Statički elektricitet nastaje zbog zadržavanja naboja u elektrostatičkom polju na dielektričnim materijalima. Negativno utječe na ljudski život i rad električnih uređaja. Stvaranje iskri od statičkog elektriciteta pridonosi požarima i eksplozijama. Energetska snaga je sasvim dovoljna za paljenje plinsko-zračnih smjesa i prašine.
Naboj statičkog elektriciteta može se nakupiti na tijelu osobe ako nosi odjeću od vune ili kemijskih vlakana. Potencijalna vrijednost od oko 7 Joulea nije opasna za ljude, ali može izazvati grčeve i kontrakcije mišića. A to pak može stvoriti uvjete za ozljede na radu, pad s visine i sl.
Statički elektricitet negativno utječe na rad preciznih instrumenata, radio komunikacija i uzrokuje kvarove. Radnici koji su stalno izloženi statičkom elektricitetu češće obolijevaju od kardiovaskularnih bolesti i bolesti živčanog sustava.
Samo zaštita od statičkog elektriciteta može svesti na nulu ili potpuno spriječiti pojavu ove negativne pojave.
Izvori statičkog elektriciteta
- Djelovanje raznih zračenja.
- Nagla promjena temperature.
- Međudjelovanje tijela tijekom kretanja.
Ova pojava ima negativan utjecaj i predstavlja opasnost. Zaštita od statičkog elektriciteta omogućuje potpuno sprječavanje ili značajno smanjenje njegovog učinka.
U svakodnevnim uvjetima, statičko polje se često javlja na krznu životinja, prilikom skidanja sintetičke odjeće, češljanja, nošenja gumenih cipela, hodanja po tepihu u vunenim čarapama ili korištenja plastičnih proizvoda.
Elektrostatsko polje ne ugrožava ljudski život, pražnjenje proizvodi slabu struju koja nije u stanju izazvati previše štete ljudskom tijelu. Može samo stvoriti neku nelagodu. Da biste spriječili ovaj učinak, trebate slijediti samo nekoliko jednostavnih pravila: po hladnom i suhom vremenu nemojte maziti životinje, sporije skidajte vunenu odjeću ili je tretirajte posebnim pripravkom, a pri češljanju koristite drveni ili metalni češalj. tvoja kosa.
Akumulaciju elektrostatičke energije olakšavaju:
- Armirano betonski zidovi zgrade.
- Zrak je presuh.
Za elektroničke uređaje, elektrostatički naboj je najgori neprijatelj. Neki elementi elektroničkih uređaja nisu u stanju izdržati visoke napone koji se javljaju tijekom pražnjenja. Osjetljivi elementi mogu pokvariti ili pogoršati svoje performanse.
Ako se zapaljive tekućine izlože električnom polju, stvorit će se uvjeti za njihovo paljenje. Ove tekućine mogu akumulirati statički naboj kada se transportiraju u cisternama. Također, naboj proizlazi iz mehanizma ili osobe koja mu se približi. Stoga se u industrijskoj proizvodnji, gdje postoje zapaljive tekućine, velika pozornost posvećuje uzemljenju pokretnih konstrukcija i mehanizama. Za šivanje obuće i posebne odjeće proizvodnja također koristi posebne tkanine koje nisu sposobne akumulirati električni naboj.
Princip rada
Shvatimo kako nastaje statički naboj. U normalnom stanju fizička tijela imaju isti broj negativnih i pozitivnih čestica. Zbog te ravnoteže stvara se neutralno stanje tijela. Kada je neutralno stanje narušeno, tijelo dobiva električni naboj jednog pola.
Statika je stanje tijela u mirovanju, kada se ono ne kreće. U supstanci tijela može doći do polarizacije koja se izražava u kretanju naboja između dijelova tijela, ili od obližnjeg predmeta.
Tvari se naelektriziraju zbog odvajanja tijela, promjene naboja tijekom trenja, naglih promjena temperature i zračenja. Naboji električnog polja nalaze se na površini tijela ili su udaljeni od površine na udaljenost jednaku međuatomskoj udaljenosti. Ako tijela nisu uzemljena, tada su naboji koncentrirani na području kontakta, a ako postoji uzemljenje, naboj ide u petlju uzemljenja.
Istodobno se odvijaju procesi nakupljanja naboja i njihova odvodnja. Tijelo se naelektrizira ako primi veći naboj energije u odnosu na potrošeni naboj. Kao rezultat toga, postaje jasno da zaštita od statičkog elektriciteta mora isprazniti akumulirane naboje u petlju uzemljenja.
Količina statičkog elektriciteta
Sve fizičke tvari imaju svoje karakteristike na triboelektričnoj ljestvici, ovisno o njihovoj sposobnosti da trljanjem stvaraju električne naboje različitih polova. Glavne takve tvari prikazane su na slici.
Da biste imali predodžbu o veličini rezultirajućih statičkih naboja, razmotrite nekoliko primjera:
- Rotirajuća remenica s pogonskim remenom može puniti do 25.000 volti.
- Karoserija automobila koji se kreće suhom cestom može primiti naboj do 10.000 volti.
- Osoba u vunenim čarapama hodajući po suhom tepihu može akumulirati naboj na tijelu do 6000 volti.
Kao rezultat toga, postaje jasno da napon elektrostatskog polja može doseći značajne razine čak iu svakodnevnom životu. Ovo punjenje ne uzrokuje značajnu štetu osobi zbog svoje male snage. Pražnjenje teče kroz veliki otpor i izračunava se u nekoliko frakcija miliampera.
