Что такое статическое электричество — Лайфхакер
Откуда берётся статическое электричество
Мир состоит из атомов. Это крошечные частицы, из которых построено наше тело, джинсы на ногах, сиденье в авто под пятой точкой и смартфон с Лайфхакером на экране.
Внутри атомов есть более мелкие элементы: ядро из протонов и нейтронов, а также электроны, которые вращаются вокруг него. Протоны заряжены со знаком плюс, электроны — со знаком минус.
Обычно у атома одинаковое число таких плюсов и минусов, поэтому у него нулевой заряд. Но иногда электроны покидают орбиты и притягиваются к другим атомам. Чаще всего это происходит в результате трения.
Движение электронов от одного атома к другому создаёт энергию, которую называют электричеством. Если направить её через провод или другой проводник, получится электрический ток. Его работу вы наглядно видите, когда заряжаете смартфон по кабелю.
Со статическим электричеством всё иначе. Оно «ленивое», не течёт и будто отдыхает на поверхности. У предмета появляется положительный заряд, если ему не хватает электронов, и отрицательный, когда они в избытке.
Как проявляется статическое электричество
1. Электрический разряд
Если надеть на ноги чистые сухие носки из шерсти и пошаркать ими по нейлоновому ковру, можно получить электрический разряд.
Во время трения электроны будут перепрыгивать с носков на ковёр и наоборот. В итоге они получат противоположный заряд и захотят уравновесить число электронов.
Если разница в их количестве достаточно большая, вы получите видимую искру, как только снова прикоснётесь носками к ковру.
2. Притягивание предметов
Если расчесать волосы пластиковой расчёской, она получит заряд статического электричества.
После этого она начнёт притягивать небольшие кусочки бумаги, пытаясь избавиться от дефицита или избытка электронов за их счёт.
3. Отталкивание предметов
Если натереть лист бумаги шерстяным шарфом, он получит статический заряд.
Когда вы попытаетесь согнуть бумагу, половинки начнут отталкиваться друг от друга именно из-за дисбаланса электронов.
Чем может быть опасно статическое электричество
Это явление способно привести к ряду опасных последствий.
1. Воспламенение
Статическое электричество может стать причиной пожара там, где используются легковоспламеняющиеся материалы — например, на полиграфических предприятиях.
На таком производстве много чернил и бумаги, которые быстро загораются. Они трутся об оборудование во время печати, возникает статическое электричество, появляется искра и начинается пожар .
2. Производственные нарушения
От статического электричества особенно страдают предприятия, которые производят пластмассу или текстиль.
Когда эти материалы положительно или отрицательно заряжены, они могут притягиваться или отталкиваться от рабочей поверхности.
Это нарушает процесс производства, поэтому предприятия используют ионизаторы воздуха, которые помогают предотвратить возникновение заряда.
3. Удар молнии
Во время перемещения воздушных потоков, которые насыщены водяными парами, возникает статическое электричество.
Оно создаёт грозовые облака с разным зарядом, которые разряжаются друг о друга или об озоновый слой. Так получаются молнии.
Молнии бьют в высокие здания, деревья и землю и становятся причиной поломок оборудования.
Как избежать появления статического электричества
1. Повышайте влажность
Сухой воздух в помещении — лучший друг статического электричества. Но оно практически не проявляется, если влажность превышает 85%.
Чтобы повысить этот показатель, регулярно проводите влажную уборку и используйте увлажнители воздуха.
Когда включено отопление, на батарею можно положить мокрую ткань, чтобы вода испарялась и делала воздух менее сухим.
2. Применяйте натуральные материалы
Большинство натуральных материалов сохраняют влагу, синтетические — нет. Поэтому первые меньше вторых подвержены возникновению статического электричества.
Если расчёсывать волосы пластиковой расчёской, они получат статический заряд и начнут разлетаться друг от друга, портя причёску. Этого можно избежать, используя аксессуары из дерева.
Такая же история с обувью на резиновой подошве. Она провоцирует создание статического электричества на теле. Но стельки из натуральных материалов нивелируют его эффект.
Футболки из хлопка, одежда из других натуральных тканей не создают статическое электричество. Искусственный свитер — наоборот.
3. Используйте заземление
С помощью него статическое электричество можно отвести в землю. Это касается не только громоотводов, которые перенаправляют заряд молний, но и работы с электрическим оборудованием.
Когда профессиональный мастер раскрывает ноутбук, чтобы почистить его от пыли, он обязательно использует специальный шнур заземления, закреплённый на руке, — антистатический браслет.
Антистатический браслет / aliexpress.comЧитайте также 🧐
Статическое электричество и защита от него
В этой статье я постараюсь максимально доступно и наглядно, простым языком, без лишних сложных физических терминов, объяснить, что такое статическое электричество, как оно образуется и что является лучшей защитой от него.
Что такое статическое электричество, как оно образуется
Как я уже сказал, статическое электричество может воздействовать на нас в различных местах, в любой момент, даже тогда, когда вы просто пытаетесь открыть дверь, касаясь дверной ручки.
Чтобы понять причину появления статического электричества для начала нужно вспомнить о природе материи.
Как вы знаете вся материя состоит из атомов, которые, в свою очередь, состоят из трех разных видов более мелких частиц:
— отрицательно заряженных электронов
— положительно заряженных протонов
— не имеющих зарядов нейтронов
В большинстве тел, чаще всего, электроны и протоны полностью компенсируют друг друга, их количество в атомах равное, соответственно, эти предметы электронейтральны.
Но так как электроны очень маленькие частицы и их масса незначительна, то даже обычное трение даёт слабо связанным электронам достаточно энергии, чтобы они покинули свои атомы и перешли в атомы на другой поверхности.
Когда это происходит у одного объекта протонов остаётся больше, чем электронов, и он становится положительно заряженным, а объект у которого больше электронов, наоборот, накапливает отрицательный заряд. Такая ситуация называется дисбалансом зарядов или еще разделением зарядов.
Но как вы знаете, природа постоянно стремится к восстановлению равновесия поэтому, когда одно из заряженных тел вступает в контакт с другим, свободные электроны немедленно используют эту возможность попасть туда где они нужнее, где их не хватает – покинув отрицательно заряженный объект, чтобы восстановить баланс.
Вот это перескакивание электронов от отрицательно заряженного тела и есть знакомое всем явление — статическое электричество, называемое еще статическим разрядом.
К счастью это происходит далеко не с каждым объектом, иначе нас бы било током постоянно.
Чаще всего слабо связанными электронами обладают материалы – электрические проводники, самым ярким представителем которых являются металлы. А вот у диэлектриков, изоляторов, материалов, плохо проводящих электрический ток, электроны прочносвязанные, они свободно не переходят к атомам других материалов.
С большей вероятностью накапливание электрического разряда происходит именно при взаимодействии проводника с диэлектриком, при трении одного материала о другой.
Так, например, когда вы просто идёте по ковру, электроны вашего тела, из-за трения ног об ковер, перемещаются на него, так как человеческое тело проводник электрического тока. В то же время материал ковра – шерсть, сопротивляется отделению своих прочносвязанных электронов, являясь диэлектриком.
И хотя в момент, когда вы находитесь на ковре, ваше тело и ковер вместе остаются электрически нейтральными у них уже есть разделение разрядов.
И теперь, когда вы просто дотрагиваетесь до металлической дверной ручки – немедленно ощущаете статический разряд. Всё дело в том, что свободные электроны с металлической ручки перескакивают на вашу руку замещая потерянные вашим телом электроны, которые перескочили на ковер.
Теперь, я думаю, вам понятно, что такое статическое электричество и почему оно образуется. Кстати, его самым ярким проявлением в природе являются молнии.
При определенных условиях в облаках происходит разделение зарядов, после чего этот дисбаланс нейтрализуется, электроны высвобождаются и поглощаются другими телами – домами, землей или даже другим облаком, с образованием гигантской вспышки – молнии.
Защита от статического электричества
И так, зная природу статического электричества, вы сможете эффективно применять и защиту от него, не только дома в быту, но и на производстве.
Есть несколько основных видов мер защиты от статического электричества:
— создание условий для рассеивания свободных электронов
— предупреждение возникновения и накапливания статического электричества
ЗАЗЕМЛЕНИЕ
Основным и самым главным средств защиты от статического электричества является организация заземления токопроводящих, не находящихся под напряжением элементов, будь то корпус стиральной машины, автомобиля или токарного станка. Делается это, чтобы образующиеся свободные электроны, идя по пути наименьшего сопротивления, отводились в землю.
У большей части домашней бытовой техники – холодильников, стиральных машин и т.д. для этого используется третий желто-зеленый заземляющий проводник питающего кабеля, которым он подключается к сети. В остальных же случаях на корпус подводится отдельный провод, также подключаемый к системе заземления.
В случае же с автомобилем, используется токопроводящая полоса или цепь, которая крепиться одним концом к кузову машины, а второй касается земли.
увеличение электропроводимости диэлектрических материалов
Еще одним из распространенных способов защиты от статического электричества является увеличение электропроводимости диэлектрических материалов, за счет чего они получают возможность отводить свободные электроны.
