Практичный способ зарядки: Apple придумала «реальный и практичный» способ зарядки телефонов — Эксперт — интернет-магазин электроники и бытовой техники

Содержание

Apple придумала практичный способ беспроводной зарядки

Техника

03 Декабря 2012 11:1203 Дек 2012 11:12 |

Apple предложила собственную технологию беспроводной зарядки мобильных устройств и компьютерных аксессуаров. Чтобы их подзарядить, необходимо, чтобы устройства были размещены в «виртуальной зоне подзарядки», радиус которой составляет до метра.

Apple придумала «реальный и практичный» способ беспроводной зарядки мобильных устройств, сообщает AppleInsider со ссылкой на заявку на патент.

Эта заявка, под названием «Использование беспроводной энергии в локальной вычислительной среде», была опубликована Бюро по патентам и товарным знакам США 29 ноября 2012 г.

Изобретатели предложили использовать так называемый «магнитный резонанс ближнего поля» для передачи энергии, когда передающее устройство является «резонатором», а принимающее устройство работает на частоте этого резонатора, получая энергию.

Резонатором может быть как самостоятельное устройство или USB-адаптер, так и настольный компьютер или ноутбук. Мобильные устройства, такие как смартфоны, планшеты, а также компьютерные аксессуары — клавиатура, мышь — должны находиться на расстоянии не более одного метра от резонатора, в так называемой «виртуальной зоне подзарядки». Таким образом, практичность технологии заключается в том, что устройства не нужно класть на специальные приспособления, чтобы их зарядить, они могут быть на комфортном для пользователя расстоянии от источника энергии.

Схема беспроводной зарядки с ретрансляторами

«Ланит Омни» представила свою low-code платформу

ПО

Помимо Apple, интерес в беспроводной передаче энергии проявляет Intel. Компании вместе разрабатывают перспективные технологии. Например, стандарт высокоскоростной проводной передачи данных Thunderbolt — их совместная разработка.

В конце октября группа заинтересованных компаний создала альянс, целью которого станет стандартизация технологии беспроводной передачи энергии. «Новая гибкая спецификация», как заявили представители альянса Alliance for Wireless Power (A4WP), «позволит потребителям заряжать из мобильные устройства на множестве совместимых поверхностей».

На рынке уже появились некоторые устройства, например, Nokia Lumia 920, которые поддерживают стандарт беспроводной передачи энергии Qi, разработанный консорциумом Wireless Power Consortium в 2010 г.

Что лучше — ГЛОНАСС или GPS: главные различия систем навигации

Сергей Попсулин

Apple придумала практичный способ беспроводной зарядки

04.12.201204.03.2020 Производство электроники Новости

Эта заявка, под названием «Использование беспроводной энергии в локальной вычислительной среде», была опубликована Бюро по патентам и товарным знакам США 29 ноября 2012 г. Подана в бюро она была в ноябре 2010 г.

Резонатором может быть как самостоятельное устройство или USB-адаптер, так и настольный компьютер или ноутбук. Мобильные устройства, такие как смартфоны, планшеты, а также компьютерные аксессуары – клавиатура, мышь – должны находиться на расстоянии не более одного метра от резонатора, в так называемой «виртуальной зоне подзарядки». Таким образом, практичность технологии заключается в том, что устройства не нужно класть на специальные приспособления, чтобы их зарядить, они могут быть на комфортном для пользователя расстоянии от источника энергии.

При этом сами мобильные устройства и аксессуары могут играть роль ретрансляторов. Например, если смартфон лежит далеко от резонатора, то он может заряжаться через клавиатуру. Для подключения устройств к резонатору предложено использовать стандартные технологии беспроводной связи Wi-Fi и Bluetooth.

Схема беспроводной зарядки с ретрансляторами

Источник: CNews

Читайте также:
Аpple собирается внедрить беспроводную зарядку аккумуляторов

Практическое руководство по зарядке аккумуляторов с помощью химии

В предыдущей статье «Практические советы по увеличению срока службы аккумулятора» мы обсудили несколько различных способов продления срока службы аккумулятора. Одним из них является подготовка, которая требует рекомендаций по зарядке для различных составов аккумуляторов, в частности, для аккумуляторов на основе никеля, лития и свинца.

Давайте кратко рассмотрим зарядку этих химикатов и несколько практических правил.

Батареи на основе никеля

Как никель-металлогидридная (Ni-MH) батарея, так и ее предшественница, никель-кадмиевая (Ni-Cd или NiCad) батарея, заряжаются с использованием метода, называемого постоянным постоянным током. напряжение (CCV). Полный заряд достигается при небольшом падении напряжения после устойчивого роста. В отличие от химии на основе лития и свинца, которые заряжаются регулируемым током, напряжение поднимается свободно. Это делает никелевые батареи более сложными для зарядки.