Vlažnost zraka također smanjuje elektrostatički naboj. Utječe na vrijednost potencijala tijela tijekom kontakta s različitim materijalima. Stoga se zaštita od statičkog elektriciteta može sastojati od korištenja.
U prirodnom okruženju postoji statički elektricitet koji doseže enormne vrijednosti. Na primjer, kada se oblaci kreću između njih, nastaju veliki energetski potencijali koji se izražavaju u munjevitim pražnjenjima. Snaga ovih pražnjenja sasvim je dovoljna da spali drvenu kuću ili rascijepi deblo višegodišnjeg stabla.
U svakodnevnim uvjetima, tijekom pražnjenja elektrostatskog polja, osoba osjeća slabe trnce u prstima, vidljive su iskre od trenja vunene odjeće, a sposobnost osobe se smanjuje. Elektrostatsko polje negativno utječe na ljudsko stanje, ali ne uzrokuje očitu štetu.
Postoje mjerni instrumenti koji mogu precizno izmjeriti vrijednost statičkog potencijala akumuliranog naboja na ljudskom tijelu i na tijelu bilo kojeg uređaja.
Antistatički elektricitet
Postoje različite metode zaštite od pražnjenja elektrostatičkog polja, kako u svakodnevnom životu tako iu industrijskim uvjetima. Imaju svoje razlike. Pogledajmo pobliže svaki od njih.
Zaštita kod kuće
Svaka osoba mora predstavljati opasnost koju statično pražnjenje predstavlja za tijelo. Morate ih poznavati i znati ih ograničiti. Kako bi se riješio ovaj problem, organiziraju se različiti događaji za obuku ljudi o metodama zaštite, uključujući televizijske programe.
Na tim događanjima ljudima se objašnjava odakle i kako nastaje statičko polje, načini njegova mjerenja te načini preventivnog rada. Na primjer, kako biste izbjegli neugodne osjećaje statičkog polja, preporučljivo je koristiti drvene češljeve umjesto plastičnih za češljanje kose. Drvo ima neutralna svojstva i ne stvara elektrostatičko polje tijekom trenja. U trgovinama možete lako kupiti drveni češalj bilo kojeg oblika i vrste.
Kako bi se spriječilo stvaranje statičkog potencijala na karoseriji automobila prilikom vožnje po suhoj površini ceste, koriste se posebne antistatičke trake koje se učvršćuju na stražnjem dijelu automobila na dnu karoserije. U maloprodajnom lancu možete jednostavno odabrati bilo koju verziju takve trake.
Ako automobil nije ni na koji način zaštićen od mogućeg pražnjenja nakupljenog potencijalnog naboja, tada se napon može ukloniti privremenim uzemljenjem karoserije automobila spajanjem na masu preko metalnog dijela. Da biste to učinili, možete koristiti ključ za paljenje. Neophodno je ublažiti napetost prije punjenja automobila benzinom.
Kada se na odjeći od kemijskih vlakana stvori statički naboj, preporuča se koristiti Antistatic. Ovo je poseban aerosol koji se prodaje u trgovinama. Uklanja statički elektricitet s odjeće, tkanina i sintetičkih presvlaka za autosjedalice, posebno zimi kada je zrak suh. No, kako ne biste koristili razne sprejeve i kemikalije, preporuča se nositi odjeću od prirodnih materijala: pamuka i lana.
Ako cipele imaju gumirane potplate, stvaraju se uvjeti za nakupljanje stresnog potencijala. Da se to ne bi dogodilo, dovoljno je u cipele staviti posebne antistatičke uloške koji su izrađeni od prirodnih materijala. Kao rezultat toga, negativan utjecaj na osobu će se smanjiti.
Previše suh zrak u gradskim stanovima zimi doprinosi nakupljanju elektrostatičkog naboja. Za to postoje posebni uređaji - ovlaživači zraka. Ako nema takvog uređaja, poslužit će velika vlažna maramica koju treba staviti na bateriju. Kao rezultat toga, proces akumulacije naboja će se smanjiti i situacija u stanu će se poboljšati. Također se preporučuje redovito mokro čišćenje. To će vam omogućiti pravovremeno uklanjanje prašine i elektrificiranih područja. Ova metoda je najbolja.
Električni uređaji u svakodnevnom životu također tijekom rada nakupljaju statički naboj na kućištu. Kako bi se smanjio učinak statičkog naboja, ugrađen je sustav za izjednačavanje potencijala. Spojen je na petlju uzemljenja cijele kuće. Akrilna kada podložna je nakupljanju statičkog naboja na sebi i mora biti zaštićena sustavom za izjednačavanje potencijala. Čak je i kada od lijevanog željeza s akrilnom oblogom također podložna ovoj negativnoj pojavi.
Zaštita od statičkog elektriciteta u proizvodnji
U industrijskoj proizvodnji koristi se nekoliko metoda za održavanje funkcionalnosti opreme:
- Povećanje otpornosti uređaja i opreme na elektrostatičko pražnjenje.
- Blokiranje prodora naboja na radno mjesto.
- Sprječavanje nastanka elektrostatičkog naboja.
Posljednje dvije metode omogućuju zaštitu mnogih uređaja, dok se prva metoda koristi samo za određene vrste opreme.
Pruža visoku zaštitu od pražnjenja statičkog polja i održava funkcionalnost uređaja. Ovo je metalni kavez u obliku mreže s finom mrežom. Kavez zatvara opremu sa svih strana. Spojen je na petlju uzemljenja. Električna polja ne prolaze unutar kaveza, au isto vrijeme Faradayev kavez ne interferira s magnetskim statičkim poljem. Kabeli su zaštićeni istim principom opremanjem metalnim oklopom.
