Ko statiskā elektrība nozīmē mūsu dzīvē. Statiskās elektrības veidi

Cilvēki pastāvīgi saskaras ar statisko elektrību vai drīzāk ar tās izpausmēm (savā dzīvoklī, automašīnā, darbā utt.). Tomēr ne daudzi no mums nopietni domāja par tā rašanās būtību, fizikālajām īpašībām, īpašībām, aizsardzības līdzekļiem pret statisko elektrību. Šis raksts ir veltīts, lai atrastu atbildes uz šiem jautājumiem.

Kas ir statiskā elektrība

Jebkuras vielas molekulai vai atomam līdzsvara stāvoklis ir normāls, t.i. pozitīvo (protonu) un negatīvo (elektronu) daļiņu skaits atomā ir vienāds. Bet vielas elektroni var viegli (dažādiem materiāliem dažādos veidos) pārvietoties no viena atoma uz otru, tādējādi veidojot atoma pozitīvu (trūkst elektronu) vai negatīvu (elektronu pārpalikumu) lādiņu. Tieši šī nelīdzsvarotība atomos un molekulās veido statisko elektrisko lauku. Šādi lauki ir nestabili un izlādējas pie pirmās izdevības.

GOST 17.1.018-79 “Statiskā elektrība. Pēc būtības drošs" terminu "statiskā elektrība" interpretē kā brīvu elektrisko lādiņu spēju rasties, pastāvēt un atslābt pusvadītāju un dielektriķu tilpumā un uz virsmas.
Obligāts statiskā lauka "pavadonis" ir sausais gaiss. Ja mitrums pārsniedz 80%, šādi lauki gandrīz nekad neveidojas. ūdens ir lielisks vadītājs un neļauj liekajai elektrībai uzkrāties uz materiālu virsmas.

Statiskā lauka avoti un tā rašanās iemesli

Mēs visi no skolas fizikas kursa atceramies pieredzi ar ebonīta stieni vai plastmasas ķemmi un vilnas auduma gabalu. Pēc stieņa berzes ar audumu tas spēja piesaistīt smalki sagrieztus papīra gabalus.

Berze starp divām virsmām ir visizplatītākais statiskā lauka avots. Nav nepieciešams berzēt abus materiālus viens pret otru. Statisks lauks var rasties ar vienu kontaktu, piemēram, auduma lentes uztīšanas/attīšanas gadījumā.

Arī statiskā lauka ģenerēšanas avoti var būt:

• asas temperatūras izmaiņas;
• Augsts radiācijas līmenis.

Statiskais lauks var būt "pašiegūts" un "inducēts", t.i. saņemts no cita augsti elektrificēta objekta bez tieša kontakta ar to. Šo "piespiedu elektrifikācijas" metodi sauc par indukciju.

Mēs visi labi apzināmies elektrisko sprakšķēšanu, noņemot virsdrēbes vai "elektrošoku" no automašīnas virsbūves. Mēs novērojam un bieži piedzīvojam statiskās izlādes efektu, ķemmējot matus, griežot papīru, lejot benzīnu utt.

Priekšnoteikums statiskā elektriskā lauka ģenerēšanai ir magnētisko lauku klātbūtne. Tādējādi jākonstatē, ka bezmaksas maksas mūs ieskauj pastāvīgi. Taču ar to cilvēkam nepietiek un viņš ikdienā un darbā aktīvi izmanto ļoti daudz dažādu elektroierīču, tādējādi tikai palielinot kopējo vides “elektrisko intensitāti”.

Lietošanas joma

Elektrostatiskās ierīces un ierīces, kuru darbības princips balstījās uz berzi, nevarēja atstāt laboratorijas plauktus un mācību telpas, kur tās galvenokārt izmanto kā demonstrācijas materiālu.

Arī mēģinājumi izmantot statiskos laukus elektriskās strāvas ģenerēšanai nenesa lielus panākumus. Plašu pielietojumu neatrada arī Van der Graaff un Felici ģeneratori, kas radīti pagājušā gadsimta 30. un 40. gados, jo. šis aprīkojums bija diezgan apjomīgs.

Turklāt to ekspluatācija un uzturēšana bija ļoti dārga.

Ļoti noderīgs rūpniecisko pielietojumu ziņā bija korona izlādes atklāšana, ko plaši izmanto dažādās nozarēs. Jo īpaši ar tās palīdzību ir iespējams attīrīt gāzes no dažādiem piemaisījumiem un uzklāt krāsu uz jebkuras konfigurācijas virsmas.

Problēmas, kas saistītas ar statisko elektrību

Mūsdienās daudz lielāka uzmanība tiek pievērsta problēmām, kas ir tiešas uzkrātā elektrostatiskā sprieguma sekas. Dažādas jaudas elektrošoki var skart cilvēku gan mājās, gan darbā.

Piemēram, džemperis, kas izgatavots no sintētiska auduma, berzes rezultātā ar krēsla atzveltni vai ar virsdrēbju materiālu spēj uzkrāties izlādes, kas, noņemot, “liks par sevi manīt”. Tas sit daudz spēcīgāk, kad tas pieskaras automašīnas virsbūvei, kas elektrizējas no berzes pret gaisu.

Jebkura elektriskā ierīce, vai tas būtu virtuves kombains, klēpjdators, datora monitors vai putekļu sūcējs, noteikti nes elektrostatisko lādiņu, kas “labprāt” nonāk cilvēkā saskarsmē. Šāda "pāreja" var radīt sāpes, var arī neizraisīt, taču cilvēka organismam tā noteikti ir kaitīga.

Zinātnieki jau sen ir pierādījuši, ka statiskās elektrības enerģijas iedarbība apdraud cilvēku veselību, jo īpaši sirds un asinsvadu un centrālo nervu sistēmu.

Aizsardzība

Iepriekš minētajā GOST ir detalizēti aplūkotas aizsardzības metodes pret statisko lauku ietekmi, no kurām vienkāršākā ir uzticams iekārtu zemējums.

Ko darīt, lai privātmājas telpas un ražošanas telpas pasargātu no statiskiem laukiem?

