Природа возникновения статического электричества

Статическое электричество — что такое, причины возникновения

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.

Трение 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:

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.

К 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.

К 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.
https://www.youtube.com/watch?v=ls-hBlqJu9Y

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.

Это 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.

Поделиться в социальных сетях

Оставьте комментарий Отменить ответ

© 2022 Информационный интернет-сайт «ASUTPP»

Информация на сайте предоставлена в справочных целях. По вопросам электромонтажных работ всегда консультируйтесь с квалифицированными лицами.

Читайте еще

div’ data-code=’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’ data-block=’7’>

Источник

60. Статическое электричество и меры защиты. Причины возникновения и опасность статического электричества. Меры защиты.

Статическое электричество − это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности, или в объеме диэлектриков, или на изолированных проводниках.

Образование и накопление зарядов на перерабатываемом материале связано с двумя следующими условиями:

♦ наличие контакта поверхностей, в результате чего создается двойной электрический слой, возникновение которого связано с переходом электронов в элементарных донорско–акцепторных актах на поверхности контакта. Знак заряда определяет неодинаковое сродство материала поверхностей к электрону;

♦ хотя бы одна из контактирующих поверхностей должна быть из диэлектрического материала.

Известны следующие пути заряжения объектов: непосредственное контактирование с наэлектризованными, индуктивное и смешанное заряжение.

Основной опасностью при электризации различных материалов является:

возможность возникновения искрового разряда как с диэлектрической наэлектризованной поверхности, так и с изолированного проводящего объекта.

воспламенение горючих смесей искровыми разрядами статического электричества может произойти в том случае, если выделяющаяся в разряде энергия будет выше минимальной энергии зажигания горючей смеси.

опасность и для работающих.

влияние также на ход технологических процессов получения и переработки материалов и качество продукции Электризация затрудняет такие процессы, как просеивание, сушку, пневмотранспорт, печатание, транспортировку полимеров, диэлектрических жидкостей, формование синтетических волокон, пленок и подобного, автоматическое дозирование мелкодисперсных материалов, поскольку они прилипают к стенкам технологического оборудования и слипаются между собой.

В соответствии с ГОСТ это достигается использованием средств коллективной и индивидуальной защиты.

Средства коллективной защиты от статического электричества по принципу действия:

Заземление, которое относится к основным методам защиты от статического электричества и

представляет собой преднамеренное электрическое соединение с землей или ее

эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под

Величина сопротивления заземляющего устройства, предназначенного исключительно для защиты от статического электричества, должна быть не выше 100 Ом.

Нейтрализация зарядов статического электричества производится в тех случаях, когда не представляется возможным снизить интенсивность его образования технологическими и иными способами.

Для этой цели используют нейтрализаторы различных типов:

♦ комбинированные, объединяющие в одной конструкции коронные и

♦ создающие поток ионизированного воздуха.

Для снижения удельного объемного электрического сопротивления в диэлектрические жидкости и растворы полимеров вводят различные растворимые в них антиэлектростатические присадки, в частности соли металлов переменной валентности высших карбоновых, нафтеновые и синтетические жирные кислоты.

К индивидуальным средствам защиты от статического электричества относятся специальные электростатические обувь и одежда. Для изготовления такой одежды должны применяться материалы с удельным поверхностным электрическим сопротивлением не более 10 7 Ом*м, а электрическое сопротивление между токопроводящим элементом антиэлектростатической одежды и землей должно быть от 10 6 до 10 8 Ом. Электрическое сопротивление между подпятником и ходовой стороной подошвы обуви должно быть от 10 6 до 10 7 Ом.

Источник