристики долговечности для использования в рабочих условиях.

Защитит ли резиновая обувь от поражения электрическим током?

Отвечая на второй вопрос, обувь на резиновой подошве действительно обеспечивает некоторую электрическую изоляцию, чтобы помочь защитить кого-то от проведения электрического тока через ступни.Однако наиболее распространенные конструкции обуви не являются электрически «безопасными», поскольку их подошва слишком тонкая и не из подходящего материала.

Можно ли прикоснуться к токоведущему проводу в резиновых перчатках?

Миф: Резиновые перчатки и резиновая обувь защищают вас от электричества. Правда: это верно только в том случае, если они на 100% состоят из чистой резины без дырок и разрывов (такие, какие носят электромеханики). Миф: Все линии электропередач заизолированы.

Можно ли прикоснуться к горячему проводу, не получив электрошока?

Если бы вы были изолированы от всего, кроме горячего провода, вы бы не были поражены электрическим током, но ваше тело было бы заряжено до того же напряжения, что и провод.Однако вы никогда не должны касаться горячего провода в доме, потому что практически невозможно полностью изолировать себя от земли, нейтрали и т. Д.

Вопрос: Может ли резина проводить электричество?

Изолирует ли резина электричество?

Что делает резину хорошим изолятором электричества? Свойства резины также заставляют электроны замедляться и в конечном итоге вообще не дают им двигаться. Сохранение связи электричества внутри материала — основная цель изолятора, поэтому резина является очень хорошим выбором, особенно в виде электрических матов.

Проводит ли резина статический заряд?

Статический заряд обычно накапливается, когда изоляторы (материалы, которые не очень хорошо проводят электричество, такие как пластмассы, резина и т. Д.) Или изолированные проводники натираются, например, когда вы несколько раз натираете воздушный шар о свою одежду.

Защитят ли резиновые перчатки от поражения электрическим током?

Правильно подобранные изолирующие резиновые перчатки защитят рабочего от поражения электрическим током. Не забывайте о кожаных протекторах, поскольку они являются неотъемлемой частью правильного ношения и использования изоляционных резиновых перчаток. Как упоминалось выше, также важно определить размер перчаток.

Резина или пластик лучший изолятор?

Пластмассы и резина обычно являются хорошими изоляторами. По этой причине электрические провода покрыты покрытием, чтобы с ними было безопаснее обращаться. С другой стороны, из металлов обычно получаются хорошие проводники. Фактически, по этой причине медь используется в большинстве электрических проводов и печатных плат.

Как избавиться от статического электричества в моем доме?

Как избавиться от статического электричества в доме Установите увлажнитель воздуха.Самый эффективный способ минимизировать статическое электричество в доме — установить увлажнитель воздуха. Обработайте коврики и ковровое покрытие. Статический заряд на ковриках и ковровых покрытиях может вызвать шок, когда вы идете по ним. Используйте товары на одежде.

Как избавиться от статического электричества?

Больше видео на YouTube Купите увлажнитель воздуха. Вот почему важна влажность. Ухаживайте за своими коврами. Обработайте ковры и коврики антистатическим средством. Протрите обивку салфеткой для сушки. Оставайтесь увлажненными.Носите ткани и обувь с низким уровнем статики. Добавьте пищевую соду в белье.

Алюминиевая фольга антистатична?

Алюминиевая фольга защитит от электростатического разряда, а также, если не лучше, антистатический пакет. (Антистатический пакет имеет лишь небольшую проводимость, поэтому прямое воздействие электростатического разряда на него может быть передано на плату внутри.)

Почему резина останавливает электричество?

Резина — изолятор. Электричество всегда будет идти по «пути наименьшего сопротивления».«Резина имеет очень высокое сопротивление, поэтому электричество будет уходить куда-то еще, чтобы найти землю. Не нейтрализует электричество. Он имеет высокое электрическое сопротивление, что затрудняет прохождение электричества через него.

Может ли домашнее электричество убить вас?

Любое электрическое устройство, используемое в электрической цепи дома, может при определенных условиях передавать смертельный ток. В то время как любое значение тока более 10 миллиампер (0,01 ампер) способно вызвать болезненный или сильный шок, токи от 100 до 200 мА (0.От 1 до 0,2 ампер) смертельны.

Защитят ли резиновые сапоги от поражения электрическим током?

Резина является изолятором, что означает, что материал не пропускает электрический заряд. Если задуматься, это имеет смысл. Любой материал, не пропускающий электричество, называется изолятором. Исходя из этого, ботинки на резиновой подошве МОГУТ защитить вас от удара током.

Проводит ли резина тепло?

Энергия, например тепло, легко передается через некоторые материалы.Эти материалы называются проводниками. Эти материалы включают пластик, пробку, дерево, пенополистирол и резину. Таким образом, теплоизоляторы хороши для поддержания постоянного уровня тепла — горячего или холодного.

Золото — хороший изолятор?

Золото — плохой изолятор и хороший проводник, его удельное сопротивление составляет 22,4 миллиардных ом-метра. Как и свинец, золото широко используется для создания электронных контактов. В отличие от многих других металлов, он очень химически стабилен и устойчив к коррозии, которая разрушает другие типы электрических разъемов.

Пластик — хороший изолятор?

Пластмассы — отличные изоляторы, что означает, что они эффективно удерживают тепло — качество, которое является преимуществом для чего-то вроде рукава для кофейной чашки. Теперь команда инженеров Массачусетского технологического института разработала полимерный теплопроводник, пластиковый материал, который работает как теплопровод, рассеивая тепло, а не изолируя его.