Zaštita od statičkog elektriciteta dijeli se prema načinima provedbe:
- Konstruktivno-tehnološki.
- Kemijski.
- Fizičko-mehanički.
Posljednje dvije metode omogućuju smanjenje stvaranja naboja i povećanje brzine njihovog uranjanja u tlo. Prva metoda štiti uređaje od punjenja, ali ih ne preusmjerava na uzemljenje.
Smanjenje elektrostatskog naboja možete optimizirati na sljedeći način:
- Povećanje vodljivosti materijala.
- Stvaranje krunidbe.
Takvi se problemi rješavaju pomoću:
- Odabir materijala dobre volumetrijske vodljivosti.
- Povećanje radnih površina.
- Ionizacija zračnog prostora.
Za provedbu ovih zadataka stvaraju se autoceste za protok statičkog naboja na tlo, zaobilazeći radne komponente uređaja. Ako materijali imaju visoku otpornost, tada se koriste druge metode.
Svijet se sastoji od atoma. To su sitne čestice od kojih je sazdano naše tijelo, traperice na nogama, sjedalo u autu ispod guze i pametni telefon s Lifehackerom na ekranu.
Unutar atoma nalaze se manji elementi: jezgra protona i neutrona te elektroni koji kruže oko nje. Protoni su nabijeni znakom plus, elektroni - znakom minus.
Obično atom ima isti broj takvih pluseva i minusa, pa ima nula naboja. Ali ponekad elektroni napuste svoje orbite i privuku ih drugi atomi. Najčešće se to događa kao posljedica trenja.
Kretanje elektrona od jednog atoma do drugog stvara energiju, koja se naziva elektricitet. Ako ga usmjerite kroz žicu ili drugi vodič, dobit ćete . Njegov rad možete jasno vidjeti kada svoj pametni telefon punite putem kabela.
Sa statičkim elektricitetom je drugačije. „Lijen je“, ne teče i čini se kao da leži na površini. Objekt ima pozitivan naboj kada mu nedostaju elektroni, a negativan naboj kada ima višak elektrona.
Kako se manifestira statički elektricitet?
1. Električno pražnjenje
Ako na noge navučete čiste, suhe vunene čarape i trljate ih o najlonski tepih, možete dobiti strujni udar.
Tijekom trenja elektroni će skočiti s čarapa na tepih i obrnuto. Na kraju će imati suprotne naboje i željet će uravnotežiti broj elektrona.
Ako je razlika dovoljno velika, dobit ćete vidljivu iskru čim ponovno dodirnete tepih nožnim prstima.
2. Privlačenje predmeta
Munje pogađaju visoke zgrade, drveće i tlo i uzrokuju kvarove opreme.
Kako izbjeći statički elektricitet
1. Povećajte vlažnost
Suh zrak u zatvorenom prostoru najbolji je prijatelj statičkog elektriciteta. Ali praktički se ne pojavljuje ako vlažnost prelazi 85%.
Da biste povećali ovaj pokazatelj, redovito provodite mokro čišćenje i koristite ovlaživače zraka.
Kada je grijanje, možete staviti mokru krpu na radijator kako bi voda isparila i napravila zrak.
2. Koristite prirodne materijale
Većina prirodnih materijala zadržava vlagu, sintetski ne. Stoga su prvi manje osjetljivi na statički elektricitet od drugih.
Češljate li kosu plastičnim češljem, ona će dobiti statički naboj i početi letjeti jedna od druge, kvareći vam frizuru. To se može izbjeći korištenjem drvenog pribora.
Ista je priča i s cipelama s gumenim potplatom. Izaziva stvaranje statičkog elektriciteta na tijelu. Ali ulošci od prirodnih materijala neutraliziraju njegov učinak.
Pamučne majice i odjeća od drugih prirodnih tkanina ne stvaraju statički elektricitet. Umjetni džemper je suprotnost.
3. Koristite uzemljenje
Uz njegovu pomoć, statički elektricitet se može isprazniti u zemlju. To se ne odnosi samo na gromobran, koji preusmjerava naboj munje, već i na rad s električnom opremom.
Kada profesionalni tehničar otvara prijenosno računalo kako bi uklonio prašinu, uvijek koristi poseban kabel za uzemljenje pričvršćen na ruku - antistatičku narukvicu.
Antistatička narukvica / aliexpress.com To je potrebno kako bi se izbjeglo da statički elektricitet dođe do mikro krugova iz vaših ruku. Inače će ih oštetiti, a nakon nekog vremena računalo može pokvariti.
Pojam statičkog elektriciteta svima je poznat iz školskog tečaja fizike. Statički elektricitet nastaje kada se naboji pojave na vodičima i površinama raznih predmeta. Pojavljuju se kao posljedica trenja koje nastaje pri dodiru predmeta.
Što je statički elektricitet?
Sve tvari sastoje se od atoma. Atom ima jezgru oko koje se nalazi jednak broj elektrona i protona. Oni se mogu kretati s jednog atoma na drugi. Prilikom kretanja nastaju negativni i pozitivni ioni. Njihova neravnoteža dovodi do statike. Statički naboj protona i elektrona u atomu je isti, ali ima različit polaritet.
Statika se javlja u svakodnevnom životu. Statičko pražnjenje može se pojaviti pri niskim strujama, ali visokim naponima. U tom slučaju nema opasnosti za ljude, ali je pražnjenje opasno za električne uređaje. Tijekom pražnjenja oštećuju se mikroprocesori, tranzistori i drugi elementi sklopa.
Uzroci statičkog elektriciteta
Statika se javlja u sljedećim uvjetima:
- kontakt ili odvajanje dva različita materijala jednog od drugog;
- nagle promjene temperature;
- zračenje, UV zračenje, x-zrake;
- rad strojeva za rezanje papira i strojeva za rezanje.
