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.com
Читайте также 🧐
Статическое электричество: защита, возникновение — Asutpp
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.
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:
- 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 ГраафаОчень 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.
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.
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.
Статическое электричество
Со статическим электричеством сталкивался каждый, когда после длительного расчесывания волосы разлетаются в разные стороны. Еще одним типичным примером статического электричества будет снятие одежды в темной комнате, в таких случаях можно видеть явление схожее даже с разрывом небольшой молнии.
Итак, что же такое статическое электричество? С физической точки зрения, статическим электричеством называется потеря предметом внутриатомного равновесия вследствие потери одного электрона или же его приобретения. Одним словом, статическим электричеством называют самостоятельно возникающий электрический заряд, чаще всего это связано с трением одной поверхности об другую.
Причиной явления становится трение или же соприкосновение двух разнородных веществ диэлектриков. В этом случае атомы одного из веществ отрывают электроны другого. Между двумя телами возникает разность потенциалов. После того как тела разъединятся, каждое сохранит свой заряд, а разность потенциалов возрастет.
Статическое электричество не наблюдается при влажности воздуха, превышающей 85%. Дело в том, что в этом случае электрические разряды не могут нейтрализоваться.
Физическая природа статического электричества
Можно теоретически рассчитать вероятность возникновения статического электричества, для этого используется 
Трибоэлектрическая шкала. Чем выше располагается материал на шкале, тем сильнее он заряжается. В верхней части шкалы располагаются материалы с положительными зарядами, а в нижней с отрицательными. Действует и другая закономерность, чем больше разнесены между собой материалы, тем более мощным станет заряд. Так в верхней части шкалы располагается воздух и руки человека, а в нижней янтарь и хлопок, т.е. максимально мощный заряд возникнет при контакте человеческой руки и хлопка.
Эти знания, прежде всего, имеют практическое применение. Так как именно статическое электричество может стать причиной мощного возгорания на производстве. Результаты могут быть самыми непредсказуемыми: от взрыва бензина в бензобаке и до взрыва танкера или пыли в угольной шахте. Более того, взрыв может вызвать даже мучная пыль на мельнице.
Влияние на организм человека
Разумеется, человека в значительно большей мере волнует бытовая составляющая явления, так как далеко не все работают на производстве.
Итак, способность накапливать положительные заряды характеризуются все части тела человека, начиная с кожи и волос. Возникновение статического заряда становится возможным при любом контакте с полимером. Главная проблема – негативное влияние заряда на здоровье человека.
Человек становится носителем электрического заряда в случае длительного контакта с наэлектризованными предметами. В этом случае он становится своего рода сосудом, набирающим жидкость, а каждая капля может стать уже последней.
Так, если человек спит, статическое электричество проявляет себя в раздражении нервных окончаний на коже. У человека меняется сосудистый тонус, наблюдаются системные сдвиги, могут возникнуть отклонения в работе нервной системы, повышается утомляемость, а сон не приносит облегчения.
Статическое электричество в быту не формирует мощных зарядов, однако может вызывать неприятности со здоровьем. В то время как на производстве статическое электричество может стать причиной серьезной аварии. Вот почему знания о его природе и механизме возникновения необходимы каждому.
Читайте также — короткое замыкание
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 все
Появление 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 опасна
Важно! 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 ковру
Важно! 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 волосы
Причины 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 — трение
Существует 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 — гроза
Область 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 пожару
Намного 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 предосторожности
Статическое 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.
что это такое, польза и вред статического напряжения
Понятие о статическом электричестве знакомо всем из школьного курса физики. Статическое электричество возникает в процессе появления зарядов на проводниках, поверхностях различных предметов. Появляются они в результате трения, возникающего при соприкосновении предметов.
Что это такое — статическое электричество
Все вещества состоят из атомов. В атоме находится ядро, вокруг которого расположены в одинаковом количестве электроны и протоны. Они способны перемещаться из одного атома в другой. При движении формируются отрицательные и положительные ионы. Их дисбаланс приводит к тому, что возникает статика. Статический заряд протонов и электронов в атоме одинаков, но имеет разную полярность.
Статика появляется в быту. Статический разряд может происходить при низких токах, но высоких напряжениях. Опасности для людей в этом случае нет, но разряд опасен для электроприборов. Во время разряда страдают микропроцессоры, транзисторы и другие элементы схемы.
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.
Вред и польза от статистического электричества
Статический заряд пытались использовать многие ученые и изобретатели. Создавались громоздкие агрегаты, польза от которых была низкой. Полезным оказалось открытие учеными коронного разряда. Он широко используется в промышленности. С помощью электростатического заряда красят сложные поверхности, очищают газы от примесей. Все это хорошо, но существуют и многочисленные проблемы. Электроудары бывают большой мощности. Они способны иногда поражать человека. Это случается и дома, и на рабочем месте.
Вред статического электричества проявляется в ударах разной мощности при снятии синтетического свитера, при выходе из автомобиля, включении и выключении кухонного комбайна и пылесоса, ноутбука и микроволновой печи. Эти удары могут оказаться вредными.
Возникает статическое электричество, которое сказывается на работе сердечно-сосудистой и нервной систем. От него следует защищаться. Сам человек тоже часто является переносчиком зарядов. При соприкосновении с поверхностями электроприборов происходит их электризация. Если это контрольно-измерительный прибор, дело может окончиться его поломкой.
Ток разряда, принесенного человеком, своим теплом разрушает соединения, разрывает дорожки микросхем, уничтожает пленку полевых транзисторов. В результате схема приходит в негодность. Чаще всего это происходит не сразу, а на любом этапе в процессе работы инструмента.
На предприятиях, обрабатывающих бумагу, пластмассу, текстиль, материалы часто ведут себя неправильно. Они склеиваются друг с другом, прилипают к различным видам оборудования, отталкиваются, собирают много пыли на себя, наматываются неправильно на катушки или бобины. Виной этого является возникновение статического электричества. Два одинаковых по полярности заряда отталкиваются друг от друга. Иные, один из которых заряжен положительно, а другой — отрицательно, притягиваются. Так же ведут себя и заряженные материалы.