Достигается это путем нанесения на диэлектрические предметы токопроводящих покрытий или материалов, например, поверхностной плёнки из токопроводящего материала, тонкой фольги и т.д.
В частности, в быту, можно пользоваться специальными средствами, так называемыми, антистатиками, думаю многие женщины понимают, о чем идёт речь.
Такой спрей-антистатик обычно состоит из токопроводящего полимера, растворённого в смеси деионизированной воды и спирта. После обработки поверхности раствор испаряется, а полимер остается в виде тончайшей токопроводящей плёнки, которая не даёт заряду накапливаться на поверхности предмета.
Подобный эффект также достигается увеличения влажности воздуха до 60-70%, при котором на поверхности диэлектриков появляется тонкая пленка влаги, за счет которой, обеспечивается достаточная поверхностная электропроводность материалов.
ИОНИЗАЦИЯ ВОЗДУХА
Эффективным и доступным средством защиты от статического электричества также является ионизация воздуха.
Для этого используется специальный прибор – ионизатор, который генерирует поток положительно и отрицательно заряженных ионов, распространяемых вентилятором. Они, притягиваются к молекулам противоположной полярности окружающих предметов и нейтрализуют статический заряд на них.
Если же не получается бороться со статическим электричеством вышеперечисленными способами, можно действовать более кардинально. Например, начать пользоваться повседневными предметами их других материалов слабоэлектризующимися или неэлектризующимися вовсе. Заменить чехлы в автомобиле, купить другие тапочки для дома и т.д.
Если же вы знаете другие действенные способы защиты от статического электричества – обязательно пишите о них в комментариях к статье, это будет полезно и интересно многим. Кроме того, как всегда приветствуется здоровая критика, вопросы, предложения, буду рад общению.
Приветствую Вас!
В этой статье Вы узнаете откуда берётся статическое электричество, как с ним бороться дома и на производстве и чего нужно опасаться при взаимодействии со статикой.
Статическое электричество — свободные электрические заряды, скапливающиеся на поверхности или внутри различных изолированных от земли тел.
Статическое электричество.
Откуда появляется статическое электричество?
В природе главными генераторами статического электричества являются:
— Ветер. Трение о любые поверхности образует очаги напряженности на поверхностях.
— Грозы и молнии. Ионизация воздуха. Заряженные частицы электризуют всё вокруг и часть уходит в землю.
Если грозы могут быть чаще всего летом, то ветер постоянен и присутствует практически всегда и везде — движение воздушных масс не остановить.
Кроме природы источниками генерации статического электричества являются:
— Оборудование на производствах, приборы дома. За счёт электромагнитной индукции. Поля вокруг устройств.
— Сам человек. Да, человек во время движения генерирует очень много статики и этот показатель может достигать до 10.000 Вольт, но при крайне низком токе и именно поэтому статическое электричество не доставляет много дискомфорта. Особенно ярко это выражается в зимнее время.
Методы борьбы со статическим электричеством.
В данном абзаце разделю дом и производство, но в целом подходы почти одинаковы и разница лишь в цене реализации защиты.
Защита от статического электричества на предприятиях и производствах.
1) На предприятиях от недостаточных мер антистатической защиты могут быть пожары, если это ткацкие предприятия. На предприятиях электронной промышленности будут страдать электронные компоненты, потому что они крайне нежные и боятся статических разрядов даже в 100 вольт.
Методы защиты:
— качественное заземление по всему периметру предприятия, организованное по стандартам данной отрасли.
— обязательное заземление всего парка станков и оборудования внутри предприятия.
— на предприятиях электронной промышленности даже пол имеет специальное устройство, позволяющее новым свободным зарядам стекать в землю через заземлители. Кроме этого перед входом на предприятие электронной промышленности стоят специальные турникеты, подойдя к которым человек самостоятельно себя разряжает стоя на пластинах и только после этого турникет откроется.
— Промышленные системы увлажнения воздуха. Они могут быть встроенными в систему вентиляции и кондиционирования, а могут быть отдельно стоящими, как на этой фото ниже. Влажность — ключевой параметр при борьбе с появлением статического электричества.
Достаточной влажностью воздуха считается — 50%
— Кроме всего вышесказанного отдельное внимание уделяется заземлению самого человека во время работы с оборудованием и делается это при помощи антистатического браслета(ESD), который человек одевает на руку. В свою очередь сам браслет подключается к специальной розетке для заземления, как на этой фото
Внутри розетки находится сопротивление номиналом 1 мегаОм, через который появляющийся ток плавно стекает в шину заземления, которая соединена с этой розеткой. Именно плавно, потому что быстро — это искра, а именно с ними мы и боремся.
2) Защита от статического электричества дома.
В домашних условиях тоже можно успешно бороться со статикой, но приёмов гораздо меньше, чем на производствах.
Не у всех в домах и квартирах имеется централизованное заземление. В своём доме его можно сделать, но в квартирах это проблематично. Подключаться к металлическим конструкциям щитовых нельзя. Потому что заземления бывают разные. Это опасно для жизни. Для консультаций на тему заземления в вашем конкретном случае лучше вызвать специалиста — электрика. Наличие или отсутствие у вас заземления в розетках можно увидеть, глядя на внутреннюю часть электрических розеток в вашем доме или квартиры. В той, в которой есть третий провод, есть дополнительные контакты — заземление, а в той, в которой нет заземления — всего 2 контакта, как на фото.
Если счастливчики могут заземлить свои электроприборы, то это здорово, но это далеко не все методы!
Первым и, пожалуй, единственным отличным способом борьбы с ударами статического электричества в домашних условиях является увлажнение воздуха!
Объяснение простое — влага, появившаяся в воздухе, является отличным переносчиком зарядов, в том числе и с человека. То есть если в вашей квартире уровень влажности постоянно и без увлажнителя составляет не менее 45%, то увлажнитель вам не нужен. Я уверен, что вас током от приборов не бьёт(при условии, что приборы исправны). Но если же в вашей квартире влажность составляет ниже 40%, то вам обязательно стоит приобрести увлажнитель и догнать уровень влажности до нормальных 50%
Измерить влажность воздуха и одновременно его температуру позволяет недорогой прибор — гигрометр, на фото.
Кстати говоря многие цветы очень негативно относятся к сухому воздуху и плохо растут.
Дополнительно стоит добавить, что в зимнее время, при температурах ниже 0, влажность воздуха резко понижается, из-за того, что влага в воздухе кристаллизуется и перестаёт быть переносчиком зарядов. И поэтому проблема с ударами тока от приборов проявляет себя только зимой.
Что касается ударов электричеством зимой от машины, то тут спасенье только одно — перчатки. Объяснение — в сухом зимнем воздухе при ходьбе человек в изолированной от земли обуви — генератор статики и показатель может легко достигать 10.000 вольт. Машина в свою очередь стоит на улице и ею благополучно занимается ветер, трение которого также генерирует на корпусе машины статику. Машина на резиновых колёсах и тоже изолирована от земли.
И тут встречаются 2 конденсатора — человек и машина.
К примеру человек накопил 5000 Вольт, а машина 3000 Вольт. При касании происходит уравнивание потенциалов и на обоих становится по 4000 Вольт. И переход от человека на машину уже болезненно ощущается, а перетекло всего 1000 Вольт. Не пугайтесь, это нормальные цифры для статического электричества, больших токов в нем почти не бывает.
К машине в качестве заземлителя многие прикручивают(к металлическим её частям) антистатические ремешки, как на фото, но в этом случае зимой разряд с человека 5000 Вольт на заземленную машину с нулевым потенциалом будет гораздо сильнее и неприятнее, поэтому решение это не самое лучшее на мой взгляд.
Спасибо Огромное Вам за прочтение моей статьи до конца, если понравилось — поделитесь статьёй в соцсетях. Статья написана после публикации моего видео на эту же тему.
******************************************
Мой Youtube канал «Технологии производства электроники»
Монтаж печатных плат, консультации производств и разработка электроники — https://express-24.ru
Мой Блог на Boosty с интересными материалами — https://boosty.to/afire14
Люди постоянно сталкиваются со статическим электричеством, точнее с его проявлениями (в своей квартире, в автомобиле, на производстве и т.д.). Однако не многие из нас всерьез задумывались о природе его возникновения, физических свойствах, характеристиках, средствах защиты от статического электричества. Настоящая статья посвящена поиску ответов на перечисленные вопросы.
Что такое статическое электричество
Для молекулы или атома любого вещества нормальным является равновесное состояние, т.е. число положительных (протонов) и отрицательных (электронов) частиц в атоме одинаково. Но электроны вещества могут легко (у разных материалов по разному) перемещаться от одного атома к другому, тем самым формируя положительный (недостающий электрон) или отрицательный (избыточные электрон) заряд атома. Именно такой дисбаланс в атомах и молекулах формирует статическое электрополе. Такие поля нестабильны и при первой же возможности разряжаются.
ГОСТ 17.1.018-79 “Статическое электричество. Искробезопастность» трактует термин «статическое электричество» как способность свободных электрических зарядов возникать, сохраняться и релаксировать в объеме и на поверхности полупроводников и диэлектриков.