Будет ли она вести себя? — Мероприятие

(0 оценок) Спасибо за оценку!

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 4 (3-5)

Требуемое время: 45 минут

Расходные материалы на группу: 4 доллара США. 50

Размер группы: 4

Зависимость действий: Нет

Associated Sprinkle: Будет ли оно вести себя? (для неформального обучения)

Тематические области: Алгебра, физические науки

Ожидаемые характеристики NGSS:


Резюме

Занимаясь научной и инженерной практикой проведения наблюдений и измерений для получения данных, учащиеся понимают явление электричества. Применяя основную дисциплинарную идею измерения, студенты создают свои собственные простые тестеры проводимости и исследуют, являются ли твердые материалы и растворы жидкости хорошими проводниками электричества. Изучая явление электричества, студенты также применяют сквозную концепцию стандартных единиц. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Инженеры-электрики и компьютерщики проектируют печатные платы, которые служат «мозгом» компьютеров, игрушек, автомобилей, самолетов и приборов, которые мы используем каждый день.Инженеры хорошо разбираются в том, какие материалы и решения являются лучшими проводниками и изоляторами, и при проектировании подбирают свойства и характеристики материала в зависимости от ситуации. Благодаря соответствующему выбору материалов для микрочипов и деталей инженеры проектируют устройства и устройства, на которые мы полагаемся каждый день.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

  • Предскажите, может ли объект проводить электричество.
  • Создайте тестер проводимости, чтобы определить, верен ли их прогноз.
  • Сравнивайте и упорядочивайте предметы и материалы на основе их относительной способности проводить электричество.
  • Понимать, что инженеры должны соответствующим образом выбирать материалы для микрочипов и деталей, чтобы проектировать устройства и устройства, на которые мы полагаемся каждый день.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются Сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www. achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука
Ожидаемые характеристики NGSS

5-ПС1-3. Выполняйте наблюдения и измерения для идентификации материалов на основе их свойств.(5 класс)

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.
В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Общие концепции
Выполняйте наблюдения и измерения, чтобы получить данные, которые послужат основой для доказательства объяснения явления.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за отзыв!

Для идентификации материалов можно использовать измерения различных свойств. (Граница: на этом уровне не различаются масса и вес, и не предпринимается никаких попыток определить невидимые частицы или объяснить атомный механизм испарения и конденсации.)

Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

Стандартные единицы используются для измерения и описания физических величин, таких как вес, время, температура и объем.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Общие основные государственные стандарты — математика
  • Нарисуйте масштабированный графический график и масштабированную гистограмму, чтобы представить набор данных с несколькими категориями. Решайте одно- и двухэтапные задачи «на сколько больше» и «на сколько меньше», используя информацию, представленную в виде масштабированных гистограмм.(Оценка 3) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Представляйте и интерпретируйте данные. (Оценка 4) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Используйте расстановку знаков после запятой для округления десятичных дробей в любом месте.(Оценка 5) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология
ГОСТ Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Каждой группе необходимо:

  • 4 широкие резинки
  • 2 или 3 батареи типа D
  • 1 лампочка # 40 (продается в большинстве хозяйственных магазинов)
  • 1 # 40 патрон лампочки (продается в большинстве хозяйственных магазинов)
  • 2. Изолированный провод длиной 5 футов (76 см) (калибр 22 AWG) (доступен в большинстве хозяйственных магазинов)
  • Полоска алюминиевой фольги шириной 2 дюйма (5 см) (ширина коробки должна быть достаточной)
  • 4 Будет ли он вести себя? Задания
  • Рабочие листы по 4 элементарной проводимости по математике (для классов 4 и 5)

На долю всего класса:

  • Набор твердых объектов для испытаний: гвозди или шурупы (из различных металлов), стеклянная палочка для перемешивания, деревянный дюбель, картон, резиновый ластик, резиновая подошва для обуви, пластмассовая посуда, старая металлическая посуда, латунный ключ, пробка, медная проволока, мел , алюминиевая фольга, графит (от механического карандаша), пластиковая ручка, перья, пенополистирол и др.
  • Набор тестовых растворов, включая: водопроводную воду, соленую воду (с использованием дистиллированной воды), сахарную воду (с использованием дистиллированной воды), пищевую соду и воду (с использованием дистиллированной воды), лимонную кислоту, уксус, Gatorade или спортивный напиток
  • Ассортимент тестовых растворов: водопроводная вода с несколькими из следующих компонентов трех концентраций: соль, сахар, пищевая сода, лимонная кислота, уксус, аммиак; или напиток Pedialyte, Gatorade или спортивный напиток
  • Стеклянные стаканы или пластиковые стаканчики для каждого тестового раствора
  • Малярная лента
  • Вода дистиллированная
  • Водопроводная вода
  • Маркер (для маркировки растворов)
  • Щипцы для зачистки проводов или наждачная бумага (для удаления изоляции на концах проводов)

Примечание. Многие материалы, необходимые для этой лаборатории, можно повторно использовать в других сферах деятельности, связанных с электричеством.Когда аккумуляторы со временем изнашиваются, утилизируйте их на свалке с опасными отходами.

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_electricity_lesson04_activity1], чтобы распечатать или загрузить.

Больше подобной программы

Идите по потоку

Учащиеся понимают разницу между электрическими проводниками и изоляторами и приобретают опыт распознавания проводника по свойствам его материала.На практике студенты создают тестер проводимости, чтобы определить, являются ли различные объекты проводниками или изоляторами.