На полиграфических предприятиях и в других местах, где используются в работе легковоспламеняющиеся растворители, возможно возникновение пожара. Это происходит в тех случаях, когда на операторе надета обувь с токонепроводящей подошвой, а оборудование не имеет правильного заземления. Способность возгорания зависит от следующих факторов:
- типа разряда;
- мощности разряда;
- источника статического разряда;
- энергии;
- наличия поблизости растворителей или других горючих жидкостей.
Разряды бывают искровыми, кистевыми, скользящими кистевыми. От человека исходит искровой разряд. Кистевой возникает на заостренных частях оборудования. Энергия его настолько мала, что он практически не вызывает угрозы пожара. Кистевой разряд скользящий возникает на листовых синтетических, а также на рулонных материалах с разными зарядами на каждой стороне полотна. Опасность он представляет такую же, как искровой разряд.
Поражающая способность — главный вопрос для специалистов по технике безопасности. Если человек держится за бобину и сам находится в зоне напряжения, его тело тоже зарядится. Для снятия заряда нужно обязательно прикоснуться к заземлению или к заземленному оборудованию. Только тогда заряд уйдет в землю. Но человек при этом получит сильный или слабый электрический удар. В результате происходят рефлекторные движения, которые иногда приводят к травме.
Длительное пребывание в заряженной зоне приводит к раздражительности человека, к снижению аппетита, ухудшению сна.
Пыль из производственного помещения удаляется с помощью вентиляции. Она скапливается в трубах и может воспламениться от статистического искрового разряда.
Как снять статическое электричество с человека
Самое простейшее средство защиты от него — заземление оборудования. В условиях производства используются для этой цели экраны и иные приспособления. В жидких веществах применяются специальные растворители и присадки. Активно используются антистатические растворы. Это вещества с низкой молекулярной массой. Молекулы в антистатике легко перемещаются и вступают в реакцию с влагой, содержащейся в воздухе. За счет этой характеристики с человека снимается статика.
Если обувь оператора на токонепроводящей подошве, он должен обязательно прикоснуться к заземлению. Тогда уход статического тока в землю нельзя будет остановить, но человек получит сильный или слабый удар. Действие статического тока мы чувствуем после ходьбы по коврам и паласам. Удары током получают водители, выходящие из машины. От этой проблемы избавиться легко: достаточно прикоснуться к двери рукой, сидя на месте. Заряд стечет в землю.
Хорошо помогает проведение ионизации. Делается это с помощью антистатической планки. Она имеет много иголок из специальных сплавов. Под действием тока в 4-7кВ воздух вокруг разлагается на ионы. Используются и воздушные ножи. Они представляют собой антистатическую планку, через которую вдувается воздух и очищает поверхность. Заряды статики активно образуются при разбрызгивании жидкостей, обладающих диэлектрическими свойствами. Поэтому для снижения действия электронов нельзя допускать падающей струи.
Желательно использовать антистатический линолеум на полу и чаще проводить уборку с помощью средств бытовой химии. На предприятиях, связанных с обработкой тканей или бумаги, проблему избавления от статики решают смачиванием материалов. Повышение влажности не дает накапливаться вредному электричеству.
Чтобы снять статику, необходимо:
- увлажнять воздух в помещении;
- обрабатывать ковры и паласы антистатиками;
- протирать сиденья в машине и в комнатах антистатическими салфетками;
- чаще увлажнять кожу на себе;
- отказаться от синтетической одежды;
- носить обувь на кожаной подошве;
- предотвращать появление статики на белье после стирки.
Хорошо увлажняют атмосферу комнатные цветы, кипящий чайник, специальные приспособления. Антистатические составы продаются в магазинах бытовой химии. Они распыляются над ковровой поверхностью. Можно изготовить антистатик самостоятельно. Для этого берут смягчитель ткани (1 колпачок), выливают в бутылку. Затем емкость наполняется чистой водой, которую разбрызгивают над поверхностью ковра. Салфетки, смоченные антистатиком, нейтрализуют заряды на обивке сидений.
Увлажнение кожи производится лосьоном после душа. Руки протираются несколько раз в день. Следует поменять одежду на натуральную. Если она заряжается, обработать антистатиками. Рекомендуется носить обувь с кожаной подошвой или ходить по дому босиком. Перед стиркой желательно насыпать на одежду ¼ стакана соды (пищевой). Она снимает разряды электричества и смягчает ткань. При полоскании белья можно добавить в машину уксус (¼ стакана). Сушить белье лучше на свежем воздухе.
Все перечисленные меры помогают нейтрализовать статические проблемы.
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.
Статическое электричество и защита от него
Каждый человек на земле сталкивался с природным явлением, когда при выходе из автомобиля он получает удар током. Или когда гладит кошку слышно потрескивание и ощущается покалывание кончиков пальцев. А в темноте видны светящиеся дорожки за руками. Такое явление получило название статическое электричество.
Физика явления
Оно возникает при накапливании заряда на поверхности предмета. Это происходит при нарушении внутриатомного или молекулярного равновесия.
В результате чего происходит потеря или приобретение электрона. Нарушается электронное равновесие и ионы приобретают положительный или отрицательный заряд.
Опыты со статическим электричеством известны каждому школьнику, когда показывали эксперимент с эбонитовой палочкой и кусочками бумаги.
Причины возникновения
Условия возникновения потенциала на предметах является сухость воздуха. При влажности воздуха 80% это природное явление не возникает.
