GCSE 科學/靜電的應用
在我們的日常生活中,靜電有幾個實際應用。在本頁中我們將介紹其中三個。還有很多其他應用,但這些是最容易理解的。讓我們來看一下它們。
靜電的實際應用的一個例子是影印機。影印機是一臺複雜的裝置,但其工作原理卻相當簡單。要理解發生的事情,最好的方法是將其視為一個分階段的過程。與靜電覆印術有關
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| 第一階段 | 第二階段 | 第三階段 | 第四階段 |
正電荷透過高壓電源施加到一個金屬板上,這被稱為摩擦起電。該金屬板連線到地,但電荷沒有足夠的能量流出金屬板。(該金屬板不是一個好的導體。)
將紙張放在金屬板上面,並用光照射紙張。在紙張為白色的地方,光反射到金屬板上。在紙張為黑色的地方,陰影落在金屬板上。落在金屬板上的光給了它額外的能量,使電荷能夠流向地面。金屬板在紙張為白色的地方變成中性,但在紙張為黑色的地方保持其電荷。金屬板現在成了紙張的副本,電荷代替了墨水。你可以稱之為模板。
墨粉顆粒透過負電噴嘴噴到金屬板上。當墨粉透過噴嘴時,它會帶上電荷,使每個墨粉顆粒都帶負電。現在帶電的墨粉會被正電荷區域吸引,因為異性電荷相吸。更多的光讓正電荷逃逸(然而墨粉上的負電荷仍然存在)。
一張紙被賦予一個非常強的正電荷,然後放置在金屬板與之接觸。紙張吸引墨粉。然後將紙張從金屬板上取下,並透過一個加熱裝置。熱量使墨粉熔化並粘附在紙張上。
在一個真正的影印機中,沒有金屬板,只有一個大的滾筒。當滾筒旋轉時,它的表面經過第一階段到第四階段。在序列的最後,刮刀清除滾筒上殘留的任何墨粉,然後整個過程重複,用一個新的影像。
Q1) 如果影像的黑色區域在金屬板上留下正電荷,那麼影像的白色區域會留下什麼電荷?(請務必注意,答案可能與你想象的不同!)
Q2) 照射到帶電金屬板上的光是如何讓它失去電荷的?
Q3) 為什麼墨粉要帶上負電荷?
Q4) 為什麼紙張會吸引墨粉?
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總結
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當油漆從噴漆槍噴出時,噴漆工通常需要相當高的技巧才能確保油漆均勻地噴塗。透過將噴嘴連線到負極,可以對每滴油漆進行充電。如果汽車部件被賦予相反的電荷,油漆液滴就會被吸引到車身部件上。這有幾個優點。
- 減少混亂 - 油漆會塗到帶電的車身部件上,而不是塗到 electrically neutral 地板上。
- 減少浪費 - 所有的油漆都塗到了車身部件上,幾乎沒有浪費。
- 減少所需的技巧 - 由於電荷覆蓋了整個汽車部件,油漆會粘附在上面。
- 更整潔的工作 - 油漆均勻地分佈在表面上
Q1) 如果油漆液滴被賦予正電荷,那麼汽車部件應該被賦予什麼電荷?
A1) 負電荷,因為正電荷總是會尋找負電荷來平衡它。
Q2) 為什麼地面上的油漆更少?請解釋你的答案
A2) 這是因為異性電荷相互吸引,並且取決於電荷的強度,吸引範圍會相應地增加或減小。
Q3) 在汽車噴漆應用中,給噴嘴源賦予負電荷,給被噴塗的物體賦予正電荷,會不會也吸引灰塵、汙垢和垃圾呢?
靜電被用於汙染控制,方法是給空氣中的灰塵顆粒施加靜電荷,然後將這些帶電顆粒收集到一個帶相反電荷的金屬板或收集器上。這類裝置通常被稱為靜電沉澱器。在這三種應用中,這是人們最常知道的。
工廠使用靜電來減少從煙囪排放的汙染。他們給煙霧賦予電荷。當它經過帶相反電荷的電極時,大部分煙塵顆粒會粘附在電極上。這防止汙染物排放到大氣中。