Никель-кадмиевые батареи : Подобно системам батарей на основе свинца, недавно приобретенные никель-кадмиевые батареи не полностью форматируются или заполняются производителем. NiCad аккумуляторы следует заряжать в течение 16–24 часов перед использованием, если иное не указано в сопроводительных инструкциях. Зарядка будет служить для выравнивания уровней заряда элементов батареи, которые могли независимо разряжаться с различной скоростью. Это также облегчит перераспределение электролитов батареи, которые имеют тенденцию оседать на дно после длительного хранения.

Оптимальная производительность никель-кадмиевой батареи связана с ее качеством. В то время как качественные элементы могут работать оптимально после 5–7 циклов, более дешевым элементам может потребоваться 50 или более циклов для достижения их номинальных характеристик. После выхода на полную мощность производительность начнет постепенно снижаться.

При полной зарядке никель-кадмиевые батареи будут продолжать получать минимальный ток струйки, чтобы компенсировать их саморазряд. Поскольку длительные непрерывные подзарядки полностью заряженной батареи нагружают ее, не рекомендуется без необходимости откладывать извлечение заряженных батарей из зарядного устройства.

Никель-металлогидридные батареи : Зарядка никель-металлогидридных батарей представляет собой более сложный технический процесс, чем их кадмиевые аналоги. Большинство современных зарядных устройств, разработанных для аккумуляторов на основе никеля, могут работать с обоими типами аккумуляторов. К сожалению, более дешевые зарядные устройства склонны к неправильной зарядке. Это можно компенсировать пониманием технических концепций, таких как оценка SoC (состояние заряда) для ручной установки времени заряда.

В качественных зарядных устройствах для перезаряжаемых аккумуляторов часто используется ступенчато-дифференциальный метод зарядки, который включает в себя первоначальную быструю зарядку до заданного порогового напряжения и снижение его по мере продолжения сеанса зарядки. За каждым достигнутым порогом следует период восстановления в несколько минут. Агрессивное зарядное устройство, использующее этот метод, позволяет, например, вашим перезаряжаемым батареям типа АА достичь более высокого прироста емкости, но также имеет одну оговорку: нагрузка, оцениваемая для вашей батареи, со временем снижает ее эффективность и сокращает срок ее службы.

Как и в случае с никель-кадмиевыми батареями, не рекомендуется оставлять заряженные батареи в зарядном устройстве для возможного использования. Удалите их заранее и, при желании, быстро зарядите их непосредственно перед использованием.

Литиевые батареи (литий-ионные)

Адаптивный химический состав литиевых батарей делает их хорошими кандидатами для применения в возобновляемых источниках энергии, таких как солнечные панели и ветряные турбины; а с простой схемой заряда технический процесс, связанный с зарядкой литий-ионной батареи, упрощается и устраняет необходимость в выравнивающей зарядке. Следует отметить, что, за некоторыми исключениями, большинство бытовых и промышленных зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов не обеспечивают регулировку напряжения окончания заряда, что, вероятно, продлит срок службы аккумуляторов. Вариант рассматривается как усложняющий зарядное устройство.

На практике, как и в случае с другими химическими элементами аккумуляторов, может возникнуть нестабильность, если зарядить литий-ионный аккумулятор выше номинального напряжения. Осторожность и правильное обращение имеют первостепенное значение для предотвращения угроз безопасности, таких как пожары и расплавления, которые могут возникнуть в результате перезарядки или неправильного обращения.

Литий-ионные аккумуляторы не поглощают перезаряд и должны регулярно отключаться от сети незадолго до достижения максимального заряда. Работа на частично заряженных аккумуляторах фактически увеличивает срок их службы. Непрерывная струйная зарядка может способствовать покрытию металлическим литием и создавать проблемы безопасности. Некоторые литий-ионные зарядные устройства, предназначенные для режима ожидания, применяют кратковременную дозарядку, чтобы компенсировать небольшой саморазряд батареи и ее защитной схемы, если оставить ее в зарядном устройстве для готовности к работе. Другие позволят напряжению батареи немного упасть, чтобы уменьшить перенапряжение и продлить срок службы батареи.

Батарея, заряженная во время установки или встроенная в родительское устройство, не должна использоваться одновременно. Родительское устройство должно быть выключено или, как минимум, оставлено в неактивном спящем режиме. В противном случае создается паразитная нагрузка, потребляющая ток при одновременной зарядке. Это может привести к тому, что ваше устройство будет ошибочно сигнализировать о том, что батарея заряжена, когда это не так, или показывать более низкий уровень заряда, когда батарея на самом деле полностью заряжена. Неправильная индикация заряда батареи подвергает стрессу вашу литий-ионную батарею.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Как и никель-кадмиевые аккумуляторы, свинцово-кислотные аккумуляторы реализуют метод зарядки постоянным током и постоянным напряжением (CCCV) и не могут заряжаться так же быстро, как другие аккумуляторные системы. Ожидайте, что время зарядки будет составлять 12–16 часов для большинства устройств, например, автомобильного или мотоциклетного аккумулятора; и до 36–48 часов для более крупных стационарных аккумуляторных систем, таких как те, которые используются в приложениях с высокой выходной мощностью (например, большие генераторы). Многоступенчатые методы и более высокие зарядные токи могут сократить время зарядки, но это происходит за счет утраты дозаряда, как описано ниже.