Влага, содержащаяся в воздухе, не позволяет накапливаться заряду на предметах. Причинами возникновения статического электричества могут стать:
- При соприкосновении одного предмета с другим. Потенциал возникает после их разъединения. Трение, намотка/размотка искусственных материалов, трение корпуса автомобилей о воздух и т. п.;
- В результате быстрого температурного перепада. Так, статическое электричество возникает на предметах при помещении их в нагретую печь;
- Радиационное и ультрафиолетовое излучение, рентгеновские Х- лучи, сильное электромагнитное и электрическое поле;
- Наведения — происходит возникновение электрического поля, вызванного зарядом. Потенциал возникает при обработке листовых или рулонных материалов. Явление возникает в момент разделения материала и поверхности. Такой эффект может произойти при перемещении одного слоя относительно другого. Этот процесс еще до конца не изучен. Его можно сравнить с разъединением обкладок конденсатора. В этом случае механическая энергия переходит в электрическую.
Способность предметов накапливать заряды оказывают отрицательное влияние на технику. Если не предпринимать никаких мер, то возможно повреждение и выход ее из строя.
Опасность явления
Особенно подвержены риску выхода из строя средства электроники и все механизмы, которые используют электронные блоки управления. На пожаро- и взрывоопасных производствах в результате разряда возникают искры.
Они могут привести к пожару или взрыву. Защита от статического электричества способна полностью исключить или существенно снизить риск возникновения аварийной ситуации. Основная опасность — возникновение электрического разряда.
Накапливанию заряда способствует сухость воздуха и железобетонные стены зданий и сооружений. Полярность заряда может быть как положительной, так и отрицательной.
При работающих устройствах, имеющих вращающийся шкив с приводными ремнями, заряд может достигать 25 000 вольт. При сухой погоде на корпусе автомобиля может скапливаться электростатическое электричество в 10 000 вольт.
А человек, который ходит по ковру в шерстяных ноках, способен накопить до 6 000 вольт. Даже в бытовых условиях напряжение статического электричества может достигать значительных значений.
Однако, существенного вреда человеку он причинить не способен, из-за недостаточной мощности. Ток, протекающий через человека, составляет всего долю миллиампера.
В природе такое явление может накапливать огромные значения и проявляется в разрядах молний. С выделением больших мощностей, которые способны произвести значительные разрушения.
Средства защиты в бытовых условиях
Для уменьшения воздействия на человека применяют систему защиты от вредного влияния статического напряжения.
В бытовых условиях самым эффективным средством является увеличение влажности воздуха с помощью увлажнителя воздуха. Что не только исключает возникновения напряжения на предметах.
Но и сокращает пылеобразование в помещении. Уменьшение статического напряжения и сокращение пыли в помещении полено для детей, страдающих аллергией.
Методы защиты на производственных предприятиях
Для обеспечения защиты от статического электричества на производстве применяют следующие методы:
- Разработка специальных методик технологического процесса, исключающих накапливания заряда на рабочем месте;
- В производственных помещениях создают микроклимат;
- При обработке спецодежды и полов в помещении применяют вещества с определенными физико-химическими свойствами, способными снимать напряжение с материалов.
- Это делается для обеспечения мероприятий по безопасности. Вред статического электричества на технологическое оборудование уменьшают с помощью «клетки Фарадея».
Она представляет собой кожух, выполненный из мелкоячеистой сетки, которую подсоединяют к заземлению. Таким же образом экранируют кабели, защищая их от вредного воздействия.
Виды разрядов
Различают несколько видов разряда:
- Искровой разряд. Возникновение искры между двумя объектами. Например, корпус оборудования и человек. Если мощность разряда будет высокой, то высока вероятность возгорания при наличии паров растворителя или бензина в воздухе;
- Кистевой разряд. Происходит при концентрации зарядов на острых углах оборудования с диэлектрическими свойствами. Он имеет меньшую энергию и не представляет такую опасность, как искровой разряд;
- Скользящий разряд. Возникает на листовых или рулонных материалах с высоким удельным сопротивлением. Это явление происходит в момент трения или распыления порошкового покрытия. Его можно сравнить с разрядом обыкновенного конденсатора. И сравним с искровым разрядом с одинаковыми последствиями.
Дополнительные меры предосторожности
Учитывая негативные последствия, на предприятиях применяют специальные меры, исключающие источники статического электричества. Производят обработку спецовки работников, позволяющую снимать статическое электричество, которая исключает возникновение искры от одежды.
Кроме создания условий, при которых уменьшается накопление зарядов, для защиты от статического электричества применяют мощные ионизаторы воздуха.
Такие приборы имеют неоспоримые преимущества. Улучшение аэроионного состава воздушной среды помещения. Что способствует уменьшению накопления зарядов на одежде обслуживающего персонала, синтетических ковровых покрытиях и оборудовании.
Применение в промышленности
Использование статического электричества в промышленности не нашло широкого применения. Чаще всего дальше лабораторных установок дело не шло. Поэтому все приборы использовались исключительно для демонстрации примеров статического электричества в природе.
В промышленных установках нашли применение коронные разряды. С их помощью происходит очищение воздушных смесей от примесей. Также созданы покрасочные установки, которые используют статическое напряжение. Что позволяет производить окраску сложных поверхностей с наименьшими потерями краски.
Воздействие на человека
С этим природным явлением мы встречаемся не только на предприятиях. Чаще всего наблюдается статическое электричество в быту.
При снятии одежды слышен треск и видны искры от разряда, а волосы на голове невозможно расчесать. Эти заряды отрицательно сказываются на состоянии людей. Влияние таких полей на здоровье человека и его иммунную систему полностью не выяснено.
Однако, можно сказать, что нахождение в квартире, где имеется статическое электричество, отрицательно воздействует на человека. Можно отметить основные нарушения:
- Возникают нарушения в центральной нервной системе, которые сопровождаются спазмами сосудов и повышенным артериальным давлением;
- Постоянные головные боли;
- Раздражительность и эмоциональная возбудимость;
- Появляются нарушения сна, и пропадает аппетит;
- Появляется фобия — боязнь получения разряда, который сопровождается болезненными ощущениями.
Поэтому очень важно знать методы защиты от статического электричества в быту. Для этого используются такие приемы, как заземление всех электроприборов.
Применение бытовых увлажнителей воздуха. Регулярно производить влажную уборку квартиры, желательно утром и вечером.
