Статична напруга визначення. Статична електрика - що таке, причини виникнення

Валуєв Н.С. 1

Биндич Т.М. 1

1 Муніципальна бюджетна освітня установа «Середня загальноосвітня школа № 50» м. Калуги

Текст роботи розміщено без зображень та формул.
Повна версія роботи доступна у вкладці "Файли роботи" у форматі PDF

Вступ

Всі ми знайомі із явищем під назвою електричний струм. Коли електрони по провіднику рухаються з пункту А пункт Б, шляхом роблячи ще деяку роботу, яку задає їм людина. Розжарити праску, остудити холодильник, показати нам цікавий фільм. Вони – електрони – як зграя маленьких мурашок, разом здатні гори згорнути. А дроти для них – єдино можливий шлях, з різними завданнями та перешкодами на ньому. Електрони вільно біжать по дротах, тому що дроти виготовлені зі спеціальних матеріалів - провідників. І тут начебто все зрозуміло. Але є матеріали, що не проводять електрику - діелектрики. Вони не дають електронам рухатися. І тут все начебто теж зрозуміло: немає електричного струму.

Однак ви здивуєтеся, що на поверхні діелектрика може утворитися така напруга, яку не знайдеш в жодній розетці. У сотні тисяч і навіть мільйони Вольт! І це також електрика. Люди звуть його "Статичну електрику". Тому що наші "мурашки" нікуди не біжать - вони стоять на місці. Однак, бажання їх бігти таке велике, що деяку відстань вони можуть "перестрибнути", створюючи тим самим видовище, що зачаровує, - електричний розряд або блискавку.

Повзольте вам уявити наше дослідження статичної електрики (далі - СЕ), цілі якого:зрозуміти, що таке СЕ; побачити СЕ, а для цього збудувати відповідний прилад; отримати СЕ за допомогою бурштину та вовни; побачити блискавку без хмари, а можливо навіть навчитися левітувати; і, нарешті, зробити висновки з отриманих результатів та запропонувати власний варіант використання СЕ.

Завдання у рамках дослідження:

Вивчити прояви СЕ у побуті та на виробництві;

Побудувати прилад виявлення СЕ;

Дослідити корисні властивості СЕ та небезпеки пов'язані з його накопиченням;

Поставити експерименти щодо отримання та використання СЕ;

Зробити висновок щодо дослідження СЕ та застосувати отриманий досвід.

Предмет дослідження:причини виникнення та накопичення СЕ, можливі шляхи запобігання накопиченню СЕ, способи його утилізації та варіанти використання СЕ на благо людства. Об'єктом дослідженняє статична електрика.

Гіпотеза:вивчивши джерела виникнення, властивості, принцип дії та існуючі способи застосування статичної електрики, ми спробуємо поставити її на службу людства.

Новизна:науково-обґрунтоване використання статичної електрики – нового відновлюваного джерела енергії.

Глава I

1.1 Визначення та властивості.

Статична електрика- Сукупність явищ, пов'язаних з виникненням, збереженням та релаксацією вільного електричного заряду на поверхні або в об'ємі діелектриків або на ізольованих провідниках.

Зазвичай атом перебуває у рівноважному стані завдяки однаковій кількості позитивних і негативних частинок - протонів і електронів. Електрони можуть легко переміщаються від одного атома до іншого. При цьому вони формують позитивні (де відсутній електрон) або негативні (одиночний електрон або атом із додатковим електроном) іони. Коли відбувається такий дисбаланс, виникає статична електрика.

1.2 Причини виникнення та способи прояву.

Основними причинами виникнення СЕ можна назвати:

Контакт між двома матеріалами та їх відокремлення один від одного (включаючи тертя, намотування/розмотування тощо).

Швидкий температурний перепад (наприклад, у момент поміщення матеріалу в духову шафу).

Радіація з високими значеннями енергії, УФ-випромінювання, рентгенівські X-промені, сильні електричні поля.

Різальні операції (наприклад, на розкрійних верстатах).

Наведення (викликане статичним зарядом виникнення електричного поля).

Поверхневий контакт та поділ матеріалів, можливо, є найбільш поширеними причинами виникнення статичної електрики на виробництвах, пов'язаних із обробкою рулонних плівок та листових пластиків. Статичний заряд генерується в процесі розмотування/намотування матеріалів або переміщення один щодо одного різних шарів матеріалів.

1.3 Проблеми та небезпеки, пов'язані зі статичною електрикою

Якщо об'єкт має здатність накопичувати значний заряд, і якщо має місце висока напруга, статична електрика призводить до таких серйозних проблем, як іскріння, електростатичне відштовхування/притягання або електроураження персоналу.

Статичний розряд у електроніці.Струм розряду породжує тепло, що призводить до руйнування з'єднань, переривання контактів та розриву доріжок мікросхем. Висока напруга знищує тонку оксидну плівку на транзисторах.

Електростатичне тяжіння/відштовхування.Це найбільш поширена проблема, що виникає на підприємствах, пов'язаних з виробництвом та обробкою пластмас, паперу, текстилю та у суміжних галузях. Вона проявляється в тому, що матеріали самостійно змінюють свою поведінку - склеюються між собою або, навпаки, відштовхуються, прилипають до обладнання, притягують пил, неправильно намотуються на приймальний пристрій та ін.

Ризик виникнення пожежіРизик виникнення пожежі не є загальною для всіх виробництв проблемою. Але ймовірність займання дуже велика на поліграфічних та інших підприємствах, де використовуються легкозаймисті розчинники.

Статичний удар.Якщо людина знаходиться в електричному полі і тримається за заряджений об'єкт, наприклад, за намотувальну бобіну для плівки, можливо, що його тіло зарядиться і пізніше розрядиться заземлений об'єкт, завдаючи електричної поразки. Крім того, якщо металевий незаземлений об'єкт знаходиться в електричному полі, він може зарядитись наведеним зарядом. Через те, що металевий об'єкт є струмопровідним, рухомий заряд розрядиться в людину, яка стосується об'єкта.

Глава II

2.1 Статична електрика на службі в людини.

Статична електрика у техніці. Коли електризація тіл корисна

Статична електрика може бути вірним помічником людини, якщо вивчити її закономірності та правильно їх використовувати. Давайте розглянемо деякі існуючі засоби застосування СЕ.

Маляр без пензлика

Деталі, що рухаються на конвеєрі, що фарбуються, наприклад корпус автомобіля, заряджають позитивно, а частинкам фарби надають негативний заряд, і вони спрямовуються до позитивно зарядженої деталі. Шар фарби на ній виходить тонкий, рівномірний та щільний. Дійсно однойменно заряджені частинки барвника відштовхуються один від одного - звідси рівномірність шару, що фарбує. Частинки, розігнані електричним полем, з силою ударяються об виріб - звідси щільність фарбування. Витрата фарби знижується, оскільки вона осідає тільки на деталі. Метод фарбування виробів в електричному полі зараз широко застосовують у нашій країні.

Електричні копченості

Копчення - це просочування продукту деревним димом. Частинки диму не лише надають продуктам смаку, але й оберігають їх від псування. При електрокопченні частки коптильного диму заряджають позитивно, а негативним електродом є, наприклад, тушка риби. Заряджені частинки диму осідають на поверхні тушки та частково поглинаються нею. Все електрокопчення триває кілька хвилин; Насамперед копчення вважалося тривалим процесом.