Свинцово-кислотные аккумуляторы проходят три этапа зарядки:

Заряд постоянным током , при котором свинцово-кислотный аккумулятор заряжается примерно до 70 процентов за 5–8 часов. Как только уровень напряжения достигнут, аккумулятор плавно переходит к следующей фазе зарядки.
Дополнительный заряд, , который включает большую часть оставшегося времени заряда при пониженном зарядном токе и сравним с неактивным или расслабленным состоянием. Этот этап обеспечивает насыщение. Постоянное лишение этого этапа в конечном итоге снизит производительность вашей батареи из-за накопления кристаллов сульфата свинца (состояние, известное как сульфатация) и ее неспособности принять полную замену.
Этот этап зарядки жизненно важен для поддержания работоспособности вашей свинцово-кислотной батареи.
Плавающий заряд , который помогает компенсировать потерю мощности во время саморазряда и поддерживать максимальный уровень заряда аккумулятора. Если ваше зарядное устройство не имеет стадии подзарядки, рекомендуется вынимать аккумулятор из зарядного устройства через 48 часов и перезаряжать его каждые 6 месяцев.

Свинцово-кислотные аккумуляторы всегда должны храниться заряженными, а каждые 6 месяцев следует производить дозаправку для предотвращения сульфатации.

Следует понимать две концепции уникального химического состава свинцово-кислотных аккумуляторов в отношении зарядки:

Генерация кислорода или выделение газа, происходит при перезарядке батареи. Этого можно избежать, используя качественное трехступенчатое зарядное устройство, которое будет поддерживать напряжение ниже стадии выделения газа, ограничивая напряжение заряда и снижая его до плавающего заряда.

Полив часто игнорируется и неправильно применяется для обслуживания залитых свинцово-кислотных аккумуляторов; тем не менее, это один из самых важных для поддержания его здоровья. Вода истощается из-за использования и перезарядки. Вы можете оценить необходимую частоту полива, проверяя аккумулятор каждые несколько недель. Цель состоит в том, чтобы верхние части ваших тарелок всегда были погружены в воду. Окисление под воздействием воздуха может необратимо уменьшить емкость аккумулятора и снизить его производительность. Поливайте батарею деионизированной или дистиллированной водой. При подготовке к зарядке аккумулятора избегайте заполнения до нужного уровня, так как это может привести к переполнению аккумулятора во время процесса зарядки; скорее долейте воду после зарядки. Также важно никогда не добавлять электролит, так как это может способствовать коррозии.

Выводы и общие правила

NiCad и Ni-MH аккумуляторы	Литий-ионные батареи	Свинцово-кислотные батареи
Эффективность зарядки составляет почти 100 процентов при уровне заряда до 70 процентов. Аккумулятор остается холодным, но начинает нагреваться с уменьшением эффективности до полного заряда.	Выключите устройство или отключите нагрузку (например, прекратите использование устройства) во время зарядки, чтобы обеспечить беспрепятственное падение тока во время насыщения. Паразитная нагрузка может сбить с толку зарядное устройство.	Подзарядка после каждого использования предотвращает сульфатацию Определите правильную программу зарядки для вашей свинцово-кислотной батареи. Рекомендуемые пороговые значения напряжения можно найти в спецификациях производителя.
Недорогие зарядные устройства часто неправильно измеряют уровень заряда. Батареи, которые теплые на ощупь, должны быть удалены. Зарядное устройство, которое «готовит» аккумуляторы до тех пор, пока они не станут горячими на ощупь, может указывать на неисправное зарядное устройство.	Литий-ионные аккумуляторы не нужно регулярно заряжать до полной емкости. Частичный заряд, например, 75 процентов, лучше. Прекратите использование зарядного устройства или аккумулятора, если они слишком теплые на ощупь.	Залитые свинцово-кислотные аккумуляторы всегда должны быть полностью погружены в электролит. Заполните батарею деионизированной или дистиллированной водой, чтобы покрыть пластины. Переполнение может привести к разливу кислоты во время зарядки. Никогда не добавляйте электролиты.
Заряжайте при комфортной комнатной температуре Не заряжайте при высоких или низких температурах.	Заряжайте при умеренной комнатной температуре и никогда при температуре замерзания.	Заряжайте в хорошо проветриваемом помещении. При зарядке образуется горючий газообразный водород. Уменьшите напряжение плавающего заряда, если температура окружающей среды выше 29°C (85°F) и избегайте зарядки при температуре выше 49°C (120°F). Никогда не заряжайте замерзший аккумулятор.
Не храните никелевые батареи в зарядном устройстве для последующего использования. По завершении сеанса зарядки извлеките аккумуляторы.	Не храните литий-ионный аккумулятор полностью разряженным или в зарядном устройстве. Хранить при комнатной температуре и, в идеале, при 40-50-процентном уровне заряда.	Не храните свинцово-кислотный аккумулятор при низком уровне заряда и не допускайте его замерзания. Разряженная батарея замерзает быстрее, чем полностью заряженная.
Используйте зарядное устройство, предназначенное для вашего типа аккумулятора. Зарядное устройство, предназначенное для зарядки Ni-MH, может заряжать Ni-MH аккумулятор, но зарядное устройство NiCad перезарядит и повредит Ni-MH аккумулятор.	Зарядные устройства не всегда могут обеспечить полную зарядку, что означает, что ваша батарея может быть не полностью заряжена, когда указано «готово» или «100%».	Пузырьки газа в залитом свинцово-кислотном аккумуляторе указывают на то, что он приближается к полному уровню заряда. На отрицательной пластине появляются пузырьки водорода, а на положительной — кислород.