Для того чтобы обеспечить снятие статического электричества с синтетических тканей их обрабатывают антистатическими жидкостями. Каждый человек должен знать опасность долгого нахождения в поле и использовать средства защиты от статического электричества.
Наука о статическом электричестве — Анурадха Бхагват
Вы можете видеть эффекты статического электричества повсюду. Эффект статического электричества проявляется при использовании изоляционного материала, такого как пластик, резина или шерсть. Какие материалы легко теряют электроны, зависит от внутренней структуры самих материалов и от того, насколько сильно электроны связаны. Физики расположили материалы по порядку, в котором они теряют или получают электроны. Этот рейтинг получил название трибоэлектрической серии .А что там со статическим электричеством и кожей человека? Ткани человеческого тела на 60% или более состоят из воды. Человеческое тело — хороший проводник электричества! А вот сухая человеческая кожа — это совсем другое дело. Статические электрические разряды могут возникнуть, если вы потрете ногой или рукой изолирующий материал, например шерсть или пластик. Важно помнить, что статические заряды, где бы они ни накапливались, даже на коже человека, держатся недолго. Если эти заряды не сбрасывать, они утекают, поскольку природа не любит дисбалансы зарядов.Для всех нас лучший способ избежать статического удара — прикоснуться к Земле, стене или деревянной двери, прежде чем касаться чего-либо металлического.
Дома и на фабриках есть места, где вы увидите толстые металлические провода, физически соединенные с землей — они известны как заземляющие провода или заземляющие провода. Эти заземляющие провода важны, потому что они не позволяют статическим зарядам оставаться на оборудовании или даже на теле человека.
Почему мы испытываем воздействие статического электричества в основном в сухом зимнем климате? Статическое электричество более активно, когда воздух и материалы сухие.Это связано с тем, что влага и влажность летом и в сезон дождей не допускают накопления статического заряда. Искры и молнии можно увидеть и в облаке вулканического пепла! Зачем? Помимо трения, тепло также может вызвать разделение заряда в материале. Во время извержения вулкана большое количество тепла извергается из недр Земли, когда горячая магма и газ прорываются сквозь земную кору в виде облаков пепла. Это тепло может вызвать разделение зарядов, и поэтому иногда вы видите молнии в облаке пепла при извержении вулкана.
Для некоторых простых экспериментов со статическим электричеством перейдите сюда! Думаете, вы понимаете и можете объяснить своими словами, что происходит при образовании статического электричества? Дайте им: « ЧТО ПРОИСХОДИТ, ЕСЛИ» ВОПРОСЫ попробуйте! Подумайте над каждым вопросом, а затем посмотрите ответы ниже, чтобы увидеть объяснение для каждого из них!
ЧТО ПРОИСХОДИТ, ЕСЛИ?
1. Потрите сухие руки вместе, а затем коснитесь металлической поверхности.
2. Потрите кошку шерстью рукой, а затем попробуйте схватить металлическую ложку.
3. Натрите волосы надутым воздушным шариком и приставьте его к стене.
4. Вы выходите из машины и касаетесь двери, чтобы ее закрыть.
5. Вы некоторое время прыгаете на батуте, а затем слезаете с него и касаетесь друга.
Вот ваши ответы:
1. Между вашими сухими руками не будет накопления заряда, потому что ваши ладони состоят из того же материала. Так что, прикоснувшись к металлической ложке, вы не получите статического электричества.Точно так же, если вы потрете ложку металлической пластиной, статических зарядов не возникнет.
2. Кошачья шерсть, как известно, статична. Ваши руки потеряют заряд. Поэтому, прикоснувшись к металлической ложке, вы испытаете статический разряд.
3. Когда вы натираете надутый воздушный шар по сухим волосам, воздушный шар заряжается отрицательно. Приставьте шар к стене, и он прилипнет. Это потому, что заряд на воздушном шаре вызывает противоположный поверхностный заряд на стене. Близость выигрывает, потому что заряд на воздушном шаре немного ближе к противоположному индуцированному заряду.Через некоторое время, когда заряды будут нейтрализованы, воздушный шар упадет со стены.
4. Находясь в машине, помните, что внутренняя часть автомобиля в основном состоит из искусственных изоляционных материалов. Вы двигаетесь в кресле, вызывая разделение зарядов в вашем теле. Пока вы находитесь в машине, ничего не произойдет. Если вы выйдете из машины и быстро коснетесь металлической дверной рамы, электроны из металла потекут в вашу руку, и вы получите статический разряд. Если вы сначала постоит достаточно долго, заряды потекут в Землю, и вы можете не увидеть статического эффекта.В наши дни вы получаете антистатические цепочки для ключей, в которых есть электронные схемы, которые снимают накопившиеся с вашего тела заряды.
5. Поверхность батута изготовлена из синтетического материала, который используется в качестве изолятора. Когда вы прыгаете на нем, у ваших ног будет некоторое разделение зарядов. Когда вы спрыгнете и коснетесь друга, вы оба получите статический шок! Если вы немного подождете на земле или наклонитесь и коснетесь Земли, а затем коснетесь своего друга, статического удара не будет.
.Статическое электричество — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия
 | Эта статья не имеет источников . Вы можете помочь Википедии, найдя хорошие источники и добавив их. (июль 2010 г.) |
Молния, один из примеров статического разряда
Статическое электричество означает увеличение электрического заряда на поверхности предметов. Этот электрический заряд остается на объекте до тех пор, пока он не упадет в землю или быстро не потеряет свой заряд в результате разряда.Обмен зарядом может происходить в таких условиях, когда различные предметы теряются и разделяются. Статический заряд останется 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 при нейтрализации избыточного заряда. Эта нейтрализация происходит, когда избыточный заряд течет в электрический проводник (например, путь к земле). Другой поток заряда возникает, когда заряженный объект находится рядом с областью с избыточным зарядом противоположной полярности (положительной или отрицательной).Знакомое явление статического «шока» вызвано нейтрализацией заряда.
