Причины возникновения и проявления
Статическое напряжение возникает из-за нарушения общего баланса электрически заряженных частичек, имеющихся в любой материи. Формируется оно не только по заранее спланированному сценарию: по желанию учителя или экспериментатора. На практике оно чаще всего проявляется без участия и вопреки его воле.
Простой пример: надевание одежды, изготовленной на основе синтетических тканей. Из-за трения о тело и последующего за этим возникновения статических зарядов материя начинает плотно облегать его и не позволяет придать наряду желанный вид. Единственно возможный выход в этой ситуации – обрызгать его специальным средством, называемым «антистатиком». Только таким способом удается снять излишки заряда с синтетического материала.
Другими характерными причинами образования статического заряда являются:
- ощутимые перепады температур, происходящие к тому же очень резко;
- высокий уровень радиации, приводящий к повышению энергии электронов и появлению в материале разнородно заряженных частиц;
- наличие сильных индукционных и магнитных полей.
Первые две причины, из-за которых человека начинает «бить током», не нуждаются в особых пояснениях. В отличие от них, магнитная индукция представляется серьезной проблемой, особенно в последнее время.
Удар молнии в башню
С постоянным ростом количества бытовых приборов, во многих из которых имеются индуктивные элементы, влияние электромагнитных полей на человека резко возрастает. Одно из таких проявлений – электризация атмосферы из-за разделения частиц воздуха на заряженные электроны и ионы, что является по сути тем же проявлением статического электричества.
Постепенное накапливание факторов риска, связанных с самыми различными источниками посторонних полей, привели к отдельному направлению в науке, занимающимся исследованием степени их опасности. С другой стороны, ученые с давних пор задумывались о полезных свойствах электризации и возможности поставить этот эффект на службу человеку.
Статическое электричество
Способы и средства для борьбы с вредным накоплением электрических зарядов
Защита от статического электричества на производстве ведётся по 2 направлениям: 1- уменьшение интенсивности генерации электрозарядов; 2- устранение уже образовавшихся зарядов. Первое направление достигается: правильным подбором конструкции материалов; считыванием материалов, заряжающихся при трении разноименно; уменьшением площади контакта путем улучшения шероховатости поверхности; ограничением скоростей переработки; наполнение емкостей жидкостями под давлением; очистка от примесей или газов, способствующих электризации. Второе направление достигается заземлением электропроводящих частей оборудования, выполняемого независимо от других средств защиты. Если заземление предназначено только для защиты от статического электричества, то его сопротивление может достигать 100 Ом. К заземляющему устройству присоединяют отдельными ответвлениями от магистрали аппараты и машины, являющиеся источниками статической электризации (смесители, вальцы, каландры, дробилки, сливно-наливные устройства нефтепродуктов и др. ). Автоцистерны во время слива или налива горючих жидкостей заземляют переносным заземлением в виде гибкого многопроволочного провода.
Нейтрализация электрических зарядов может осуществляться путем ионизации воздуха, разделяющего заряженные тела. На практике применяются ионизаторы индукционные, высоковольтные или радиационные.
Отвод статического электричества с тела человека осуществляется путем устройства электропроводящих полов в производственных помещениях, рабочих площадок и других приспособлений, а также обеспечение токопроводящей обувью и антистатическими халатами.
В домашних условиях устранить заряды статического электричества довольно легко, повышая относительную влажность воздуха квартиры до 60 -70% (для этого можно использовать электрические увлажнители). Электризация устраняется, если к воде, которой протирают пластиковые полы, добавить гидрофильные вещества, например хлорид кальция, а также если протирать электризующуюся поверхность глицерином. Химическая промышленность выпускает препарат «Антистатик», который снимает электрический заряд с синтетической одежды. Бытовые электромеханические приборы большой мощности оборудуются заземляющим контактом через электрическую розетку.
При грозе, во время ударов молнии в различные промышленные, транспортные и другие объекты, находящиеся вдали от производственных зданий и сооружений, возможно проникновение (занос) электростатических потенциалов в здание по внешним металлическим сооружениям и коммуникациям – эстакадам, монорельсам и канатам подвесных дорог, по трубопроводам, оболочкам кабелей и т. д.