Statika se često javlja tijekom ili prije grmljavinske oluje. Grmljavinski oblaci, kada se kreću kroz zrak zasićen vlagom, stvaraju statički elektricitet. Pražnjenje se događa između oblaka i tla, između pojedinačnih oblaka. Uređaj gromobrana pomaže u provođenju naboja u zemlju. Grmljavinski oblaci stvaraju električni potencijal na metalnim predmetima koji pri dodiru uzrokuju blage udare. Udarac nije opasan za ljude, ali snažna iskra može izazvati paljenje nekih predmeta.
Svaki stanovnik više puta je čuo tresak koji se čuje prilikom skidanja odjeće, udar dodirivanja automobila. To je posljedica pojave statike. Električno pražnjenje se može osjetiti prilikom rezanja papira, češljanja kose ili polivanja benzinom. Besplatne naknade prate osobu posvuda. Korištenje raznih električnih uređaja povećava njihovu pojavu. Javljaju se pri pretakanju i drobljenju krutih proizvoda, pumpanju ili pretakanju zapaljivih tekućina, pri transportu u cisternama, pri namatanju papira, tkanina i filmova.
Naboj se javlja kao rezultat električne indukcije. Veliki električni naboji stvaraju se na metalnim karoserijama automobila tijekom sušne sezone. TV ekran ili računalni monitor mogu se napuniti izlaganjem snopu stvorenom u katodnoj cijevi.
Šteta i korist od statičkog elektriciteta
Mnogi znanstvenici i izumitelji pokušali su koristiti statički naboj. Stvorene su glomazne jedinice, čija je korist bila mala. Otkriće korona pražnjenja od strane znanstvenika pokazalo se korisnim. Ima široku primjenu u industriji. Korištenjem elektrostatskog naboja, složene površine se boje i plinovi se pročišćavaju od nečistoća. Sve je to dobro, ali postoje i brojni problemi. Električni udari mogu biti vrlo snažni. Ponekad mogu zaraziti ljude. To se događa i kod kuće i na radnom mjestu.
Štetnost statičkog elektriciteta očituje se u udarima različite snage pri skidanju sintetičkog džempera, izlasku iz automobila, paljenju i gašenju multipraktika i usisavača, laptopa i mikrovalne pećnice. Ovi udarci mogu biti štetni.
Javlja se statički elektricitet koji utječe na rad kardiovaskularnog i živčanog sustava. Trebali biste se zaštititi od toga. Sama osoba također je često nositelj naboja. U kontaktu s površinama električnih uređaja, oni postaju elektrificirani. Ako se radi o kontrolno-mjernom uređaju, stvar može završiti njegovim kvarom.
Struja pražnjenja koju donosi osoba svojom toplinom uništava veze, razbija staze mikro krugova i uništava film tranzistora s efektom polja. Kao rezultat toga, krug postaje neupotrebljiv. Najčešće se to ne događa odmah, već u bilo kojoj fazi tijekom rada alata.
U tvornicama koje prerađuju papir, plastiku i tekstil, materijali se često ponašaju neispravno. Lijepe se jedna za drugu, zalijepe za razne vrste opreme, odbijaju se, skupljaju puno prašine na sebe, nepravilno se namotavaju na kolute ili bobine. Razlog tome je pojava statičkog elektriciteta. Dva naboja jednakog polariteta odbijaju se. Drugi, od kojih je jedan pozitivno, a drugi negativno nabijen, međusobno se privlače. Nabijeni materijali ponašaju se na isti način.
U tiskarama i na drugim mjestima gdje se koriste zapaljiva otapala može doći do požara. To se događa kada rukovatelj nosi nevodljive cipele i oprema nije ispravno uzemljena. Sposobnost paljenja ovisi o sljedećim čimbenicima:
- vrsta pražnjenja;
- snaga pražnjenja;
- izvor statičkog pražnjenja;
- energija;
- prisutnost otapala ili drugih zapaljivih tekućina u blizini.
Pražnjenja mogu biti iskričasta, ručna ili klizna ručna. Iskreno pražnjenje dolazi od osobe. Karpal se javlja na šiljastim dijelovima opreme. Njegova energija je toliko niska da ne predstavlja opasnost od požara. Klizno pražnjenje četke događa se na sintetičkim pločama, kao i na materijalima u rolama s različitim nabojima na svakoj strani ploče. Predstavlja istu opasnost kao iskričasto pražnjenje.
Smrtonosnost je glavni problem za sigurnosne stručnjake. Ako se osoba drži za bobinu i nalazi se u zoni napetosti, njezino će tijelo također biti nabijeno. Za uklanjanje naboja, svakako dotaknite uzemljenje ili uzemljenu opremu. Tek tada će naboj otići u zemlju. Ali osoba će dobiti jak ili slab strujni udar. Rezultat su refleksni pokreti koji ponekad dovode do ozljeda.
Dugotrajan boravak u nabijenoj zoni dovodi do razdražljivosti osobe, smanjenog apetita i lošeg sna.
Prašina se uklanja iz proizvodnog prostora pomoću ventilacije. Akumulira se u cijevima i može se zapaliti iz statičkog iskre.
Kako ukloniti statički elektricitet s osobe
Najjednostavniji način zaštite od toga je uzemljenje opreme. U proizvodnim uvjetima u tu svrhu koriste se sita i drugi uređaji. U tekućim tvarima koriste se posebna otapala i aditivi. Aktivno se koriste antistatička rješenja. To su tvari niske molekularne težine. Molekule u antistatičkom sredstvu lako se kreću i reagiraju s vlagom u zraku. Zahvaljujući ovoj osobini, s osobe se uklanja statika.