Электроны в движении

Студенты узнают о текущем электричестве и необходимых условиях для существования электрического тока. Учащиеся конструируют простую электрическую схему и гальванический элемент, чтобы помочь им понять напряжение, ток и сопротивление.

Что такое электричество?

Учащиеся знакомятся с концепцией электричества, идентифицируя его как невидимое, но распространенное и важное присутствие в их жизни.Они сравнивают проводники и изоляторы на основе их способности к потоку электронов. Затем водная и электрическая системы сравниваются по аналогии с электрическими …

Lights Out!

Этот урок знакомит с концепцией электричества, предлагая студентам представить, какой была бы их жизнь без электричества. Студенты узнают, что электроны могут перемещаться между атомами, оставляя атомы в заряженном состоянии.

Введение / Мотивация

Перед тем, как начать упражнение, вы можете напомнить студентам, что текущее электричество — это движение электронов от атома к атому. Вы также можете проверить, что электроны несут отрицательный электрический заряд.

Для начала спросите студентов, знают ли они, откуда мы получаем электричество? (Возможные ответы: розетка в стене, электростанция, от ископаемого топлива.) Объясните ученикам, что в настоящее время электричество, которое мы используем в школах, на предприятиях и в домах, поступает от электростанции. Электростанция отправляет электроэнергию на подстанции, которые расположены в микрорайонах. Подстанции отправляют электроэнергию в местные предприятия и дома.

Затем спросите учащихся, знают ли они, как текущая электроэнергия может передаваться с электростанции на подстанции и, наконец, на предприятия и дома? (Ответ: По электрическим проводам.) Теперь спросите студентов, знают ли они, из какого материала сделаны эти провода? (Ответ: Медь.) Покажите классу несколько пенсов и объясните, что провода, соединяющие электростанцию, подстанцию, а затем и предприятия и дома, сделаны из меди … как пенни! Сообщите учащимся, что мы используем медь для электрических проводов, потому что электричество может легко проходить через медь. Объясните: текущее электричество легче протекает через одни объекты, чем через другие. Материалы, через которые могут двигаться электроны, называются проводниками .Большинство металлов являются хорошими проводниками, потому что электроны слабо прикреплены к атомам. В этом случае накопление отрицательного заряда может протолкнуть эти электроны через материал. Теперь спросите студентов, могут ли только твердые тела проводить электричество? (Ответ: Нет. Растворы электролитов также могут проводить электричество.) Объясните: когда определенные твердые вещества растворяются в жидкости, полученный раствор может проводить электричество; мы называем эти растворы растворами электролитов .

Спросите студентов, знают ли они, что мы называем материалами, которые не позволяют электронам проходить через них? (Ответ: Изоляторы.) В изоляторе электроны плотно прикреплены к атомам в материале, и их нельзя заставить перемещаться от одного атома к другому, поэтому электричество не течет. Некоторые хорошие примеры изоляторов включают пластик, ткань, воздух, камень и стекло. Объясните, что они узнают больше о проводниках и изоляторах во время занятия.

Наконец, расскажите студентам, что инженеры-электрики также используют медные провода в качестве проводников электричества при проектировании электронных плат (см. Рисунок 1).Медные провода на печатной плате называются дорожками и закреплены на изолированной пластиковой плате (часто зеленого цвета), называемой подложкой . Медные дорожки тщательно наносятся на печатную плату инженерами-электриками, подключающими электрические компоненты (такие как резисторы, конденсаторы и микрочипы) на печатной плате и обеспечивающие электричеством эти компоненты.

Рис. 1. Инженеры проектируют компоненты компьютера, используя преимущества различных электрических свойств материалов.авторское право

Copyright © Microsoft Corporation, 1983-2001.

Процедура

Фон — твердые тела

Металлы — хорошие проводники. Пластмассы, изделия из дерева, керамика и стекло — это изоляторы. Графит от карандаша проводит, но имеет более высокое сопротивление, чем металлы. Графит, как и кремний, является полупроводником; он имеет промежуточные электрические свойства между изоляторами и проводниками. Таким образом, в процессе работы, в зависимости от длины графита, лампочка может быть значительно тусклее, чем при использовании металлического предмета.

Сопротивление объекта зависит не только от его состава, но и от его длины, площади поперечного сечения и температуры. Например, длинный кусок меди имеет более высокое сопротивление, чем короткий кусок меди того же диаметра. Кусок меди длиной 1 м и диаметром 2 см имеет более высокое сопротивление, чем кусок меди длиной 1 м и диаметром 3 см. Если температура куска меди повышается, ее сопротивление также увеличивается.

Инженеры определяют наиболее эффективные способы использования материалов для данной цели.Когда инженер проектирует объект с определенным сопротивлением, он должен учитывать, насколько дорог этот материал, как форма объекта повлияет на его сопротивление и в каких диапазонах температур он будет подвергаться воздействию. Например, инженер может использовать более дорогой материал для изготовления небольшого критического элемента схемы и более дешевый материал для изготовления элементов схемы большего размера.

Предпосылки — жидкости и растворы

Именно присутствие в растворе ионов позволяет ему проводить электричество.Положительные ионы перемещаются к отрицательному электроду, а отрицательные ионы перемещаются к положительному электроду. Электропроводность раствора пропорциональна концентрации ионов в растворе. Следовательно, растворы с низкой концентрацией ионов слабо проводят электричество; в таких случаях во время активности лампочка тестера проводимости может не загораться или тускло светиться.