Для приёма электрического разряда молнии и отвода её в землю применяют устройства называемые молниеотводами. Молниеотвод состоит из несущей части – опоры (которой может служить само здание или сооружение), молниеприемника, токоотвода и заземления. Наиболее распространенные стержневые и Тросовые молниеотводы. Для повышения безопасности людей и животных необходимо заземлители молниеотводов размещать на 5м и более от грунтовых, проезжих и пешеходных дорог.
Если воздух слишком сухой
Причиной того, что все вокруг электризуется, может стать и излишне сухой воздух. Его необходимо увлажнить. Сделать это можно несколькими способами:
- применяя кондиционер с увлажнителем;
- опрыскивая комнату из пульверизатора;
- поставив в углу емкость с водой.
Вариант 1
Если вы часто пользуетесь кондиционером, воздух в комнате станет еще суше, чем обычно – влага удаляется во время работы устройства. Но многие современные модели бытовых кондиционеров оснащены увлажнителями, и лучше всего выбрать именно такой.
Вариант 2
Помочь справиться с сухостью воздуха может и самый обычный распылитель – например, такой, каким опрыскивают растения. Правда, увлажнять воздух придется вам.
Вариант 3
Если вам некогда возиться с пульверизатором, просто поставьте в углу тазик, наполнив его водой. В не особенно жаркую погоду этого будет достаточно, чтобы уменьшить или даже вовсе убрать статическое электричество.
Методы защиты от воздействия электростатического заряда
Для защиты сотрудников используются методы, перечисленные в соответствующих ГОСТах
Особенно важно обеспечить надежную защиту на производствах, где используются взрывоопасные материалы. Ведь статическое электричество может стать причиной возникновения искрового разряда, и вскоре после этого погасить огонь уже будет сложно
Поэтому особое внимание уделяется нейтрализации электростатических зарядов на теле человека. Используемые при этом одежда и материалы служат защитой, и при этом их подбирают так, чтобы они соответствовали ГОСТу, в котором, в частности сказано, что рабочие халаты из синтетической ткани могут быстро заряжаться до потенциала в 15 кВ, а через тело человека, одетого в такой халат, будет проходить 3 мкА
Поэтому чаще для одежды используются натуральные или смесовые ткани. На некоторых производствах используются дополнительные средства защиты – это специальные заземленные кольца и браслеты, другие устройства для защиты рук. Их сопротивление указано в документации – оно должно соответствовать нормативному.
Причины возникновения статистического электричества
Возникает статика при следующих состояниях:
- контакте или удалении друг от друга двух разных материалов;
- резких перепадах температуры;
- радиации, УФ-излучении, рентгеновских лучах;
- работе бумагорезательной машины и раскроечных станков.
Статика часто возникает во время грозы или перед ней. Грозовые облака при движении по воздуху, насыщенному влагой, образуют статическое электричество. Разряд происходит между облаком и землей, между отдельными облаками. Устройство молниеотводов помогает провести заряд в землю. Грозовые облака создают электрический потенциал на металлических предметах, вызывающих легкие удары при прикосновении к ним. Для человека удар не опасен, но мощная искра способна вызвать возгорание некоторых предметов.
Каждый житель неоднократно слышал треск, который раздается при снятии одежды, удар от прикосновения к автомобилю. Это является следствием появления статики. Электроразряд чувствуется при нарезании бумаги, расчесывании волос, при переливании бензина. Свободные заряды сопровождают человека везде. Использование различных электрических устройств увеличивает их появление. Они возникают при пересыпании и измельчении твердых продуктов, перекачивании или переливании горючих жидкостей, при перевозке их в цистернах, при сматывании бумаги, тканей и пленки.
Заряд появляется в результате электрической индукции. На металлических корпусах автомобилей в сухое время года создаются большие электрические заряды. Экран телевизора или монитор компьютера способен заряжаться от воздействия луча, создаваемого в электронно-лучевой трубке.