Вы можете узнать больше об аккумуляторных батареях и зарядных устройствах в этих замечательных статьях:

Факторы, которые следует учитывать при выборе зарядного устройства

Советы для ремонта или модернизации аккумуляторов

Smart технология аккумуляторов и советы по использованию

Учебное пособие по физике: зарядка индукцией

В предыдущем разделе урока 2 обсуждался процесс зарядки объекта за счет трения или трения. Зарядка трением — очень распространенный метод зарядки объекта. Однако это не единственный процесс, посредством которого объекты заряжаются. В этом разделе Урока 2 зарядка индукционным методом . Индукционная зарядка — это метод, используемый для зарядки объекта без фактического прикосновения объекта к любому другому заряженному объекту. Понимание заряда индукцией требует понимания природы проводника и понимания процесса поляризации. Если вы еще не знакомы с этими темами, вы можете ознакомиться с ними, прежде чем читать дальше.

Зарядка системы из двух сфер с помощью отрицательно заряженного объекта

Одна обычная демонстрация, проводимая в классе физики, включает индукционную зарядку двух металлических сфер. Металлические сферы поддерживаются изолирующими стойками, так что любой заряд, полученный сферами, не может попасть в землю . Сферы расположены рядом (см. диаграмму I ниже) так, чтобы образовалась система из двух сфер. Будучи сделанным из металла (проводника), электроны могут свободно перемещаться между сферами — из сферы А в сферу В и наоборот. Если резиновый шарик зарядить отрицательно (например, натирая его шерстью животного) и приблизить к сферам, электроны внутри системы из двух сфер будут вынуждены удаляться от шарика. Это просто принцип отталкивания одинаковых зарядов. Заряженные отрицательно, электроны отталкиваются отрицательно заряженным шариком. А находясь в проводнике, они могут свободно перемещаться по поверхности проводника. В последствии есть массовая миграция электронов из сферы А в сферу В. Эта миграция электронов приводит к поляризации системы из двух сфер (см. диаграмму ii ниже). В целом двухсферная система электрически нейтральна. Однако движение электронов из сферы А в сферу В отделяет отрицательный заряд от положительного. Глядя на сферы по отдельности, было бы правильно сказать, что сфера А имеет общий положительный заряд, а сфера В имеет общий отрицательный заряд. Как только система из двух сфер поляризована, сфера B физически отделяется от сферы A с помощью изолирующей подставки. Будучи оттянутым дальше от воздушного шара, отрицательный заряд, вероятно, равномерно перераспределяется вокруг сферы B (см. диаграмму iii ниже). Между тем, избыточный положительный заряд на сфере А остается рядом с отрицательно заряженным шариком, в соответствии с принципом притяжения противоположных зарядов. Когда воздушный шар отрывается, заряд равномерно распределяется по поверхности обеих сфер (см. диаграмму IV ниже). Это распределение происходит по мере того, как оставшиеся электроны в сфере А перемещаются по поверхности сферы до тех пор, пока избыточный положительный заряд не будет распределен равномерно. (Это распределение положительного заряда на проводнике подробно обсуждалось ранее в Уроке 1.)