Лампочка не загорается, когда электроды помещены в дистиллированную воду. Однако в цепи может быть очень небольшой ток из-за присутствия в воде ионов H + (ионы водорода) и OH (гидроксид).Эти ионы образуются при спонтанной диссоциации молекул воды. Эти ионы также спонтанно рекомбинируют с образованием молекул воды. Поскольку только несколько молекул воды диссоциируют за определенное время, ионы составляют очень небольшую часть частиц в дистиллированной воде. Следовательно, дистиллированная вода — очень плохой проводник. С другой стороны, водопроводная вода может быть хорошим проводником электричества из-за наличия множества различных ионов, таких как Ca 2+ , Na + , Li + , Cl и т. Д.Однако при низком напряжении, используемом в этой деятельности, водопроводная вода может не проводить электричество.

При добавлении ионного твердого вещества или соли к дистиллированной воде образуется раствор, проводящий электричество. Когда твердое ионное вещество, такое как поваренная соль NaCl, добавляется к воде, оно диссоциирует — распадается на ионы с противоположным зарядом — на Na + и Cl . Соли — сильные электролиты — они полностью диссоциируют. Увеличение количества соли в растворе увеличивает проводимость раствора.

Кислоты и основания также распадаются с образованием ионов при растворении в воде. Следовательно, раствор кислоты или основания проводит электричество. Сильные кислоты, такие как серная кислота или соляная кислота, и сильные основания, такие как гидроксид натрия или гидроксид калия, являются сильными электролитами, потому что, когда они растворяются в воде, почти каждая молекула диссоциирует с образованием ионов. С другой стороны, слабые электролиты, такие как слабые кислоты и слабые основания, при растворении в воде производят относительно мало ионов.Лимонная кислота и уксусная кислота (в уксусе) — слабые кислоты. Пищевая сода и нашатырный спирт — слабые основания. Когда слабые электролиты растворяются в воде, раствор является плохим проводником. Увеличение концентрации слабого электролита в растворе увеличивает проводимость раствора. Увеличение количества кислоты или основания в растворе увеличивает проводимость раствора, позволяя заряду перемещаться по цепи и зажигать лампочку.

Материалы, растворяющиеся в воде без образования ионов, не являются электролитами.Сахар, этанол и керосин не являются электролитами. Неэлектролиты образуют растворы, которые не проводят электричество при растворении в воде.

Перед мероприятием

  1. Соберите набор твердых предметов, чтобы ученики могли протестировать их в качестве проводников или изоляторов (примеры см. В Списке материалов).
  2. Приготовьте решения для тестирования учащимися. Смешайте дистиллированную воду и одну столовую ложку (14,8 мл) одного из предложенных ингредиентов (X) (соль, сахар, пищевая сода, лимонная кислота, уксус или нашатырный спирт) в емкостях с разными этикетками.
  3. Налейте в емкость одну чашку дистиллированной воды и промаркируйте ее. Налейте одну чашку водопроводной воды в другую и промаркируйте ее. Налейте в чашку одну чашку спортивного напитка и промаркируйте ее.
  1. Отрежьте четыре куска проволоки диаметром 3 дюйма (7,6 см) и два куска проволоки диаметром 9 дюймов (23 см) для каждой группы.
  2. Распечатайте рабочие листы (Рабочий лист и Рабочий лист по элементной проводимости), по одному на каждого учащегося.

Со студентами

  1. С помощью инструмента для зачистки проводов или наждачной бумаги зачистите 1/2 дюйма (1.3 см) изоляции с концов каждого куска провода, чтобы обеспечить хорошее соединение.
  2. Приклейте один конец короткого провода к положительной клемме батареи D-типа с помощью клейкой ленты. Подключите другой конец короткого провода к одному выводу патрона лампочки. Чтобы соединение было надежным, оберните провод вокруг винта на клемме держателя лампы U-образной формы. Подключите длинный кусок провода к отрицательной клемме батареи D-cell с помощью клейкой ленты. Подсоедините второй кусок длинного провода к открытой клемме патрона лампы.
  3. Проверьте свою схему, соединив свободные концы провода вместе. Что происходит? (Ответ: электрическая цепь замкнута и лампочка горит.) Если лампочка не горит, проверьте все соединения и повторите попытку. Теперь оставьте цепь разомкнутой. Мы будем использовать эту схему в качестве тестера проводимости.
  4. Используйте схему в качестве измерителя проводимости твердых предметов. Получите у учителя материалы для тестирования. Предскажите, будет ли каждый предмет проводить электричество. Затем прикоснитесь концами двух проводов к тестируемому объекту, чтобы проверить, замкнута ли цепь.Как узнать, является ли предмет проводником или изолятором? (Ответ: Если объект является проводником, лампочка загорится. Если объект является изолятором, лампочка не загорится.)

Рис. 1. Схема действия — тестер электропроводности для твердых тел. Авторское право

Авторские права © Джо Фридрихсен, Программа и лаборатория ITL, Университет Колорадо в Боулдере, 2003.