Video: kā atbrīvoties no statiskās elektrības.
https://www.youtube.com/watch?v=ls-hBlqJu9Y

Lai aizsargātu cilvēkus un augstas precizitātes iekārtas no statiskās elektrības ietekmes, ražošanā tiek izmantoti speciāli ekrāni un citas elektromehāniskās ierīces. Lai nomāktu elektrifikāciju šķidros polimēros, tiek izmantotas īpašas piedevas un šķīdinātāji. Plaši izmanto kā aizsardzību pret statisko elektrību ikdienā un dažādu antistatisko līdzekļu ražošanā.

Tās ir ķīmiskas vielas ar zemu molekulmasu, kas ļauj to molekulām viegli pārvietoties un papildus tam reaģē ar atmosfēras mitrumu. Šo īpašību kombinācija ļauj tiem izkliedēt statisko lauku perēkļus un noņemt cilvēka statisko stresu.

Enciklopēdisks YouTube

1 / 3

✪ Vairāk par elektrisko lādiņu

✪ Statiskā elektrība. Elektriskā dzeloņraja.

✪ ✅Ko darīt, ja jūs izlādējat MILJONI VOLTU uz CILVĒKU!?!! Vai lielvaras tiks atslēgtas?

Subtitri

Sveiki. Šajā TranslatorsCafe.com epizodē mēs runāsim par elektrisko lādiņu. Apskatīsim statiskās elektrības piemērus un tās izpētes vēsturi. Mēs runāsim par to, kā veidojas zibens. Mēs arī apspriedīsim statiskās elektrības izmantošanu inženierzinātnēs un medicīnā un noslēgsim savu stāstu ar elektriskā lādiņa un sprieguma mērīšanas principu un tam izmantoto instrumentu aprakstu. Pārsteidzoši, ka ikdienā esam pakļauti statiskās elektrības iedarbībai – samīļojot savu mīļoto kaķi, ķemmējot matus vai velkot sintētisko džemperi. Tāpēc mēs negribot kļūstam par statiskās elektrības ģeneratoriem. Mēs tajā burtiski peldamies, jo dzīvojam spēcīgā Zemes elektrostatiskā laukā. Šis lauks rodas tāpēc, ka to ieskauj jonosfēra, atmosfēras augšējais slānis, vadošais slānis. Jonosfēra veidojās kosmiskā starojuma ietekmē, galvenokārt no Saules, un tai ir savs lādiņš. Veicot ikdienišķas lietas, piemēram, sildot ēdienu, mēs nemaz nedomājam, ka izmantojam statisko elektrību, pagriežot pašaizdedzes degļa gāzes padeves vārstu vai pienesot tam elektrisko šķiltavu. Elektriskais lādiņš ir skalārs lielums, kas nosaka ķermeņa spēju būt par elektromagnētisko lauku avotu un piedalīties elektromagnētiskajā mijiedarbībā. Uzlādes mērvienība SI sistēmā ir kulons (C). 1 kulons ir elektriskais lādiņš, kas iet caur vadītāja šķērsgriezumu ar strāvas stiprumu 1 A 1 s laikā. 1 kulons ir līdzvērtīgs aptuveni 6,242 × 10^18 e (e ir protonu lādiņš). Elektronu lādiņš ir 1,6021892(46) 10^–19 C. Šādu lādiņu sauc par elementāru elektrisko lādiņu, tas ir, minimālo lādiņu, kas piemīt lādētām elementārdaļiņām. Kopš bērnības mēs instinktīvi baidāmies no pērkona, lai gan tas pats par sevi ir absolūti drošs - tās ir vienkārši akustiskas sekas milzīgam zibens spērienam, ko izraisa atmosfēras statiskā elektrība. Buru flotes laiku jūrnieki krita bijībā, vērojot savos mastos esošās Svētā Elmo gaismas, kas arī ir atmosfēras statiskās elektrības izpausme. Cilvēki seno reliģiju augstākos dievus apveltīja ar neatņemamu atribūtu zibens formā, vai tas būtu grieķu Zevs, romiešu Jupiters, skandināvu Tors vai krievu Peruns. Ir pagājuši gadsimti, kopš cilvēki pirmo reizi sāka interesēties par elektrību, un mēs dažreiz pat nenojaušam, ka zinātnieki, izdarot pamatīgus secinājumus no statiskās elektrības izpētes, glābj mūs no ugunsgrēku un sprādzienu šausmām. Mēs pieradinājām elektrostatiku, virzot zibensnovedējus debesīs un aprīkojot degvielas kravas automašīnas ar zemējuma ierīcēm, kas ļauj elektrostatiskajiem lādiņiem droši izkļūt zemē. Un, neskatoties uz to, statiskā elektrība turpina darboties nepareizi, traucējot radio signālu uztveršanai - galu galā uz Zemes vienlaikus plosās līdz 2000 pērkona negaisu, kas ik sekundi rada līdz 50 zibens izlādes. Cilvēki ir pētījuši statisko elektrību kopš neatminamiem laikiem. Mēs senajiem grieķiem esam parādā pat terminu "elektrons", lai gan viņi ar to domāja kaut ko citu - tā viņi sauca dzintaru, ko lieliski elektrizēja berze. Diemžēl zinātne par statisko elektrību nav iztikusi bez upuriem - vācu izcelsmes krievu zinātnieks Georgs Vilhelms Ričmans eksperimenta laikā gāja bojā zibens izlādes rezultātā, kas ir atmosfēras statiskās elektrības visbriesmīgākā izpausme. Pirmajā tuvinājumā negaisa mākoņa lādiņu veidošanās mehānisms daudzējādā ziņā ir līdzīgs ķemmes elektrifikācijas mehānismam - tajā elektrifikācija ar berzi notiek tieši tādā pašā veidā. Ledus daļiņas, kas veidojas no maziem ūdens pilieniem, kas atdzisušas augšupejošo gaisa straumju pārnešanas dēļ uz mākoņa augšējo, aukstāko daļu, saduras viena ar otru. Lielāki ledus gabali ir negatīvi uzlādēti, bet mazāki – pozitīvi. Sakarā ar svara atšķirību ledus gabali mākonī tiek pārdalīti: lielās, smagākas nogrimst mākoņa dibenā, bet vieglākas, mazākas ledus gabali pulcējas negaisa mākoņa augšdaļā. Lai gan viss mākonis kopumā paliek neitrāls, mākoņa apakšējā daļa saņem negatīvu lādiņu, bet augšējā daļa saņem pozitīvu lādiņu. Līdzīgi kā elektrificēta ķemme, kas pievelk balonu pretējā lādiņa indukcijas dēļ tā pusē, kas ir vistuvāk ķemmei, negaisa mākonis izraisa pozitīvu lādiņu uz Zemes virsmas. Attīstoties negaisa mākonim, lādiņi palielinās, savukārt lauka intensitāte starp tiem palielinās, un, lauka intensitātei pārsniedzot šiem laikapstākļiem noteikto kritisko vērtību, notiek gaisa elektrisks pārrāvums - zibens izlāde. Cilvēce ir parādā Bendžaminam Franklinam par zibensnovedēja (precīzāk, to sauktu par zibensnovedēju) izgudrošanu, kas uz visiem laikiem izglāba Zemes iedzīvotājus no ugunsgrēkiem, ko izraisīja zibens iekļūšana ēkās. Starp citu, Franklins nepatentēja savu izgudrojumu, padarot to pieejamu visai cilvēcei. Zibens ne vienmēr radīja tikai