Ako operaterove cipele imaju potplate koji nisu vodljivi, on mora uvijek dodirivati tlo. Tada se protok statičke struje u zemlju ne može zaustaviti, ali će osoba dobiti jak ili slab šok. Djelovanje statičke struje osjećamo nakon hodanja po tepisima i tepisima. Vozači koji izlaze iz automobila dobivaju strujne udare. Lako se riješiti ovog problema: samo dodirnite vrata rukom dok sjedite mirno. Naboj će teći u zemlju.
Ionizacija puno pomaže. To se radi pomoću antistatičke trake. Ima mnogo iglica izrađenih od posebnih legura. Pod utjecajem struje od 4-7 kV, zrak okolo se razgrađuje na ione. Također se koriste zračni noževi. Oni su antistatička traka kroz koju se upuhuje zrak i čisti površinu. Statički naboji se aktivno stvaraju kada se tekućine s dielektričnim svojstvima prskaju. Stoga, kako bi se smanjio učinak elektrona, ne smije se dopustiti padajući mlaz.
Preporučljivo je koristiti antistatički linoleum na podu i češće ga čistiti kućanskim kemikalijama. U poduzećima koja se bave preradom tkanina ili papira, problem uklanjanja statike rješava se vlaženjem materijala. Povećanje vlažnosti sprječava nakupljanje štetnog elektriciteta.
Za uklanjanje statike morate:
- ovlažite zrak u sobi;
- tretirati tepihe i prostirke antistatičkim sredstvima;
- obrišite sjedala u automobilu iu sobama antistatičkim maramicama;
- vlažite kožu češće;
- odbiti sintetičku odjeću;
- nositi cipele s kožnim potplatima;
- spriječiti pojavu statike na rublju nakon pranja.
Sobno cvijeće, kuhalo za vodu i posebni uređaji dobro vlaže atmosferu. Antistatički spojevi prodaju se u trgovinama kućanskih kemikalija. Raspršuju se po površini tepiha. Možete sami napraviti antistatik. Da biste to učinili, uzmite omekšivač (1 čep) i ulijte ga u bocu. Posuda se zatim napuni čistom vodom koja se raspršuje po površini tepiha. Maramice navlažene antistatikom neutraliziraju naboje na presvlakama sjedala.
Navlažite kožu losionom nakon tuširanja. Ruke se brišu nekoliko puta dnevno. Trebali biste promijeniti svoju odjeću u prirodnu. Ako se puni, tretirajte ga antistatičkim sredstvima. Preporučljivo je nositi cipele s kožnim potplatima ili hodati po kući bosi. Prije pranja, preporučljivo je posuti ¼ šalice sode bikarbone na odjeću. Uklanja električna pražnjenja i omekšava tkaninu. Prilikom ispiranja odjeće, u stroj možete dodati ocat (¼ šalice). Bolje je sušiti odjeću na svježem zraku.
Sve gore navedene mjere pomažu u neutraliziranju statičkih problema.
Ljudi se stalno susreću sa statičkim elektricitetom, odnosno njegovim pojavnim oblicima (u stanu, automobilu, na poslu itd.). Međutim, malo tko od nas nije ozbiljno razmišljao o prirodi njegove pojave, fizičkim svojstvima, karakteristikama i načinima zaštite od statičkog elektriciteta. Ovaj je članak posvećen pronalaženju odgovora na ova pitanja.
Što je statički elektricitet
Za molekulu ili atom bilo koje tvari stanje ravnoteže je normalno, tj. Broj pozitivnih (protona) i negativnih (elektrona) čestica u atomu je jednak. Ali elektroni tvari mogu se lako (na različite načine za različite materijale) kretati s jednog atoma na drugi, stvarajući tako pozitivan (elektron koji nedostaje) ili negativan (višak elektrona) naboj atoma. Upravo ta neravnoteža u atomima i molekulama tvori statičko električno polje. Takva polja su nestabilna i prazne se prvom prilikom.
GOST 17.1.018-79 “Statički elektricitet. Intrinsically safe" tumači pojam "statički elektricitet" kao sposobnost slobodnih električnih naboja da se pojave, zadrže i opuste u volumenu i na površini poluvodiča i dielektrika.
Obavezan "pratitelj" statičkog polja je suhi zrak. Na razinama vlažnosti iznad 80% takva se polja gotovo nikada ne stvaraju jer voda je izvrstan vodič i ne dopušta nakupljanje viška električne energije na površini materijala.
Izvori statičkog polja i razlozi njegovog nastanka
Svi se iz školskog tečaja fizike sjećamo iskustva s ebonitnom šipkom ili plastičnim češljem i komadom vunene tkanine. Nakon trljanja štapića krpom, mogao je na sebe privući sitno izrezane komade papira.
Trenje dviju površina je najčešći izvor statičkog polja. Nije potrebno trljati dva materijala jedan o drugi. Statičko polje može nastati iz jednog kontakta, na primjer, u slučaju namotavanja/odmatanja trake od tkanine.
Također izvori generiranja statičkog polja mogu biti:
- Nagle promjene temperature;
- Visoke razine zračenja.
Statičko polje može biti "samostečeno" i "inducirano", tj. primljen od drugog jako naelektriziranog objekta bez izravnog kontakta s njim. Ova metoda "prisilne elektrifikacije" naziva se indukcija.
Svima nam je dobro poznato električno pucketanje pri skidanju vanjske odjeće ili “strujni udar” iz karoserije automobila. Učinke statičkog pražnjenja opažamo i često doživljavamo prilikom češljanja kose, rezanja papira, polivanja benzinom itd.