  1. Предскажите, какие объекты, по вашему мнению, будут проводить электричество. Запишите свои прогнозы на сайте Will It Conduct? Рабочий лист.
  2. Используйте тестер цепей, чтобы определить, является ли каждый объект проводником или изолятором. Запишите результаты теста в рабочий лист.
  3. Сделайте тестер проводимости для жидкостей: модифицируйте тестер проводимости, добавив последовательно одну или две батареи (см. Рисунок 3). Используйте короткие отрезки провода для последовательного соединения батарей.
  4. Осторожно оберните алюминиевой фольгой концы двух проводов с открытым концом, чтобы получился электрод. (Примечание: установка из фольги на Рисунке 3 отсутствует.) Сделайте каждый электрод длиной 1 дюйм (2,5 см) и шириной дюйма (6 мм).
  5. Проверьте свою схему. Соедините кусочки фольги вместе, чтобы замкнуть цепь. Что происходит? (Ответ: когда вы соприкасаетесь фольговыми электродами вместе, лампочка загорается, потому что цепь замкнута.)
  6. Предскажите, какие жидкости будут проводить электричество, записав свои прогнозы в рабочий лист. Как узнать, проводит ли жидкость электричество? (Ответ: Если жидкость проводит электричество, лампочка загорится.)
  7. Используйте схему в качестве измерителя проводимости жидкостей.Проверьте каждую жидкость, погрузив электроды в раствор и удерживая электроды близко , не касаясь друг друга . Будьте осторожны, держите провод только там, где он изолирован. Наденьте новые электродные полоски из алюминиевой фольги для каждого теста.

Рис. 2. Настройка действия: Тестер электропроводности для жидкостей и растворов. Авторское право

Авторские права © Джо Фридрихсен, Программа и лаборатория ITL, Университет Колорадо в Боулдере, 2003.

  1. Запишите результаты теста в рабочий лист.Чем ваши результаты отличались от ваших прогнозов?
  2. Ответьте на все оставшиеся вопросы по программе Will It Conduct? Рабочий лист.
  3. Заполните Рабочий лист по элементарной проводимости.

Оценка

Оценка перед началом деятельности

Вопрос для обсуждения: Запрашивайте, объединяйте и обобщайте ответы студентов:

  • Спросите студентов, могут ли только твердые тела проводить электричество? (Ответ: Нет. Раствор электролита также может проводить электричество.)

Прогноз: Попросите учащихся предсказать результат действия до того, как оно будет выполнено.

  • Поместите пенни, стакан воды из-под крана и лист бумаги на стол и попросите учащихся предсказать, какие из них будут проводить электричество лучше и хуже. (Ответ: Только пенни будет хорошо проводить электричество.)

Встроенная оценка деятельности

Рабочий лист: Попросите учащихся использовать во время задания «Будет ли это поведение?». Рабочий лист для записи своих наблюдений и ответов на вопросы.

Оценка после деятельности

Анализ прогнозов: Попросите учащихся сравнить свои первоначальные прогнозы с результатами тестов, записанными на рабочих листах. Попросите студентов объяснить, почему одни решения проводят электричество, а другие — нет.

Внутри-внешний круг: Предложите ученикам сформировать два концентрических круга (внутренний-внешний круг), чтобы у каждого ученика был партнер, обращенный к ним из другого круга. Внешний круг обращен внутрь, а внутренний круг обращен наружу.При необходимости могут работать вместе три человека. Задайте студентам вопрос (см. Ниже). Попросите партнеров посоветоваться друг с другом, чтобы обсудить ответ. Если они не могут прийти к согласию относительно ответа, они могут посоветоваться с другой парой. Призывайте к ответам внутренний или внешний круг или весь класс в целом. Повторяйте, пока не дадите правильный ответ на все вопросы. Вопросы:

  • Почему инженеры используют в схемах токопроводящие материалы? (Ответ: Инженеры используют проводники для создания частей цепи, в которых будет протекать электрический ток.)
  • Инженер должен выбирать между изготовлением проволоки из меди или серебра. Какой материал вы порекомендуете им выбрать? Почему? (Ответ: Медь дешевле серебра.)
  • Какие материалы являются хорошими проводниками? (Ответ: Любые металлы.)
  • Некоторые металлы проводят лучше, чем другие? Почему? (Ответ: Да, проводимость зависит от количества валентных электронов (находящихся во внешней оболочке, доступных для перемещения). Для практических приложений плотность играет важную роль, и поэтому линии электропередач обычно изготавливаются из алюминия, а не из меди ( менее проводящий материал, но намного легче, поэтому, даже если он толще, алюминий будет легче при той же проводимости.)
  • Как узнать, проводит ли жидкость электричество? (Ответ: Если жидкость проводит электричество, цепь замыкается и загорается лампочка.)
  • Какие три дирижера были лучшими в этом мероприятии? (Ответ: будет отличаться в зависимости от предоставленных материалов.)
  • Какой твердый проводник был лучшим в работе? (Ответ: Будет отличаться.)
  • Какой жидкий проводник был лучшим в работе? (Ответ: Будет отличаться.)

Вопросы безопасности

  • Попросите учащихся быть особенно осторожными при зачистке провода, чтобы не порезать себя или других учащихся.
  • Попросите учащихся не держать пальцами изолированный провод на батарее D-элемента в течение длительного времени, потому что оголенные концы провода нагреваются, когда они держатся за клеммы батареи.

Советы по поиску и устранению неисправностей

Напомните учащимся, что нужно обязательно заменять электроды из алюминиевой фольги каждый раз, когда они проверяют другой раствор, потому что электроды могут быть загрязнены предыдущим раствором.

Студенты должны быть осторожны, держа электроды из фольги немного раздвинутыми при помещении в жидкость; они получат ложное срабатывание, если два электрода соприкоснутся.