В греческую эпоху Фалес обнаружил статическое электричество, когда чистил янтарь. Но тогда на это не обратили внимания и не исследовали. Они просто знали, что трение чего-то создает тянущую силу. Серьезные исследования статического электричества начались в 17 веке, когда Отто фон Герике создал первый генератор трения. А в 18 веке Кулон начал исследования фиксированного количества статического электричества.Бенджамин Франклин связал статическое электричество со штормами. В 1832 году Майкл Фарадей опубликовал результаты своего эксперимента по идентификации электричества. Этот отчет доказал, что электричество, производимое с помощью магнита, гальваническое электричество, производимое батареей, и статическое электричество — это одно и то же. Со времен результата Фарадея историю статического электричества можно рассматривать как исследование электричества в целом.
Статическое электричество может возникнуть во многих ситуациях.
- Контакт обеспечивает разделение заряда:
- Большинство материалов обладают уникальным химическим притяжением для электронов.Из-за этого трение различных материалов может вызвать разделение зарядов. Материал будет иметь положительный заряд, если он имеет меньшее притяжение для электронов, чем другой материал. Иногда при ходьбе по ковру с последующим прикосновением к металлическому предмету (например, дверной ручке) может возникнуть разряд статического электричества.
- Давление обеспечивает разделение заряда:
- Достаточно сильное давление обеспечивает разделение заряда в определенных типах материалов, например, в кристаллах и молекулах керамики.
- Тепло обеспечивает разделение заряда:
- Нагревание некоторых материалов может дать электронам энергию.Благодаря этой силе электроны освобождаются от атомов. Атомы, теряющие электроны, приобретают положительный заряд.
- Заряд обеспечивает разделение заряда:
- Заряженный объект может вызвать разделение заряда нейтрального объекта. Заряды одного знака (от отрицательного к отрицательному или от положительного к положительному) отталкиваются друг от друга, а заряды противоположного знака притягиваются друг к другу. Это заставляет часть нейтрального объекта, которая находится рядом с заряженным объектом, иметь заряд, противоположный заряженному объекту.Эта сила быстро ослабевает, если два объекта удаляются друг от друга. Эффект проявляется чаще всего, когда нейтральный объект имеет заряд, который может свободно перемещаться
- . Статическое электричество может вызвать легкий шок.
Статический разряд — это избыточный заряд, который нейтрализуется потоком зарядов из окружающей среды или в нее. Положительные заряды получают электроны из окружающей среды, и отрицательные заряды теряют свои электроны в окружающую среду.
Ощущение статического удара электрическим током возникает из-за раздражения нервов, когда нейтрализующий ток проходит через тело человека.Из-за наличия большого количества воды в теле заряда обычно недостаточно, чтобы вызвать опасно высокий ток. Молния также является примером статического разряда. Облако получает очень большой заряд, сталкиваясь с другими облаками. Он отдает лишний заряд земле. Но этот огромный заряд никогда не возникает в естественном окружении человека, если он не поражен молнией.
Несмотря на кажущуюся безвредность статического электричества, исследования могут быть сопряжены с серьезными рисками, поскольку большой заряд может вывести оборудование из строя.
,Что такое статическое электричество? | Живая наука
Статическое электричество может быть неприятным или даже опасным. Энергия, заставляющая ваши волосы встать дыбом, также может повредить электронику и вызвать взрывы. Однако при правильном контроле и манипулировании он также может стать огромным благом для современной жизни.
«Электрический заряд — фундаментальное свойство материи», — сказал Майкл Ричмонд, профессор физики в Рочестерском технологическом институте. Почти весь электрический заряд во Вселенной переносится протонами и электронами.Считается, что протоны имеют заряд +1 электронная единица, а электроны имеют заряд -1, хотя эти знаки совершенно произвольны. Поскольку протоны обычно ограничены атомными ядрами, которые, в свою очередь, находятся внутри атомов, они не могут двигаться так же свободно, как электроны. Поэтому, когда мы говорим об электрическом токе, мы почти всегда имеем в виду поток электронов, а когда мы говорим о статическом электричестве, мы обычно имеем в виду дисбаланс между отрицательными и положительными зарядами в объектах.
Причины накопления статического заряда
Одной из частых причин накопления статического заряда является контакт между твердыми материалами. По данным Гавайского университета, «когда два объекта трутся друг о друга для создания статического электричества, один объект отдает электроны и становится более положительно заряженным, в то время как другой материал собирает электроны и становится более отрицательно заряженным». Это связано с тем, что один материал имеет слабо связанные электроны, а другой имеет много вакансий во внешних электронных оболочках, поэтому электроны могут перемещаться от первого к второму, создавая дисбаланс заряда после разделения материалов.Согласно Северо-Западному университету, материалы, которые могут таким образом терять или приобретать электроны, называются трибоэлектрическими. Одним из распространенных примеров этого может быть шарканье ногами по ковру, особенно при низкой влажности, которая делает воздух менее проводящим и усиливает эффект.
Поскольку одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, они имеют тенденцию перемещаться к концам заряженного объекта, чтобы уйти друг от друга. По данным Библиотеки Конгресса, именно поэтому ваши волосы становятся дыбом, когда ваше тело получает статический заряд.Когда вы затем касаетесь заземленного металлического предмета, такого как винт на пластине выключателя света, это обеспечивает путь к заземлению для заряда, накопившегося в вашем теле. Этот внезапный разряд создает видимую и слышимую искру в воздухе между вашим пальцем и винтом. Это связано с большой разницей потенциалов между вашим телом и землей, которая может достигать 25000 вольт.
Опасности накопления статического заряда
По данным Управления по охране труда (OSHA), эти внезапные высоковольтные разряды не только вызывают болезненный шок, но и являются источником воспламенения горючих веществ.Статический шок также может повредить хрупкую электронику. По данным НАСА, простая искра от пальца может повредить чувствительные компоненты и сделать их непригодными для использования, поэтому необходимо принять меры предосторожности, такие как хранение печатных плат в проводящих пластиковых пакетах и ношение заземляющих лент для постоянного отвода статического заряда от вашего тела.