postījumu - Urālu kalnrači noteica dzelzs un vara rūdas atrašanās vietu precīzi pēc zibens spēriena biežuma noteiktos apgabala punktos. Starp zinātniekiem, kas veltīja savu laiku elektrostatikas parādību izpētei, jāpiemin anglis Maikls Faradejs, vēlāk viens no elektrodinamikas pamatlicējiem, un holandietis Pīters van Mišenbruks, elektriskā kondensatora prototipa - slavenās Leidenas burkas - izgudrotājs. Vērojot DTM, IndyCar vai Formula 1 sacīkstes, pat nenojaušam, ka mehāniķi, balstoties uz laikapstākļu radara datiem, aicina pilotus nomainīt riepas pret lietu. Un šie dati savukārt ir balstīti tieši uz tuvojošos negaisa mākoņu elektriskajām īpašībām. Elektrostatiskā elektrība ir mūsu draugs un ienaidnieks vienlaikus: radioinženieri to neapmierina, velkot zemējuma aproces, labojot tuvējā zibens spēriena dēļ sadegušās shēmas plates. Šajā gadījumā, kā likums, iekārtas ievades posmi neizdodas. Ar bojātām zemējuma iekārtām tas var izraisīt smagas cilvēka izraisītas katastrofas ar traģiskām sekām – ugunsgrēkus un veselu rūpnīcu sprādzienus. Taču statiskā elektrība nāk palīgā cilvēkiem ar akūtu sirds mazspēju, ko izraisa haotiskas konvulsīvas pacienta sirds kontrakcijas. Tā normālu darbību atjauno, izlaižot nelielu elektrostatisko izlādi, izmantojot ierīci, ko sauc par defibrilatoru. Šādas ierīces var redzēt vietās, kur ir daudz cilvēku. Pacienta atgriešanās no citas pasaules aina ar defibrilatora palīdzību ir sava veida klasika noteikta žanra filmai. Jāpiebilst gan, ka filmās tradicionāli tiek rādīts monitors bez sirdsdarbības signāla un draudīga taisna līnija, lai gan patiesībā defibrilatora lietošana, kā likums, nepalīdz, ja pacienta sirds ir pilnībā apstājusies. Būtu lietderīgi atgādināt par lidmašīnu metalizācijas nepieciešamību, lai aizsargātu pret statisko elektrību, tas ir, visu gaisa kuģa metāla daļu, ieskaitot dzinēju, savienošanu vienā elektriski neatņemamā konstrukcijā. Lidmašīnas visas astes galos ir uzstādīti statiskie lādētāji, lai novadītu statisko elektrību, kas uzkrājas lidojuma laikā gaisa berzes dēļ pret gaisa kuģa korpusu. Šie pasākumi ir nepieciešami, lai aizsargātu pret traucējumiem, ko izraisa statiskās elektrības izlāde, un nodrošinātu borta elektronisko iekārtu drošu darbību. Un pats galvenais, zinātnieki ir nonākuši pie secinājuma, ka dzīvības parādīšanos uz Zemes mēs, iespējams, esam parādā statiskajai elektrībai vai drīzāk tās izlādei zibens veidā. Eksperimentu gaitā pagājušā gadsimta vidū, elektriskajām izlādēm izejot cauri gāzu maisījumam, kas pēc gāzes sastāva tuvu Zemes atmosfēras primārajam sastāvam, tika iegūta viena no aminoskābēm, kas ir mūsu dzīves "ķieģelis". Lai pieradinātu elektrostatiku, ir ļoti svarīgi zināt potenciālu starpību jeb elektrisko spriegumu, kura mērīšanai tika izgudroti instrumenti, ko sauc par voltmetriem. 19. gadsimta itāļu zinātnieks Alesandro Volta ieviesa elektriskā sprieguma jēdzienu, kura vārdā šī vienība ir nosaukta. Savulaik elektrostatiskā sprieguma mērīšanai tika izmantoti galvanometri, kas nosaukti Volta tautieša Luidži Galvani vārdā. Diemžēl šīs ierīces bija elektrodinamiskā tipa un ieviesa mērījumos traucējumus. Zinātnieki sāka sistemātiski pētīt elektrostatikas būtību no 18. gadsimta franču zinātnieka Šarla Augustīna de Kulona darba laika. Jo īpaši viņš iepazīstināja ar elektriskā lādiņa jēdzienu un atklāja lādiņu mijiedarbības likumu. Viņa vārdā nosaukta elektrības daudzuma mērīšanas vienība kulons. Tiesa, vēsturiskā taisnīguma labad jāatzīmē, ka gadus iepriekš ar to nodarbojās angļu zinātnieks lords Henrijs Kavendišs; diemžēl viņš rakstīja pie galda un viņa darbus mantinieki publicēja tikai 100 gadus vēlāk. Priekšgājēju darbs, kas veltīts elektrisko mijiedarbību likumiem, ļāva fiziķiem Džordžam Grīnam, Kārlim Frīdriham Gausam un Simeonam Denisam Puasonam izveidot matemātiski elegantu teoriju, ko mēs joprojām izmantojam šodien. Galvenais princips elektrostatikā ir elektrona postulāts - elementārdaļiņa, kas ir jebkura atoma sastāvdaļa un ir viegli atdalāma no tā ārējo spēku ietekmē. Turklāt pastāv postulāti par līdzīgu lādiņu atgrūšanu un atšķirīgo lādiņu piesaisti. Pirmā mērierīce bija vienkāršākais Kulona izgudrotais elektroskops - divas elektriski vadošas folijas loksnes, kas ievietotas stikla traukā. Kopš tā laika mērinstrumenti ir ievērojami attīstījušies – un tagad tie var izmērīt atšķirību nanokulonu vienībās. Ar ārkārtīgi precīzu fizisko instrumentu palīdzību krievu zinātniekam Ābramam Jofam un amerikāņu fiziķim Robertam Endrjūsam Millikenam neatkarīgi vienam no otra un gandrīz vienlaikus izdevās izmērīt elektrona elektrisko lādiņu. Mūsdienās, attīstoties digitālajām tehnoloģijām, ir parādījušās īpaši jutīgas un augstas precizitātes ierīces ar unikālām īpašībām, kuras lielās ievades pretestības dēļ mērījumos gandrīz neievieš traucējumus. Papildus sprieguma mērīšanai šādas ierīces ļauj izmērīt citus svarīgus elektrisko ķēžu raksturlielumus, piemēram, omu pretestību un plūstošo strāvu plašā mērījumu diapazonā. Vismodernākie instrumenti, ko sauc par multimetriem vai, profesionālajā žargonā runājot, testētājiem, to daudzpusības dēļ var izmērīt arī maiņstrāvas frekvenci, kondensatora kapacitāti un pārbaudīt tranzistorus un pat izmērīt temperatūru. Mūsdienu ierīcēs parasti ir iebūvēta aizsardzība, kas neļauj sabojāt ierīci, ja to lieto nepareizi. Tie ir kompakti, viegli apstrādājami un droši lietojami – katrs iziet virkni precizitātes testu, lieljaudas testus un ir pelnījis drošības sertifikātu. Paldies par jūsu uzmanību! Ja jums patika šis video, lūdzu, neaizmirstiet abonēt mūsu kanālu!