Расширения деятельности

Выберите один проводящий материал для проверки с помощью тестера проводимости. Берут образцы материала разной длины и сечения. Попросите учащихся использовать тестер проводимости, чтобы показать, что сопротивление увеличивается с увеличением длины и уменьшается с увеличением площади поперечного сечения.

Иметь студенческие исследования кислот и оснований. Какие бывают распространенные кислоты и основания и как они используются?

Предложите студентам провести исследования по использованию различных материалов в электрических цепях: меди, золота, алюминия, бумаги, пластика и т. Д.

Масштабирование активности

  • Для младших классов попросите учащихся измерить проводимость по яркости лампы. Они должны поместить каждый объект в категорию в соответствии с интенсивностью света, производимого лампой, когда они тестировали объект: яркий, тусклый, ничего.

Рекомендации

Experiments in Electrochemistry, Fun Science Gallery, по состоянию на март 2004 г.Ранее доступно по адресу: http://www.funsci.com/fun3_en/electro/electro.htm

Where Electricity Comes From, Южная Калифорния, Эдисон, по состоянию на март 2004 г .: http://www.sce.com/

Visualizing Electron Orbitals, Государственный университет Джорджии, по состоянию на август 2013 г .: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/chemical/eleorb.html

Авторские права

© 2004 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Ксочитл Замора Томпсон; Сабер Дурен; Джо Фридрихсен; Дарья Котыс-Шварц; Малинда Шефер Зарске; Дениз Карлсон

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано при гранте Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.S. Министерство образования и Национальный научный фонд ГК-12, грант No. 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 15 мая 2021 г.

% PDF-1.4 % 291 0 объект > / Metadata 320 0 R / OutputIntents [40 0 R] / PageLabels 36 0 R / PageLayout / OneColumn / Pages 38 0 R / PieceInfo >>> / StructTreeRoot 43 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 320 0 объект > поток application / pdf2013-04-16T05: 22: 00.448-04: 00приложение / pdf конечный поток эндобдж 36 0 объект > эндобдж 38 0 объект > эндобдж 43 0 объект > эндобдж 46 0 объект > эндобдж 44 0 объект > эндобдж 45 0 объект > эндобдж 53 0 объект [177 0 R 178 0 R 179 0 R 286 0 R 288 0 R 283 0 R 285 0 R 280 0 R 282 0 R 277 0 R 279 0 R 274 0 R 276 0 R 271 0 R 273 0 R 268 0 R 270 0 R 265 0 R 267 0 R 262 0 R 264 0 R 181 0 R 182 0 R 250 0 R 252 0 R 247 0 R 249 0 R 244 0 R 246 0 R 184 0 R 185 0 R 186 0 R 187 0 R 188 0 R 189 0 R 190 0 R 191 0 R 192 0 R 193 0 R 238 0 R 240 0 R 195 0 R 196 0 R 197 0 R 198 0 R 199 0 R 200 0 R 201 0 R 202 0 R 203 0 204 0 R 205 0 R 206 0 R 207 0 R 234 0 R 236 0 R 209 0 R 210 0 R 211 0 R 212 0 R 213 0 R 214 0 R 215 0 R 216 0 R 217 0 R 218 0 R 219 0 R 220 0 R 221 0 R 230 0 R 232 0 R 223 0 R 224 0 R 225 0 R] эндобдж 54 0 объект [164 0 R 165 0 R 166 0 R 167 0 R 168 0 R 169 0 R 170 0 R 171 0 R 172 0 R] эндобдж 55 0 объект >] / P 67 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 56 0 объект >] / P 57 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 57 0 объект > эндобдж 58 0 объект > эндобдж 59 0 объект > эндобдж 4 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Rotate 0 / StructParents 2 / Type / Page >> эндобдж 5 0 obj [19 0 R 25 0 R] эндобдж 6 0 obj > поток HWnF} WQfw0cO`wM%) R!) + NIˤ yВXuԩÇ_n ~ e [\ y, kj, kq ~ \ xy> [gl? $ 7 ‘! dzp \ b6 \ 5 챪./ 6 * quO] Kz, f ~% 0 | F`8 » w! k.º1 ~ \ h — @ & FO8DXW {TGh} 0bi «DЋΧ / Wsp ܩ} A | SCCHҍ1 / @ _ ֚ hDteL $ X / _) EH» yJaGFEoKQ̋ҢYM / йNȒҽA9zr * A (ۨ gUTVizWtB% * uFP XUi} + UʘBhS! H_yUjZ \ $ u7Q0SQYz8x [5_X ] (jZēU hY [ٯ $ TtQ $ b ڝ # `mYq ܨ v`YbiYAO» d

Как работают антистатические продукты?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 27 ноября 2019 г.

Статическое электричество могут быть очень полезны: копировальные аппараты и без него лазерные принтеры не работали бы. Но подумайте на мгновение о молнии, и вы увидите, что это тоже может быть довольно страшно.Хотя статическое электричество само по себе не вредно, при большом количество его накапливается и внезапно разряжается, вы можете получить драматический и опасные искры (требуется около 3000 вольт, чтобы получить искру длиной всего 1 мм). Зажги искру там, где что-то есть легковоспламеняющиеся (например, пары бензина) и, прежде чем вы это узнаете, вы получил огненный шар и взрыв. Тебе не нужно количество статического электричества размером с молнию, вызывающее проблемы: даже крошечный искра может быть проблематичной в некоторых ситуациях. Если статика накопилась на вашем теле, когда вы идете по коврику, и вы начинаете трогать деликатные электронные компоненты, внезапный разряд тока от вашего тела может быть достаточно, чтобы нанести очень дорогой ущерб.Это где могут помочь антистатические продукты . Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

Фото: Этот тревожный пожар возник, когда искра воспламенила пары бензина из бензовоза. Фото Адриана Кадиса любезно предоставлено ВВС США.