Закон сохранения заряда

Закон сохранения заряда легко соблюдается в процессе индукционной зарядки. Рассматривая приведенный выше пример, можно рассматривать две сферы как систему. До процесса зарядки общий заряд системы был равен нулю. Внутри двух сфер было равное количество протонов и электронов. На диаграмме II. выше, электроны были вынуждены двигаться от сферы A к сфере B. В этот момент отдельные сферы становятся заряженными. Количество положительного заряда на сфере А равно количеству отрицательного заряда на сфере В. Если на сфере А 1000 единиц положительного заряда, то на сфере В 1000 единиц отрицательного заряда. Определение общего заряда системы является простой арифметикой; это просто сумма зарядов отдельных сфер.

Общий заряд двух сфер = +1000 единиц + (-1000 единиц) = 0 единиц

Общий заряд системы из двух объектов после процесса зарядки такой же, как и до процесса зарядки. Заряд не создается и не уничтожается во время этого процесса зарядки; он просто передается от одного объекта к другому в виде электронов.

Зарядка системы из двух сфер с помощью положительно заряженного объекта

Приведенные выше примеры показывают, как отрицательно заряженный воздушный шар используется для поляризации системы из двух сфер и, в конечном итоге, для зарядки сфер за счет индукции. Но что произойдет со сферой А и сферой В, если для поляризации системы из двух сфер сначала использовать положительно заряженный объект? Чем будет отличаться результат и как изменится движение электрона?

Рассмотрим приведенный ниже рисунок, на котором положительно заряженный воздушный шар подносится к сфере A. Наличие положительного заряда вызывает массовую миграцию электронов из сферы B в сторону (и внутрь) сферы A. Это движение вызвано простым принципом, согласно которому противоположности притягиваются. Отрицательно заряженные электроны всей системы из двух сфер притягиваются к положительно заряженному шару. Это движение электронов из сферы B в сферу A оставляет сферу B с общим положительным зарядом и сферу A с общим отрицательным зарядом. Система двух сфер была поляризована. Положительно заряженный воздушный шар все еще находится поблизости, сфера B физически отделена от сферы A. Избыточный положительный заряд равномерно распределен по поверхности сферы B. Избыточный отрицательный заряд на сфере A остается смещенным к левой стороне сферы, позиционируя близко к воздушному шару. После того, как воздушный шар удален, электроны перераспределяются вокруг сферы А до тех пор, пока избыточный отрицательный заряд не будет равномерно распределен по поверхности. В конце концов, сфера А заряжается отрицательно, а сфера В — положительно.

Этот процесс индукционной зарядки можно использовать для зарядки пары банок. Это достаточно простой эксперимент, который можно повторить дома. Две банки из-под поп-музыки крепятся на пенопластовые стаканчики с помощью скотча. Банки ставят рядом и к одной из банок подносят отрицательно заряженный резиновый шарик (натертый шерстью животных). Наличие отрицательного заряда вблизи банки вызывает движение электрона из банки А в банку В (см. схему). Как только банки разделены, банки заряжаются. Тип заряда на банках можно проверить, посмотрев, притягивают ли они отрицательно заряженный воздушный шар или отталкивают отрицательно заряженный воздушный шар. Конечно, мы ожидаем, что банка А (будучи положительно заряженной) будет притягивать отрицательно заряженный шар, а банка Б (будучи отрицательно заряженной) должна отталкивать отрицательно заряженный шарик. В процессе индукционной зарядки роль воздушного шара состоит в том, чтобы просто вызвать движение электронов из одной банки в другую. Он используется для поляризации двухбаночной системы. Воздушный шар никогда не поставляет электроны в банку А (если только вы не услышите искру, указывающую на разряд молнии из воздушного шара в банку).

Важность заземления при индукционной зарядке

В рассмотренных выше случаях индукционной зарядки предельный заряд объекта никогда не является результатом движения электрона от заряженного объекта к изначально нейтральным объектам. Воздушный шар никогда не передает электроны сферам и не получает их от них; стеклянный стержень также не передает электроны сферам и не принимает их от них. Нейтральный объект, ближайший к заряженному объекту (сфера А в этих обсуждениях), получает свой заряд от объекта, к которому он прикасается. В приведенных выше случаях вторая сфера используется для доставки электронов к сфере А или для приема электронов от сферы А. Роль сферы В в приведенных выше примерах состоит в том, чтобы служить поставщиком или приемником электронов в ответ на объект, который приближается к сфере A. В этом смысле сфера B действует как земля .