Обязательным «спутником» статического поля является сухой воздух. При влажности выше 80% такие поля практически никогда не формируют т.к. вода является отличным проводником и не позволяет избыточному электричеству накапливаться на поверхности материалов.
Источники возникновения статического поля и причины его генерирования
Все мы помним со школьного курса физики опыт с эбонитовым стержнем, или пластмассовой расческой и куском шерстяной ткани. После натирания стержня тканью он был способен притягивать к себе мелко нарезанные кусочки бумаги.
Опыт с эбонитовым стержнемТрение двух поверхностей является самым распространенным источников возникновения статического поля. Необязательно тереть два материала друг о друга. Статическое поле может возникнуть при одиночном контакте, к примеру, в случае наматывания/разматывания тканевой ленты.
Также источниками генерирования статического поля могут служить:
- Резкие температурные перепады;
- Высокий уровень радиации.
Статическое поле может быть «самоприобретенным» и «наведенным», т.е. полученным от другого сильно наэлектризованного объекта без непосредственного контакта с ним. Такой метод «принудительной электризации» называют индукцией.
Всем нам хорошо известен электрический треск при снятии верхней одежды или «электрический удар» от кузова автомобиля. Мы наблюдаем и нередко испытываем на себе действие статических разрядов при расчесывании волос, нарезании бумаги, переливании бензина и т.д.
Обязательным условием для генерирования статического электрополя является наличие магнитных полей. Таким образом, следует констатировать, что свободные заряды окружают нас постоянно. Но человеку этого мало и он активно использует в своей повседневной жизни и работе огромное количество различных электрических устройств, тем самым только увеличивая общую «электрическую напряженность» среды обитания.
Сфера использования
Электростатические приборы и устройства, принцип действия которых основывался на трении, так и не смогли покинуть лабораторных полок и учебных, где они, преимущественно, используются в качестве демонстрационного материала.
Попытки использовать статические поля для генерации электрического тока тоже не принесло особых успехов. Генераторы Ван Дер Граафа и Феличи, которые были созданы в 30-ом и 40-ом году прошлого столетия, тоже не нашли себе широкого применения, т.к. это оборудование было достаточно громоздко.
Генераторы Ван Дер ГраафаК тому же их функционирование и техническое обслуживание обходилось очень дорого.
Очень полезным с точки зрения промышленного применения, оказалось открытие коронного разряда, который широко применяется в различных областях промышленности. В частности, с его помощью, можно очищать газы от различных примесей и наносить краску на поверхность любой конфигурации.
Проблемы, связанные со статическим электричеством
Значительно большее внимание сегодня уделяется проблемам, которые являются прямым следствием накопленного электростатического напряжения. Электроудары различной мощности могут поражать человека, как в домашних условиях, так и на работе.
Статическое электричество в бытуК примеру, свитер из синтетической ткани, в результате трения со спинкой кресла или с материалом верхней одежды, способен накапливать разряд, который «даст о себе знать» при его снимании. Гораздо мощнее бьет при прикосновения к кузову автомобиля, который наэлектризовался от трения об воздух.
Любой электрический прибор, будь то кухонный комбайн, ноутбук, монитор компьютера или пылесос, обязательно несет в себе электростатический заряд, который «охотно» переходит в человека при контакте. Такой «переход» может вызывать, а может и не вызывать болезненные ощущения, но он однозначно вреден для человеческого организма.
Ученые давно доказали, что воздействие энергии статического электричества представляет опасность для здоровья человека, в частности для сердечно-сосудистой и центральной нервной системы.
Защита
В упоминаемом ранее, ГОСТе детально рассматриваются способы защиты от влияния статических полей, самым простым из которых является надежное заземление оборудования.
Что можно сделать защиты от статических полей помещений частного дома и промышленных помещений?
Видео: как избавиться от статического электричества.
Для защиты людей и высокоточного оборудования от воздействия статического электричества на производстве используют специальные экраны и другие электромеханические приспособления. Для подавления электризации в жидких полимерах применяют специальные присадки и растворители. Широко используются в качестве для защиты от статического электричества в быту и на производстве различные антистатики.
Антистатическая спец. одеждаЭто химические вещества, имеющие низкую молекулярную массу, что позволяет их молекулам легко перемещаться и, в дополнение к этому, вступать реакцию с атмосферной влагой. Совокупность этих характеристик позволяет им рассеивать очаги возникновения статических полей и снимать статистическое напряжение с человека.
возникновение и способы защиты, сколько вольт
С проявлениями статического электричества легко столкнуться в повседневной жизни: при быстром снятии свитера, хождении по ковру в шерстяных носках, при использовании автомобиля. Образуемый в быту заряд неприятен, но не опасен для человека, а промышленности же статика может привести в пожару или взрыву.
Что это такое
Со статическим электричеством знакомы все люди. Это совокупность явлений, которые связаны с возникновением, сохранением и свободного накопления электрического заряда. Последний возникает на поверхности диэлектрика, который плохо проводит ток, или на изолированным проводнике, не имеющим доступ к постоянному току.
В Быту со статическим электричеством сталкивались всеПоявление статического электричества связано с отсутствием перемещения заряда. Свободно передвигающиеся по проводнику электрические заряды являются электрический током. Если же эти заряды останавливаются в одном месте, это называется статическим электричеством.
В любом веществе положительные и отрицательные частицы атомов находятся в равновесии, их количество равно. При этом отрицательно заряженные электроны могут перемещаться между атомами, формирую положительный или отрицательный заряд. Это способствует формированию статического нестабильного электрического поля.
Статика неприятна, но не опаснаВажно! О статическом электричестве, его возникновении и способах защиты сказано в ГОСТе 17.1.018-79.
Сколько вольт в статическом напряжении
Сила разряда и характеристика статического напряжения может быть разной. Человек может ощущать разряд свыше 3 тысяч Вольт, увидеть искры можно от 5 тысяч Вольт, накапливать в теле можно до 10 тысяч.
Иногда энергия заряда достигает 1,4 джоулей, чего достаточно для поджигания горючих газов и жидкостей, но это происходит только на производстве.
Как получить
В домашних условиях получить статическое электричество несложно:
- Необходимо надеть сухие чистые носки из шерсти (желательно предварительно нагреть их на батарее) и пройти по нейлоновому ковру, не отрывая ног. Сильно шаркать не стоит, так как разрядка произойдет быстрее, чем нужно. Для получения заряда необходимо прикоснуться к металлическому предмету или человеку;
Проще всего пошаркать ногами в носках по ковруВажно! При проверке не стоит касаться электроники, так как заряд может повредить чипам — статистически эта причина почти 40% поломок .
- Необходимо взять воздушный шарик (не из фольги) и надуть его. Затем взять шерстяной предмет и потереть шарик 10 секунд. Также можно приложить шарик к голове и потереть о волосы. Для проверки нужно поднести шарик к пустой алюминиевой банке, лежащей на боку: если она начала откатываться, заряд скопился. Для разрядки нужно потереть шарик о металл несколько секунд;
- Для более наглядной демонстрации и проверки заряда можно сделать специальный электроскоп. Потребуется взять стакан из вспененного полистирола, проделать в нижней части 2 отверстия и продеть через них трубочку так, чтобы оба ее конца находились снаружи. К верхнему краю нужно прикрепить при помощи скотча 4 небольших глиняных шарика на равном расстоянии друг от друга, перевернуть стакан и поставить вверх дном в центр алюминиевого противня. Далее нужно взять кусочек алюминия и скатать из него шарик, отрезать нитку (ее длина должна быть в 2-3 раза больше, чем высота от края соломинки до противня) и привязать к ней шарик. Второй конец нужно привязать к обоим концам трубочки, поправить последнюю так, чтобы алюминиевый шарик свисал почти до противня, но не прикасался к нему. Если поднести к шарику заряженный шарик, шарик потянется за ним.
Еще один способ — потереть надутый шарик о волосыПричины возникновения
На молекулярном уровне напряжение возникает при столкновении поверхностей из разных материалов, когда ионы и электроны с поверхностей начинают перераспределяться. Чем больше площади поверхностей и прилагаемые усилия, тем выше степень электризации.
Главная причина возникновения заряда — трениеСуществует несколько причин возникновения и накапливания электростатического напряжения:
- Контакт (трение, наматывание, разматывание) 2 различных материалов с последующим отдалением: например, трение шерстяной ткани о резиновый шарик;
- Резкие перепады температур;
- Сухой воздух: при влажности более 80% статическое электричество не образуется, так как вода хорошо проводит ток;
- Наличие радиации, рентгеновских лучей или УФ-излучения;
- Образуется заряд и при работе некоторых бумажных станков: при раскрое или резке;
- Статика может возникнуть перед или во время грозы. Разряд возникает между 2 облаками или между облаком и землей, при попадании молнии в громоотвод электричество уходит в почву.
Наглядный пример статического напряжения — грозаОбласть применения
Применять статическую электроэнергия в быту пока что не научились — слишком сложный и опасный процесс получения. Многие приборы, работающие на силе трения, применяются только для показа опытов.