Preduvjet za stvaranje statičkog električnog polja je prisutnost magnetskih polja. Dakle, treba reći da nas besplatni troškovi neprestano okružuju. Ali čovjeku to nije dovoljno i on aktivno koristi ogroman broj različitih električnih uređaja u svom svakodnevnom životu i radu, čime samo povećava ukupni “električni intenzitet” svog životnog okruženja.
Opseg korištenja
Elektrostatički instrumenti i uređaji, čiji se princip rada temelji na trenju, nikada nisu mogli napustiti laboratorijske i nastavne police, gdje se uglavnom koriste kao demonstracijski materijal.
Pokušaji korištenja statičkih polja za stvaranje električne struje također nisu donijeli previše uspjeha. Generatori Van Der Graaff i Felici, koji su nastali 30. i 40. godina prošlog stoljeća, također nisu našli široku primjenu, jer ova je oprema bila prilično glomazna.
Osim toga, njihov rad i održavanje bili su vrlo skupi.
Otkriće koronskog pražnjenja, koje se široko koristi u raznim područjima industrije, pokazalo se vrlo korisnim sa stajališta industrijske primjene. Konkretno, uz njegovu pomoć možete pročistiti plinove od raznih nečistoća i nanijeti boju na površinu bilo koje konfiguracije.
Problemi sa statičkim elektricitetom
Puno se više pažnje danas posvećuje problemima koji su izravna posljedica akumuliranog elektrostatskog naprezanja. Strujni udari različite snage mogu utjecati na osobu, kako kod kuće tako i na poslu.
Na primjer, džemper izrađen od sintetičke tkanine, kao rezultat trenja o naslon stolice ili s materijalom gornje odjeće, sposoban je akumulirati iscjedak koji će se "osjetiti" kada se skine. Puno snažnije udara kada dodirnete karoseriju automobila koja se naelektrizirala od trenja o zrak.
Svaki električni uređaj, bilo da se radi o procesoru hrane, prijenosnom računalu, monitoru računala ili usisavaču, nužno nosi elektrostatički naboj koji se "dragovoljno" prenosi na osobu nakon kontakta. Taj “prijelaz” može i ne mora uzrokovati bol, ali je definitivno štetan za ljudsko tijelo.
Znanstvenici su odavno dokazali da izloženost statičkom elektricitetu predstavlja opasnost za ljudsko zdravlje, posebno za kardiovaskularni i središnji živčani sustav.
Zaštita
Ranije spomenuti GOST detaljno govori o metodama zaštite od utjecaja statičkih polja, od kojih je najjednostavniji pouzdano uzemljenje opreme.
Što se može učiniti za zaštitu prostorija privatne kuće i industrijskih prostora od statičkih polja?
Video: kako se riješiti statičkog elektriciteta.
https://www.youtube.com/watch?v=ls-hBlqJu9Y
Za zaštitu ljudi i visoko precizne opreme od učinaka statičkog elektriciteta, u proizvodnji se koriste posebni zasloni i drugi elektromehanički uređaji. Za suzbijanje elektrifikacije u tekućim polimerima koriste se posebni aditivi i otapala. Različiti antistatici naširoko se koriste kao zaštita od statičkog elektriciteta u svakodnevnom životu iu proizvodnji.
To su kemikalije niske molekulske mase, što omogućuje njihovim molekulama lako kretanje, a uz to i reakciju s atmosferskom vlagom. Kombinacija ovih karakteristika omogućuje im raspršivanje izvora statičkih polja i oslobađanje osobe od statičkog stresa.
Enciklopedijski YouTube
1 / 3
✪ Saznajte više o električnom naboju
✪ Statički elektricitet. Električni Stingray.
✪ ✅Što ako ispraznite MILIJUN VOLTA na OSOBU!?!! Hoće li se super sposobnosti otkriti?
titlovi
Zdravo. U ovoj epizodi kanala TranslatorsCafe.com govorit ćemo o električnom naboju. Pogledat ćemo primjere statičkog elektriciteta i povijest njegovog proučavanja. Razgovarat ćemo o tome kako nastaje munja. Razgovarat ćemo i o korištenju statičkog elektriciteta u tehnici i medicini te zaključiti našu priču opisom principa mjerenja električnog naboja i napona te instrumenata koji se za to koriste. Začudo, sa statičkim elektricitetom se susrećemo svaki dan - kada mazimo svoju voljenu mačku, češljamo se ili navlačimo sintetički džemper. Tako i sami neizbježno postajemo generatori statičkog elektriciteta. Doslovno se kupamo u njemu, jer živimo u jakom elektrostatičkom polju Zemlje. Ovo polje nastaje zbog činjenice da je okruženo ionosferom, gornjim slojem atmosfere, slojem koji je vodljiv. Ionosfera je nastala pod utjecajem kozmičkog zračenja, uglavnom Sunca, i ima vlastiti naboj. Obavljajući svakodnevne stvari poput zagrijavanja hrane, uopće ne razmišljamo o tome da koristimo statički elektricitet kada otvaramo ventil za dovod plina na plameniku s automatskim paljenjem ili mu prinosimo električni upaljač. Električni naboj je skalarna veličina koja određuje sposobnost tijela da bude izvor elektromagnetskih polja i da sudjeluje u elektromagnetskoj interakciji. SI jedinica za naboj je kulon (C). 