Електричний ворс

Щоб отримати в електричному полі шар ворсу на якомусь матеріалі, треба матеріал заземлити, поверхню покрити клейкою речовиною, а потім через заряджену металеву сітку, розташовану над цією поверхнею, пропустити порцію ворсу. Ворсинки швидко орієнтуються в полі і, розподіляючись рівномірно, осідають на клей строго перпендикулярно до поверхні. Так отримують покриття, схожі на замшу або оксамит. Легко отримати різнокольоровий візерунок, заготовивши порції різного кольору ворсу і кілька шаблонів, якими в процесі електроворсування по черзі прикривають окремі ділянки виробу. Так можна зробити багатобарвні килими.

Як ловлять пил

Чисте повітря потрібне не тільки людям і особливо точним виробництвам. Всі машини через пил передчасно зношуються, а канали їх повітряного охолодження засмічуються. Крім того, часто пил, що відлітає з газами, є цінною сировиною. Очищення промислових газів стало необхідністю. Практика показала, що з цим добре справляється електричне поле. В електричному полі газ у трубі іонізується. Під впливом поля частинки сажі рухаються до труби і осідають на ній, а очищений газ виходить в атмосферу. Трубу іноді струшують, і уловлені частки надходять у бункер. Електричні фільтри на великих теплових електростанціях вловлюють 99% золи, що міститься у вихідних газах.

Змішування речовин

Якщо дрібні частинки однієї речовини зарядити позитивно, а іншої негативно, то легко отримати їх суміш, де частинки розподілені рівномірно. Наприклад, на хлібозаводі тепер не доводиться виконувати велику механічну роботу, щоб замісити тісто. позитивно заряджені крупинки борошна повітряним потоком подаються в камеру, де вони зустрічаються з негативно зарядженими крапельками води, що містить дріжджі. Крупинки борошна та крапельки води, притягуючись один до одного, утворюють однорідне тісто.

2.2. Експерименти зі статичною електрикою.

Детектор СЕ.

Для виявлення статичної електрики ми використовуватимемо статичне поле, утворене ним. З вище сказаного випливає, що щоб навести статичний заряд, достатньо помістити предмет у статичне поле. Отримуючи однойменний заряд, різні частини цього предмета починають відштовхуватися один від одного. Ми використовуємо дві досить легкі пластини фольги, щоб виявити навіть невеликий заряд, провідник до них, а також колбу, що екранує. (Рис. 1)

Статична електрика з бурштину.

Найдавніший із дослідів із електрикою. Колись люди ще не знали, що таке електрика чи електрон у нашому сьогоднішньому розумінні. Проте, вони знали слово “електрон”, що у перекладі з грецької означає бурштин. Саме на розряді наелектролізованого бурштину древні люди вліво побачили електрони, що летять крізь повітря. Набагато пізніше, коли електрон-частка була відкрита, йому дали ім'я електрона-бурштину на честь того самого, тоді незрозумілого явища.

Ми натрімо бурштин вовняним носком, унаслідок чого він отримає заряд. Піднесемо його до металевого предмета та побачимо розряд.

Левітирующее кільце.

Для цього досвіду нам знадобляться повітряна куля, ворсиста тканина, відрізок “дощу”.

Зв'язуємо два кінці відрізка дощу, виходить кільце. Беремо надуту кулю біля основи, максимально далеко від місця, яке електролізуватимемо за допомогою тканини. Натираємо "маківку" кулі. Він отримав заряд, що можна перевірити, піднісши кулю до волосся. Далі кидаємо на кулю кільце. Важливо не торкатися кільця в момент торкання їм кулі.

І, кільце ширяє над кулею, маючи з ним однаковий заряд. Більше того, кільце набуло майже ідеальної круглої форми, оскільки кожна його частина прагне відлетіти від іншої.

2.3. Висновки та пропозиції.

У кожного з нас удома кілька десятків електричних розеток. Сучасна розетка – триконтактна. Два контакти - якими тече електричний струм. Третій контакт використовується для зняття статичної електрики. Воно просто утилізується у землю. У масшабах квартири це невеликі заряди чи потенціали, але у масштабах багатоквартирного будинку чи цілого кварталу – це мегавольти електроенергії. На підприємствах цей показник набагато більший. Все, що пов'язано з тертям, намотуванням та поділом генерує Гігавольти та десятки Гігавольт потенціалу, які теж безцільно утилізуються.

Назад до електромережі повернути цю електрику досить складно, хоча є й такі розробки. Однак, і розкидатися таким потенціалом надто марнотратно. Ми хотіли б запропонувати незвичайний спосіб застосування статичної електрики:

Складання складних молекулнаприклад білків. Починаємо з простих молекул і, поступово, "приклеюємо" до нього потрібні нам речовини, заряджаючи ті чи інші потрібними нам зарядами. Так можна побудувати молекулу без складних хімічних реакцій та довгих біологічних процесів. Уявіть, що, з одного боку, наша проста молекула, а з іншого в окремих контейнерах різні речовини з таблиці Менделєєва. За допомогою статичного поля ми повертаємо нашу молекулу потрібним боком, заряджаємо її; а на речовину з менделєєвої таблиці подаємо протилежний заряд. Воно рухається в статичне поле і приєднується до нашої молекули в потрібне місце. І так далі, поки не вийде потрібна нам складна молекула.

Висновок

Що ж, настав час підбити підсумки. Ми вивчили теоретичні засади статичної електрики. Розкрили зміст визначення статичної електрики. Дізналися, що заряд може утворюватися на діелетріках, які зовсім не проводять електрику, але здатні бути причиною його виникнення. Дізналися, що одиницею заряду є кулон, і найменший заряд у природі – (- або +) 1,6 х10 -19 – це заряд електрона та протона. Далі ми вивчили всі можливі способи прояву статичної електрики у повсякденному житті людини та на виробничих підприємствах. Дізналися чим воно небезпечне і що можна зробити, щоб унеможливити можливу матеріальну шкоду або заподіяння шкоди життю та здоров'ю людини.

Далі з'ясували, яким чином СЕ допомагає людині: дозволяє нам фарбувати сухою фарбою, надати більш насиченого смаку продуктам, створити незвичайні матеріали для одягу та взуття, позбавити промислові підприємства від шкідливих викидів, змішати різнорідні речовини швидше та якісніше.

Потім ми збудували прилад для виявлення електростатичного поля з підручних матеріалів. Це прототип приладу для вимірювання електричного зоря - електрометра. Показали як етектростатичний заряд може поляризувати прилад за допомогою поля та передати частину свого заряду йому за допомогою розряду.

Ми провели наочні досліди, що ілюструють електростатичний розряд та електростатичне тяжіння/відштовхування.

На підставі вивченого матеріалу та отриманого в ході експериментів досвіду, нами була розроблена пропозиція щодо збирання складних молекул із простих.

Тема електрики та статичної електрики зокрема цікавила вчених завжди. Найбільші уми займалися виведенням законів та винаходом установок у цій галузі протягом століть. Але, на нашу думку, справжній потенціал кулонівських взаємодій ще не розкритий. Якщо весь Світ тримається за рахунок лише позитивних та негативних зарядів, то енергія їх - майже безмежна. Потрібно просто правильно навчитися їй користуватися. І, можливо вже в наступному столітті, ми житимемо без автомобільних вихлопів, заводів, що коптять трубами, хімічних викидів в атмосферу та воду, бездумного витрачання водних ресурсів, заради видобутку нафти чи виробництва картону... Треба просто трохи подумати. Давайте зробимо це разом. Дякую за увагу!

Список джерел та літератури

Гудилін Є. А. Самозбірка “Словник нанотехнологічних термінів” Роснано, 2012 р.