Почему человек бьется током
Физики говорят, что способность накапливать статические разряды электричества, присущи каждому человеку. Тело людей является хорошим проводником. Электричество накапливается, конденсируется и в один прекрасный момент обязательно произойдет разрядка.
Происходит это потому, что отсутствует заземление. Мы расчесываем волосы, носим одежду из синтетики, шерсти и меха, ходим по синтетическому ковровому покрытию, пользуемся электроприборами, часами сидим за компьютером — все это приводит к накоплению заряда. Иногда он настолько большой, что делает больно и самому обладателю заряда и его окружающим. Человек выпускает заряд, открывая дверь, пытаясь помыть руки. Может ударить другого не только при прикосновении, но даже и поцелуем.
Почему не все люди бьются током?
Каждый из нас имеет разные электроемкость и сопротивление. Более того: организм и сам вырабатывает энергию, поскольку ни один жизненный процесс в организме не происходит без её участия. Благодаря току передаются нервные импульсы. Образно говоря, человек – некая маленькая электростанция. В которой электричество выполняет заданную работу, а не использованная накапливается в виде статической энергии. И только когда человек умер, его электрический потенциал равен нулю.
Говорят, во многом способность вырабатывать электроэнергию зависит от темперамента человека. Играет роль и характер. Например, считается, что холерики являются самыми наэлектризованными – они активны, энергичнее, эмоциональнее.
Опасно ли это?
Влияние проявления до сих пор изучено недостаточно хорошо. Последние исследования, изучающие влияние электричества на организм человека, показали, что регулярное воздействие тока способно привести к сбоям в работе некоторых органов и систем. Для многих людей это действительно опасно.
Особенно вредно оно для страдающих сердечно–сосудистыми заболеваниями. Может привести к повышению давления, инсульту, инфаркту. Не исключено, что потерей аппетита, нарушением сна, частым головным боли и раздражительностью вы обязаны именно накоплению электричества. У некоторых людей возникают фобии – боязнь появления электрического разряда.
Как снять статическое электричество
Прежде всего, нужно понять, что мы должны давать естественный выход накопившемуся электричеству. Поэтому, если заметили, что часто и сильно выпускаете разряд, то:
Носите одежду и обувь из натуральных материалов. Ориентируйтесь на лен, хлопок
Чаще стирайте одежду, добавляйте при полоскании кондиционер для белья, обладающий антистатическим действием.
Обратите внимание на материалы, из которых изготовлено постельное белье.
Расчесывая волосы, пользуйтесь деревянными расческами, избегая пластмассовых.
По необходимости пользуйтесь антистатиками, обрабатывая им одежду, кресла автомобиля, комнатные ковры.
При любой возможности ходите босиком по земле, а дома по квартире – лишний ток уйдет.
Учитывая, что при сухом воздухе накопление электричества увеличивается, пользуйтесь увлажнителями в квартире, чаще проветривайте помещение, делайте влажную уборку. Комнатные цветы помогают улучшить климат в квартире и уменьшить статистическое напряжение.
Уменьшите время проведения за компьютером, работы с электроприборами.
Как снять напряжение, что делать:
- Лучший способ снять напряжение, если человек бьется током – взять любой металлический предмет и коснуться заземленной поверхности. Например, ключами прикоснитесь к батарее отопления и к холодильнику.
- Выходя из машины, прикоснитесь к стеклу.
- Намочите руки и легкими движениями пригладьте одежду, но это имеет краткосрочный эффект.
- К металлическим предметам прикасайтесь тыльной стороной руки – удар будет менее болезненным.
- При работе с электрическими устройствами, за компьютером, надевайте на руку специальный антистатический браслет и соединяйте его с заземленными предметами медной проволокой (батарея отопления отлично подойдет). Не можете купить браслет, то работая за компьютером, время от времени прикасайтесь к корпусу системного блока руками. Этим вы снимете статистическое электричество, пока его не накопилось много.