Izcelsme

Dielektriķu elektrifikācija ar berzi var notikt, ja divas dažādas vielas nonāk saskarē atomu un molekulāro spēku atšķirību dēļ (sakarā ar atšķirīgu elektronu darbu no materiāliem). Šajā gadījumā elektronu (šķidrumos un gāzēs arī jonu) pārdale notiek, veidojot elektriskos slāņus ar vienādām elektrisko lādiņu pazīmēm uz saskares virsmām. Faktiski vienas vielas atomi un molekulas, kurām ir spēcīgāka pievilcība, noplēš elektronus no citas vielas, radot tās vides jonu virpuļkustību, kurā tie atrodas.

Elektriskās izlādes var veidoties mitra gaisa zināmas elektriskās vadītspējas dēļ. Ja gaisa mitrums pārsniedz 85%, statiskā elektrība praktiski nenotiek.

Ar statisko elektrību saprot parādību kopumu, kas saistīts ar brīva elektriskā lādiņa rašanos un atslābināšanos uz virsmas vai dielektriķu tilpumā, vai uz izolētiem vadītājiem.

Lādiņu veidošanās un uzkrāšanās uz apstrādātā materiāla ir saistīta ar diviem nosacījumiem. Pirmkārt, jānotiek virsmu saskarei, kā rezultātā veidojas dubults elektriskais slānis. Otrkārt, vismaz vienai no saskares virsmām jābūt izgatavotai no dielektriska materiāla. Lādiņi paliks uz virsmas pēc to atdalīšanas tikai tad, ja kontakta iznīcināšanas laiks ir mazāks par lādiņa relaksācijas laiku. Pēdējais lielā mērā nosaka lādiņu lielumu uz atdalītajām virsmām.

Dubultais elektriskais slānis ir elektrisko lādiņu telpiskais sadalījums divu fāžu saskares robežās. Šāds lādiņu sadalījums tiek novērots saskarnē metāls-metāls, metāls-vakuums, metāls-gāze, metāls-pusvadītājs, metāls-dielektrisks, dielektrisks-dielektrisks, šķidrums-ciets, šķidrums-šķidrums, šķidrums-gāze.

Galvenā vērtība, kas raksturo spēju elektrizēties, ir virsmu elektriskā pretestība sazinājušies materiāli. Ja saskares virsmas ir zems pretestību, tad atdalot, lādiņi no tiem izplūst un atsevišķās virsmas nes nenozīmīgu lādiņu. Ja pretestība ir augsta vai virsmu atdalīšanās ātrums ir liels, lādiņi tiks saglabāti.

Līdz ar to galvenie faktori, kas ietekmē vielu elektrizēšanu, ir to elektrofiziskie parametri un atdalīšanās ātrums.

Nosacīti tiek pieņemts, ka, ja materiālu īpatnējā elektriskā pretestība ir mazāka par 10 5 Ohm m, lādiņi netiek uzglabāti un materiāli netiek elektrificēti.

Eksperimentos noskaidrots, ka diviem dielektriķiem saskaroties (berzei), pozitīvi lādējas tas, kuram ir lielāka dielektriskā konstante, bet materiāls ar zemāku dielektrisko konstanti – negatīvi.

Zem statiskās elektrības izlādes saprot lādiņu izlīdzināšanas procesus starp atsevišķām cietām vielām, kas nes dažādu elektrostatisko lādiņu. Tos parasti pavada slīdēšanas, vainaga, dzirksteļaizlādes parādības. Dzirksteles var aizdedzināt uzliesmojošas gāzes vai tvaikus vai izraisīt sprādzienbīstamus maisījumus, un izlāžu radītie elektromagnētiskie lauki var sabojāt elektroniskās sastāvdaļas, atspējot vai pasliktināt elektronisko iekārtu funkcijas.

Statiskos lādiņus, kas izraisa bīstamus efektus, var radīt dažādos veidos. Tomēr elektronisko elementu un ierīču ražošanā un izmantošanā būtiski ir divi elektrizācijas mehānismi: indukcijas un berzes dēļ.