Намного чаще статика применяется на производстве: при покраске поверхностей, очищении от пыли примесей, создании ворса и т.д.
Какая опасность статического напряжения
Главная опасность заключается в неконтролируемом ударе током. В быту это практически неопасно: например, при снятии шерстяного свитера человека ударит током, но сила этого заряда будет крайне мала.
При длительном нахождении в электрическом поле повышенной напряженности у человека могут начаться проблемы со здоровьем: головные боли, нарушение сна, раздражительность, нарушение работы сердечно-сосудистой и нервной систем.
Достаточно сильный разряд может привести к пожаруНамного выше опасность статического напряжения на производстве и при перевозке легковоспламеняемых веществ: при сильном разряде они могут взорваться или загореться. Например, в вентиляции и вытяжке может скопиться пыль из диэлектрического материала, который легко вспыхивает и разгорается из-за постоянной подачи воздуха. При перевозке электричество может скапливаться при перекачке или сливе жидкостей, даже за счет плескания при езде.
Важно! В домашних условиях полезно «заземляться», например, ходить босиком.
Меры безопасности
В бытовых условиях защититься от статики можно при помощи следующих мер:
- Увлажнять воздух и каждый день проветривать комнаты;
- Регулярно проводить влажную уборку, чтобы уменьшить количество пыли, и использовать специальные антистатические щетки;
Использование щетки позволяет снять скопившееся напряжение- По возможности использовать мебель из материалов, снимающих статику: специальный линолеум, дерево;
- Не гладить животных при слишком сухом воздухе, расчесываться деревянными или металлическими щетками — пластик сильно электризуется;
- Использовать для одежды антистатические спреи, шерстяные вещи снимать медленно для уменьшения трения;
- На днище автомобиля необходимо наклеить антистатическую полосу для снижения образования статики.
На производстве снизить электростатическое напряжение можно, уменьшив скорость работы, используя специальные материалы и заземление. Также по ГОСТу энергия накопления заряда на поверхности предметов не должна превышать 40% от наименьшей энергии загорания.
На производстве должны быть приняты меры предосторожностиСтатическое электричество многие считают неопасным, хоть и не особо приятным. Однако все зависит от силы заряда: в промышленности или при перевозке большого количества горючих жидкостей накопившийся разряд может быть очень сильным и привести к пожару.
Стати́ческое электри́чество — совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках[1].
Волосы девочки наэлектризовались от трения.Происхождение
Электризация диэлектриков трением может возникнуть при соприкосновении двух разнородных веществ из-за различия атомных и молекулярных сил (из-за различия работы выхода электрона из материалов). При этом происходит перераспределение электронов (в жидкостях и газах ещё и ионов) с образованием на соприкасающихся поверхностях электрических слоёв с противоположными знаками электрических зарядов. Фактически атомы и молекулы одного вещества, обладающие более сильным притяжением, отрывают электроны от другого вещества.
Полученная разность потенциалов соприкасающихся поверхностей зависит от ряда факторов — диэлектрических свойств материалов, значения их взаимного давления при соприкосновении, влажности и температуры поверхностей этих тел, климатических условий. При последующем разделении этих тел каждое из них сохраняет свой электрический заряд, а с увеличением расстояния между ними за счет совершаемой работы по разделению зарядов, разность потенциалов возрастает и может достигнуть десятков и сотен киловольт.
Электрические разряды могут взаимно нейтрализоваться вследствие некоторой электропроводности влажного воздуха. При влажности воздуха более 85 % статическое электричество практически не возникает.
Статическое электричество в быту
Статическое электричество широко распространено в обыденной жизни. Если, например, на полу лежит ковер из шерсти, то при трении об него человеческое тело может получить электрический заряд минус, а ковер получит заряд плюс. Другим примером может служить электризация пластиковой расчески, которая после причесывания получает минус заряд, а волосы получают плюс заряд. Накопителем минус-заряда зачастую являются полиэтиленовые пакеты, полистироловый пенопласт. Накопителем плюс-заряда зачастую является сухая полиуретановая монтажная пена, если её сжать рукой.
Когда человек, тело которого наэлектризовано, дотрагивается до металлического предмета, например трубы отопления или холодильника, накопленный заряд моментально разрядится, а человек получит легкий удар током.
Электростатический разряд происходит при очень высоком напряжении и чрезвычайно низких токах. Даже простое расчесывание волос в сухой день может привести к накоплению статического заряда с напряжением в десятки тысяч вольт, однако ток его освобождения будет настолько мал, что его зачастую невозможно будет даже почувствовать. Именно низкие значения тока не дают статическому заряду нанести человеку вред, когда происходит мгновенный разряд.[2]
С другой стороны, такие напряжения могут быть опасны для элементов различных электронных приборов — микропроцессоров, транзисторов и т. п. Поэтому при работе с радиоэлектронными компонентами рекомендуется принимать меры по предотвращению накопления статического заряда.
Молнии
В результате движения воздушных потоков, насыщенных водяными парами, образуются грозовые облака, являющиеся носителями статического электричества. Электрические разряды образуются между разноименными заряженными облаками или, чаще, между заряженным облаком и землей. При достижении определенной разности потенциалов происходит разряд молнии между облаками или на земле. Для защиты от молний устанавливаются молниеотводы, проводящие разряд напрямую в землю.
Помимо молний, грозовые облака могут вызывать на изолированных металлических предметах опасные электрические потенциалы из-за электростатической индукции.
↖ ↑ ↗
Примечания
См. также
Ссылки
Немного теории о статическом электричестве
Следовательно, интенсивность проявления этого эффекта напрямую связана с амплитудой статического заряда и расстоянием между притягивающимися или отталкивающимися объектами. Притягивание и отталкивание происходят в направлении силовых линий электрического поля.
Если два заряда имеют одинаковую полярность – они отталкиваются, если противоположную – притягиваются. Если один из объектов заряжен, он будет провоцировать притягивание, создавая зеркальную копию заряда на нейтральных объектах.
3. Риск возникновения пожара
Риск возникновения пожара не является общей для всех производств проблемой. Но вероятность возгорания очень велика на полиграфических и других предприятиях, где используются легковоспламеняющиеся растворители.
В опасных зонах наиболее распространенными источниками возгорания являются незаземленное оборудование и подвижные проводники. Если на операторе, находящемся в опасной зоне, надета спортивная обувь или туфли на токонепроводящей подошве, существует риск, что его тело будет генерировать заряд, способный спровоцировать возгорание растворителей. Незаземленные проводящие детали машин также представляют опасность. Все, что находится в опасной зоне должно быть хорошо заземлено. Нижеследующая информация дает краткое пояснение способности статического разряда провоцировать возгорание в легковоспламеняющихся средах. Важно, чтобы неопытные продавцы были заранее осведомлены о видах оборудования, чтобы не допустить ошибки в подборе устройств для применения в таких условиях.
Способность разряда провоцировать возгорание зависит от многих переменных факторов:
- типа разряда;
- мощности разряда;
- источника и энергии разряда;
- минимальной энергии воспламенения (МЭВ) легковоспламеняющейся среды;
- наличия легковоспламеняющейся среды (растворителей в газовой фазе, пыли или горючих жидкостей).
Типы разряда
Существует три основных типа — искровой, кистевой и скользящий кистевой разряды. Коронный разряд в данном случае во внимание не принимается, т.к. он отличается невысокой энергией и происходит достаточно медленно. Коронный разряд чаще всего неопасен, его следует учитывать только в зонах очень высокой пожаро- и взрывоопасности.
Искровой разряд в основном исходит от умеренно проводящего, электрически изолированного объекта. Это может быть тело человека, деталь машины или инструмент. Предполагается, что вся энергия заряда рассеивается в момент искрения. Если энергия выше МЭВ паров растворителя, может произойти воспламенение.
Энергия искры рассчитывается следующим образом: Е (в Джоулях) = 1/2 С U2
Кистевой разряд возникает, когда заостренные части деталей оборудования концентрируют заряд на поверхностях диэлектрических материалов, изоляционные свойства которых приводят к его накоплению. Кистевой разряд отличается более низкой энергией по сравнению с искровым и, соответственно, представляет меньшую опасность в отношении воспламенения.
Скользящий кистевой разряд происходит на листовых или рулонных синтетических материалах с высоким удельным сопротивлением, имеющих повышенную плотность заряда и разную полярность зарядов с каждой стороны полотна. Такое явление может быть спровоцировано трением или распылением порошкового покрытия. Эффект сравним с разрядкой плоского конденсатора и может представлять такую же опасность, как искровой разряд.
Мощность разряда
Если объект, имеющий энергию, не очень хорошо проводит электрический ток, например, человеческое тело, сопротивление объекта будет ослаблять разряд и понижать опасность. Для человеческого тела существует эмпирическое правило: считать, что любые растворители с внутренней минимальной энергией воспламенения менее 100 мДж могут воспламениться несмотря на то, что энергия, содержащаяся в теле, может быть выше в 2 – 3 раза.
Источник и энергия разряда
Величина и геометрия распределения заряда являются важными факторами. Чем больше объем тела, тем больше энергии оно содержит. Острые углы повышают мощность поля и поддерживают разряды.