Чтобы дополнительно проиллюстрировать важность заземления , рассмотрим индукционную зарядку одиночной проводящей сферы. Предположим, что отрицательно заряженный резиновый шарик подносят к одной сфере, как показано ниже (диаграмма 2). Наличие отрицательного заряда вызовет движение электрона в сфере. Поскольку одинаковые заряды отталкиваются, отрицательные электроны внутри металлической сферы будут отталкиваться отрицательно заряженным шариком. Произойдет массовая миграция электронов с левой стороны сферы на правую сторону сферы, что приведет к поляризации заряда внутри сферы (Диаграмма 2). Как только заряд внутри сферы стал поляризованным, к сфере прикасаются. Прикосновение к сфере позволяет электронам покинуть сферу и двигаться через руку к «земле» (Диаграмма 3). Именно в этот момент сфера приобретает заряд. Когда электроны покинули сферу, сфера приобретает положительный заряд (диаграмма 4). Как только воздушный шар удаляется от сферы, избыточный положительный заряд перераспределяется (за счет движения оставшихся электронов) таким образом, что положительный заряд равномерно распределяется по поверхности сферы.

В этом примере индукционной зарядки следует отметить несколько моментов. Во-первых, обратите внимание, что третий шаг процесса включает прикосновение человека к сфере. Человек выполняет роль земли. По сравнению с индукционной зарядкой двухсферной системы человек просто заменил вторую сферу (Сферу Б). Электроны внутри сферы отталкиваются отрицательным шаром и стараются дистанцироваться от него, чтобы свести к минимуму отталкивающие эффекты. (Этот фактор расстояния будет подробно обсуждаться в Уроке 3). В то время как эти электроны стекаются к правой стороне сферы, чтобы дистанцироваться от отрицательно заряженного шара, они сталкиваются с другой проблемой. Говоря человеческим языком, можно сказать, что избыточные электроны на правой стороне сферы не только находят шар равным отталкивающий , они также находят друг друга отталкивающим . Им просто нужно больше места, чтобы дистанцироваться как от воздушного шара, так и друг от друга. К большому сожалению для этих электронов, у них закончилось недвижимое имущество; они не могут пойти дальше границы сферы. Слишком много электронов в одном и том же районе — это нехорошо. И когда рука приближается, эти отрицательные электроны видят возможность обрести больше недвижимого имущества — обширное тело человека, в котором они могут бродить и впоследствии отдаляться еще дальше друг от друга. Именно в этом смысле рука и тело, к которому она прикреплена (при условии, конечно, что рука прикреплена к телу) служат основанием. А 9Земля 0011 — это просто большой объект, который служит почти бесконечным источником электронов или стоком для электронов. Земля содержит такое огромное пространство, что это идеальный объект либо для приема электронов, либо для снабжения электронами любого объекта, который должен избавиться от них или получить их.

Второе, что следует отметить в процессе индукционной зарядки, показанном выше, это то, что сфера приобретает заряд напротив воздушного шара. Это всегда будет наблюдаемым случаем. Если отрицательно заряженный предмет зарядить нейтральный предмет индукцией, то нейтральный предмет приобретет положительный заряд. И если положительно заряженный предмет зарядить нейтральный предмет индукцией, то нейтральный предмет приобретет отрицательный заряд. Если вы понимаете процесс индукционной зарядки, вы можете понять, почему так будет всегда. Заряженный объект, который приближается, всегда будет отталкивать одноименные заряды и притягивать противоположные заряды. В любом случае заряжаемый объект приобретает заряд, противоположный заряду объекта, использованного для создания заряда. Чтобы дополнительно проиллюстрировать это, на диаграмме ниже показано, как положительно заряженный воздушный шар будет заряжать сферу отрицательно за счет индукции.

Электрофорус

Лаборатория Электрофоруса обычно используется для демонстрации метода индукционной зарядки. В этой лаборатории плоскую пластину из пенопласта натирают шерстью животных, чтобы придать пене отрицательный заряд. Электроны переносятся с шерсти животных на пену, более любящую электроны (диаграмма I). Алюминиевая пластина для пирога приклеена к стакану из пенопласта; алюминий является проводником, а пенополистирол служит изолирующей ручкой. Когда алюминиевая пластина приближается, электроны внутри алюминия отталкиваются отрицательно заряженной пластиной из пенопласта. Происходит массовая миграция электронов к краю алюминиевой пластины. В этот момент алюминиевая круговая пластина поляризована, при этом отрицательный заряд расположен вдоль верхнего края, самого дальнего от пенопластовой пластины (Диаграмма 2). Затем прикасаются к краю пластины, обеспечивая путь от алюминиевой пластины к земля . Электроны вдоль обода отталкиваются не только отрицательной пенопластовой пластиной, но и друг от друга. Таким образом, после прикосновения происходит массовая миграция электронов от обода к человеку, касающемуся обода (Диаграмма 3). Будучи гораздо большего размера, чем алюминиевая пластина пирога, человек предоставляет больше места для взаимно отталкивающихся электронов. В тот момент, когда электроны покидают алюминиевую пластину, алюминий можно считать заряженным объектом. Потеряв электроны, алюминий имеет больше протонов, чем электронов, и поэтому заряжен положительно. Как только пенопластовая пластина удалена, избыточный положительный заряд распределяется по поверхности алюминиевой пластины, чтобы минимизировать общие силы отталкивания между ними (диаграмма 4).