Lādēšanas strāvas svārstās no simtiem pikoampēru līdz vairākiem mikroampēriem, un elektrostatiskie lādiņi svārstās no 3 nC līdz 5 μC. Elektrostatisko potenciālu starpību starp ķermeņiem nosaka pēc uzlādes procesa beigām pēc iegūtā lādiņa attiecības J uz konteineru C ABķermeņi viens otram:

U AB =Q/C AB .

Rīsi. 3.11 ilustrē izmantoto materiālu, kā arī gaisa relatīvā mitruma ietekmi uz elektrifikācijas rezultātā iegūstamo sprieguma daudzumu.

3.1. tabula. Statisko lādiņu sprieguma aptuvenās vērtības pie relatīvā mitruma 24% un temperatūras 21 0 С

Ar elektroniskām daļām, elementiem un ierīcēm jārīkojas īpaši uzmanīgi, lai izvairītos no bojājumiem elektrostatisko parādību dēļ.

Rīkojoties ar elektroniskām ierīcēm, īpaša nozīme ir iespējamajam cilvēka ķermeņa elektrostatiskajam lādiņam, kas nokļūst uz komutācijas shēmām, iespiedshēmu platēm, vadības ierīcēm, instrumentu korpusiem to transportēšanas, uzstādīšanas, testēšanas, ekspluatācijas, remonta un apkopes laikā. Cilvēka ķermenim ir kapacitāte attiecībā pret zemi pF. Ja cilvēks staigā pa sintētiskā zāliena grīdu, šo tvertni var uzlādēt līdz aptuveni U maks=15 kV uzkrātā enerģija

Kad cilvēks tuvojas iezemētam elektroniskās ierīces korpusam, notiks dzirksteles izlāde, un tā kā nosacījums parasti ir izpildīts

tad notiks aperiodisks process.

Spēcīgākā statiskās elektrības izlādes ietekme tiek iegūta, kad rokā atrodas metāla priekšmets (atslēga, skrūvgriezis, vadošas rokassprādzes utt.). Šajā gadījumā strāvas slīpums, kas nosaka inducētos traucējumu spriegumus, var sasniegt 100 A/ns.

Statiskās elektrības izlādes notiek arī datortelpās, vadības telpās, pārbaudes telpās no kustīgiem objektiem (atzveltnes krēsli, instrumentu ratiņi, plaukti ar drukātu papīru, putekļu sūcēji) līdz elektronisko ierīču korpusiem, kad tiem nejauši pieskaras.

Katru statiskās elektrības izlādi pavada elektriskie un magnētiskie lauki.

Šajā gadījumā tiešā izlādes tuvumā tiek izveidots elektriskais lauks 4 kV / m attālumā līdz 10 cm un 1 kV / m attālumā 20 cm. Tāpat magnētiskais lauks ir 15 A / m attālumā 10 cm un 4 A / m attālumā 20 cm.

Statiskās elektrības izlādes laikā visbiežāk tiek novērotas kļūmes ātrgaitas digitālo mezglu, kā arī digitālās saskarnes elementu darbībā. Piemērojot savienotājiem, tastatūrām, displeja elementiem utt. iespējami fiziski saskarnes elementu bojājumi.

Īpaši bīstama ir statiskās elektrības izlādes ietekme uz neaizsargātām iekārtu sastāvdaļām. Tāpēc, veicot jebkādus remonta un regulēšanas darbus, ir jāievēro elektrostatiskās drošības prasības. Profesionāli montējot iekārtas, tiek izmantoti antistatiski pārklājumi u.c. Ekspluatācijas apstākļos šīs prasības ne vienmēr var izpildīt. Tomēr joprojām ir vērts ievērot minimālos piesardzības pasākumus: piemēram, pirms pieskarties aprīkojuma mezgliem, jāpieskaras iezemētām metāla konstrukcijām, kas ļaus noņemt lieko lādiņu.

Nelīdzsvarotība starp elektriskajiem lādiņiem materiāla iekšpusē vai uz tā virsmas ir statiskās elektrības rašanās. Uzlāde tiek saglabāta, līdz to noņem elektriskās strāvas plūsma vai izlāde. Statiskā elektrība rodas, saskaroties un atdaloties divām virsmām, un vismaz viena no virsmām ir dielektriķis – nevadošs materiāls. Lielākajai daļai cilvēku ir pazīstama statiskā elektrība, jo liekā lādiņa neitralizēšanas brīdī redzēja dzirksteles, juta uz sevi izlādi un dzirdēja to pavadošo triecienu.

Statiskās elektrības cēloņi

Vielas sastāv no atomiem, kas normālā stāvoklī ir elektriski neitrāli, jo satur vienādu skaitu pozitīvo lādiņu (kodola protonu) un negatīvo lādiņu (atomu čaulu elektronus). Statiskā elektrība ir pozitīvo un negatīvo lādiņu atdalīšana. Saskaroties diviem materiāliem, elektroni var pāriet no viena materiāla uz otru, kā rezultātā vienam materiālam rodas pozitīvo lādiņu pārpalikums un otra materiāla negatīvā lādiņa pārsniegums. Materiālu atdalīšanas laikā tiek saglabāta no tā izrietošā lādiņu nelīdzsvarotība.

Saskaroties, materiāli var apmainīties ar elektroniem; materiāli, kas vāji notur elektronus, mēdz tos zaudēt, savukārt materiāli, kuros atomu ārējie apvalki nav pilnībā piepildīti, mēdz uztvert elektronus. Šo efektu sauc par triboelektrisku, un tā rezultātā viens materiāls tiek uzlādēts pozitīvi, bet otrs negatīvi. Materiālu atdalīšanas lādiņa polaritāte un lielums ir atkarīgs no materiāla relatīvā stāvokļa triboelektriskajā virknē.

Materiāli ir sakārtoti rindā, kam viens gals ir pozitīvs, bet otrs negatīvs. Kad tiek berzēts materiālu pāris, materiāls, kas atrodas tuvāk rindas pozitīvajam galam, kļūst pozitīvi uzlādēts, bet otrs materiāls ir negatīvi uzlādēts. Viena triboelektriskā sērija (līdzīga metāla spriegumu sērijai) nepastāv, tāpat kā nav vienotas elektrizācijas teorijas. Parasti materiāli ar augstāku dielektrisko konstanti atrodas tuvāk sērijas pozitīvajam galam.