Откуда статическое электричество и куда оно девается?

Фото: Статическое электричество и электроника несовместимы! Электронные компоненты часто поставляются в антистатических пакетах с такими же предупреждающими этикетками.Пакеты дымчато-серебристого цвета изготовлены из пластика с примешанными к нему проводящими добавками. Когда они запечатаны, они образуют внешний защитный футляр, известный как Клетка Фарадея. Основное правило физики гласит, что внутри полого проводника (которым и является клетка Фарадея) нет электрических зарядов, даже если он заряжен снаружи. Таким образом, такая сумка эффективно защищает свое содержимое при транспортировке.

Если вы читали нашу основную статью об электричестве, вы знаете, что статическое электричество (как следует из названия) представляет собой вид электрического заряда, который остается в одном месте — это действительно статический .Это противоположность нынешнему электричеству (также называемый электрическим током), то есть электричество, которое перемещается из одного места в другое по определенному путь называется контуром.

Статический заряд обычно накапливается, когда изоляторы (материалы, которые плохо проводят электричество, например пластмассы, резина и т. д.) или изолированные проводники натираются, например, когда вы постоянно натираете воздушный шарик своей одеждой. Ты будешь иногда это называют трибоэлектрическим эффект — от греческого слова трибос имеется в виду трение — хотя это причудливое выражение на самом деле мало что добавляет нашему пониманию: Важно не трение, а многократное соприкосновение различных материалов (чего очень эффективно втирание).Вы можете прочитать полное объяснение в нашей статье о статическом электричестве.

Статическое электричество может быть действительно полезным, и мы используем его во всех виды практических способов. Например, когда вы делаете снимок со вспышкой на камеру, вам нужно подождать несколько секунд, пока статическое электричество не накопится конденсатор (накопитель электроэнергии). Как только конденсатор в вашей камере полностью заряжен, загорается свет, и при нажатии кнопки спуска затвора конденсатор быстро разряжается через мощный ксеноновая лампа, создавая короткую вспышку легкий и часто удивительно громкий треск, как молния.Что тут происходит? Чтобы избавиться от статического электричества, мы должны превратить его в текущее электричество, создавая цепь. Вот что происходит при молнии: такой большой электрический заряд накапливается в облаке, и воздух между ним и землей больше не действует как изолятор. Фактически, воздух внезапно превращается в гигантский контур, который становится видимым — как удар молнии — как электричество стекает по нему на Землю.

Как работают антистатические продукты

Чтобы избавиться от статического электричества, вы должны убедиться, что у электричества никогда не будет шанса. построить.Другими словами, вы должны убедиться, что есть электрическая какая-то цепь для переноса любого электрического заряда безвредно прочь. Антистатические продукты делают это разными способами, иногда физический, а иногда и химический.

Физические методы

Вы, наверное, видели, как автомобили едут вместе с маленькими черными полосами, свисающими с задней стороны, касающимися дороги. Металлический корпус автомобиля, который едет на резиновых шинах, накапливает статический заряд, когда он едет по дороге, мимо которого соприкасается воздух.Теоретически такие полоски предотвращают накопление статического электричества на кузове автомобиля, уменьшая радиопомехи, поражение электрическим током при открытии дверей и тошноту. Эти полоски работают? Нет, они совершенно бесполезны. В 1980-х годах английские специалисты по торговым стандартам привлекли к ответственности компанию за продажу антистатических лент, потому что они просто не работают, как описано: автомобильные шины в 10 миллионов раз эффективнее передают статические заряды на Землю (New Scientist, 4 июля 1985 г., стр.63). Но даже если они и работали , одно можно сказать наверняка: чтобы сделать что-нибудь полезное, они должны быть подключены как к металлическому кузову автомобиля, так и касаться земли, замыкая электрическую цепь между ними, и если они болтаются посередине -воздушные (как и многие из них) — пустая трата времени.

Фото: Антистатическая автомобильная полоса. Присмотритесь, и вы увидите зигзагообразный медный провод, проходящий по поверхности. Это то, что якобы переносит статическое электричество на землю.На практике, хотя резина является изолятором, автомобильные шины в определенной степени проводят электричество, что делает такие устройства полностью ненужными.

Если статическое электричество действительно является проблемой для автомобилей, представьте, насколько больше проблема возникает в самолетах, летать с большей скоростью и с гораздо большей площадью поверхности, скользящей по воздуху. Возможно, вы не заметили, но у многих самолетов мало стержни из углеродного волокна или фитили , , размещенные в задней части фюзеляжа, чтобы сконцентрировать статическое электричество в точке и более эффективно его разрядить.Они также помогают рассеивать электрические заряды, если в самолет поражает молния в полете. Есть несколько хороших фото фитилей на Боинг 737 на этой странице с сайта aerospaceweb.

Фото: Эта очень похожая идея для антистатической обуви гораздо более правдоподобна, потому что обувь с пластиковой подошвой действительно изолирует, и мы все время от времени получаем статические удары от дверных ручек. Идея проста: зигзагообразный узор из проводящей проволоки (красный) проходит под вашей ногой (собирая заряд с вашего тела) к некоторым разрядным щетинкам, касаясь земли на задней части обуви.Работа любезно предоставлена Бюро по патентам и товарным знакам США из патента США 3 383 559: Антистатическая обувь от Карла Остерхельда, 14 мая 1968 г.