Полезные советы:
Друзья, у вас часто электризуется одежда? Или вы из тех счастливчиков, которые знали, почему человека бьет током и предотвратили это. Я начала снимать напряжение, прикоснувшись ключами к холодильнику. Теперь периодически руками обнимаю системный блок, сидя за компьютером, и мне отлично помогает. Жду в гости к на блог «Девичник» — тем для рассказов немало, а я девочка любознательная.
Часто задаваемые вопросы
1. Какова связь между статическим электричеством и трением?
Статическое электричество часто возникает в результате трения. Когда два разных материала вступают в контакт, а затем разделяются, электроны могут передаваться из одного материала в другой. Этот процесс известен как трибоэлектрический эффект. Материал который присоединяет электроны, становится отрицательно заряженным, в то время как одной который теряет электроны, становится положительно заряженным, создавая статическое электричество.
2. Как действует статическое электричество при трении воздуха?
Трение воздуха может генерировать статическое электричество, особенно в погодные явления как грозы. Как частицы в воздух трется друг против друга, они могут обмениваться электронами. Это может привести к наращивание электростатического заряда, который в конечном итоге может разрядиться в виде молнии.
3. В чем разница между статическим электричеством и трением?
Трение есть сила который сопротивляется движение of две поверхности скользят друг против друга, при этом статическое электричество форма электрического заряда, который генерируется при трении между двумя разными материалами. Итак, трение – это физическая сила, а статическое электричество тип энергии, возникающей в результате эта сила.
4. Всегда ли трение вызывает статическое электричество?
Трение часто приводит к возникновению статического электричества, но не всегда. Поколение статического электричества зависит от природа of материалы участвует. Некоторые материалы, особенно изоляторы такие как резина или пластик, более склонны к генерации статического электричества за счет трения, чем такие проводники, как металлы.
5. Почему трение вызывает статическое электричество?
Трение может вызвать статическое электричество из-за трибоэлектрического эффекта. Когда два разных материала трутся друг о друга, электроны могут передаваться от одного материала к другому. Материал который присоединяет электроны, становится отрицательно заряженным, в то время как одной который теряет электроны, становится положительно заряженным, создавая дисбаланс, известный как статическое электричество.
6. Что общего между статическим электричеством, трением, индукцией и проводимостью?
Все эти явления связаны с движением и переносом электрических зарядов. Трение может генерировать статическое электричество, индукция предполагает движение зарядов за счет электрического поля, а проводимость — это передача электричества через проводник. Они все играют роль in взаимодействия между заряженные частицы.
7. Почему необходимо трение при статическом электричестве?
Трение необходимо для статического электричества, поскольку оно облегчает перенос электронов между материалами. Этот перенос электронов, известный как трибоэлектрический эффект, приводит к тому, что один материал становится отрицательно заряженным, а другой — положительно, создавая статическое электричество.
8. Вызывает ли статическое электричество трение?
Нет, статическое электричество не вызывает трения. Его другой способ вокруг: трение может вызвать статическое электричество. Когда два разных материала трутся друг о друга, электроны могут передаваться от одного материала к другому, что приводит к генерации статического электричества.
9. Может ли статическое электричество вызывать трение?
Статическое электричество не вызывает трения. Однако, силы связанные со статическим электричеством, например электростатическое притяжение или отталкивание, могут влиять на взаимодействие между объектами, которое можно ошибочно принять за эффекты трения.
10. Что является примером статического электричества, вызванного трением?
Типичный пример статического электричества, вызванного трением, — это когда вы трете воздушный шарик о волосы. Трение заставляет электроны переходить от ваших волос к воздушному шару. В результате ваши волосы будут заряжены положительно, а воздушный шар — отрицательно. Воздушный шар тогда можно придерживаться другие поверхности из-за притяжения между противоположные заряды.
Меры и средства личной защиты
Электростатическая защита – необходимая мера, без которой в современной жизни обойтись практически невозможно. Для этого разработан целый ряд эффективных и действенных методов, воспользовавшись которыми удается снизить опасность воздействия статики. Прежде всего это правильный выбор одежды для повседневной носки, которая изготавливается на основе натуральных тканей типа хлопка, льна и подобных им волокон несинтетического происхождения. При невозможности сделать это придется воспользоваться современными средствами снятия электростатики, разработанными специально для этих целей.