Materiālu secība triboelektriskajā sērijā var tikt izjaukta. Tātad zīda-stēlas pārī stikls ir negatīvs, stikla-cinka pārī cinks ir negatīvs, un cinka-zīda pārī, nevis cinks, kā varētu gaidīt, bet zīds ir negatīvi uzlādēts. Šo kārtības trūkumu sauc par triboelektrisko gredzenu.

Triboelektriskais efekts ir galvenais statiskās elektrības cēlonis ikdienas dzīvē, dažādu materiālu savstarpējai berzei. Piemēram, ja jūs berzējat balonu pret saviem matiem, tas kļūst negatīvi uzlādēts, un to var piesaistīt pozitīvi lādēti avoti uz sienas, pielīp pie tā un pārkāpj gravitācijas likumus.

brīdinājums unstatiskā izlāde

Statiskās elektrības uzkrāšanās novēršana ir tikpat vienkārša kā loga atvēršana vai mitrinātāja ieslēgšana. Palielinot mitruma saturu gaisā, palielināsies tā elektriskā vadītspēja, līdzīgu efektu var panākt ar gaisa jonizāciju.

Objektus, kas ir īpaši jutīgi pret statisko izlādi, var aizsargāt, izmantojot antistatisku līdzekli.

Īpaši jutīgas pret statiskās elektrības izlādi ir elektronisko ierīču pusvadītāju sastāvdaļas. Šo ierīču aizsardzībai parasti izmanto vadošus antistatiskus maisiņus. Cilvēki, kas strādā ar pusvadītāju ķēdēm, bieži iezemē sevi ar antistatiskām rokas siksnām. Lai izvairītos no statisko lādiņu veidošanās, saskaroties ar grīdu (piemēram, slimnīcās), varat valkāt antistatiskus apavus ar vadošām zolēm.

Izlāde

Dzirkstele ir statiskās elektrības izlāde, kad lieko lādiņu neitralizē lādiņu plūsma no vides vai uz to. Elektrošoku izraisa nervu kairinājums, kad caur cilvēka ķermeni plūst neitralizējoša strāva. Uzkrātā statiskā enerģija ir atkarīga no objekta lieluma, kapacitātes, sprieguma, līdz kuram tas ir uzlādēts, un vides dielektriskās konstantes.

Lai modelētu statiskās izlādes ietekmi uz jutīgām elektroniskām ierīcēm, cilvēka ķermenis tiek attēlots kā 100 pF elektriskā kapacitāte, kas uzlādēta līdz spriegumam no 4 līdz 35 kV. Pieskaroties objektam, šī enerģija tiek izlādēta mazāk nekā mikrosekundē. Lai gan kopējā izlādes enerģija ir maza, apmēram milidžoulos, tā var sabojāt jutīgas elektroniskās ierīces. Lielāki priekšmeti uzglabā vairāk enerģijas, kas apdraud cilvēkus saskarē, vai arī ar dzirksteli aizdedzina degošu gāzi vai putekļus.

Zibens

Zibens ir atmosfēras elektrības statiskās izlādes piemērs, kas rodas ledus daļiņu saskarē pērkona mākoņos. Parasti ievērojamas izlādes var uzkrāties tikai vietās ar zemu elektrovadītspēju. Izlāde parasti notiek pie lauka sprieguma, kas ir aptuveni 10 kV/cm atkarībā no mitruma. Izlāde pārkarsē apkārtējo gaisu, radot spilgtu zibspuldzi un čaukstošu skaņu. Zibens ir tikai statiskās elektrības dzirksteles mēroga versija. Zibspuldze rodas tāpēc, ka gaiss izplūdes kanālā tiek uzkarsēts līdz tik augstai temperatūrai, ka tas sāk izstarot gaismu, tāpat kā jebkurš karsts ķermenis. Pērkona zvans - sprādzienbīstamas gaisa izplešanās sekas.

Elektroniskās sastāvdaļas

Daudzi elektronisko ierīču pusvadītāji ir ļoti jutīgi pret statisko elektrību, un tos var sabojāt izlāde. Rīkojoties ar nanoierīcēm, obligāti jāvalkā antistatiska rokas siksniņa. Vēl viens piesardzības pasākums ir novilkt kurpes ar biezām gumijas zolēm un visu laiku stāvēt uz iezemētas metāla pamatnes.

Statiskās elektrības ģenerēšana uzliesmojošu un degošu materiālu plūsmās

Statiskās elektrības izlāde ir bīstams nozarēs, kurās tiek izmantotas viegli uzliesmojošas vielas, kur nelielas elektriskās dzirksteles var izraisīt sprādzienu. Sīku putekļu vai šķidrumu ar zemu elektrovadītspēju pārvietošanās cauruļvados vai to mehāniska sajaukšanās var izraisīt statisku elektrību. Statiskā izlāde putekļu vai tvaiku mākonī var izraisīt sprādzienu.

Var eksplodēt graudu elevatori, krāsu rūpnīcas, stikla šķiedras ražotnes, degvielas sūkņi. Lādiņa uzkrāšanās vidē notiek, ja tās elektriskā vadītspēja ir mazāka par 50 pS/m; pie lielākas vadītspējas iegūtie lādiņi rekombinējas (rekombinācija ir process, kas ir pretējs jonizācijai), un uzkrāšanās nenotiek.

Lielo transformatoru piepildīšanai ar transformatora eļļu ir nepieciešama piesardzība, jo elektrostatiskā izlāde šķidruma iekšpusē var sabojāt transformatora izolāciju.

Tā kā lādiņu veidošanās intensitāte ir lielāka, jo lielāks ir šķidruma plūsmas ātrums un cauruļvada diametrs, cauruļvados, kuru diametrs ir lielāks par 200 mm, šķidruma plūsmas ātrumu ierobežo standarts. Tādējādi ogļūdeņražu ar ūdens saturu plūsmas ātrums parasti ir ierobežots līdz 1 m/s.