Казанжі К. К. “Статична електрика. Нове у житті, науці, техніці М:, Знання, 1965 р.

https://ua.wikipedia.org/wiki/Ампер,_Андре-Марі

https://ua.wikipedia.org/wiki/Вольта,_Алессандро

https://ua.wikipedia.org/wiki/Гілберт,_Уїльям

https://ua.wikipedia.org/wiki/Кулон,_Шарль_Огюстин_де

https://ua.wikipedia.org/wiki/Статична електрика

Що таке статична електрика

Статична електрика виникає у разі порушення внутрішньоатомної чи внутрішньомолекулярної рівноваги внаслідок придбання чи втрати електрона. Зазвичай атом перебуває у рівноважному стані завдяки однаковій кількості позитивних і негативних частинок - протонів і електронів. Електрони можуть легко переміщаються від одного атома до іншого. При цьому вони формують позитивні (де відсутній електрон) або негативні (одиночний електрон або атом із додатковим електроном) іони. Коли відбувається такий дисбаланс, виникає статична електрика.

Електричний заряд електрона - (-) 1,6 х 10-19 кулон. Протон з таким самим за величиною зарядом має позитивну полярність. Статичний заряд у кулонах прямо пропорційний надлишку чи дефіциту електронів, тобто. числу нестійких іонів.

Кулон - це основна одиниця статичного заряду, що визначає кількість електрики, що проходить через поперечний переріз провідника за 1 секунду при силі струму 1 ампер.

У позитивного іона відсутній один електрон, отже, може легко приймати електрон від негативно зарядженої частки. Негативний іон своєю чергою може бути або одиночним електроном, або атомом/молекулою з великою кількістю електронів. В обох випадках існує електрон, здатний нейтралізувати позитивний заряд.

Як генерується статична електрика

Основні причини появи статичної електрики:

Контакт між двома матеріалами та їх відокремлення один від одного (включаючи тертя, намотування/розмотування тощо).

Швидкий температурний перепад (наприклад, у момент поміщення матеріалу в духову шафу).

Радіація з високими значеннями енергії, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівські X-промені, сильні електричні поля (непересічні для промислових виробництв).

Різальні операції (наприклад, на розкроювальних верстатах або паперорізальних машинах).

Наведення (викликане статичним зарядом виникнення електричного поля).

Цей процес не цілком зрозумілий, але найбільш правдиве пояснення появи статичної електрики в даному випадку може бути отримано проведенням аналогії з плоским конденсатором, в якому механічна енергія при розподілі пластин перетворюється на електричну:

Результуюча напруга = початкова напруга х (кінцева відстань між пластинами/початкова відстань між пластинами).

Коли синтетична плівка стосується подаючого/приймального валу, невисокий заряд, що перетікає від матеріалу до валу, стимулює дисбаланс. У міру того, як матеріал долає зону контакту з валом, напруга зростає так само, як у випадку з конденсаторними пластинами в момент їх поділу.

Практика показує, що амплітуда результуючого напруження обмежена внаслідок електричного пробою, що виникає в проміжку між сусідніми матеріалами, поверхневої провідності та інших факторів. На виході плівки із контактної зони часто можна чути слабке потріскування чи спостерігати іскріння. Це відбувається в момент, коли статичний заряд досягає величини, достатньої для пробою навколишнього повітря.

До контакту з валом синтетична плівка з погляду електрики нейтральна, але в процесі переміщення і контакту з поверхнями, що подають, потік електронів направляється на плівку і заряджає її негативним зарядом. Якщо вал металевий та заземлений його позитивний заряд швидко стікає.

Більшість обладнання має багато валів, тому величина заряду та його полярність можуть часто змінюватися. Найкращий спосіб контролю статичного заряду - це його точне визначення на ділянці безпосередньо перед проблемною зоною. Якщо заряд нейтралізований зарано, він може відновитися до того, як плівка досягне цієї проблемної зони.

Полярність заряду

Статичний заряд може бути або позитивним або негативним. Для розрядників постійного струму (AC) та пасивних розрядників (щіток) полярність заряду зазвичай не важлива.

Проблеми, пов'язані зі статичною електрикою

Статичний розряд в електроніці

Цю проблему слід звернути увагу, т.к. вона часто виникає у процесі поводження з електронними блоками та компонентами, що використовуються у сучасних контрольно-вимірювальних пристроях.

В електроніці основна небезпека, пов'язана зі статичним зарядом, походить від людини, яка несе заряд, і нехтувати цим не можна. Струм розряду породжує тепло, що призводить до руйнування з'єднань, переривання контактів та розриву доріжок мікросхем. Висока напруга знищує тонку оксидну плівку на польових транзисторах та інших елементах, що мають покриття.

Часто компоненти в повному обсязі виходять із ладу, що вважатимуться ще небезпечнішим, т.к. несправність проявляється не відразу, а в непередбачуваний момент у процесі експлуатації пристрою.

Загальне правило: при роботі з чутливими до статичної електрики деталями та пристроями необхідно завжди вживати заходів для нейтралізації заряду, накопиченого на тілі людини.

Електростатичне тяжіння/відштовхування

Це, можливо, найбільш поширена проблема, що виникає на підприємствах, пов'язаних з виробництвом та обробкою пластмас, паперу, текстилю та у суміжних галузях. Вона проявляється в тому, що матеріали самостійно змінюють свою поведінку - склеюються між собою або, навпаки, відштовхуються, прилипають до обладнання, притягують пил, неправильно намотуються на приймальний пристрій та ін.

Притягування/відштовхування відбувається відповідно до закону Кулона, основу якого лежить принцип протилежності квадрата. У простій формі він виражається так:

Сила тяжіння або відштовхування (у Ньютонах) = Заряд (А) х Заряд (В) / (Відстань між об'єктами 2 (в метрах)).

Отже, інтенсивність прояву цього ефекту безпосередньо пов'язана з амплітудою статичного заряду і відстанню між об'єктами, що притягуються або відштовхуються. Притягування та відштовхування відбуваються у напрямку силових ліній електричного поля.

Якщо два заряди мають однакову полярність – вони відштовхуються, якщо протилежну – притягуються. Якщо один із об'єктів заряджений, він провокуватиме притягування, створюючи дзеркальну копію заряду на нейтральних об'єктах.

Ризик виникнення пожежі

Ризик виникнення пожежі не є загальною для всіх виробництв проблемою. Але ймовірність займання дуже велика на поліграфічних та інших підприємствах, де використовуються легкозаймисті розчинники.

У небезпечних зонах найпоширенішими джерелами займання є незаземлене обладнання та рухомі провідники. Якщо на операторі, що знаходиться в небезпечній зоні, одягнене спортивне взуття або туфлі на підошві токонепроводящей, існує ризик, що його тіло генеруватиме заряд, здатний спровокувати займання розчинників. Незаземлені провідні деталі машин також становлять небезпеку. Все, що знаходиться в небезпечній зоні, має бути добре заземлено.

Нижченаведена інформація дає коротке пояснення можливості статичного розряду стимулювати спалах в легкозаймистих середовищах. Важливо, щоб недосвідчені продавці були заздалегідь обізнані про види обладнання, щоб не допустити помилок у підборі пристроїв для застосування в таких умовах.

Здатність розряду провокувати спалах залежить від багатьох змінних факторів:

типу розряду;

потужності розряду;

джерела розряду;

енергії розряду;

наявності легкозаймистого середовища (розчинників у газовій фазі, пилу або горючих рідин);

мінімальної енергії займання (МЕВ) легкозаймистого середовища.