1 privjesak predstavlja električni naboj koji prolazi kroz presjek vodiča pri jakosti struje od 1 A u 1 s. 1 kulon je ekvivalentan približno 6,242×10^18 e (e je naboj protona). Naboj elektrona je 1,6021892(46) 10^–19 C. Takav se naboj naziva elementarni električni naboj, odnosno najmanji naboj koji imaju nabijene elementarne čestice. Od djetinjstva se instinktivno bojimo grmljavine, iako je ona sama po sebi apsolutno sigurna - to je jednostavno akustična posljedica prijetećeg udara groma, koji je uzrokovan atmosferskim statičkim elektricitetom. Pomorci iz vremena jedriličarske flote padali su u strahopoštovanje promatrajući svjetla svetog Elma na svojim jarbolima, koja su također manifestacija atmosferskog statičkog elektriciteta. Ljudi su vrhovne bogove starih religija obdarivali integralnim atributom u obliku munje, bilo da je to grčki Zeus, rimski Jupiter, skandinavski Thor ili ruski Perun. Stoljeća su prošla otkako su se ljudi prvi put počeli zanimati za električnu energiju, a ponekad čak i ne slutimo da nas znanstvenici, nakon što su izvukli promišljene zaključke iz proučavanja statičkog elektriciteta, spašavaju od užasa požara i eksplozija. Ukrotili smo elektrostatiku usmjerivši gromobran prema nebu i opremivši tankere s gorivom uređajima za uzemljenje koji omogućuju da elektrostatički naboji sigurno pobjegnu u zemlju. I unatoč tome, statički elektricitet nastavlja se loše ponašati, ometajući prijem radio signala - naposljetku, na Zemlji istovremeno bjesni do 2000 grmljavinskih oluja, koje svake sekunde generiraju do 50 munja. Ljudi proučavaju statički elektricitet od pamtivijeka. Izraz "elektron" čak dugujemo starim Grcima, iako su oni pod tim mislili nešto malo drugačije - tako su zvali jantar koji je savršeno naelektriziran trenjem. Nažalost, znanost o statičkom elektricitetu nije prošla bez žrtava - ruskog znanstvenika njemačkog podrijetla, Georga Wilhelma Richmanna, tijekom eksperimenta ubio je udar munje, što je najopasnija manifestacija atmosferskog statičkog elektriciteta. U prvoj aproksimaciji, mehanizam nastanka naboja u grmljavinskom oblaku umnogome je sličan mehanizmu elektrifikacije češlja - elektrifikacija trenjem događa se na isti način. Sante leda, nastale od malih kapljica vode, ohlađene zbog transporta uzlaznim strujama zraka u gornji, hladniji dio oblaka, sudaraju se jedna s drugom. Veći komadi leda nabijeni su negativno, a manji pozitivno. Zbog razlike u težini dolazi do preraspodjele santi leda u oblaku: velike, teže sante padaju u donji dio oblaka, a manje, lakše sante skupljaju se na vrhu grmljavinskog oblaka. Iako oblak kao cjelina ostaje neutralan, donji dio oblaka dobiva negativan, a gornji pozitivan naboj. Baš kao što naelektrizirani češalj privlači balon inducirajući suprotni naboj na strani koja je najbliža češlju, grmljavinski oblak inducira pozitivan naboj na površini Zemlje. Razvojem grmljavinskog oblaka naboji se povećavaju, a jakost polja između njih raste, a kada jakost polja prijeđe kritičnu vrijednost za dane vremenske prilike dolazi do električnog proboja zraka - pražnjenja munje. Čovječanstvo duguje Benjaminu Franklinu za izum gromobrana (točnije bi bilo nazvati ga gromobran), koji je zauvijek spasio stanovništvo Zemlje od požara izazvanih munjama u zgradama. Usput, Franklin nije patentirao svoj izum, čime je postao dostupan cijelom čovječanstvu. Munje nisu uvijek uzrokovale samo razaranje - uralski rudari određivali su položaj željezne i bakrene rude upravo po učestalosti udara munje na određenim točkama u tom području. Među znanstvenicima koji su svoje vrijeme posvetili proučavanju fenomena elektrostatike, potrebno je spomenuti Engleza Michaela Faradaya, kasnije jednog od utemeljitelja elektrodinamike, te Nizozemca Pietera van Muschenbroucka, izumitelja prototipa električnog kondenzatora – poznati Leyden jar. Gledajući utrke DTM-a, IndyCara ili Formule 1, niti ne slutimo da mehaničari pozivaju pilote da zamijene gume gumama za kišu, oslanjajući se na podatke meteorološkog radara. A ti se pak podaci temelje upravo na električnim karakteristikama nadolazećih grmljavinskih oblaka. Elektrostatički elektricitet je naš prijatelj i neprijatelj u isto vrijeme: radijski inženjeri ga ne vole, navlače narukvice za uzemljenje kada popravljaju spaljene sklopne ploče kao rezultat obližnjeg udara groma. U ovom slučaju, u pravilu, ulazni stupnjevi opreme ne uspijevaju. Ako je oprema za uzemljenje neispravna, to može uzrokovati ozbiljne katastrofe uzrokovane ljudskim djelovanjem s tragičnim posljedicama - požarima i eksplozijama cijelih tvornica. Međutim, statički elektricitet dolazi u pomoć osobama s akutnim zatajenjem srca uzrokovanim kaotičnim grčevitim kontrakcijama srca bolesnika. Njegov normalan rad se uspostavlja propuštanjem malog elektrostatičkog pražnjenja pomoću uređaja koji se zove defibrilator. Takvi uređaji mogu se vidjeti na mjestima gdje ima puno ljudi. Scena pacijenta koji se uz pomoć defibrilatora vraća iz mrtvih svojevrsni je klasik za određeni filmski žanr. Valja napomenuti da se u filmovima