Ερώτηση ηλεκτρισμού

Καλημέρα σε όλους. Θα ΄θελα να κάνω μια ερώτηση πάνω στον ηλεκτρισμό.  Η   φυσική γ΄γυμνασίου μας λέει ότι ένα σώμα εκφορτίζεται προς το περιβάλλον  μεσώ του υγρού αέρα. Ποιος είναι αυτός ο μηχανισμός εκφόρτισης; Ευχαριστώ

 

 

(Visited 1,032 times, 1 visits today)
Subscribe
Ειδοποίηση για
38 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
Διονύσης Μάργαρης(@dmargaris_2z73r8xw)
1 μήνας πριν

Καλημέρα Γιάννη.
Έστω ότι έχουμε μια σφαίρα αρνητικά φορτισμένη μέσα στον αέρα.
Αν ο αέρας έχει υγρασία, περιέχει μόρια υδρατμών, όπου το μόριο του νερού είναι έντονα πολωμένο. Όταν έρθουν τέτοια μόρια νερού σε επαφή με τη σφαίρα, παίρνουν από αυτήν ελεύθερα ηλεκτρόνια, με αποτέλεσμα η σφαίρα να εκφορτίζεται…

Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
Διονύσης Μάργαρης(@dmargaris_2z73r8xw)
1 μήνας πριν
Απάντηση σε  Σπανός Γιάννης

Δεν θα είχα καμιά αντίρρηση.
Η Χημεία και η Φυσική έχουν πάρα πολλές κοινές αλλά και αλληλοσυμπληρούμενες περιοχές…

Ανδρέας Βαλαδάκης
1 μήνας πριν

Καλημέρα!

Η απάντηση του Διονύση μού προκάλεσε την εξής απορία:

Όσο η περίσσεια των ηλεκτρονίων βρίσκεται στην αρνητικά ηλεκτρισμένη σφαίρα, η σφαίρα είναι πολωμένη. Τα ηλεκτρόνια λοιπόν συγκρατούνται από τη σφαίρα. (Όπως ένα μη ηλεκτρισμένο χαρτάκι κι ένα ηλεκτρισμένο στιλό μένουν κολλημένα.)
Γιατί τα πολωμένα μόρια του νερού παίρνουν τα ηλεκτρόνια από τη σφαίρα;
Μήπως έχουμε φαινόμενο κβαντομηχανικής σήραγγας; !!!

Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
Διονύσης Μάργαρης(@dmargaris_2z73r8xw)
1 μήνας πριν

 Καλημέρα Ανδρέα.
Έχω στο μυαλό μου την εικόνα του σχήματος, όπου ένα δίπολο μόριο (το μόριο του νερού) πλησιάζει μια αρνητικά φορτισμένη σφαίρα.

comment image

Το δυναμικό της σφαίρας (το δυναμικό στο οποίο βρίσκεται το ηλεκτρόνιο) είναι αρνητικό, ενώ το δυναμικό στην περιοχή του υδρογόνου είναι θετικό ή τουλάχιστον λιγότερο αρνητικό από το δυναμικό της σφαίρας.
Άρα βλέπω το ηλεκτρόνιο να μετακινείται από χαμηλότερο δυναμικό (μεγαλύτερη δυναμική ενέργεια) σε ψηλότερο δυναμικό (μικρότερη δυναμική ενέργεια).
Δεν βλέπω κάποιο φράγμα δυναμικού, το οποίο θα πρέπει να «σπάσει».
Χάνω κάτι;

Ανδρέας Βαλαδάκης
1 μήνας πριν
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

Διονύση καλησπέρα.

Παρόμοια το βλέπω κι εγώ. Ωστόσο τα ηλεκτρόνια για να περάσουν σε περιοχή χαμηλότερης δυναμικής ενέργειας είναι ενδεχόμενο να πρέπει να διαπεράσουν κάποιο φράγμα δυναμικού το οποίο διαχωρίζει τις δύο περιοχές.

Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
Διονύσης Μάργαρης(@dmargaris_2z73r8xw)
1 μήνας πριν
Απάντηση σε  Ανδρέας Βαλαδάκης

Καλησπέρα Ανδρέα.
Θα είχαμε ένα φράγμα δυναμικού που να διαχωρίζει τις δύο περιοχές, αν είχαμε παρεμβολή για παράδειγμα ενός μονωτή (ένα φύλο χαρτιού…).
Εδώ βλέπω μια συνεχή μεταβολή του δυναμικού, χωρίς φράγμα.