Типи розряду

Існує три основні типи – іскровий, кистьовий та ковзний кистьовий розряди. Коронний розряд у разі до уваги не береться, т.к. він відрізняється невисокою енергією та відбувається досить повільно. Коронний розряд найчастіше небезпечний, його слід враховувати лише в зонах дуже високої пожежо- та вибухонебезпечності.

Іскровий розряд

В основному він походить від помірно провідного, електрично ізольованого об'єкта. Це може бути тіло людини, деталь машини чи інструмент. Передбачається, що вся енергія заряду розсіюється на момент іскріння. Якщо енергія вища за МЕВ парів розчинника, може статися займання.

Енергія іскри розраховується так: Е (в Джоулях) = ½ З U2.

Кистовий розряд

Кистовий розряд виникає, коли загострені частини деталей обладнання концентрують заряд на поверхнях діелектричних матеріалів, ізоляційні властивості яких призводять до його накопичення. Кистовий розряд відрізняється нижчою енергією в порівнянні з іскровим і, відповідно, становить меншу небезпеку щодо займання.

Ковзний кистьовий розряд

Ковзний кистьовий розряд відбувається на листових або рулонних синтетичних матеріалах з високим питомим опором, що мають підвищену щільність заряду та різну полярність зарядів з кожного боку полотна. Таке явище може бути спровоковане тертям або розпорошенням порошкового покриття. Ефект можна порівняти з розрядкою плоского конденсатора і може становити таку ж небезпеку, як іскровий розряд.

Джерело та енергія розряду

Величина та геометрія розподілу заряду є важливими факторами. Чим більший об'єм тіла, тим більше енергії воно містить. Гострі кути підвищують потужність поля та підтримують розряди.

Потужність розряду

Якщо об'єкт, що має енергію, не дуже добре проводить, наприклад, людське тіло, опір об'єкта послаблюватиме розряд і знижуватиме небезпеку. Для людського тіла існує емпіричне правило: вважати, що будь-які розчинники з внутрішньою мінімальною енергією займання менше 100 мДж можуть спалахнути незважаючи на те, що енергія, що міститься в тілі, може бути вищою у 2 – 3 рази.

Мінімальна енергія займання МЕВ

Мінімальна енергія займання розчинників та їх концентрація у небезпечній зоні є дуже важливими факторами. Якщо мінімальна енергія займання нижче енергії розряду, виникає ризик займання.

Електроураження

Питання ризику статичного удару за умов промислового підприємства приділяється дедалі більше уваги. Це пов'язано із суттєвим підвищенням вимог до гігієни та безпеки праці.

Електроураження, спровоковане статичною електрикою, в принципі не становить особливої небезпеки. Воно просто неприємне і часто спричиняє різку реакцію.

Існують дві загальні причини статичного удару:

Наведений заряд

Якщо людина знаходиться в електричному полі і тримається за заряджений об'єкт, наприклад, за намотувану бобіну для плівки, можливо, її тіло зарядиться.

Заряд залишається в тілі оператора, якщо він знаходиться у взутті на ізолюючій підошві, доти, доки він не доторкнеться до заземленого обладнання. Заряд стікає на землю та вражає людину. Таке відбувається і у випадку, коли оператор торкається заряджених об'єктів або матеріалів – через ізолююче взуття заряд накопичується в тілі. Коли оператор торкається металевих деталей обладнання, заряд може стекти і спровокувати електроудар.

При переміщенні людей синтетичним килимовим покриттям породжується статичний заряд при контакті між килимом і взуттям. Електроудари, які отримують водії, залишаючи свою машину, провокуються зарядом, що виник між сидінням і їх одягом в момент підйому. Вирішення цієї проблеми – торкнутися металевої деталі автомобіля, наприклад, до рами дверного отвору, до моменту підйому з сидіння. Це дозволяє заряду безпечно стікати на землю через кузов автомобіля та його шини.

Електроураження, спровоковане обладнанням

Такий електроудар можливий, хоча відбувається значно рідше, ніж ураження, спровоковане матеріалом.

Якщо намотувальна бобина має значний заряд, трапляється, що пальці оператора концентрують заряд настільки, що він досягає точки пробою і відбувається розряд. Крім того, якщо металевий незаземлений об'єкт знаходиться в електричному полі, він може зарядитись наведеним зарядом. Через те, що металевий об'єкт є струмопровідним, рухомий заряд розрядиться в людину, яка стосується об'єкта.

Кожен з нас знайомий із електростатичним електрикою. Типовим прикладом статиелектрики буде зняття одягу в темній кімнаті, у таких випадках можна бачити явище схоже навіть з розривом невеликої блискавки. Статична електрика поширена у повсякденному житті. Якщо, наприклад, на підлозі лежить килим із вовни, то при терті про нього людське тіло може отримати електричний заряд мінус, а килим отримає плюс заряд. Іншим прикладом може служити електризація пластикової гребінця, яка після зачісування отримує мінус заряд, а волосся отримує плюс заряд. Накопичувачем мінус-заряду нерідко є поліетиленові пакети, полістироловий пінопласт. Сьогодні ми поговоримо про те, які загрози для здоров'я може бути електростатичною електрикою і як простими способами уникнути цього. Смішно, але люди навчилися захищати від шкідливого впливу статичної електрики будівлі, промислову техніку, побутові прилади і навіть спеціальний аерозольдещо нічого не ліпло (антистатик). Подбали про все, окрім свого здоров'я.

Трохи теорії.

Звідки береться електростатична електрика? Причиною явища стає тертя або зіткнення двох різнорідних речовин діелектриків. І тут атоми однієї з речовин відривають електрони іншого. Між двома тілами виникає різниця потенціалів. Після того, як тіла роз'єднаються, кожне збереже свій заряд, а різниця потенціалів.

Електростатичні заряди генеруються, переважно, при поділі різних матеріалів. Наприклад, при відшаровуванні плівки, змішуванні рідин, що не проводять струм, або при ходженні по підлозі з ізолюючим покриттям, таким, як покриття PVC (ПХВ), килимове або ламінатне (тонкошарове) покриття. Електростатичні поля не можна свідомо відчути органами почуттів. Те, що ми можемо відчути, є або сильним електричним полем, або електричним імпульсом розряду. У такому разі, однак, він за величиною не більший за електростатичний заряд.

Людина-генератор.

Здатністю накопичувати позитивні заряди характеризуються всі частини тіла людини, починаючи зі шкіри та волосся. Виникнення статичного заряду стає можливим за будь-якого контакту з полімером.Найчастіше воно виникає в результаті тертя, за добу ти здійснюєш мільйони рухів тіла, саме тому ти є відмінним генератором статичної електрики. І чим більше на тобі синтетичних речей, тим більші яскраві кишенькові блискавки ти можеш метати.

Трибоелектричний заряд.

Прикладами можуть послужити елементарні речі: ходьба є одним з найбільших джерел трибоелектричного заряду. При ходьбі відбувається контакт підошви взуття з покриттям для підлоги, а потім їх наступний поділ. При цьому ця дія відбувається багаторазово. Людське тіло є добрим провідником, що дозволяє йому проводити і накопичувати заряди, що утворюються в ході поділу двох матеріалів. Ще одним прикладом можуть бути конвеєрні стрічки, приводні ремені та інші рухомі частини механізмів і машин, які стають джерелом трибоелектричного заряду.

Кількість згенерованого заряду залежить від типу матеріалів, навколишнього середовища та швидкості поділу матеріалів. Такі матеріали, як пластики, генерують статичну електрику набагато інтенсивніше, ніж провідні матеріали. Хорошим прикладом є такий ізоляційний матеріал як скотч-стрічка, виготовлена із пластику. Зверніть увагу, що бруд прагне пластикової стрічки, щоразу, коли відбувається її відділення від рулону. Це викликано тим, що у стрічці генерується статичний заряд під час поділу матеріалів. За допомогою зарядженої стрічки можна підняти шматок паперу.