Лаборатория Электрофоруса дополнительно иллюстрирует, что при зарядке нейтрального объекта индукцией заряд, сообщаемый объекту, противоположен заряду объекта, используемого для индукции заряда. В этом случае пластина из пенопласта была заряжена отрицательно, а пластина из алюминия стала заряжена положительно. Лаборатория также показывает, что никогда не происходит переноса электронов между пластиной из пенопласта и алюминиевой пластиной. Алюминиевая пластина заряжается за счет передачи электронов на землю. Наконец, можно отметить, что роль заряженного объекта в индукционной зарядке состоит в том, чтобы просто поляризовать заряжаемый объект. Эта поляризация возникает, когда отрицательная пенопластовая пластина отталкивает электроны с ближней стороны, заставляя их двигаться к противоположной стороне алюминиевой пластины. Наличие положительного заряда на дне алюминиевой пластины является результатом ухода электронов из этого места. Протоны не двигались вниз через алюминий. Протоны всегда были там с самого начала; просто они потеряли свои электронные партнеры . Протоны зафиксированы на месте и неспособны двигаться ни в каком электростатическом эксперименте.

Электроскоп

Другим распространенным лабораторным опытом, иллюстрирующим метод индукционной зарядки, является лаборатория электроскопа. В лаборатории электроскопа положительно заряженный объект, например алюминиевая пластина, используется для индукционной зарядки электроскопа. Электроскоп — это устройство, способное обнаруживать присутствие заряженного объекта. Он часто используется в электростатических экспериментах и демонстрациях для проверки заряда и определения типа заряда, присутствующего на объекте. Существуют всевозможные разновидности и марки электроскопов, от электроскопа с золотым листом до игольчатого электроскопа.

Несмотря на то, что существуют разные типы электроскопов, принцип работы каждого из них одинаков. Электроскоп обычно состоит из проводящей пластины или ручки, проводящего основания и либо пары проводящих пластин, либо проводящей иглы. Поскольку все рабочие части электроскопа являются проводящими, электроны могут перемещаться с пластины или ручки в верхней части электроскопа на иглу или листья в нижней части электроскопа. К предметам обычно прикасаются или держат рядом с пластиной или ручкой, вызывая тем самым движение электронов в иглу или листья (или от иглы/листьев к пластине/ручке). Золотые листочки или игла электроскопа — единственные подвижные части. Как только в игле или золотых листьях появляется избыток электронов (или недостаток электронов), возникает эффект отталкивания между одноименными зарядами, заставляющий листья отталкивать друг друга или иглу отталкиваться от основания, на котором она покоится. на. Всякий раз, когда наблюдают за этим движением листьев/иголки, можно сделать вывод, что там присутствует избыток заряда – положительного или отрицательного. Важно отметить, что движение лепестков и иглы никогда прямо не указывает на тип заряда на электроскопе; это только указывает на то, что электроскоп обнаруживает заряд.

Предположим, что для демонстрации индукционной зарядки используется игольчатый электроскоп. Алюминиевая пластина для пирога сначала заряжается положительно в процессе индукции (см. Обсуждение выше). Затем алюминиевую пластину держат над пластиной электроскопа. Поскольку алюминиевая пластина не касается электроскопа, заряд на алюминиевой пластине НЕ передается электроскопу. Тем не менее, алюминиевая пластина пирога действительно влияет на электроны в электроскопе. Круговая пластина заставляет электроны внутри электроскопа двигаться. Поскольку противоположности притягиваются, бесчисленное количество отрицательно заряженных электронов притягивается вверх к верхней части электроскопа. Потеряв множество электронов, дно электроскопа имеет временно индуцированный положительный заряд. Получив электроны, верхняя часть электроскопа имеет временно индуцированный отрицательный заряд (Диаграмма II ниже). В этот момент электроскоп поляризован; однако общий заряд электроскопа нейтрален. Затем происходит этап зарядки, когда нижняя часть электроскопа касается земли. При касании дна электроскопа электроны входят в электроскоп с земли. Одно из объяснений их проникновения состоит в том, что они притягиваются к дну электроскопа наличием положительного заряда на дне электроскопа. Поскольку противоположности притягиваются, электроны притягиваются к нижней части электроскопа (диаграмма 3). По мере поступления электронов стрелка электроскопа возвращается в нейтральное положение. Это движение иглы является результатом отрицательных электронов нейтрализует ранее положительно заряженную иглу в нижней части электроскопа. В этот момент электроскоп имеет общий отрицательный заряд. Стрелка не указывает на этот заряд, потому что избыток электронов все еще сосредоточен в верхней пластине электроскопа; они притягиваются к положительно заряженной алюминиевой пластине, которую держат над электроскопом (диаграмма 4). Как только алюминиевая пластина пирога отрывается, избыток электронов в электроскопе перераспределяется по проводящим частям электроскопа. При этом многочисленные избыточные электроны входят в иглу и в основание, на котором она стоит. Наличие избыточного отрицательного заряда в игле и основании вызывает отклонение стрелки, что указывает на то, что электроскоп заряжен (Диаграмма v.).