Минимальная энергия воспламенения МЭВ
Минимальная энергия воспламенения растворителей и их концентрация в опасной зоне являются очень важными факторами. Если минимальная энергия воспламенения ниже энергии разряда, возникает риск возгорания.
4. Удар электрическим током
Вопросу риска статического удара в условиях промышленного предприятия уделяется все больше внимания. Это связано с существенным повышением требований к гигиене и безопасности труда. Удар током, спровоцированный статическим электричеством, в принципе, не представляет особой опасности. Он просто неприятен, если только не вызывает резкой реакции отклонения от объекта удара.
Существуют две общие причины статического удара.
Наведенный заряд
Если человек находится в электрическом поле и держится за заряженный объект, например, за намоточную бобину для пленки, возможно, что его тело зарядится от наведенной индукции.
Заряд остается в теле оператора, если он находится в обуви на изолирующей подошве, до того момента, пока он не дотронется до заземленного оборудования. Заряд стекает на землю и поражает человека. Такое происходит и в случае, когда оператор дотрагивается до заряженных объектов или материалов – из-за изолирующей обуви заряд накапливается в теле. Когда оператор трогает металлические детали оборудования, заряд может стечь и спровоцировать электроудар.
При перемещении людей по синтетическим ковровым покрытиям порождается статический заряд при контакте между ковром и обувью. Электроудары, которые получают водители, покидая свою машину, провоцируются зарядом, возникшим между сиденьем и их одеждой в момент подъема. Решение этой проблемы – дотронуться до металлической детали автомобиля, например, до рамы дверного проема, до момента подъема с сиденья. Это позволяет заряду безопасно стекать на землю через кузов автомобиля и его шины.
Удар, спровоцированный оборудованием
Такой электроудар возможен, хотя происходит значительно реже, чем поражение, спровоцированное материалом. Если намоточная бобина имеет значительный заряд, случается, что пальцы оператора концентрируют заряд до такой степени, что он достигает точки пробоя, и происходит разряд. Помимо этого, если металлический незаземленный объект находится в электрическом поле, он может зарядиться наведенным зарядом. По причине того, что металлический объект является токопроводящим, подвижный заряд разрядится в человека, который дотрагивается до объекта.
Вернуться к списку для выбора раздела.
VI. Оценка минимального заряда, достаточного для воспламенения опасных атмосфер
При определении эффективности применения антистатического ионизатора ЕХ1250 во взрывоопасной среде может возникнуть вопрос о количественной оценке остаточного статического поля на предмет возможности привести к воспламенению или взрыву в опасной атмосфере, возникающей в производственном процессе.
Увы, на этот вопрос вряд ли есть точный и однозначный ответ, так как степень опасности зависит от того, способен ли накопленный заряд генерировать электрическое поле с достаточным напряжением, чтобы сформировать пробой на материале с последующим разрядом, содержащим энергию, большую, чем минимальная энергия воспламенения горючей атмосферы данного процесса.
Конечно, различные виды разрядов требуют различных условий для их возникновения, например, искровой разряд, кистевой разряд и т.д.
Самый лучший международный источник информации по теме, касающейся статических опасностей — это руководство IEC60079-32-1, но и оно не дает никаких точных значений напряжений, но тем не менее в разделе 7.1.5. «Невоспламеняющие разряды при операциях с жидкостями» утверждает следующее:
Опасность воспламенения может возникнуть при гораздо более низких напряжениях (обычно от 5 до 10 кВ), если изолированные проводники, такие, как плавающие металлические объекты или неправильно закрепленные элементы, находятся в емкости, или если контейнер имеет изолирующую подложку без точки контакта для заземления находящейся в нем жидкости и наполняется жидкостью, которая имеет достаточную проводимость для создания разрядов.
Далее раздел A.3. «Электростатические разряды» дает описание статического разряда:
А.3.2. Искры
Искра — это разряд между двумя проводниками, жидкими или твердыми. Она характеризуется ярко выраженным световым каналом разряда, несущим ток высокой плотности. Газ ионизирован на всю длину канала. Разряд очень быстрый и вызывает резкий треск.
Искра происходит между двумя проводниками, когда напряженность поля между ними превышает электрическую напряженность атмосферы. Разница потенциалов между проводниками, необходимая для пробоя, зависит как от формы так и от расстояния между проводниками. Для сравнения: напряженность пробоя для поверхностей плоских или с большим радиусом искривления при расстоянии 10 мм или более между ними составляет 3 МВм-1 (300 В на мм) в нормальном воздухе и увеличивается при увеличении расстояния.
Поскольку объекты, между которыми проскакивает искра, являются проводниками, преобладающая часть сохраненного заряда проходит через искру. В большинстве случаев на практике это рассеивает почти всю сохраненную энергию. Энергия искры между проводящим телом и проводящим заземленным объектом может быть вычислена по следующей формуле:
W = ½ Q V = ½ C V2,
где
- W — рассеянная энергия в джоулях,
- Q — количество заряда на проводнике в кулонах,
- V — его потенциал в вольтах,
- C — его емкость в фарадах.
Результатом расчета является максимальное количество энергии. Энергия искры будет меньше, если есть сопротивление в пути разряда на заземление. Типичные значения емкостей проводников даны в таблице ниже:
| Таблица А.2 Значения емкостей типичных проводников | |
| Объект | Емкость в пФ (1 пФ = 1х10-12 Ф) |
| Мелкие металлические предметы (наконечник шланга, ковш) | от 10 до 20 |
| Малые контейнеры (корзина, барабан до 50 л) | от 10 до 100 |
| Средние контейнеры (250 — 500 л) | от 50 до 300 |
| Крупные объекты (реакторы, окруженные заземленными структурами) | от 100 до 1000 |
| Тело человека | от 100 до 200 |
Исходя из того, что искра может возникать как между жидкими, так и твердыми проводниками, мы можем принять в качестве примерной оценки нижнего порога для разряда в 5-10 кВ, что очень приблизительно и не учитывает ни форму проводников, ни состав и концентрацию газовой смеси.
Также в заключение можно сказать, что фактическая возможность пожара или взрыва всегда зависит не только от напряжения, но и емкости проводника и минимальной энергии воспламенения окружающей атмосферы данного производственного процесса.
Вернуться к списку для выбора раздела.
Что такое статическое электричество?
Прогуливаясь по ковру, вы тянетесь к дверной ручке и ………. ОЙ !!! Вы получаете статический шок. 
Или вы приходите внутрь от холода, снимаете шляпу и …… статичные волосы! Статическое электричество заставляет ваши волосы стоять прямо над головой.
Что происходит? И почему зимой так много статического электричества?
Узнайте, как Устранить статическое электричество в вашем доме, машине и офисе.
Чтобы понять статическое электричество, нам нужно немного узнать о природе материи. Или, другими словами, из чего все сделано?
все сделано из атомов
Представьте себе кольцо из чистого золота. Разделите его пополам и отдайте одну из половинок. Продолжай делить и делить и делить. Вскоре у вас будет такой маленький кусочек, что вы не сможете увидеть его без микроскопа. Это может быть очень, очень маленький, но это все еще кусок золота.
Если бы вы могли продолжать делить его на все более мелкие кусочки, вы бы, наконец, получили наименьший возможный кусок золота.Это называется атом. Если вы разделите его на более мелкие кусочки, это больше не будет золото.
Все вокруг нас состоит из атомов, и ученые до сих пор знают о 118 различных видах. Эти различные виды атомов называются «элементами». Есть 98 элементов, которые существуют в природе (хотя некоторые из них встречаются только в очень небольших количествах). Как сообщается, четыре из этих 118 элементов были обнаружены, но еще не подтверждены.
Атомы объединяются во множество различных комбинаций, образуя молекулы и создавая все материалы, которые вы видите вокруг себя.
частей атома
Так из чего сделаны атомы? В середине каждого атома находится «ядро». Ядро содержит два вида крошечных частиц, называемых протонами и нейтронами. Вокруг ядра вращаются еще более мелкие частицы, называемые электронами. 115 видов атомов отличаются друг от друга, потому что они имеют разное количество протонов, нейтронов и электронов.
Полезно думать, что модель атома похожа на солнечную систему.Ядро находится в центре атома, подобно солнцу в центре солнечной системы. Электроны вращаются вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца.
Как и в солнечной системе, ядро больше по сравнению с электронами. Атом в основном пустое пространство. И электроны очень далеко от ядра. Хотя эта модель не совсем точна, мы можем использовать ее, чтобы помочь нам понять статическое электричество.
(Примечание: более точная модель покажет электроны, движущиеся в трехмерных объемах различной формы, называемые орбитали.Это может быть обсуждено в будущей статье.)
Электрические заряды
Протоны, нейтроны и электроны очень отличаются друг от друга. У них есть свои свойства или характеристики. Одно из этих свойств называется электрическим зарядом. Протоны имеют то, что мы называем «положительным» (+) зарядом. Электроны имеют «отрицательный» (-) заряд. Нейтроны не заряжены, они нейтральны.
Заряд одного протона по силе равен заряду одного электрона.Когда число протонов в атоме равно количеству электронов, сам атом не имеет общего заряда, он нейтрален.