Нові матеріали у нашому оточенні.

Наші далекі пращури вели важке життя. Жили в печерах, куталися в звірячі шкури і, йдучи на полювання, не знали, чи вдасться щось здобути. Статичної електрики на них практично не було, оскільки люди перебували у постійному контакті із землею.

Час минав, людство все більше ізолювало себе від ґрунту, почавши носити одяг та взуття. Щоправда, шили їх таки з натуральної сировини. Крім того, люди «заземлялися», коли мокли під час дощу. Однак людство розвивалося і придумало парасольку. Слідом - гуму, а потім синтетичні матеріали.

Так почалася епоха статичної електрики. Непровідні електрику синтетика та гума стали одягом та взуттям людини. Вони також стали входити до складу стін, підлогових покриттів, меблів.Мало того, що одяг із цих матеріалів заважає «стікати» з тіла людини статичній електриці, вона при кожному русі ще й виробляє додаткову порцію електрики. У результаті людина стає схожою на генератор.

Прямий негативний вплив електростатичної електрики на здоров'я.

Статична електрика у побуті не формує потужних зарядів, проте може викликати деякі неприємності зі здоров'ям. Тривалий вплив енергії статичної електрики становить деяку небезпеку для здоров'я людини, зокрема для серцево-судинної та центральної нервової системи. На жаль зараз дуже мало досліджень щодо віддаленої дії надлишку електростатичного заряду на здоров'я, тому точно оцінити ступінь шкоди неможливо. Але в жодному разі вона не критична.Нині проблема безпосереднього впливу слабких електричних полів для здоров'я людини інтенсивно вивчається.

Порушення сну.

Якщо людина спить, статична електрика поводиться в роздратуванні нервових закінчень на шкірі. У людини змінюється судинний тонус, спостерігаються системні зрушення, можуть виникнути відхилення у роботі нервової системи, підвищується стомлюваність, а сон не приносить полегшення.Всім синтетичним виробам, у тому числі подушкам та ковдрам зі штучним наповнювачем, притаманні негативні властивості: вони електризуються, насичуючись зарядами статичної електрики. Як правило, тканини, що використовуються для виготовлення чохлів подушок із синтетичним наповнювачем, мають склад - 100% поліестер.

Підвищена електростатичність може впливати на здоров'я та самопочуття людини. Особливо це помітно під час сну, коли людина максимально спокійна та розслаблена.Рухаючись уві сні, людина створює напругу між матрацом, постільною білизною та власним одягом. Це можна зрозуміти за характерним тріском і клацанням електричних розрядів. Розряди можуть бути досить чутливими, в результаті людина не може повністю розслабитися.

Розряд.

Коли людина, тіло якого наелектризовано, стосується металевого предмета, наприклад труби опалення або холодильника, накопичений заряд моментально розрядиться, а людина отримає легкий удар струмом.Електростатичний розряд відбувається за дуже високогонапрузі та надзвичайно низькихтоках . Навіть просте розчісування волосся сухого дня може призвести до накопичення статичного заряду з напругою в десятки тисяч.вольт Проте струм його звільнення буде настільки малий, що його часто неможливо буде навіть відчути.

Саме низькі значення струму не дають статичному заряду завдати людині шкоди, коли відбувається миттєвий розряд. Стрибкоподібна електрична іскра може викликати відчуття болю і, отже, призвести до небезпечних ситуацій, наприклад, падіння важких об'єктів, проливання гарячих або вогненебезпечних рідин, а також поранення внаслідок неконтрольованих рухів. Можливе також загоряння від впливу електричних іскор легкозаймистих складів, що чистять, і розчинів.

Розряд статичної електрики для людини в принципі не становить особливої небезпеки. Але не варто забувати про можливі вторинні наслідки. Розряд неприємний і часто викликає мимовільну різку реакцію та скорочення м'язів. Іноді таке скорочення може спричинити травму, наприклад, при роботі з обладнанням.

Велика кількість електроприладів довкола нас.

Будь-який електричний прилад, будь то кухонний комбайн, ноутбук, монітор комп'ютера або пилосос, обов'язково несе в собі електростатичний заряд, який охоче переходить в людину при контакті. Такий «перехід» може викликати, а може й не викликати хворобливих відчуттів, але він однозначно шкідливий для людського організму. Комп'ютери, оргтехніка, та й будь-які електроприлади створюють при роботі електростатичні поля, в зоні дії яких потрапляють різні предмети - від меблів і корпусів цих самих електроприладів до дрібних порошинок. У системному блоці кожного комп'ютера є як мінімум 2 вентилятори. Ганяючи повітря, ці вентилятори видувають назовні наелектризовані порошинки, які потім, не втрачаючи заряду, осідають навіть на нашій шкірі, і в дихальних шляхах. Ще один значний «накопичувач» зарядів статичної електрики – екран монітора та телевізори.

Пил

Дуже серйозною загрозою для здоров'я та електроприладів є накопичення пилу при накопиченні електростатичної електрики. Пил може переносити і накопичувати велику кількість алергенів та токсинів, серйозно дратувати дихальні шляхи. Також пил ускладнює підтримання чистоти приміщень. Більшість пластиків можуть накопичувати статичні заряди і, внаслідок цього, притягувати до себе різні забруднення, які спричиняли різні домашні та виробничі проблеми.

Пожежна безпека

Звичайно, малоймовірно, що від статичної електрики спалахнуть предмети із твердих матеріалів. А ось із горючими рідинами справи йдуть інакше. Потужності іскри, що утворюється від розряду, що виникає на синтетичному одязі або взутті, цілком вистачить, щоб спалахнути суміш пари повітря і таких загальнодоступних побутових легкозаймистих рідин, як бензин, гас, розчинники. Користуватися цими рідинами в сухому приміщенні, що погано провітрюється, перебуваючи при цьому в синтетичному одязі і взутті з гумовою підошвою, вкрай небезпечно.

Всі ці фактори збільшують можливість утворення статичного заряду. Будь-які деталі машин, що обертаються, які не заземлені, теж є генераторами статичного заряду. Крім цього генерувати заряд запросто можуть самі рідини, що знаходяться в ізольованому середовищі, наприклад, у пластиковій каністрі. Як тільки ти спробуєш вилити з каністри токонопровідної паливо в заземлене середовище — виникне займання. Саме з цієї причини всі бензовози їздять з металевими цистернами і звисаючим ланцюжком, що ковзає асфальтом.

Вологість повітря.

Обов'язковим супутником статичного поля є сухе повітря. При вологості вище 80% такі поля майже будь-коли формують т.к. вода є відмінним провідником і не дозволяє надмірній електриці накопичуватися на поверхні матеріалів. не лінуйся проводити вологе прибирання. Протріш меблі сухою ганчіркою — пил відразу повернеться, протреш вологою — надовго збережеш своє житло в чистоті. Вологе прибирання знімає заряд електрики з поверхні, а значить, предмет перестане бути магнітом хоч на деякий час.

У приміщеннях з гарною ізоляцією, з використанням кондиціонерів та нагрівальних приладів, як правило, низька вологість, а електростатичний ефект досить високий. Необхідно: встановити зволожувач повітря та періодично відкривати вікна для провітрювання.

Одяг і взуття.