Самый простой способ защиты от электрических явлений при ношении одежды – использование антистатических составов, снимающих заряд с поверхности тканого материала.
Большое распространение получили особые стиральные порошки, в составе которых имеются специальные добавки, нейтрализующие действие электростатического эффекта.
Избавиться от статического электричества поможет грамотный подход к выбору носимой ежедневно обуви, что не менее важно, чем правильный подбор ткани для одежды. Для объяснения особенностей защиты человека со стороны ног потребуется вспомнить, что свободным зарядам, всегда имеющимся в земле, проще скапливаться на резиновых поверхностях
Если выбрать для постоянной носки обувь с подошвой на основе кожи, причин для образования электростатики со стороны земли станет меньше.
Из практики известно, что вода и влажная среда являются проводником электрических зарядов, благодаря чему на увлажненных поверхностях они обычно не скапливаются. Указанная процедура проводится путем нанесения на кожу рук и тела специальных растворов и лосьонов. Лучше всего делать это непосредственно перед одеванием, а затем увлажнять открытые части тела в течение всего рабочего дня. При скапливании большого количества зарядов на носимой дома одежде рекомендуется замачивать ее на короткое время, а затем тщательно просушивать на открытом воздухе.
Статическое электричество само по себе – опасное для человека природное проявление, способное привести к ряду нежелательных последствий и даже тяжелой болезни
Поэтому борьбе с ним уделяется повышенное внимание не только в промышленных масштабах, но и в бытовых условиях
Безобидное явление
Явление электризации совершенно безобидно для человека, так как производимые токи мизерны, и ощущаются лишь как легкое покалывание. И это при том, что напряжение, напротив, очень высоко! Простое расчесывание волос в жаркий сухой летний день может привести к образованию напряжения, равняющегося десяткам тысяч вольт! К счастью, как уже было сказано выше, такие значения не способны причинить какой-либо вред человеческому организму. А вот для составляющих различных приборов высокое напряжение может оказаться критически опасным. Именно поэтому при производстве различных электронных компонентов принимаются специальные меры по предотвращению накопления заряда.
Что понимают под статическим электричеством?
С давних времён известные учёные физики, естествоиспытатели задумывались над тем, что такое статическое электричество, в чём оно проявляется, каковы причины его возникновения?
Анализируя различные источники информации, мы находим разные определения понятия «статическое электричество»:
1. Явление, связанное со скоплением электрических зарядов на поверхности тела или в объёме вещества и характеризующееся наличием электрического и отсутствием магнитного полей.
2. Явление, при котором на поверхности и в объёме диэлектриков и полупроводников возникает и накапливается свободный электрический заряд.
3. Форма электричества, имеющая обычно высокое напряжение и малую мощность.
4. По определению ГОСТ 17. 1. 018-79 “Статическое электричество. Искробезопастность. ” термин “статическое электричество” означает совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектриков и полупроводников, изделий на изолированных (в том числе диспергированных (лат. dispergo – рассеивать; порошки, эмульсии) в диэлектрической среде) проводниках.
Все эти определения равноправны и взаимно дополняют друг друга. Попробуем ответить на вопрос: какова основная причина появления этого явления?
Одним из замечательных способов, который годится для всех материалов, известный в течении столетий, как способ, неразрывно связанный с учением о покоящемся электричестве, является трение.
Предметы, окружающие нас в повседневной жизни, кажутся незаряженными: между ними нельзя заметить притяжения или отталкивания. Когда мы заряжаем предметы трением или с помощью батареи, то рассчитываем обнаружить равные количества противоположных по знаку зарядов. На данном этапе «заряд» — это наименование «притягивать» кусочки бумаги или «отталкивать» такие же тела. Мы представляем себе, что на поверхности предметов что-то скапливается, нечто такое, что может называться электричеством, и то воображаемое скопление электричества именуется нами зарядом электричества, электрическим зарядом или просто зарядом. Чтобы получить большой величины заряд «трением» необходим контакт между телами или взаимодействие.