электронов могут двигаться
Протоны и нейтроны в ядре удерживаются вместе очень плотно. Обычно ядро не меняется. Но некоторые из внешних электронов держатся очень свободно. Они могут переходить от одного атома к другому.
Атом, который теряет электроны, имеет больше положительных зарядов (протонов), чем отрицательных зарядов (электронов). Это положительно заряжено.Атом, который получает электроны, имеет больше отрицательных, чем положительных частиц. У него отрицательный заряд. Заряженный атом называется «ион».
Некоторые материалы очень сильно держат свои электроны. Электроны не проходят через них очень хорошо. Эти вещи называются изоляторами. Пластик, ткань, стекло и сухой воздух — хорошие изоляторы. В других материалах есть некоторые свободно удерживаемые электроны, которые очень легко проходят через них. Они называются проводниками. Большинство металлов являются хорошими проводниками.
Как мы можем переместить электроны из одного места в другое? Один из самых распространенных способов — это потереть два предмета вместе.Если они сделаны из разных материалов и являются изоляторами, электроны могут переноситься (или перемещаться) от одного к другому. Чем больше трения, тем больше электронов движется, и тем больше накапливается статический заряд. (Ученые считают, что не трение или трение заставляют электроны двигаться. Это просто контакт между двумя различными материалами. Протирка только увеличивает площадь контакта между ними.)
Статическое электричество — это дисбаланс
положительных и отрицательных зарядов.
Противоположности Привлекают
Теперь положительные и отрицательные заряды ведут себя интересным образом. Вы когда-нибудь слышали высказывание, что противоположности привлекают? Ну, это правда. Две вещи с противоположными или разными зарядами (положительным и отрицательным) будут притягивать или притягивать друг друга. Вещи с одинаковым зарядом (два положительных или два отрицательных) будут отталкиваться или отталкиваться друг от друга.
Заряженный объект также привлечет нечто нейтральное.Подумайте о том, как вы можете прикрепить воздушный шар к стене.
Если вы заряжаете воздушный шар, растирая его по волосам, он забирает лишние электроны и имеет отрицательный заряд. Держа его возле нейтрального объекта, вы заставите заряды этого объекта двигаться.
Если это проводник, многие электроны легко перемещаются на другую сторону, как можно дальше от аэростата.
Если это изолятор, электроны в атомах и молекулах могут перемещаться очень незначительно в одну сторону от шара.
В любом случае, есть более положительные заряды ближе к отрицательному баллону.
Противоположности привлекают. Воздушный шар прилипает. (По крайней мере, до тех пор, пока электроны на баллоне не начнут медленно вытекать.) Это работает одинаково для нейтральных и положительно заряженных объектов.
Итак, как это объясняет статические удары? Или статическое электричество в твоих волосах?
Когда вы снимаете шерстяную шапку, она натирает ваши волосы. Электроны движутся от ваших волос к шляпе. Это создает отрицательный статический заряд на шляпе и положительный заряд на ваших волосах.
Помните, что вещи с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга. Так что волоски, каждый с положительным зарядом, стараются отодвинуться как можно дальше друг от друга. В результате «разлетающиеся волосы выглядят как волоски, отталкивающиеся от всех остальных. И именно так статическое электричество вызывает плохой день волос!»
Куда идут электроны?
Когда мы натираем два разных материала, которые становятся положительно заряженными, а какие отрицательными? Ученые оценили материалы в порядке их способности удерживать или отдавать электроны….
Подробнее о статическом электричестве →
,| Эта статья не имеет источников . Вы можете помочь Википедии, найдя хорошие источники и добавив их. (июль 2010 г.) |
Молния, один из примеров статического разрядаСтатическое электричество означает увеличение электрического заряда на поверхности предметов. Этот электрический заряд остается на объекте до тех пор, пока он либо не попадет в землю, либо быстро потеряет свой заряд в результате разряда.Обмен заряда может происходить в таких условиях, как, например, когда различные объекты терты и разделены. Статический заряд сохраняется только тогда, когда одна из поверхностей имеет высокое сопротивление электрическому потоку. Эффекты статического электричества знакомы большинству людей, потому что они могут видеть, чувствовать и даже слышать искру. Эта искра возникает, когда избыточный заряд нейтрализуется. Эта нейтрализация происходит, когда избыточный заряд протекает в электрический проводник (например, путь к земле). Другой поток заряда возникает, когда заряженный объект находится вблизи области с избыточным зарядом противоположной полярности (положительной или отрицательной).Привычное явление статического «удара» вызвано нейтрализацией заряда.
В греческий век Фалес нашел статическое электричество, когда чистил янтарь. Но в то время они не обращали на это внимания и не исследовали его. Они просто знали, что потирание чего-то создало силу натяжения. Серьезные исследования в области статического электричества были начаты в 17 веке, когда Отто фон Герике создал первый генератор трения. А в 18 веке Кулон начал исследования в области фиксированного количества статического электричества.Бенджамин Франклин связывал статическое электричество со штормами. В 1832 году Майкл Фарадей опубликовал результаты своего эксперимента по идентификации электричества. Этот отчет доказал, что электричество, произведенное с помощью магнита, электрическое напряжение, генерируемое батареей, и статическое электричество — это одно и то же. Со времени Фарадея история статического электричества может рассматриваться как исследование электричества в целом.
Многие ситуации могут вызвать статическое электричество.
- Контакт осуществляет разделение зарядов:
- Большинство материалов имеют уникальную химическую привлекательность для электронов.Из-за этого трение разных материалов может привести к разделению заряда. Материал будет иметь положительный заряд, если он обладает меньшим притяжением для электронов, чем другой материал. Иногда, если пройтись по ковру, то прикосновение к металлическому предмету (например, к дверной ручке) может вызвать удар статическим электричеством.
- Давление делает разделение заряда:
- Достаточно сильное давление создает разделение заряда в определенных типах материалов, таких как кристаллы и молекулы керамики.
- Heat делает разделение заряда:
- Нагрев некоторых материалов может дать энергию электронам.Этой силой электроны освобождаются от атомов. Атомы, теряющие электроны, становятся положительным зарядом.
- Charge делает разделение заряда:
- Заряженный объект может заставить нейтральный объект иметь разделение зарядов. Заряды одного знака (отрицательный на отрицательный или положительный с положительным) отталкивают друг друга, а заряды противоположного знака притягивают друг друга. Эта сила часть нейтрального объекта, которая находится рядом с заряженным объектом, имеет противоположный заряд заряженного объекта.Эта сила быстро ослабевает, если два объекта удаляются друг от друга. Эффект возникает чаще всего, когда нейтральный объект имеет заряд, который может свободно перемещаться.
- . Статическое электричество может вызвать легкий шок.
DischargeEdit
Статический разряд — это избыточный заряд, который нейтрализуется потоком зарядов из или в окружающую среду. Положительные заряды получают электроны из окружающей среды, а отрицательные заряды теряют свои электроны в окружающую среду.
Чувство статического поражения электрическим током вызвано стимуляцией нервов при прохождении через тело человека нейтрализующего тока. Из-за присутствия большого количества воды в организме заряда обычно недостаточно, чтобы вызвать опасно высокий ток. Молния также является примером статического разряда. Облако получает очень большой заряд, сталкиваясь с другими облаками. Это дает избыточный заряд на землю. Но этот огромный заряд никогда не возникает в окружающей среде человека естественным образом, если только он не поражен молнией.
Несмотря на кажущуюся безвредную природу статического электричества, в исследованиях могут быть значительные риски, потому что большой заряд может сломать оборудование.
, 
Статическое электричество имеет большое значение для танкеров. Если вы думаете, что это всего лишь гипотетический термин, вы ошибаетесь.
В истории поставок было много инцидентов, связанных со статическим электричеством.
Например, грузовой танк судна Fiona взорвался, когда геодезист вручную измерял температуру груза. В ходе расследования NTSB причиной взрыва было установлено статическое электричество.
Есть много других подобных инцидентов.
Так что же такое статическое электричество и почему это так важно?
Давайте обсудим. Но прежде чем мы это сделаем, нам нужно освежить некоторые фундаментальные науки.
Некоторые фундаментальные науки
Чтобы понять статическое электричество, нам нужно освежить некоторые фундаментальные науки. Знание фундаментальной науки поможет, когда мы будем говорить об относительно больших терминах.
Но не волнуйтесь, это будет просто фундаментальная наука, и я не буду утомлять вас большой дозой науки.
Что такое атомы?
Все вещества в этом мире состоят из атомов. Атомы состоит из трех вещей. Отрицательно заряженный электрон, положительно заряженные протоны и нейтральные нейтроны.
Атом имеет равное количество протонов и электронов и поэтому электрически нейтрален по своей природе. Нейтроны и протоны вместе образуют ядро атома, а электроны присутствуют во внешних оболочках атома. Электроны очень очень легки (1: 1800) по сравнению с протоном и нейтроном.
Атом никогда не теряет свои протоны и нейтроны, и поэтому состав его ядра никогда не меняется.
Но атом может потерять или получить электроны к или от других материалов.