Приведенное выше обсуждение дает еще одну иллюстрацию фундаментальных принципов индукционной зарядки. Эти фундаментальные принципы были проиллюстрированы в каждом примере индукционной зарядки, обсуждаемом на этой странице. Принципы таковы:

Заряженный объект никогда не касается объекта, заряжаемого индукцией.
Заряженный объект не передает электроны и не получает электроны от заряжаемого объекта.
Заряженный объект служит для поляризации заряжаемого объекта.
Заряжаемый объект касается земли; электроны передаются между землей и заряжаемым объектом (либо в объект, либо из него).
Заряжаемый объект в конечном итоге получает заряд, противоположный заряду заряженного объекта, который используется для его поляризации.

Мы хотели бы предложить …

Иногда недостаточно просто прочитать об этом. Вы должны взаимодействовать с ним! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашей интерактивной зарядки. Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Интерактивная зарядка — это электростатическая «игровая площадка», которая позволяет учащимся исследовать различные концепции, связанные с зарядом, взаимодействием зарядов, процессами зарядки и заземлением. Как только вы освоитесь с концепцией, нажмите на кнопку «Играть».

Посетите: Интерактивная зарядка

Проверьте свое понимание

Используйте свое понимание заряда, чтобы ответить на следующие вопросы. Когда закончите, нажмите кнопку, чтобы просмотреть ответы.

1. Две банки из-под газировки с нейтральным проводом касаются друг друга. Положительно заряженный воздушный шар подносится к одной из банок, как показано ниже. Банки разделены, пока воздушный шар находится рядом, как показано на рисунке. После удаления баллона банки снова собираются вместе. При повторном прикосновении может X ____.

а. положительно заряженный
б. отрицательно заряженный
в. нейтральный
д. невозможно сказать

2. Две банки из-под газировки с нейтральным проводом касаются друг друга. Положительно заряженную стеклянную палочку подносят к банке X, как показано ниже. Что из следующего происходит, когда стеклянная палочка приближается к Can X? Перечислите все, что применимо.

а. Электроны прыгают со стеклянной палочки в банку X.
б. Электроны перескакивают со стеклянной палочки на банку Y.
в. Электроны прыгают из банки X на стеклянную палочку.
д. Электроны прыгают из банки Y на стеклянную палочку.
эл. Протоны прыгают со стеклянной палочки в банку X.
ф. Протоны прыгают из банки X на стеклянную палочку.
г. … ерунда! Ничего из этого не происходит.

3. ИСТИНА или ЛОЖЬ ?

Две банки из-под газировки с нейтральным проводом касаются друг друга. Отрицательно заряженный воздушный шар подносят к банке X, как показано ниже. Когда воздушный шар приближается к банке X, происходит движение электронов между баллоном и банкой X (в том или ином направлении).

а. ИСТИНА

б. ЛОЖЬ

4. Положительно заряженный воздушный шар подносят к нейтральной проводящей сфере, как показано ниже. Пока воздушный шар находится рядом, шар касается (заземляется).

В этой точке происходит движение электронов. Электроны движутся ____.

а. в сферу из земли (рука)
б. из сферы в землю (рука)
в. в сферу с воздушного шара
д. из сферы в воздушный шар
эл. с земли через сферу на воздушный шар
ф. с воздушного шара через сферу на землю
г. …. ерунда! Электроны вообще не двигаются.

5. Предположим, что отрицательно заряженный шарик используется для индукционной зарядки электроскопа. Процедурные шаги описаны в обучающем мультфильме ниже. На рисунке нарисуйте ориентацию иглы и укажите местоположение и тип любого избыточного заряда на шагах ii. — v. Объясните с точки зрения движения электронов, что происходит на каждом шаге.

Посмотреть ответ.

6. Отрицательно заряженный воздушный шар подносят к нейтральной проводящей сфере, как показано ниже. По мере приближения заряд внутри сферы будет распределяться очень специфическим образом. Какая из приведенных ниже диаграмм правильно изображает распределение заряда в сфере?

а. положительно заряженный	б. отрицательно заряженный
в. нейтральный	д. невозможно сказать

Apple придумала практичный способ беспроводной зарядки

Apple придумала практичный способ беспроводной зарядки

Практическое руководство по зарядке аккумуляторов с помощью химии

Учебное пособие по физике: зарядка индукцией

Добавить комментарий Отменить ответ