Еще один источник статического заряда — это движение жидкости по трубе или шлангу. Если эта жидкость легковоспламеняющаяся, например бензин, искра от внезапного разряда может привести к пожару или взрыву.Люди, работающие с жидким топливом, должны проявлять особую осторожность, чтобы избежать накопления заряда и внезапного разряда. В интервью Дэниел Марш, профессор физики Южного государственного университета штата Миссури, предупредил, что при заливке бензина в машину всегда следует прикасаться к металлической части автомобиля после выхода, чтобы рассеять любой заряд, который мог образоваться при скольжении по поверхности. сиденье. Кроме того, покупая бензин для газонокосилки, вы всегда должны вынимать канистру из машины и ставить ее на землю, заправляя ее.Это непрерывно рассеивает статический заряд и предотвращает его накопление, достаточное для возникновения искры.
Большие резервуарные парки представляют еще большую опасность возгорания и взрывов, поэтому Национальный совет по транспорту и безопасности (NTSB) выпустил руководящие принципы, которые включают минимизацию статического электричества, предотвращение накопления заряда, предотвращение искрового разряда и контроль окружающей среды внутри резервуара.
Движущийся газ и пар также могут создавать статический заряд. Самый известный случай этого — молния.По словам Мартина А. Умана, автора книги «Все о молнии» (Dover, 1987), Бенджамин Франклин доказал, что молния является формой статического электричества, когда он и его сын запустили воздушный змей во время грозы. Они прикрепили ключ к веревке воздушного змея, и влажная веревка проводила заряд от облака к ключу, который испускал искры, когда он касался его. (Вопреки некоторым версиям легенды, в воздушный змей не ударила молния. Если бы это было так, результаты могли бы быть плачевными.)
Франклин фактически сформировал наше представление об электричестве.Он заинтересовался изучением электричества в 1742 году. До этого большинство людей считало, что электрические эффекты являются результатом смешивания двух разных электрических жидкостей. Однако Франклин пришел к убеждению, что существует только одна электрическая жидкость и что у объектов может быть избыток или недостаток этой жидкости. Он изобрел термины «положительный» и «отрицательный», относящиеся к избытку или недостатку, по данным Университета Аризоны. Сегодня мы знаем, что «жидкость» на самом деле была электронами, но их не открывали около 150 лет.
По данным Лаборатории реактивного движения, облака создают зоны статического заряда из-за капель теплой воды в восходящих потоках, обменивающихся электронами с холодными кристаллами льда в нисходящих потоках. По данным НАСА, потенциал между этими атмосферными зарядами и землей может превышать 300000 вольт, поэтому последствия удара молнии могут быть смертельными. При ударе молнии ток имеет тенденцию перемещаться по поверхности тела в процессе, называемом «внешний пробой», который может вызвать серьезные ожоги, особенно в начальной точке контакта.Однако, по данным Национальной метеорологической службы, некоторая часть тока может проходить через тело и повреждать нервную систему. Кроме того, сотрясение мозга от взрыва может вызвать внутренние травмы и необратимую потерю слуха, а яркая вспышка может вызвать временное или постоянное нарушение зрения. В качестве примера огромной энергии, высвобождаемой при ударе молнии, Марш рассказал Live Science о своем личном наблюдении за большим дубом, который буквально раскололся пополам паром под высоким давлением, созданным ударом молнии.
По данным Университета Флориды, если вы слышите гром, как правило, вы уже находитесь в пределах досягаемости. Если вы находитесь на улице, когда приближается шторм, вам следует немедленно укрыться в здании или транспортном средстве и не прикасаться к любому металлу. По данным Университета Бригама Янга, если вы не можете попасть внутрь, отойдите от высоких объектов, таких как деревья, башни или вершины холмов, присядьте на корточки и, если возможно, балансируйте на подушечках ног, стараясь как можно меньше соприкасаться с землей.
Применение статического электричества
Хотя статическое электричество может быть неприятным или даже опасным, как в случае статического электричества или статического шока, в других случаях оно может быть весьма полезным. Например, статические заряды могут быть вызваны электрическим током. Одним из примеров этого является конденсатор, названный так потому, что он способен накапливать электрический заряд, аналогично тому, как пружина накапливает механическую энергию. Подаваемое на конденсатор напряжение создает разницу зарядов между пластинами.Если конденсатор заряжен и напряжение отключено, он может сохранять заряд в течение некоторого времени. Это может быть полезно, как и в случае с суперконденсаторами, которые могут заменить перезаряжаемые батареи в некоторых приложениях, но это также может быть опасно. Электронное оборудование, такое как старые компьютерные мониторы и телевизоры с ЭЛТ, содержит большие конденсаторы, которые могут удерживать заряд до 25 000 вольт, что может привести к травмам или смерти даже после того, как устройство было выключено в течение нескольких дней.
Другой способ создания полезного статического заряда — механическое напряжение.В пьезоэлектрических материалах электроны можно буквально выдавить с места и заставить их покинуть область, которая находится под напряжением. Затем напряжение из-за возникающего в результате дисбаланса заряда может быть использовано для работы. Одним из приложений является сбор энергии, при котором маломощные устройства могут работать на энергии, производимой вибрациями окружающей среды.
Другое приложение — хрустальные микрофоны. Звуковые волны в воздухе могут отклонять диафрагму, соединенную с пьезоэлектрическим элементом, который преобразует звуковые волны в электрический сигнал.В обратном порядке электрический сигнал может заставить пьезоэлектрический преобразователь в громкоговорителе двигаться, воспроизводя, таким образом, звук.