tradicionalno prikazuje monitor na kojem nedostaje signal otkucaja srca i zlokobna ravna linija, iako u stvarnosti upotreba defibrilatora obično ne pomaže ako je pacijentovo srce potpuno stalo. Bilo bi dobro prisjetiti se potrebe metalizacije zrakoplova radi zaštite od statičkog elektriciteta, odnosno povezivanja svih metalnih dijelova zrakoplova, uključujući i motor, u jednu električki cjelovitu strukturu. Odvodnici statičkog elektriciteta ugrađeni su na vrhove cijelog repa zrakoplova za odvođenje statičkog elektriciteta koji se nakuplja tijekom leta uslijed trenja zraka o tijelo zrakoplova. Ove mjere su neophodne za zaštitu od smetnji uzrokovanih statičkim elektricitetom i za osiguranje pouzdanog rada opreme avionike. I što je najvažnije, znanstvenici su došli do zaključka da pojavu života na Zemlji vjerojatno dugujemo statičkom elektricitetu, točnije njegovim pražnjenjima u obliku munja. Tijekom eksperimenata sredinom prošlog stoljeća, prolaskom električnih pražnjenja kroz mješavinu plinova, koja je po plinskom sastavu bliska primarnom sastavu Zemljine atmosfere, dobivena je jedna od aminokiselina koja je “građevni blok” našeg života. Za ukroćenje elektrostatike vrlo je važno poznavati razliku potencijala ili električni napon za čije su mjerenje izumljeni instrumenti zvani voltmetri. Pojam električnog napona uveo je talijanski znanstvenik Alessandro Volta iz 19. stoljeća, po kojem je ova jedinica i dobila ime. Svojedobno su se za mjerenje elektrostatskog napona koristili galvanometri nazvani po Voltinom sunarodnjaku Luigiju Galvaniju. Nažalost, ovi uređaji elektrodinamičkog tipa unijeli su izobličenja u mjerenja. Znanstvenici su počeli sustavno proučavati prirodu elektrostatike od rada francuskog znanstvenika Charlesa Augustina de Coulomba iz 18. stoljeća. Posebno je uveo pojam električnog naboja i otkrio zakon međudjelovanja naboja. Po njemu je nazvana mjerna jedinica količine elektriciteta - kulon. Istina, radi povijesne pravde, valja napomenuti da se godinama ranije time bavio engleski znanstvenik Lord Henry Cavendish; Nažalost, on je pisao na stolu, a njegova su djela njegovi nasljednici objavili tek 100 godina kasnije. Rad prethodnika na zakonima električnih interakcija omogućio je fizičarima Georgeu Greenu, Carlu Friedrichu Gaussu i Simeonu Denisu Poissonu stvaranje matematički elegantne teorije koju i danas koristimo. Glavno načelo u elektrostatici je postulat o elektronu - elementarnoj čestici koja je dio svakog atoma i lako se od njega odvaja pod utjecajem vanjskih sila. Osim toga, postoje postulati o odbijanju istovjetnih i privlačenju različito naboja. Prvi mjerni uređaj bio je jednostavan elektroskop, koji je izumio Coulomb - dva lista elektrovodljive folije stavljena u staklenu posudu. Od tada su se mjerni instrumenti značajno razvili - i sada mogu mjeriti razlike u jedinicama nanokulona. Koristeći posebno precizne fizikalne instrumente, ruski znanstvenik Abram Ioffe i američki fizičar Robert Andrews Millikan, neovisno jedan o drugom i gotovo u isto vrijeme, uspjeli su izmjeriti električni naboj elektrona. U današnje vrijeme, razvojem digitalnih tehnologija, pojavili su se ultraosjetljivi i visokoprecizni instrumenti jedinstvenih karakteristika, koji zbog visoke ulazne impedancije ne unose gotovo nikakva izobličenja u mjerenja. Osim mjerenja napona, takvi uređaji omogućuju mjerenje drugih važnih karakteristika električnih krugova, kao što su omski otpor i struja koja teče u širokom rasponu mjerenja. Najnapredniji uređaji, koji se zbog svoje svestranosti nazivaju multimetri ili u stručnom žargonu testeri, omogućuju i mjerenje frekvencije izmjenične struje, kapaciteta kondenzatora i ispitnih tranzistora, pa čak i mjerenje temperature. Moderni uređaji u pravilu imaju ugrađenu zaštitu koja ne dopušta oštećenje uređaja ako se nepravilno koristi. Kompaktni su, jednostavni za rukovanje i sigurni za rad - svaki od njih prolazi kroz niz testova točnosti, testiran je u teškim radnim uvjetima i zasluženo dobiva potvrdu o sigurnosti. Hvala na pozornosti! Ako vam se svidio ovaj video, ne zaboravite se pretplatiti na naš kanal!
Podrijetlo
Do elektrifikacije dielektrika trenjem može doći kada dvije različite tvari dođu u dodir zbog razlika u atomskim i molekularnim silama (zbog razlika u radu otpuštanja elektrona iz materijala). U tom slučaju dolazi do preraspodjele elektrona (u tekućinama i plinovima, također i iona) uz stvaranje električnih slojeva s jednakim predznacima električnih naboja na dodirnim površinama. Zapravo, atomi i molekule jedne tvari, koji imaju jaču privlačnost, otkidaju elektrone od druge tvari, stvarajući vrtložno kretanje iona medija u kojem su zatvoreni.
Električna pražnjenja mogu nastati zbog neke električne vodljivosti vlažnog zraka. Kada je vlažnost zraka veća od 85%, statički elektricitet praktički ne nastaje.