При соприкосновении двух разнородных веществ из-за различия атомных и молекулярных сил на их поверхности происходит перераспределение электронов (в жидкостях и газах еще и ионов) с образованием двойного электрического слоя с противоположными знаками электрических зарядов. Таким образом, между соприкасающимися телами, особенно при их трении, возникает контактная разность потенциалов, значение которой 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 (при уменьшении электрической емкости системы) за счет совершаемой работы по разделению зарядов, разность потенциалов возрастает и может достигнуть десятков и сотен киловольт.
Таким образом, одной из основных причин возникновения статического электричества является взаимодействие тел друг с другом посредством трения.
Заключение
В заключение, статическое электричество и трение тесно связанные явления Это происходит, когда два объекта соприкасаются, а затем разделяются. Когда объекты трутся друг о друга, электроны могут передаваться от одного объекта к другому, что приводит к накоплению статического заряда. Этот статический заряд может заставить объекты притягиваться или отталкиваться друг от друга и даже может привести к маленькие искры или потрясения
Понимание статического электричества и трения важно для Различные поля, таких как электроника, производство и даже повседневная жизнь. Управляя статическим электричеством, мы можем предотвратить повреждение чувствительное оборудование и обеспечить безопасность в наше окружение
План урока (Опционально)
План урока по трению и статическому электричеству
In план этого урока, мы будем исследовать увлекательный мир трения и статического электричества. Мы узнаем о концепции электростатический заряд, трибоэлектрический эффект, изоляторы и проводники, электрический разряд и молния. Понимая поведение электронов, протонов и ионизации, мы углубимся в принципы электрических полей, закон Кулона и электрическая сила.
В начале урока мы займемся студенты практическое занятие использование воздушных шаров и статического электричества. Потирая воздушные шары На разных материалах, например на шерсти или волосах, мы можем наблюдать перенос электронов и создание электростатического заряда. Эта деятельность поможет студентам понять концепцию трибоэлектрического эффекта и то, как он связан со статическим электричеством.
Далее мы представим генератор Ван де Граафа, увлекательное устройство который демонстрирует принципы статического электричества. Используя резиновый ремень и металлическая сфера, этот генератор может накапливать большое количество электрического заряда. Мы обсудим, как это обвинение распространяется и как оно может привести к тому, что объекты будут подвергаться поражению электрическим током или притягиваться и отталкиваться друг от друга.
Двигаясь дальше, мы рассмотрим концепцию электрический потенциал и электростатическая индукция. Мы обсудим, как объекты могут поляризоваться и как эта поляризация приводит к феномен статического прилипания. Студенты узнают о поверхностный заряд и как это влияет на поведение объектов, контактирующих друг с другом.
Чтобы еще больше проиллюстрировать практическое применение статического электричества, мы обсудим его роль в одежде. Мы объясним, как статическое электричество может привести к слипанию или отталкиванию одежды, что приводит к раздражение статического прилипания
Студенты также узнают о опасности электрических искр и Важность заземления для предотвращения несчастных случаев
Наконец, мы коснемся понятия электрический ток и его отношения статическому электричеству. Мы объясним, как электрически нейтральные предметы может стать заряженным и как это обвинение можно выписать через цепь. Студенты получат базовое понимание потока электронов и роли проводников и изоляторов в управлении движением электрического заряда.
На протяжении всего урока мы будем поощрять учащихся задавать вопросы и участвовать в дискуссиях. Мы предоставим возможности для практические эксперименты и демонстрации для повышения их понимание of концепции. Durch,en В конце урока учащиеся получат прочный фундамент в принципах трения и статического электричества, и они смогут применять это знание в реальные сценарии.
Итак, будьте готовы быть наэлектризованными мир трения и статического электричества! Давайте погрузимся и исследуем захватывающие явления которые окружают нас каждый день.