На локальные статические заряды также может влиять интенсивный свет. Это принцип, лежащий в основе копировальных аппаратов и лазерных принтеров. В копировальных аппаратах свет может исходить от проецируемого изображения листа бумаги; в лазерных принтерах изображение наносится на барабан сканирующим лазерным лучом. Изначально весь барабан заряжается корональным разрядом, который испускает свободные электроны через воздух, используя тот же принцип, что и St.Элмо огонь. Затем электроны из проволоки притягиваются к положительно заряженному барабану. Затем изображение проецируется на фотопроводящий барабан, и заряд рассеивается из освещенных областей, в то время как темные области изображения остаются заряженными. Заряженные области на барабане могут затем притягивать противоположно заряженные частицы тонера, которые затем наматываются на бумагу, которая поддерживается положительно заряженным роликом и плавится на месте с помощью электрического нагревательного элемента.
Марш отметил, что угольные электростанции используют электрофильтры для сбора твердых частиц из дымовых труб, чтобы их можно было утилизировать как твердые отходы, а не выбрасывать в воздух.В другом заявлении он описал, как статический заряд применяется к гербицидам, которые распыляются на сорняки в виде мелкого тумана. Заряженные капли притягиваются к листьям нежелательных растений и равномерно распределяются по ним, а не падают на землю и не расходуются. Тот же принцип используется для окраски электростатическим распылением, поэтому больше краски попадает на цель и меньше в воздухе, на стенах и полу покрасочной комнаты.
Дополнительные ресурсы
,Трение и статическое электричество | Статическое электричество
Вы когда-нибудь толкали тележку по магазинам и внезапно испытывали шок? Или натянул школьную майку через голову и услышал треск? Что вызывает эти удары и шумы? Давайте разбираться.
Трение и статическое электричество
- трение
- статическое электричество
- электростатический заряд
- привлекать: притягивать что-то ближе
- Отталкивать: что-то отталкивать
- нейтральный
- сброс
- земля
- заземление
Эффекты статического электричества окружают нас повсюду, но мы не всегда замечаем его, когда видим или чувствуем их.Или, возможно, у вас есть, но вы никогда не понимали, что было причиной. Например, испытывали ли вы когда-нибудь легкий шок, надевая майку на голову в холодный день, или, возможно, вы наблюдали, как ваши волосы встают дыбом, когда вы касаетесь определенных предметов? Давайте быстро продемонстрируем статическое электричество.
Посмотрите это видео о статическом электричестве, чтобы понять, почему ваши волосы встают дыбом, когда вы расчесываете их или трете о воздушный шар.
Вы также можете выполнять это задание, используя пластиковую расческу, а не воздушные шары.Или вы можете использовать листы бумаги вместо волос ученика, поскольку не все волосы будут вести себя следующим образом, если в них есть продукт. Затем вы можете натереть воздушный шарик о трикотаж и собрать листы бумаги.
МАТЕРИАЛЫ:
- шариков (или пластиковой расчески)
- листочков бумаги
ИНСТРУКЦИЯ:
Надуйте воздушный шар и завяжите его так, чтобы воздух не выходил.
Держите воздушный шар на небольшом расстоянии от волос или кусочков бумаги. Что ты заметил?
Потрите волосы воздушным шариком.
Теперь держите воздушный шар на небольшом расстоянии от ваших волос или кусочков бумаги.Что ты видишь?
Волосы должны «подняться» и прилипнуть к шарику, иначе кусочки бумаги прилипнут к шарику.
Вы видели, как ваши волосы вот так «встают дыбом» ?!ВОПРОС:
Что вы сделали, чтобы ваши волосы или кусочки бумаги прилипли к шарику?Сильно протереть шариком.
Давайте посмотрим на повседневный пример статического электричества. Иногда, когда вы расчесываете волосы пластиковой расческой, волосы встают дыбом и издают треск. Как это произошло?
Вы провели пластиковую расческу по поверхности волос. Когда две поверхности трутся друг о друга, между ними возникает трение , .Трение — это сопротивление движению объекта в результате его контакта с другим объектом. Это означает, что когда вы проводите пластиковой расческой по волосам, волосы сопротивляются движению расчески и замедляют его движение.
Трение между двумя поверхностями может вызывать перенос электронов с одной поверхности на другую.
Чтобы понять, как могут передаваться электроны, нам нужно вспомнить, что мы узнали о структуре атома в последнем члене книги «Материя и материалы».
У всех атомов есть ядра, содержащие протоны и нейтроны. Ядро удерживается вместе очень сильной силой, а это означает, что протоны внутри ядра можно рассматривать как закрепленные там. Атом также содержит электроны. Где в атоме расположены электроны?
Электроны расположены в пространстве вокруг ядра.
Какой заряд у протона?
Какой заряд у электрона?
Какой заряд у нейтрона?
Нейтроны не заряжаются.Они нейтральны.
Атом удерживается вместе за счет электростатического притяжения между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами. Внутри атома электроны, расположенные ближе всего к ядру, удерживаются сильнее всего, в то время как более удаленные испытывают более слабое притяжение.
Обычно атомы содержат одинаковое количество протонов и электронов. Это означает, что обычно атомы нейтральны, , потому что они имеют такое же количество положительных зарядов, что и отрицательные, поэтому заряды уравновешивают друг друга.Все объекты состоят из атомов, и поскольку атомы обычно нейтральны, объекты также обычно нейтральны.
Однако, когда мы соприкасаемся друг с другом двумя поверхностями, например, когда вы расчесываете волосы или трут воздушный шарик о волосы, трение может вызвать перенос электронов от одного объекта к другому. Помните, что протоны закреплены в ядре, поэтому они не могут передаваться между атомами, только электроны могут переноситься на другую поверхность. Некоторые объекты отдают электроны легче, чем другие.Посмотрите на следующую диаграмму, которая объясняет, как это происходит.
Какой объект отказался от части своих электронов на диаграмме?
У этого объекта теперь больше положительных или отрицательных зарядов?
В нем больше положительных зарядов.
Какой объект получил электроны на диаграмме?
У этого объекта теперь больше положительных или отрицательных зарядов?
В нем больше отрицательных зарядов.
Когда в объекте больше электронов, чем протонов, мы говорим, что объект на отрицательно заряжен .
Когда у объекта меньше электронов, чем протонов в целом, мы говорим, что объект на положительно заряжен .
Взгляните на следующую диаграмму, которая это иллюстрирует.