Поскольку электроны очень легкие, они легко высвобождаются с небольшим количеством энергии. Трение является наиболее распространенным способом высвобождения электронов из атома.
Что делает объект проводником или изолятором
Я только что сказал, что электроны могут быть легко освобождены от атома.Но дело обстоит не так с атомами всех элементов.
Некоторые атомы имеют тенденцию легко освобождать электроны, в то время как другие имеют тенденцию легко принимать электроны.
Проводник электричества имеет слабо связанные электроны во внешней оболочке своего атома. Эти электроны стремятся вырваться из атома. Таким образом, проводники имеют свойство легко освобождать электроны.
Непроводники (изоляторы), такие как пластик, имеют плотно связанные электроны, которые не выделяются легко.Однако изоляторы могут принимать электроны.
Хотите знать, почему некоторые материалы склонны отдавать свои электроны, а другие — получать электроны? Тогда вы должны знать такие термины, как электронная конфигурация атома и валентность.
Если вас интересуют эти термины, вы можете прочитать об этом подробно, но пока давайте придерживаться нашей темы.
Таким образом, если мы потрим проводник и индуктор вместе, некоторые электроны переместятся из проводника в индуктор.
Итак, давайте подведем итог тому, что я сказал до сих пор в этих трех пунктах.
Что такое электричество
Электричество — это поток заряда. Электрон является носителем заряда, потому что он несет отрицательный заряд. Если мы можем освободить электрон от атома и заставить его двигаться, мы создали электричество.
Когда два разных материала растираются вместе, один может отказаться от своих электронов, а другой может получить эти электроны.
Материал, который отдает электроны, становится положительно заряженным.И тот, который получает электроны, становится отрицательно заряженным.
Так что же произойдет, когда два объекта, один положительно, а другой отрицательно заряженный, объединятся? Излишки электронов из отрицательно заряженной частицы переместятся в положительно заряженный материал. Это из-за природы равновесия. Этот поток электронов (заряд) называется статическим электричеством.
Это форма электричества, потому что, как я сказал, электричество — это поток заряда.
До сих пор не ясно, что такое статическое электричество, посмотрите это замечательное видео.
Три ступени статического электричества
Давайте теперь упростим процесс генерации статического электричества
- Разделение заряда
- Накопление заряда
- Электростатический разряд
Разделение заряда
Когда два разных материала вступают в контакт, электрон может перемещаться из одного материала в другой.
Этот процесс называется разделением зарядов и является первым шагом для генерации статического электричества.
Но чтобы один материал отдавал свой электрон, а другой мог принимать электроны, один материал должен быть проводником, а другой — изолятором.
На борту танкеров разделение заряда может произойти из-за
- Трение между грузом и трубопроводом при прохождении груза. В этом случае трубопровод теряет электрон, а груз приобретает электрон и становится отрицательно заряженным.
- Трение между грузом и верхней частью бака из-за разбрызгивания на начальной стадии загрузки.Опять же во время брызг, верхняя часть бака дает электроны, а груз получает электроны.
- Пропаривание: Steam — это изолятор. Когда пар проходит через паровую трубу, он достигает отрицательного заряда (надеюсь, к этому времени вы уже знаете, почему?)
- смешивание двух несмешивающихся жидкостей: Когда две несмешивающиеся жидкости смешаны вместе, может произойти разделение зарядов.
Вы заметите, что во всех этих ситуациях разделения заряда один материал является проводником, а другой — изолятором.
Накопление заряда
Я сказал, что для разделения заряда требуется один изолятор и один проводник. Дело не в том, что разделение зарядов не может происходить в двух проводниках.
Но в двух проводниках разделенные заряды рекомбинируют и нейтрализуют почти сразу.
Когда изолятор получил отрицательный заряд, ему требуется время, чтобы освободить его из-за свойств изолятора. Это время называется временем релаксации.
Если материал (или груз) не может удерживать плату в течение более длительного периода, он не будет нас беспокоить.Это связано с тем, что для генерации искры должно быть достаточно накопленного заряда.
Таким образом, заряд может накапливаться только на катушках индуктивности. Любой заряд, накопленный на проводниках, освобождается при первой возможности.
Электростатический разряд
Когда два материала с противоположным зарядом вступают в контакт, электроны переходят из одного материала в другой. Этот процесс называется электростатическим разрядом.
Для этого электростатического разряда два заряда должны иметь минимальное расстояние между ними.Если два заряда разделены большим расстоянием, они не встретятся.
Это расстояние зависит от того, насколько сильно заряжены материалы. Или, если быть более точным, разница в напряжении между двумя объектами. Чем больше разница напряжений, тем меньше расстояние требуется для электростатического разряда.
Электростатический разряд — это одно. Электростатический разряд, чтобы произвести искру, является другой вещью.
Для электростатического разряда, чтобы произвести искру, должна быть определенная величина разности напряжений между двумя зарядами.
Это еще раз подчеркивает важность присутствия индуктора в этом процессе. Индукторы способны удерживать заряд и, следовательно, могут создавать эту разницу напряжения.
Источники статического электричества на борту
Несмотря на то, что статическое электричество присутствует повсюду, вызывает беспокойство наличие легковоспламеняющихся паров. Танкеры будут содержать легковоспламеняющиеся пары в грузовых танках, поэтому статическое электричество представляет большую опасность для танкеров.
Давайте обсудим, каковы источники статического электричества на танкерах.
i) Статические аккумуляторные грузы
Теперь, если бы я понял, что я сказал, вы бы знали две вещи.
Первое, что только изоляторы могут накапливать электрический заряд.
Во-вторых, для возникновения искры во время электростатического разряда необходимо накопление заряда. Проводники не могут удерживать заряд и, следовательно, не будут главной причиной возникновения искры.
Изоляторимеет тенденцию удерживать заряд и является причиной искры во время электростатического разряда.
Теперь грузы, которые не являются хорошим проводником электричества, смогут удерживать заряд в течение более длительного периода времени. Эти грузы обладают опасностью статического электричества.
Эти грузы называются статическими аккумуляторами.
ISGOTT присвоил номер для определения статических аккумуляторных грузов. Согласно ISGOTT, это грузы, которые имеют проводимость менее 50 пикосименс / метр (pS / m).
ii) Свободное падение в танке
Если груз или балласт загружен сверху таким образом, чтобы свободное падение в танк, груз (или балласт) будет брызгать. Это создает туман электрически заряженных капель в незаполненном пространстве резервуара.
Во избежание взрыва ISGOTT не допускает погрузку сверху статических аккумуляторных грузов.
iii) Водяной туман
Подобно свободному падению в баке, струя воды из машин для очистки бака во время очистки бака также образует туман электрически заряженных капель.
iv) Инертный газ
Инертный газ может нести электрически заряженную маленькую частицу. Эти частицы могут быть перенесены в резервуар вместе с инертным газом в резервуар.
v) Другие источники
На плате может быть несколько других источников для генерации статических зарядов. И невозможно проверить, существует ли статический заряд или нет. Наилучший возможный способ состоит в том, что при возникновении сомнений предположить, что существует статический заряд.
Меры предосторожности против статического электричества
Какой бы ни была причина возникновения статического электричества, важнее всего не допустить взрыва.
Даже если электростатический разряд приводит к образованию искры, для возникновения взрыва должны присутствовать еще две вещи.
Если резервуары находятся в инертном состоянии, особых мер предосторожности в отношении статического электричества не требуется. Это связано с тем, что в баке нет кислорода, поддерживающего горение.
Допустим, танки не находятся в инертном состоянии, и судно загружает статический аккумулятор. Легковоспламеняющаяся смесь и кислород будут присутствовать внутри резервуара.
Чтобы избежать взрыва из-за статического электричества, нам нужно принять меры к
- минимизировать разделение заряда и накопление заряда
- Избегать электростатического разряда
Давайте посмотрим, как мы можем достичь этого
Минимизация разделения заряда и накопления заряда
Я уже описал, как происходит разделение зарядов. Путем трения между двумя разнородными материалами или путем смешивания двух несмешивающихся жидкостей между многими.Если мы поймем причину генерации статического заряда, мы поймем шаги, необходимые для их минимизации.
Линейное ограничение скорости
Когда груз статического аккумулятора течет по трубопроводу, трубопровод теряет часть своих электронов. Груз получает эти электроны и становится отрицательно заряженным.
Этот груз, когда входит в пустой резервуар, брызгает. Это снова увеличивает генерацию статического заряда.
Чтобы избежать этой генерации статического заряда, нам нужно уменьшить трение между грузом и трубопроводом.Также нам нужно уменьшить разбрызгивание груза в цистерне. Это может быть достигнуто только путем уменьшения скорости потока.
ISGOTT требует, чтобы для загрузки статических аккумуляторных грузов мы ограничивали линейную скорость до
- 1 м / с, пока груз не будет загружен до уровня, при котором не происходит разбрызгивания во время погрузки. Как правило, это возможно, когда заполняющие трубы и все другие конструкции на дне резервуара были погружены вдвое больше диаметра наполнительной трубы.
- После того, как все брызги прекратились, линейная скорость может быть увеличена максимум до 7 м / с.