За нормальних атмосферних умов натуральні волокна (з бавовни, вовни, шовку та віскози) добре вбирають вологу (гідрофільні) і тому злегка проводять електрику. Коли такі волокна стосуються інших матеріалів або труться про них, на їх поверхнях з'являються надлишкові електричні заряди, але на дуже короткий час, оскільки заряди відразу стікають назад по вологих тканинах, що містять різні іони.

На відміну від натуральних, синтетичні волокна (поліефірні, акрилові, поліпропіленові) погано вбирають вологу (гідрофобні), і на їх поверхнях є менша кількість рухомих іонів. При контакті синтетичних матеріалів один з одним вони заряджаються протилежними зарядами, але оскільки ці заряди стікають дуже повільно, матеріали прилипають один до одного, створюючи незручності та неприємні відчуття. До речі, волосся за структурою дуже близьке до синтетичних волокон і теж гідрофобне, тому при контакті, наприклад, з гребінцем вони заряджаються електрикою і починають відштовхуватися один від одного.

Простий спосіб перестати бути ходячим джерелом статичної електрики – відмовитись (обмежити) від одягу із синтетичних матеріалів. Альтернатива – льон, бавовна, шовк, кашемір, шерсть. Звичайно, це не панацея, але позитивний ефект буде відчутним. У натуральній тканині, що добре вбирає вологу, «бешкетні» електрони тихо сидять і не вибудовують просторові структури у вигляді електростатичних полів.

Обдурити статичну електрику можна за допомогою металевих предметів. Пристебнута до внутрішнього боку піджака шпилька, металеві плічка в шафі і навіть дрібниця в кишені штанів мають особливу привабливість для статичної електрики. У процесі накопичення електричний потенціал відбиратиметься металевими предметами, які перебувають у контакті з вашим одягом. Протягніть одяг через металевий тремпель. Відразу, перш ніж одягнете одяг, протягніть металевий тремпель через внутрішню поверхню одягу. Метал розрядить електричний заряд ретельно видаляючи його. Ви можете досягти такого ж ефекту, простягнувши будь-який інший металевий предмет через одяг.

Будь-яке взуття з підошвою із синтетичних матеріалів є накопичувачем електричного потенціалу. Інша річ – повністю натуральні туфлі, черевики, чоботи. Звичайно, це не найдоступніший, а іноді й зручний варіант. Але все-таки такому взуттю слід віддавати перевагу. Вона виграє як можливістю природного «заземлення», а й гігієнічна.

Заземлення.

Обов'язково заземляти побутове обладнання, але цим не обмежуватися.Килимок, поміщений на письмовий стіл, проводить контакт через передпліччя або кисті, розкладений на підлозі - через ступні, якщо покрити їм сидіння стільця - через сідниці, а якщо його помістити в ліжко - через будь-яку частину тіла, яка стикається з ним. Нормальне відділення поту, що проходить через шари тканини одягу, спідньої білизни, шкарпеток або довгих рукавів, забезпечує різні ступені провідності.

У виробництві килимків використовується металізоване волокно і провідники разом з проводом, приєднаним до заземлюючої розетки в стіні або заземленого стрижня зовні приміщення. Намагайтеся не застосовувати модні нині нейлонові покриття - такий килимок тільки збільшує можливість накопичення електростатичного заряду. У далекі радянські часи у виробництві з польовими напівпровідниками фігурував спосіб зняття статичної електрики іонізацією повітря.

Одним із найбільш дієвих способів боротьби зі статичною електрикою вважається заземлення обладнання, ємностей або промислових трубопроводів. За допомогою такого заземлення статичні заряди, що утворюються на поверхні обладнання, відводяться («стікають») у землю, що перешкоджає їх накопиченню до величини, яка здатна викликати іскру. Для більшої надійності всі заземлювачі з'єднуються між собою і перетворюються таким чином на ідеальну заземлюючу конструкцію.

Антистатичні матеріали (статеві матеріали, добавки до фарби та ін.)

Щоб позбавитися статичної електрики, поверхню одягу або іншого предмета можна змастити речовиною, яка утримує вологу і цим збільшує концентрацію рухомих іонів на поверхні. Після такої обробки електричний заряд швидко зникне з поверхні предмета або розподілиться по ній.

Гідрофільність поверхні можна збільшити, змастивши її поверхнево-активними речовинами, молекули яких схожі на мильні молекули одна частина дуже довгої молекули заряджена, а інша ні. Речовини, що перешкоджають появі статичної електрики, називають антистатиками. Антистатиком є, наприклад, і звичайний вугільний пил або сажа, тому, щоб позбавитися статичної електрики, до складу просочення ковролінових покриттів і оббивних матеріалів включають так звану лампову сажу. Для цих цілей такі матеріали додають до 3% натуральних волокон, а іноді і тонкі металеві нитки.

З особливою обережністю потрібно ставитися до сучасних будівельних та оздоблювальних матеріалів. Взяти хоча б ковролін – це готовий генератор статичної електрики. Для того, щоб зрозуміти, навіщо потрібна антистатична підлога, достатньо перерахувати проблеми, до яких призводить накопичення статичного електричного заряду на поверхні підлоги: наелектризована поверхня утримує пил і бруд, тому набагато важче забирається; накопичення заряду впливає роботу електронних систем, особливо чутливих електронних приладів, до виведення з ладу; негативно впливає здоров'я.

Антистатична добавка забезпечує передачу електричного заряду на вологу повітря. На антистатичних лакофарбових матеріалах не накопичується бруд та пил. Тому прибирати такі приміщення нескладно. Здатність лакофарбових матеріалів відштовхувати бруд та пил зберігається протягом усього періоду експлуатації обробленої поверхні.Відсоток введення антистатичної добавки залежить від ступеня необхідного антистатичного ефекту, як правило, достатньо 1-2%. Показником дії антистатичного агента є час стікання заряду (розряду), тобто протягом якого заряд зменшується наполовину від початкового значення. При введенні в плівку з ПЕВС завтовшки 30мкм антистатика в кількості 2% час розряду становить 0.01сек, тобто негайний розряд.

Підручник з фізики

Наука та життя

http://www.mhealth.ru/blog/grajdanskaya-samooborona/24892.php

http://electroandi.ru/elektrichestvo-i-magnetizm/staticheskoe-elektrichestvo.html

http://stroy-profi.info/archive/11420

http://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431100/Chto_mozhet_elektrostatika

http://bestolkovyj.narod.ru/kak-ubrat-elektrostatiku/

Феномен статичної електрики відомий давно, і кожен із нас стикається з проявами його майже щодня. Під час одягання або знімання одягу із синтетичного матеріалу, контакту з екраном телевізора або комп'ютера часто виникає відчутний електричний розряд. У сучасному світі ефект статичної електрики отримав широке практичне застосування (друкарські та копіювальні апарати, фарбування). Однак розряд статичної електрики може призвести і до трагічних наслідків.

Вперше можливості статичної електрики викликати виникнення вибуху та пожежі були виявлені в 1893 р. американцем Ріхтером, який намагався покращити процес сухої хімчистки одягу та спробував ввести порошок магнезії в бензол, що використовується в процесі чищення, для збільшення струмопровідності.

У паливній та хімічній індустрії проблему виникнення зарядів статичної електрики почали глибоко вивчати на початку 30-х рр. після декількох вибухів на заводах компанії SHELL. На морському транспорті вивченням цієї проблеми зайнялися дещо пізніше, у середині 60-х рр., знову ж таки після серії вибухів на танкерах, які перевозили сиру нафту. Було проведено фундаментальні дослідження в галузі виникнення зарядів статичної електрики на танкерах при різних технологічних операціях та визначено міжнародні вимоги щодо запобігання утворенню електростатичних розрядів.