Lādiņu veidošanās aprobežojas ar zemējumu. Ja šķidruma vadītspēja ir zem 10 pS/m, ar šo pasākumu nepietiek, un šķidrumam tiek pievienotas antistatiskas piedevas.

Degvielas pārsūtīšana

Uzliesmojošu šķidrumu, piemēram, benzīna, sūknēšana pa cauruļvadiem var radīt statisko elektrību, un izlāde var aizdedzināt degvielas tvaikus.

Līdzīgi gadījumi bijuši degvielas uzpildes stacijās un lidostās, uzpildot lidmašīnās petroleju. Šeit ir efektīvas arī zemējuma un antistatiskās piedevas. Gāzes plūsma cauruļvados ir bīstama tikai tad, ja gāzē ir cietas daļiņas vai šķidruma pilieni.

Kosmosa kuģos statiskā elektrība ir lielas briesmas zemā vides mitruma dēļ, un šī bīstamība būs jāņem vērā, veicot plānotos lidojumus uz Mēnesi un Marsu. Staigāšana pa sausām virsmām var radīt milzīgus lādiņus, kas var sabojāt elektroniskās ierīces.

Ozona plaisāšana

Statiskā izlāde gaisa vai skābekļa klātbūtnē izraisa ozona veidošanos. Ozons bojā gumijas daļas, jo īpaši izraisa blīvējumu plaisāšanu.

Statiskā enerģija

Statiskās izlādes laikā izdalītā enerģija ir ļoti atšķirīga. Izlādes, kuru enerģija pārsniedz 5000 mJ, ir bīstamas cilvēkiem. Viens no standartiem paredz, ka preces nedrīkst radīt izlādi, kuras enerģija ir lielāka par 350 mJ uz vienu cilvēku. Maksimālais spriegums ir ierobežots līdz 35-40 kV ierobežojošā faktora - koronaizlādes dēļ. Potenciālu zem 3000V cilvēks parasti nejūt. Noejot 6 metrus pa PVC linoleju pie 15% gaisa mitruma, veidojas 12 kV potenciāls, savukārt pie 80% mitruma potenciāls nepārsniedz 1,5 kV.

Dzirkstele rodas pie enerģijas virs 0,2 mJ. Cilvēks parasti neredz un nedzird šādas enerģijas dzirksti. Lai sprādziens notiktu ūdeņražā, pietiek ar dzirksteli ar 0,017 mJ enerģiju un līdz 2 mJ ogļūdeņraža tvaikiem. Elektroniskās sastāvdaļas tiek bojātas pie dzirksteļu enerģijas no 2 līdz 1000 nJ.

Statikas pielietošana

Statisko elektrību plaši izmanto kserogrāfos, gaisa filtros, automašīnu krāsās, kopētājos, krāsu smidzinātājos, printeros un lidmašīnu degvielas uzpildīšanā.

Katrs cilvēks uz zemes ir saskāries ar dabas parādību, kad, atstājot automašīnu, viņš saņem elektriskās strāvas triecienu. Vai arī, samīļojot kaķi, ir dzirdama krakšķēšana un jūtama pirkstu galu tirpšana. Un tumsā ir redzamas mirdzošas takas aiz rokām. Šo parādību sauc par statisko elektrību.

Tas notiek, kad uz objekta virsmas uzkrājas lādiņš. Tas notiek, ja tiek traucēts intraatomiskais vai molekulārais līdzsvars.

Tā rezultātā notiek elektrona zudums vai iegūšana. Tiek traucēts elektroniskais līdzsvars, un joni iegūst pozitīvu vai negatīvu lādiņu.

Eksperimenti ar statisko elektrību ir zināmi ikvienam skolēnam, kad viņi parādīja eksperimentu ar ebonīta nūju un papīra gabaliem.

Cēloņi

Nosacījumi potenciāla rašanās objektiem ir gaisa sausums. Pie 80% mitruma šī dabas parādība nenotiek.

• Kad viens objekts pieskaras citam. Potenciāls rodas pēc viņu atdalīšanas. Berze, mākslīgo materiālu uztīšana/attīšana, automašīnas virsbūves berze pret gaisu utt.;
• Strauju temperatūras izmaiņu rezultātā. Tātad uz objektiem rodas statiskā elektrība, kad tos ievieto sakarsētā cepeškrāsnī;
• Radiācija un ultravioletais starojums, rentgena stari Rentgenstari, spēcīgs elektromagnētiskais un elektriskais lauks;
• Vadība - ir elektriskais lauks, ko izraisa lādiņš. Potenciāls rodas, apstrādājot lokšņu vai ruļļu materiālus. Parādība notiek materiāla un virsmas atdalīšanas brīdī. Šis efekts var rasties, pārvietojot vienu slāni attiecībā pret otru. Šis process vēl nav pilnībā izprasts. To var salīdzināt ar kondensatora plākšņu atdalīšanu. Šajā gadījumā mehāniskā enerģija tiek pārveidota par elektrisko enerģiju.

Mantu spēja uzkrāt lādiņu negatīvi ietekmē transportlīdzekļus. Ja jūs neveicat nekādus pasākumus, var rasties bojājumi un kļūme.

Parādības bīstamība

Īpašs atteices risks ir elektronika un visi mehānismi, kas izmanto elektroniskos vadības blokus. Uguns un sprādzienbīstamās nozarēs izlādes rezultātā rodas dzirksteles.

Tie var izraisīt ugunsgrēku vai sprādzienu. Aizsardzība pret statisko elektrību var pilnībā novērst vai būtiski samazināt avārijas risku. Galvenais apdraudējums ir elektriskās izlādes rašanās.

Lādiņu uzkrāšanos veicina sausais gaiss un ēku un būvju dzelzsbetona sienas. Uzlādes polaritāte var būt pozitīva vai negatīva.

Ar darba ierīcēm, kurām ir rotējošs skriemelis ar piedziņas siksnām, lādiņš var sasniegt 25 000 voltu. Sausā laikā uz automašīnas virsbūves var uzkrāties 10 000 voltu elektrostatiskā elektrība.

Un cilvēks, kurš staigā pa paklāju vilnas zeķēs, spēj uzkrāt līdz 6000 voltu. Pat sadzīves apstākļos statiskās elektrības spriegums var sasniegt ievērojamas vērtības.