Ανδρέας Βαλαδάκης
1 μήνας πριν
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

Πώς γίνεται να έχουμε δύο τοπικά ελάχιστα χωρίς ενδιάμεσά τους ένα τοπικό μέγιστο; Για να πάμε από το ένα πηγάδι στο άλλο θα πρέπει να ανέβουμε και να ξανακατέβουμε.

Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
Διονύσης Μάργαρης(@dmargaris_2z73r8xw)
1 μήνας πριν
Απάντηση σε  Ανδρέας Βαλαδάκης

Δεν βλέπω τοπικά ελάχιστα Ανδρέα.
Το ηλεκτρόνιο βρίσκεται στη σφαίρα με αρνητικό δυναμικό -β, ενώ πλησιάζει ένα πολωμένο μόριο με το θετικά άκρο του (το υδρογόνο) όπου έχει κάποιο θετικά δυναμικό +α, όπως στο σχήμα.

comment image

(η κόκκινη γραμμή το δυναμικό που οφείλεται στην σφαίρα).
Βλέπω δηλαδή το ελεύθερο ηλεκτρόνιο να μεταφέρεται από δυναμικό -β σε δυναμικό +α, χωρίς να μεταπηδά από ένα φρεάτιο σε άλλο.
Άλλο αν μετά την μεταφορά του, μεταβάλλεται το δυναμικό του πεδίου του αρνητικά φορτισμένου μορίου… το οποίο προφανώς καθίσταται αρνητικό.

Τελευταία διόρθωση1 μήνας πριν από Διονύσης Μάργαρης
Ανδρέας Βαλαδάκης
1 μήνας πριν
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

Πιο αναλυτικά: Πριν η σφαίρα φορτιστεί, καθώς τα ηλεκτρόνια πλησιάζουν της σφαίρα, η σφαίρα πολώνεται με τον θετικό πόλο της προς τη πλευρά των ηλεκτρονίων. Και όσο τα ηλεκτρόνια παραμένουν στη σφαίρα, η σφαίρα παραμένει πολωμένη, με το θετικό πόλο της στην περιοχή των ηλεκτρονίων. Άρα στη σφαίρα τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε θετικό δυναμικό.

Ανδρέας Βαλαδάκης
1 μήνας πριν
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

Στο θετικό άκρο του μορίου το δυναμικό είναι θετικό. Σ’ αυτό συμφωνούμε. Ωστόσο, λόγω της παρουσίας των ηλεκτρονίων, η σφαίρα έχει πολωθεί και στην περιοχή κοντά στα ηλεκτρόνια υπάρχει θετικό φορτίο. Σ’ αυτή την περιοχή λοιπόν βλέπω επίσης θετικό δυναμικό.

Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
Διονύσης Μάργαρης(@dmargaris_2z73r8xw)
1 μήνας πριν

Ανδρέα για ποια πόλωση μιλάς; Θεωρείς μονωτή τη σφαίρα;
Εγώ αναφέρομαι σε μια μεταλλική σφαίρα που έχει φορτισθεί αρνητικά έχοντας πλεόνασμα ελευθέρων ηλεκτρονίων, τα οποία μεταφέρονται στα μόρια των υδρατμών και απομακρύνονται από αυτήν.
Αν μιλάμε για μονωτική σφαίρα, τι είναι ο κάβουρας και τι το ζουμί του ή ποια ελεύθερα ηλεκτρόνια θα φύγουν;
Και με την ευκαιρία δύο επισημάνσεις:
1)Στο διάγραμμα που έδωσα παραπάνω |β|>>α, πράγμα που δεν φαίνεται στο σχήμα (έχει χρησιμοποιηθεί άλλη κλίμακα για τα δύο πεδία)
2) Σε ένα σημείο, ας πούμε στο άτομο του υδρογόνου που πλησιάζει, το συνολικό δυναμικό είναι το άθροισμα α+x, όπου x το δυναμικό εξαιτίας της σφαίρας. Έτσι τη στιγμή της επαφής, το δυναμικό στο σημείο αυτό θα είναι ίσο με -β+α>-β. Δηλαδή το ηλεκτρόνιο μεταβαίνει από χαμηλό δυναμικό σε ψηλότερο, ισοδύναμα από σημείο μεγάλης δυναμικής ενέργειας σε σημείο με μικρότερη. Όπως μια πέτρα που πέφτει στο πηγάδι…

Ανδρέας Βαλαδάκης
1 μήνας πριν
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

Νομίζω ότι και μια αγώγιμη σφαίρα πολώνεται με το μηχανισμό που περιέγραψα. Αν αυτός ο μηχανισμός είναι σωστός, η περίσσεια των ηλεκτρονίων βρίσκεται σε θετικό δυναμικό. Ωστόσο άσε με να το ξαναδώ. Αν βρω κάποιο λάθος θα σου γράψω.