Розглянемо природу утворення електростатичного заряду.

Причини виникнення зарядів статичної електрики.Існує три етапи, що послідовно призводять до виникнення небезпеки займання горючих сумішей при впливі статичної електрики, а саме:

Поділ заряду;

Накопичення заряду;

Розряд статичної електрики.

Відомо, що атоми складаються з позитивно зарядженого ядра, навколо якого обертаються негативно заряджені частинки електрони. Сума всіх негативних зарядів у тілі за абсолютним значенням дорівнює сумівсіх позитивних зарядів у ньому, тому в цілому тіло електрично нейтральне і не має заряду.

Електрони, що знаходяться на периферійних орбітах атома, можуть порівняно легко залишати своє місце та переходити на орбіти атомів іншого тіла чи речовини. Той атом, який втратить електрони, відчуватиме їх недолік і отримає позитивний заряд. Атом-же, на орбіти якого перейде електрон, що відірвався, матиме надлишок електронів, а заряд його стане негативним. Інакше висловлюючись, при переміщенні електронів з орбіти одного атома на орбіту іншого відбувається перерозподіл зарядів, і навіть один атом отримує позитивний заряд, а інший негативний. Такі заряджені атоми називаються іонами.

При електризації тіл заряди не утворюються, а лише поділяються: частина негативних зарядів переходить з одного тіла на інше.

Наприклад, при терті ебонітової палички об вовну, ебоніт отримує негативний заряд, а вовна заряджається позитивно.

Перетеклих електронів відбувається тільки у разі взаємодії атомів з різною щільністю електронів.

Щоразу, коли в контакт входять два неоднорідні матеріали, на поверхні, що розділяє ці матеріали, відбувається поділ заряду. Ця поверхня може розділяти два тверді тіла, тверде тіло і рідина або дві рідини, що не змішуються. На поверхні розділу заряд одного знака, наприклад позитивного, переміщається від матеріалу А до матеріалу таким чином, що ці матеріали стають відповідно позитивно і негативно зарядженими. Поки матеріали А та В нерухомі та контактують один з одним, заряди знаходяться надзвичайно близько один до одного. У такому разі незначна різниця потенціалів між зарядами протилежного знака не становить жодної загрози.

Інтенсивний поділ зарядів відбувається внаслідок таких дій, як:

Проходження потоку рідини через труби або дрібнокомірчасті фільтри,

Осадження частинок твердого тіла або рідини, що не змішується, через іншу рідину,

Викид дрібних крапель або частинок із сопла,

Сплескування або збовтування рідини при її зіткненні з твердою поверхнею,

Сильне тертя один про одного деяких матеріалів.

Коли заряди роз'єднуються, з-поміж них утворюється велика різниця потенціалів. При цьому в навколишньому просторі відбувається розподіл різниці потенціалів, інакше кажучи, формується електричне поле (тобто під час миття танка при розпиленні рідини електростатичне поле виникає у всьому обсязі танка).

Якщо в електростатичне поле помістити незаряджений провідник, то він отримає приблизно такий самий потенціал, як і поле, в якому він знаходиться. Більш того, поле приводить в рух заряди всередині провідника, заряд одного знака притягується полем до одного кінця провідника, на іншому кінці провідника формується рівний за величиною заряд протилежного знака. Заряди, розділені таким чином, називаються індукованими, вони накопичуються в електростатичному полі.

Заряд може виникати і там, де не відбувається безпосереднього контакту між зарядженими тілами, а також при впливі на матеріал іншого зарядженого тіла, що викликає формування позитивних та негативних іонів. Наприклад, при проходженні грозової хмари над високою будівлею або судном, в останніх формуються позитивні та негативні іони, хоча безпосереднього контакту між матеріалами чи зарядами не було. Це призводить до того, що те саме речовина або тіло може нести протилежні заряди.

Навколо зарядженого тіла відбувається формування електричного поля, свого роду відображення простору навколо зарядженого тіла. У двох протилежних точках електричного поля визначається різниця потенціалів у вольтах. Напруженість електрвстатнческвге пвля визначається в вольтах на метр (В/м).

В однорідному електричному полі напруженість поля визначається як різниця потенціалу на метр. Розмір напруженості поля визначає можливість виникнення розряду. У сухому повітрі іскровий електричний розряд може статися при величині напруженості електричного поля близько 3000000 В/м. Однак якщо помістити в поле заземлений провідник, навіть при слабкій напруженості поля можна отримати значний електричний розряд.

Накопичення заряду.Раніше розділені заряди прагнуть знову з'єднатися між собою та нейтралізувати один одного. Цей процес відомий як релаксація заряду. Якщо один з матеріалів або обидва ці матеріали, що несуть електростатичний заряд, мають низьку струмопровідність, то повторне з'єднання зарядів утруднено і даний матеріал акумулює (накопичує) заряд на собі.

Час, протягом якого зберігається заряд, характеризується часом релаксації

даного матеріалу, яке співвідноситься з його струмопровідністю. Чим менша струмопровідність

матеріалу, тим більший період релаксації заряду.

Якщо ж провідність матеріалу висока, то заряди з'єднуються дуже швидко, тим самим перешкоджаючи процесу їхнього роз'єднання, внаслідок чого відбувається дуже незначне акумулювання заряду або він не акумулюється зовсім. Матеріал з такою провідністю може зберігати або акумулювати заряд тільки в тому випадку, якщо він оточений діелектриком. При цьому швидкість втрати заряду залежатиме від часу релаксації діелектрика.

Можна сміливо сказати, що найважливішим чинником, визначальним час релаксації матеріалу, є його електропровідність.

Всі матеріали за ступенем їх струмопровідності умовно можна поділити на три основні групи.

Перша група -провідники.До твердих провідників належить більшість металів, а рідких - цілий діапазон водних розчинів солей, включаючи морську воду. Людське тіло, що більш ніж на 60% складається з води, також є провідником електричного струму. До важливих властивостей рідких провідників належить як їх нездатність утримувати електричний заряд, якщо де вони ізольовані, а й майже миттєве розрядження, якщо вони ізольовані і є можливість електричного розряду. Іншими словами, отриманий заряд поширюється рівномірно по всьому матеріалу, а при зіткненні із заземленням миттєво зникає.

Дуже часто розряди між двома провідниками відбуваються у вигляді іскри, в такому разі вони набагато небезпечніші, ніж розряди, що виникають між провідником та діелектриком. При релаксації заряду між провідником та діелектриком виникають не іскрові, а коронні чи кистьові розряди.

Друга група -діелектрики чи ізолятори.Якщо заряд виникає лише у місці зіткнення чи роз'єднання матеріалів, такі матеріали називаються діелектриками.

Заряджені діелектрики доставляють заряд у місце, де може статися безпосередній контакт заряду з провідником. Сильно заряджені діелектрики можуть безпосередньо ініціювати займисті іскри. Рідини розглядаються як діелектрики, якщо їх провідність менше 50 пикоСименс на метр (пСм/м) з періодом релаксації не більше 0,35 с. Такі рідини часто називають що акумулюють статичну електрику.До них відносяться чисті нафти та чисті нафтопродукти (дистиляти), зріджені гази.

Третя групає рядом рідин і твердих матеріалів з проміжною струмопровідністю. Яскравий приклад – темні нафти, сирі нафти, спирти, ацетон та ін.

Коли напруженість електричного поля досягає певної величини, може статися розряд поля, що має різні форми. Для займання пароповітряної суміші необхідно щоб електростатичний розряд був досить потужним. Було встановлено, що для запалення пароповітряної суміші пропану достатньо, щоб між електродами стався розряд із виділенням енергії 0,2 мДж,а для займання пароповітряної суміші аміаку буде потрібно розряд в 600 разів потужніший.