Расчет максимальной скорости загрузки по этим линейным скоростям не так уж и сложен. Вот расчет скорости нагружения 10-дюймовой трубы с линейной скоростью 1 м / с.
Максимальная скорость загрузки для трубопровода другого диаметра может быть рассчитана аналогичным образом.
При загрузке статических аккумуляторных грузов мы не должны увеличивать скорость загрузки в соответствии с этими линейными скоростями.
Предотвращение свободного падения груза в цистерне
Свободное падение груза с верхней части цистерны вызывает разбрызгивание и, следовательно, образование статического заряда.Насколько это возможно, мы не должны допускать свободного падения груза в танк.
В случае грузов со статическим аккумулятором необходимо загружать только через нижнюю линию, если танки не находятся в инертном состоянии.
Управление инертным газом или воздухом в резервуаре
Инертный газ может нести некоторые заряженные частицы вместе с ним. Ввод инертного газа в уже инертный резервуар не представляет опасности.
Но инерция резервуара, который не является инертным и содержит легковоспламеняющиеся пары, может быть опасной из-за накопления статического заряда.
В этом случае наилучшим решением будет регулирование скорости подачи инертного газа в резервуар.
Склеивание
Соединение всего оборудования обеспечивает отсутствие разделения заряда.
Антистатические добавки
Добавление некоторых химических веществ может увеличить проводимость груза. Если эти химические вещества будут добавлены в грузы статического аккумулятора, они больше не будут статическими аккумуляторами.
Независимо от того, добавлены ли антистатические добавки или нет, персонал, производящий глотки, должен относиться к этим грузам как к статическому аккумулятору.
Предотвращение электростатического разряда
Мы сделали все возможное, чтобы уменьшить накопление статического заряда в баке. Но можем ли мы измерить заряд в баке? №
Даже если мы минимизировали образование статического заряда в резервуаре, мы никогда не можем быть уверены, что искра не будет генерироваться, если мы введем металлический предмет в резервуар.
Таким образом, принятие мер по предотвращению электростатического разряда так же важно, как и контроль за генерацией статического заряда.
Если мы загрузили проводящий груз, накопленный заряд будет автоматически разряжаться через боковые стенки бака.Это потому что
- Бак заземлен, так как они непосредственно соприкасаются с морской водой.
- Проводящие материалы (и грузы) имеют тенденцию немедленно разряжать накопленный заряд.
Это означает, что даже если заряд накапливается во время загрузки этих грузов, он немедленно разряжается.
Но это не относится к грузам, которые плохо проводят электричество (статические аккумуляторные грузы). Этим грузам требуется некоторое время, чтобы разрядить накопленный статический заряд.
Теперь, что будет, если мы
- вводит непроводящий материал в резервуар
- ввести проводник (металл) в резервуар
Непроводящий материал будет заряжаться отрицательно так же, как и груз, или будет нейтральным.
Если этот материал и груз имеют одинаковую полярность заряда, не будет никакого обмена заряда и, следовательно, не возникнет искра.
По этой причине ISGOTT разрешает использовать ленты, изготовленные из непроводников, для накопления статического заряда без ожидания времени релаксации.
Теперь, если мы введем металл в резервуар, этот металл, скорее всего, будет положительно заряженным или нейтральным. Когда этот металл вводится в резервуар, содержащий груз статического аккумулятора, электроны будут перемещаться от поверхности груза к металлу.
Этот перенос электронов может привести к искре. Поэтому, чтобы избежать этой искры, нам нужно принять несколько мер предосторожности
Разрешить 30 минут релаксации
Заряд, накопленный на поверхности груза, разряжается через боковые стенки цистерны, которые заземлены в морской воде.
Но этот процесс требует времени в случае накопления статического груза.
Прежде чем вводить какой-либо металлический предмет в резервуар, нам нужно разрешить это время релаксации. В соответствии с ISGOTT, мы должны дать по крайней мере 30 минут времени релаксации после того, как все движение груза в танке завершено.
Только после 30 минут релаксации мы можем ввести любые металлические ленты внутри резервуара.
Если вы загрузили груз статического аккумулятора, некоторые инспекторы-ветеринары попросят табель рабочего времени в порту погрузки, чтобы проверить, было ли разрешено 30 минут времени релаксации до начала заполнения.
Это время релаксации не требуется, если измерительная труба простирается до полной высоты резервуара и приклеена к днищу резервуара.
Заключение
Статическое электричество настолько реально. Каждый почувствовал это хотя бы раз в жизни. Мы должны коснуться двери, чтобы получить шок.
Мы пошли на хитрость, чтобы выбрать лист бумаги с пластиковой шкалой. Мы видели это и чувствовали это.
Но после всего этого, если мы отказываемся принять это как риск для танкеров, мы обманываем себя.Статическое электричество представляет собой реальную угрозу для танкеров и всех мест, где искра может вызвать взрыв.
Знание того, как генерируется статическое электричество, может помочь в принятии мер по снижению риска взрыва из-за статического электричества.
,Подробнее о статическом электричестве?
Трибоэлектрическая серия
Когда мы натираем два разных материала, которые становятся положительно заряженными, а какие — отрицательными?
Ученые оценили материалы в порядке их способности удерживать или отдавать электроны. Этот рейтинг называется трибоэлектрическим рядом.
(Узнайте, как
Устраните проблемы статического электричества
в вашем доме или офисе.)
Ниже приведен список некоторых распространенных материалов. В идеальных условиях, если два материала растираются вместе, тот, что выше в списке, должен отказаться от электронов и стать положительно заряженным.
ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕРИЯ
твоя рука
стекло
твои волосы
нейлон
шерсть
мех
шелк
бумага
хлопок
твердая резина
полиэстер
поливинилхлорид пластик
Сохранение заряда
Когда мы заряжаем что-то статическим электричеством, электроны не создаются и не разрушаются.Новые протоны не появляются и не исчезают. Электроны просто перемещаются из одного места в другое. Чистый или суммарный электрический заряд остается неизменным. Это называется принцип сохранения заряда.
Кулоновский закон
Заряженные объекты создают вокруг себя невидимое электрическое силовое поле. Сила этого поля зависит от многих вещей, в том числе от величины заряда, расстояния и формы объектов. Это может стать очень сложным. Мы можем упростить вещи, работая с «точечными источниками» заряда.Точечные источники — это заряженные объекты, которые намного, намного меньше расстояния между ними.
Чарльз Кулон впервые описал напряженность электрического поля в 1780-х годах. Он обнаружил, что для точечных зарядов электрическая сила напрямую зависит от произведения зарядов. Другими словами, чем больше заряды, тем сильнее поле. И поле изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния между зарядами. Это означает, что чем больше расстояние, тем слабее становится сила.Это можно записать в виде формулы:
F = k (Q1 X Q2) / d2
, где F — сила, Q1 и Q2 — заряды, а d — расстояние между зарядами. K является константой пропорциональности и зависит от материала, разделяющего заряды.
Узнать больше
Зажги лампочку с помощью воздушного шара. Согнуть струю воды. Узнайте, как …. Научные проекты →
Easy Reading — Что такое статическое электричество?
Вы идете по ковру и тянетесь к дверной ручке.ZAP !! Вы получаете шок. Вы когда-нибудь спрашивали почему? Что такое статическое электричество?
Все, что мы видим, состоит из крошечных маленьких частей, называемых атомами. Атомы состоят из еще меньших частей. Это так называемые протоны, электроны и нейтроны. Они сильно отличаются друг от друга во многих отношениях.
Они отличаются друг от друга — это их «заряд». Протоны имеют положительный (+) заряд. Электроны имеют отрицательный (-) заряд. Нейтроны не заряжены.
Обычно атомы имеют одинаковое количество электронов и протонов.Тогда у атома нет заряда, он «нейтрален».
Но если вы будете стирать вещи вместе, электроны могут перейти от одного атома к другому. Некоторые атомы получают дополнительные электроны. У них отрицательный заряд. Другие атомы теряют электроны. У них есть положительный заряд. Когда заряды разделяются таким образом, это называется статическим электричеством.
Если две вещи имеют одинаковый заряд, они отталкиваются или отталкиваются друг от друга.
Если две вещи имеют разные заряды, они притягиваются или притягиваются друг к другу.
Итак, почему ваши волосы встают после того, как вы сняли шляпу?
Когда вы снимаете шляпу, она натирает ваши волосы. Электроны движутся от ваших волос к шляпе.
Теперь у каждого волоска одинаковый положительный заряд. Вещи с одинаковым зарядом отталкивают друг друга. Поэтому волосы стараются отойти друг от друга. Самое дальнее, что они могут получить, это встать и подальше от всех остальных волосков.
Если вы идете по ковру, электроны переходят от ковра к вам.Теперь у вас есть лишние электроны. Коснитесь дверной ручки и ЗАП! Электроны движутся от вас к ручке. Вы получаете шок.
Easy Science Projects
Хотите зажечь лампочку с помощью воздушного шара? Согнуть струю воды? Попробуйте эти быстрые и простые научные проекты дома …..
Get Great Static Electric Projects →
,