Θοδωρής Βαχλιώτης
1 μήνας πριν

Καλησπέρα κι από εμένα. Για να συνεχίσω την ερώτηση Διονύση: Και τα μόρια του νερού μετατρέπονται σε ανιόντα; Που καταλήγουν τελικά αυτά τα ηλεκτρόνια;

Ανδρέας Βαλαδάκης
1 μήνας πριν

Διονύση καλημέρα.

Για την κατάσταση στην οποία βρίσκεται η περίσσεια των ηλεκτρονίων, πριν τα μόρια του νερού πλησιάσουν τη σφαίρα, δύο ερωτήσεις που θα μπορούσαν να τεθούν είναι η εξής:

Αν στη φορτισμένη σφαίρα τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε αρνητικό, ηλεκτρικό δυναμικό (και γι’ αυτό έχουν θετική, ηλεκτρική, δυναμική ενέργεια), γιατί παραμένουν στη σφαίρα; Δεν θα ‘πρεπε να κινηθούν προς σημεία χαμηλότερης δυναμικής ενέργειας, δηλαδή να απομακρυνθούν από τη σφαίρα;

Αν στη φορτισμένη σφαίρα τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε αρνητικό, ηλεκτρικό δυναμικό, πώς δημιουργείται αυτό το δυναμικό;

Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
Διονύσης Μάργαρης(@dmargaris_2z73r8xw)
1 μήνας πριν

Καλημέρα Θοδωρή, καλημέρα Ανδρέα.
Θοδωρή τι απογίνονται αυτά τα ηλεκτρόνια; Μα τι είναι η ατμόσφαιρα παρά ένας “ωκεανός” στον οποίο περιέχονται τεράστιοι αριθμοί φορτίων ανά μονάδα όγκου;
Πώς παράγονται αυτά;
Ο κύριος μηχανισμός παραγωγής ηλεκτρικών φορτίων στην ατμόσφαιρα είναι ο φωτοϊονισμός των ουδέτερων αερίων συστατικών μέσω της πρόσπτωσης και απορρόφησης της πλέον ενεργητικής ηλιακής ακτινοβολίας.
Στην κατώτερη ατμόσφαιρα όμως οι κύριες πηγές παραγωγής φορτίων, είναι:
(α) η προσπίπτουσα κοσμική ακτινοβολία, και (β) οι ραδιενεργές ουσίες που αποσυντίθενται στην επιφάνεια της γης, αλλά και στην ατμόσφαιρα.
Τι απογίνονται τα φορτία αυτά; Αλληλοεξουδετερώνονται κυρίως με τις ηλεκτρικές εκκενώσεις, βλέπε αστραπές…

Ανδρέα, δεν μπορούμε να έχουμε μια μονωμένη μεταλλική σφαίρα; Μια σφαίρα που να στηρίζεται σε μια ξύλινη βάση;
Αυτήν την σφαίρα δεν μπορούμε να την φορτίσουμε αρνητικά, με τη βοήθεια μιας μηχανής Wimshurst;comment image

Αλλά τότε εξαιτίας των φορτίων που θα αποκτήσει η σφαίρα, δεν θα αποκτήσει αρνητικό δυναμικό; Τι μας λέει η εξίσωση V=kQ/r;
Η σφαίρα θα έχει θετικό ή αρνητικό δυναμικό;

Τελευταία διόρθωση1 μήνας πριν από Διονύσης Μάργαρης
Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
Διονύσης Μάργαρης(@dmargaris_2z73r8xw)
1 μήνας πριν

