Задание №19 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Для перевозки бензина используются автоцистерны и железнодорожные цистерны. В каком случае к корпусу цистерны необходимо прикреплять массивную металлическую цепь, которая должна волочиться по земле? Ответ поясните.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
Данная задача относится к разделу электродинамики и описывает явление электризации тел при трении.
1. Физическое явление: При движении автоцистерны бензин внутри неё постоянно перемешивается и плещется, испытывая трение о внутренние стенки резервуара. Также корпус самой машины испытывает трение о потоки воздуха. В результате этого процесса происходит перераспределение электрических зарядов — электризация трением. На корпусе цистерны накапливается значительный статический электрический заряд.
2. Опасность накопления заряда: Если накопленный заряд станет достаточно большим, между корпусом цистерны и любым заземлённым объектом (например, при заправке или прикосновении человека) может возникнуть электрическая искра. Поскольку пары бензина крайне огнеопасны и взрывоопасны, такая искра может привести к воспламенению топлива и взрыву.
3. Роль металлической цепи: Металлы являются отличными проводниками электрического тока. Массивная металлическая цепь, прикреплённая к корпусу автоцистерны и касающаяся земли, служит заземлением. Через неё накопленный на корпусе статический заряд постоянно «стекает» в землю, не позволяя потенциалу достичь опасных значений.
4. Сравнение с железнодорожными цистернами: Железнодорожные цистерны движутся по стальным рельсам. Колёса таких цистерн также сделаны из стали. Таким образом, корпус железнодорожной цистерны через колёса и рельсы уже имеет постоянный надёжный электрический контакт с землёй (заземление). Поэтому дополнительная цепь им не требуется. Автоцистерны же имеют резиновые шины, которые являются диэлектриками (изоляторами) и препятствуют уходу заряда в землю без специального приспособления.
Вывод: Металлическая цепь необходима автоцистернам для отвода статического электричества в землю и предотвращения пожара.
Ответ: Металлическую цепь необходимо прикреплять к корпусу автоцистерны. Это нужно для заземления корпуса, чтобы статический заряд, возникающий при трении бензина о стенки, стекал в землю и не вызвал искру, способную привести к взрыву. Железнодорожные цистерны заземлены через стальные колёса и рельсы.
Источник: ФИПИ