Існують такі форми електростатичних розрядів.

Корона- Іонне випромінювання блакитнуватого кольору. Його можна побачити на гострих кутах або вантах за певних погодних умов. Це сяйво відоме під назвою "Вогні Святого Ельма". Таке випромінювання не несе у собі достатньо енергії для виникнення полум'я.

Північне, чи полярне, сяйво- це слабкі промені, сформовані з дуже маленьких іскор, що випромінюються зарядженими гострими кутами або виступами конструкцій у напрямку заряджених хмар або туману. Таке світіння може виникнути в танках супертанкерів, воно також не несе достатньої енергії для виникнення полум'я.

Іскравиникає тільки у тому випадку, якщо напруженість електричного поля досягає деякої критичної величини. Іонний промінь збільшується із підвищенням напруженості поля, і кінцевий результат такого збільшення – виникнення справжньої іскри. При велику напруженість поля утворюється розряд, більш відомий як блискавка. Однак якщо ми помістимо в електричне поле заземлений провідник, то виникне іскровий розряд, достатній для займання суміші навіть за малих величин напруженості поля.

Ви, напевно, у школі стикалися на уроках фізики з таким визначенням як – статична електрика. Далі ми з вами коротко розберемо, про що саме йдеться у цьому визначенні, а також поділимося знаннями про те, через що воно виникає і як боротися з цим явищем у побуті та на виробництві. Отже, до вашої уваги причини виникнення статичної електрики та заходи боротьби з нею.

Що це таке?

Причини виникнення цього явища природи досить цікаві. При неправильному балансі всередині атома чи всередині молекули й у результаті втрати (набуття) нового електрона з'являється статична електрика. У нормі кожен атом повинен перебувати в «рівновазі» через рівну кількість протонів і нейтронів у ньому. Ну а своє чергу, електрони, переміщуючись від атома до атома, можуть формувати негативні іони або позитивні іони. І в разі відсутності рівноваги виходить це природне явище.

Більш детально дізнатися про те, що являє собою електростатичний заряд і як його використовувати з користю, ви можете дізнатися в цьому відео:

У чому небезпека явища?

Найголовнішою небезпекою статичної електрики є ризик ураження струмом (про нього ми поговоримо нижче), проте існує ще й ризик займання. Вважається, що не для кожного виробництва загрожує ризик займання, але безпосередньо для таких підприємств, як поліграф, це дуже небезпечно, оскільки вони використовують у виробництві розчинники, які легко спалахують.

Енергія, тип та потужність статичного розряду.
Необхідність у присутності середовища, яке легко спалахує.

Наочно небезпека даного явища та правила боротьби з ним демонструються на відео прикладі:

До речі, ви повинні знати, що негативний вплив статичної електрики на організм людини полягає не тільки в отриманні травм, а й у порушеннях нервової системи!

Причини та джерела виникнення

На сьогоднішній день ми впевнені, що статична електрика виникає через кілька причин, а саме:

Через наявність будь-якого контакту між поверхнями 2 матеріалів з подальшим відділенням їх один від одного (наприклад, тертя гумової кульки про вовняний светр або на виробництві при намотуванні матеріалів).
Присутність ультрафіолету, радіаційного випромінювання тощо.
При швидкому перепаді температур.

Найчастіше статична електрика проявляється за першої причини. Ця процедура не повністю зрозуміла, проте це є найбільш точним поясненням з усіх.

Ні для кого не секрет що як на виробництві, так і в побуті це явище відбувається частіше і для контролю над ним слід точно виявити ділянку проблемної зони та вжити заходів для захисту. Цікавий факт: це явище може спричинити «щирість» навколо об'єкта, який має таку здатність, як накопичення заряду електрики. І ви спитаєте, в чому небезпека цього? А в тому, що при накопиченні великого заряду є можливість ураження робочого персоналу на виробництві. На сьогоднішній день відомо лише дві основні причини виникнення удару статичною електрикою.

Першою причиною є наведений заряд. За умови знаходження людини в електричному полі і якщо вона тримається руками за заряджений предмет, тіло цієї людини може зарядитися.

Якщо на цій людині будуть одягнені захисні черевики з ізолюючою підошвою, то заряд електрики залишатиметься в ньому. А чи може заряд зникнути? Звичайно, причиною цього буде той момент, коли він торкнеться заземленого предмета. Саме в цей момент робітник і отримає поразку електричним струмом (у момент витоку заряду на землю). Описаний спосіб отримання удару струмом виходить за наявності у нього на ногах взуття, що ізолює електрику. Адже при дотику до зарядженого об'єкта через взуття заряд залишається в тілі людини, а коли той торкається об'єкта, призначеного для захисту від нього (до заземленого обладнання), заряд стрімко проходить через тіло людини і завдає удару струмом. Виникнення цього процесу можливе як у побуті, так і на виробництві, можна сказати, що ніхто не захищений від нього. При дії синтетичних килимів та взуття під час пересування людини з'являється заряд статичної електрики. Заходи боротьби з цим небезпечним явищем у побуті демонструються на відео:

Вас колись било розрядом електрики при виході з машини, ви досі не знаєте, що робити в такому випадку? Це виникає при впливі вашої руки з металевими дверима через те, що під час виходу з машини відбувається «провокація» заряду між вашим одягом та сидінням. На жаль, як уже говорилося раніше, єдиним варіантом, як позбутися цієї дилеми - це торкнуться дверей машини, щоб через неї струм машиною «спустився» до землі. Іншого легшого способу, як зняти з себе статичну електрику, немає.

Друга причина ураження статичною електрикою на виробництві виникнення заряду на устаткуванні. Даний вид ураження електричним струмом буває рідко на відміну від вищенаведеного прикладу.

Отже для вашого захисту і для того щоб ви знали як позбутися цієї проблеми розглянемо весь цей процес. Припустимо, що певний предмет має значний заряд статичної електрики, буває, що ваші пальці накопичили заряд в такій кількості, що відбувається «пробою» і в результаті цього – розряд. Так що ось вам невелика порада: для вашого захисту на виробництві необхідно одягати гумові рукавички (про всяк випадок). Усі ми розглянули у відповідній статті!

Заходи та засоби захисту

У той момент, коли на виробництві стоїть питання «як зняти» небезпеку виникнення статичної електрики та організувати захист від неї багато нафтовиків звертаються до постанови Держгіртехнагляду. Відомо, що абсолютно все заземлене обладнання може вважатися захищеним, навіть якщо обладнання має забарвлений фарбою металевий корпус.

Чесно кажучи, захист обладнання від поразки статичною електрикою нами вже було обговорено раніше. Про те, як боротися з цим явище в будинку та квартирі, доступно розповідається у відео, наданому вище. Важливо відзначити, що зволожувачі повітря дійсно добре сприяють зняттю електростатичного заряду. Про те ми розповідали у відповідній статті.

Ще одним прикладом захисту є стікачі для автомобілів. Власне кажучи, стікач це просто «шматок» гуми, прикріплений до машини так, щоб однією стороною він торкався машини, а інший землі, такий собі «пересувний заземлювач». З метою запобігання рекомендується встановлювати стікачі на авто, як показано на фото нижче. Це дозволить прибрати електростатичний заряд, який може завдати вам шкоди.

Ось і все, що хотілося розповісти вам про те, які бувають причини виникнення статичної електрики та які методи боротьби з цим явищем існують на сьогоднішній день. Сподіваємося, інформація була для вас корисною та цікавою!