Αλλά και για να συνδέουμε τα θέματα, μια και ο Φασουλόπουλος ασχολείται τελευταία με τους Βραζιλιάνους Φυσικούς:
Ο Βραζιλιάνος ερευνητής Φερνάντο Γκαλεμπέκ παρουσίασε μια νέα μέθοδο βάσει της οποίας μικρά ηλεκτρικά φορτία είναι δυνατό να συλλεχθούν απευθείας από τον υγρό αέρα, παράγοντας ηλεκτρισμό.
Όπως δηλαδή το «φως» συλλέγεται από τα ηλιακά πάνελ των φωτοβολταϊκών και μετατρέπεται σε ηλεκτρισμό, θα μπορούσε ο ηλεκτρισμός να συλλέγεται και από ανάλογα πάνελ απευθείας από τον υγρό αέρα.
Σύμφωνα με τον Γκαλεμπέκ η πρωτοποριακή τεχνολογία αξιοποιεί ένα ελάχιστα γνωστό ατμοσφαιρικό φαινόμενο ενώ οι δοκιμές που έχει κάνει δείχνουν πώς διάφορα μέταλλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να συλλέξουν αυτόν τον «αέρινο ηλεκτρισμό», ιδίως σε περιοχές με υγρό κλίμα. Ο Γκαλεμπέκ εκτιμά ότι μελλοντικά μπορεί να υπάρχουν ειδικά «υδροηλεκτρικά πάνελ», όπως τα φωτοβολταϊκά, που θα συλλέγουν τον ηλεκτρισμό από την ατμόσφαιρα.
περισσότερα…

Ανδρέας Βαλαδάκης
1 μήνας πριν

Στην εικόνα φαίνεται σχηματικά η περίσσεια του αρνητικού φορτίου – ηλεκτρόνια σε ουδέτερο σώμα. Λόγω της προσθήκης των επιπλέον ηλεκτρονίων το αρχικό φορτίο του σώματος έχει αναδιαταχθεί, όπως φαίνεται στην εικόνα. Αποτέλεσμα: τα ηλεκτρονία που προστέθηκαν βρίσκονται πλέον στο ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται κυρίως από τα θετικά φορτία που βρίσκονται δίπλα τους, δηλαδή βρίσκονται σε περιοχή θετικού δυναμικού. Άρα αυτά τα ηλεκτρόνια έχουν αρνητική δυναμική ενέργεια.
Παρατήρηση: Το συνολικό φορτίο της σφαίρας δημιουργεί – όπως πολύ σωστά αναφέρει ο Διονύσης – αρνητικό δυναμικό. Τα επιπλέον ηλεκτρόνια ωστόσο βρίσκονται – όπως περιέγραψα – σε θετικό δυναμικό. Για τη μετακίνηση των ηλεκτρονίων πρέπει να λάβουμε υπόψη μας το δυναμικό μέσα στο οποίο βρίσκονται και όχι το δυναμικό που δημιουργούν.
comment image

Τελευταία διόρθωση1 μήνας πριν από Διονύσης Μάργαρης
Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
Διονύσης Μάργαρης(@dmargaris_2z73r8xw)
1 μήνας πριν
Απάντηση σε  Ανδρέας Βαλαδάκης

Καλησπέρα Ανδρέα.
Δεν θα συμφωνήσω με την παραπάνω λογική.
Κάθε ηλεκτρόνιο βρίσκεται στο ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργούν όλα τα θετικά φορτία και όλα τα αρνητικά φορτία της σφαίρας.
Άρα για να δούμε τι κάνει το ΕΝΑ ηλεκτρόνιο, θα πρέπει να πάρουμε το δυναμικό που δημιουργούν όλα τα άλλα φορτία και που αυτό δεν είναι άλλο από το δυναμικό του αγωγού! Αλλά αυτό το δυναμικό δεν είναι εδώ θετικό και λίγο πιο πέρα αρνητικό!
Προφανώς είναι αρνητικό και το ίδιο σε κάθε σημείο της σφαίρας.
Να το υπολογίσουμε;
Αν η σφαίρα φέρει φορτίο -1μC, θα πρέπει να αφαιρεθεί το φορτίο του ενός ηλεκτρονίου!!!
Τι λες αξίζει να το υπολογίσουμε;
Συμπέρασμα:
Το ένα ηλεκτρόνιο μεταφέρεται από ένα σημείο με δυναμικό αυτό της σφαίρας και μεταβαίνει στο δυναμικό του άκρου του μορίου.

Τελευταία διόρθωση1 μήνας πριν από Διονύσης Μάργαρης
Ανδρέας Βαλαδάκης
1 μήνας πριν
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

Θα βοηθούσε αν απαντούσαμε στο εξής ερώτημα: Αν κάθε ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε αρνητικό δυναμικό, δηλαδή έχει θετική δυναμική ενέργεια, γιατί δεν δραπετεύει στο άπειρο;