Статика — это проблема не только для движущихся транспортных средств; это может повлиять на перемещение человек и человек. Если у вас есть напольные покрытия из синтетических волокон, вы, вероятно, будете получать статический заряд каждый раз, когда идете по ним. Это не обычно есть о чем беспокоиться, но это может стать проблемой, если вы работаете в офисе с чувствительным электронным или компьютерным оборудованием.Вот почему, если вы впаиваете чувствительные электронные компоненты в схему, обычно рекомендуется носить электрически проводящий браслет, чтобы безопасно переносить статическое электричество на Землю. Фабрики и на рабочих местах часто используют антистатические полы (резиновые коврики или коврики) для экономии необходимость для всех носить ремни. Они выглядят точно так же, как и обычные напольные покрытия, но они сделаны с хорошей долей электропроводящих углеродных волокон с точечными точками. среди обычных волокон каучука или нейлона (синтетического пластика).

Изображение: Антистатические ковры имеют проводящие волокна, вплетенные в обычные непроводящие (шерстяные или синтетические). Иногда проводящие волокна проходят прямыми линиями; иногда (как здесь) они плотно оборачиваются вокруг непроводящих. Проводящие волокна могут быть сделаны из таких вещей, как медь, алюминий или стальные сплавы, завернутые в изолирующую внешнюю оболочку. Как правило, они крошечные, поэтому не портят общий вид ковра, но не настолько хрупкие, чтобы быстро изнашиваться или вызывать проблемы при производстве.Основано на информации из патента США 3639807: ковер с низким статическим давлением Томаса Б. Маккуна, Hudson Wire Co, 1972 г.

Антистатические полы спроектированы таким образом, чтобы они безопасно рассеивали статические заряды без опасно позволяет паразитным напряжениям поражать людей электрическим током в случае электрическая авария. Как они «узнают» разницу между электричеством, которое нужно остановить и электричество, которое нужно течь? В одной конструкции используются очень тонкие медные жилы, окруженные еще более тонкими пластиковыми оболочками.Если кто-то получил удар током, стоя на одной части пола, при обычном домашнем напряжении, оболочка будет достаточно толстой, чтобы остановить ток, протекающий через материал и поразивший других людей поблизости. Но статическое электричество обычно связано с гораздо более высокими напряжениями, поэтому изоляция оболочки в этом случае выйдет из строя, и любой ток безвредно уйдет через медные жилы на землю.

Фото: при обращении с хрупкими электронными компонентами примите меры против статического электричества.Заземлите свое тело (ненадолго прикоснитесь к чему-то вроде металлического радиатора или другого правильно заземленного / заземленного соединения) или наденьте антистатический браслет, если вы планируете какое-то время работать с компонентами и печатными платами. Черный провод, который вы видите внизу, идет от токопроводящей ленты на моем запястье до заземления.

Химические методы

Это физические решения проблем, вызванных статическим электричеством. электричество, но есть и химические решения. Фактически, если вы просмотреть базу данных Бюро по патентам и товарным знакам США, вы обнаружите, что подавляющее большинство антистатических «устройств» являются химическими добавки или покрытия, призванные сделать материалы менее подверженными проблемам статического электричества.

Антистатические напыляемые покрытия обычно состоят из проводящего полимера (пластика) и растворитель из деионизированной воды и спирта. Когда растворитель испаряется, остается невидимая тонкая проводящая «корка». на поверхности объекта, что предотвращает накопление статического электричества. Некоторая стирка моющие средства также содержат добавки, уменьшающие статическое растрескивание в синтетические волокна (используются в одежде из таких материалов, как полиэстер). Они работают, позволяя волокнам удерживать немного влаги, что делает их более электрически проводящими и снижает шансы статического накопления.Очень просто — и очень эффективно!

Фото: Антистатический пластик = фантастика! Вот один из способов, которым химические добавки могут сделать пластик антистатическим. В этом случае добавка состоит из полярных молекул (с неравномерным электрическим зарядом, поэтому у них есть положительный и отрицательный концы). 1) Эти молекулы (показаны здесь красным) мигрируют на поверхность пластика своими отрицательными концами вверх. 2) Вода в атмосфере (h3O, показана синим) также имеет полярные молекулы, положительные концы которых притягиваются к отрицательным концам добавки.3) Влага образует тонкую электропроводящую пленку, которая действует как антистатическое покрытие.

Трубопроводы и шланги — еще одно место, где статическое электричество может вызвать проблемы. Статика вызывает особую озабоченность в трубах, по которым проходят горючие химикаты, но также может мешать вентиляции или чистке труб, где накопление статического электричества может вызвать постепенное накопление пыли и засорение. Большинство труб сейчас делают из пластика, что только усугубляет проблему. Антистатические трубы предотвращают накопление статического электричества либо за счет добавления проводящих добавок в пластик, либо за счет катушки (или линии) высокопроводящего провода. (обычно что-то вроде меди) проходит через них.Обычно они также могут быть подключены к земле через определенные промежутки времени.

Добавление добавок в пластмассы, безусловно, может решить проблему статического электричества, но может создать другие проблемы в процессе. Если, например, в качестве материала для упаковки пищевых продуктов используется пластик, любые добавки должны быть нетоксичными и безопасными.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.