Tomēr tas nespēj nodarīt būtisku kaitējumu personai nepietiekamas jaudas dēļ. Caur cilvēku plūstošā strāva ir tikai miliampēra daļa.

Dabā šāda parādība var uzkrāt milzīgas vērtības un izpaužas zibens izlādēs. Ar lielu jaudu atbrīvošanu, kas spēj radīt ievērojamu iznīcināšanu.

Aizsardzības līdzekļi sadzīves vidē

Lai samazinātu ietekmi uz cilvēkiem, tiek izmantota aizsardzības sistēma pret statiskā sprieguma kaitīgo ietekmi.

Sadzīves apstākļos visefektīvākais līdzeklis ir gaisa mitruma paaugstināšana ar mitrinātāja palīdzību. Tas ne tikai novērš stresu uz objektiem.

Bet tas arī samazina putekļu veidošanos telpā. Statiskās elektrības samazināšana un putekļu samazināšana telpā ir baļķis bērniem ar alerģijām.

Aizsardzības metodes ražošanas uzņēmumos

Lai nodrošinātu aizsardzību pret statisko elektrību ražošanā, tiek izmantotas šādas metodes:

• Speciālu tehnoloģiskā procesa metožu izstrāde, izslēdzot lādiņu uzkrāšanos darba vietā;
• Rūpnieciskajās telpās izveidot mikroklimatu;
• Apstrādājot kombinezonu un grīdas telpā, tiek izmantotas vielas ar noteiktām fizikālām un ķīmiskām īpašībām, kas var mazināt materiālu radīto stresu.
• Tas tiek darīts, lai nodrošinātu drošības pasākumus. Statiskās elektrības kaitējums apstrādes iekārtām tiek samazināts ar "Faraday būra" palīdzību.

Tas ir korpuss, kas izgatavots no smalka sieta, kas ir savienots ar zemi. Tādā pašā veidā kabeļi ir ekranēti, pasargājot tos no kaitīgas ietekmes.

Izplūdes veidi

Ir vairāki izdalīšanās veidi:

• Dzirksteles izlāde. Dzirksteles rašanās starp diviem objektiem. Piemēram, aprīkojuma korpuss un cilvēks. Ja izlādes jauda ir liela, tad pastāv liela aizdegšanās iespējamība šķīdinātāja vai benzīna tvaiku klātbūtnē gaisā;
• Birstes izlāde. Rodas, ja lādiņi koncentrējas iekārtu ar dielektriskām īpašībām asos stūros. Tam ir mazāk enerģijas un tas nerada tādas briesmas kā dzirksteles izlāde;
• Bīdāmā izlāde. Rodas uz lokšņu vai ruļļu materiāliem ar augstu pretestību. Šī parādība rodas pulvera pārklājuma berzes vai izsmidzināšanas brīdī. To var salīdzināt ar parasta kondensatora izlādi. Un salīdziniet ar dzirksteles izlādi ar tādām pašām sekām.

Papildu piesardzības pasākumi

Ņemot vērā negatīvās sekas, uzņēmumi piemēro īpašus pasākumus, kas izslēdz statiskās elektrības avotus. Strādnieku kombinezoni tiek apstrādāti, lai noņemtu statisko elektrību, kas novērš dzirksteļu rašanos no apģērba.

Papildus apstākļu radīšanai, kādos samazinās lādiņu uzkrāšanās, aizsardzībai pret statisko elektrību tiek izmantoti jaudīgi gaisa jonizatori.

Šādām ierīcēm ir nenoliedzamas priekšrocības. Telpu gaisa aerojoniskā sastāva uzlabošana. Tas palīdz samazināt lādiņu uzkrāšanos uz apkalpojošā personāla apģērbu, sintētiskiem paklājiem un aprīkojumu.

Pielietojums rūpniecībā

Statiskās elektrības izmantošana rūpniecībā nav atradusi plašu pielietojumu. Visbiežāk lietas netika tālāk par laboratorijas iekārtām. Tāpēc visi instrumenti tika izmantoti tikai, lai demonstrētu statiskās elektrības piemērus dabā.

Korona izplūdes ir atradušas pielietojumu rūpnieciskajās iekārtās. Ar to palīdzību gaisa maisījumi tiek attīrīti no piemaisījumiem. Ir izveidotas arī krāsu instalācijas, kas izmanto statisko elektrību. Tas ļauj krāsot sarežģītas virsmas ar vismazāko krāsas zudumu.

Cilvēka ietekme

Ar šo dabas parādību sastopamies ne tikai uzņēmumos. Visbiežāk ikdienā tiek novērota statiskā elektrība.

Novelkot drēbes, atskan krakšķoša skaņa un ir redzamas dzirksteles no izlādes, un mati uz galvas nav ķemmējami. Šīs maksas negatīvi ietekmē cilvēku stāvokli. Šādu lauku ietekme uz cilvēku veselību un imūnsistēmu nav pilnībā noskaidrota.

Taču var teikt, ka atrašanās dzīvoklī, kur ir statiskā elektrība, uz cilvēku ir negatīva ietekme. Var atzīmēt galvenos pārkāpumus:

• Centrālajā nervu sistēmā ir traucējumi, ko pavada asinsvadu spazmas un paaugstināts asinsspiediens;
• Pastāvīgas galvassāpes;
• Aizkaitināmība un emocionāla uzbudināmība;
• Parādās miega traucējumi, un apetīte pazūd;
• Parādās fobija - bailes saņemt izdalījumus, ko pavada sāpīgas sajūtas.

Tāpēc ir ļoti svarīgi zināt aizsardzības metodes pret statisko elektrību ikdienā. Šim nolūkam tiek izmantotas tādas metodes kā visu elektroierīču zemēšana.

Mājsaimniecības gaisa mitrinātāju izmantošana. Regulāri veiciet dzīvokļa mitro tīrīšanu, vēlams no rīta un vakarā.

Lai nodrošinātu statiskās elektrības noņemšanu no sintētiskiem audumiem, tie tiek apstrādāti ar antistatiskiem šķidrumiem. Ikvienam jāapzinās briesmas, ilgstoši atrodoties uz lauka, un jālieto ESD aizsardzības līdzekļi.