Итак, теперь мы понимаем перенос электронов, который происходит в результате трения между объектами.Но как это привело к тому, что ваши волосы встали дыбом, когда вы подносили заряженный шар близко к волосам во время последнего занятия? Давайте посмотрим, что происходит, когда соединяются противоположно заряженные объекты.
Это забавная демонстрация того, как одинаковые заряды отталкиваются, а разные заряды притягиваются друг к другу. Если у вас достаточно материалов, позвольте учащимся попробовать это самостоятельно. Если у вас недостаточно материалов, сделайте это в качестве демонстрации, но дайте учащимся возможность немного поиграть.
Сначала выполните это задание несколько раз, чтобы убедиться, что у вас правильный метод. Помните, что стержни можно случайно заземлить, поэтому работайте осторожно. Лучше всего это подойдет в сухой день. Это будет зависеть от района, в котором вы живете.
На семинаре-мозговом штурме с учителями-добровольцами и учеными в начале 2013 года мы сняли быструю демонстрацию этой задачи, когда группа ее обсуждала. Вы можете просмотреть этот короткий клип здесь:
МАТЕРИАЛЫ:
- 2 изогнутые очки для часов
- 2 стержня из плексигласа
- ткань: шерсть или нейлон
- пластиковый стержень
- маленькие кусочки рваной бумаги
ИНСТРУКЦИЯ:
Положите на стол стакан для часов вверх дном.
Установите второе часовое стекло вертикально на первое часовое стекло.
Тряпкой энергично протрите один из стержней из плексигласа.
Уравновесите стержень из плексигласа по верхней части стекла часов.
Тщательно протрите второй стержень из плексигласа той же тканью.
Поднесите вторую стержень из плексигласа к первому стержню из плексигласа. Что вы видите?
Второй стержень из плексигласа должен отталкивать первый, поскольку у них одинаковые заряды, поэтому учащиеся должны видеть, как второй стержень «толкает» первый по кругу.
Возможно, вам придется снова потереть первый стержень из плексигласа в перерывах между попытками, поскольку заряд все же рассеивается.
Повторите упражнение, но вместо второго стержня из плексигласа используйте пластиковый стержень. Что вы видите?
У стержней теперь есть противоположные заряды, поэтому должно быть видно, что второй стержень «тянет» другой стержень по кругу.
Затем поднесите натертой палочкой к маленьким кусочкам рваной бумаги, лежащим на столе. Что вы наблюдаете?
Учащиеся должны уметь поднимать листы бумаги заряженной палкой.
ВОПРОСЫ:
Что произошло, когда вы приблизили вторую стержень из плексигласа к первому?
Когда стержни одинаковые (т.е. оба плексигласа), то первый стержень должен отойти от второго, и верхнее часовое стекло повернется по кругу.
Что произошло, когда вы поднесли пластмассовый стержень к первому стержню из плексигласа?
Когда используются два разных материала, первый стержень должен двигаться к пластиковому стержню, а стекло часов поворачивается по кругу к пластиковому стержню.
Что произошло, когда вы поднесете пластмассовый стержень к листам бумаги?
Листы бумаги были притянуты к пластиковому стержню.
Когда мы натирали плексигласовые стержни тканью, электроны переходили от плексигласа к ткани.Какой заряд теперь у стержней из плексигласа?
Оба стержня из плексигласа теперь имеют одинаковый заряд . Вы заметили, что предметы с одинаковым зарядом имеют тенденцию отталкиваться друг от друга? Мы говорим, что они отталкивают друг друга.
Когда мы терли пластиковый стержень тканью, электроны переходили с ткани на пластиковый стержень. Какой заряд теперь у пластикового стержня?
У стержня из плексигласа и пластикового стержня теперь против зарядов.Вы заметили, что предметы с разным зарядом стремятся сблизить друг друга? Мы говорим, что их привлекают друг друга .
В примере с листами бумаги, притянутыми к линейке, бумага начинает нейтральную. Однако по мере приближения отрицательно заряженного пластикового стержня электроны в бумаге, которые находятся ближе всего к стержню, начнут удаляться, оставляя положительный заряд на ближайших к стержню поверхностях бумаги.Таким образом, бумага притягивается к стержню, потому что притягиваются противоположные заряды. Другой пример — пыль, которая притягивается к недавно отполированным стеклам.
Мы наблюдали фундаментальное поведение зарядов.
В итоге можно сказать:
- Если два отрицательно заряженных объекта приблизить друг к другу, они будут отталкиваться друг от друга.
- Если два положительно заряженных объекта приблизить друг к другу, они будут отталкиваться друг от друга.
- Если положительно заряженный объект поднести к отрицательно заряженному объекту, они будут притягиваться друг к другу.
Помните, одинаковых зарядов отражают , а противоположных зарядов притягиваются.
Теперь вы понимаете, почему ваши волосы поднимаются вверх и притягиваются к воздушному шарику после того, как вы натираете шарик о волосы? Напишите краткое описание, чтобы объяснить происходящее, используя слова: электроны, перенос, отрицательный заряд, положительный заряд, противоположность, притяжение, отталкивание.
При трении волос шариком электроны переходят от волос к шарику. Воздушный шар теперь имеет отрицательный заряд, а волосы — положительный. У них противоположные заряды, поэтому, когда шар снова приближается к волосам, они притягиваются друг к другу. Поскольку каждая прядь волос имеет положительные заряды, подобные заряды отталкиваются, а пряди волос отталкиваются друг от друга, что также заставляет их подниматься вверх.
Противоположности притягиваются и подобно отталкиваются (видео)
Искры, удары и заземление
Сильное накопление заряда на объекте может быть опасным. Когда электроны переходят от заряженного объекта к нейтральному, мы говорим, что заряженный объект разрядился.
Разряд может происходить, когда предметы касаются друг друга.Но электроны также могут переходить от одного объекта к другому, когда они подносятся близко, но не соприкасаются. Когда электроны движутся через воздушный зазор, они могут нагревать воздух настолько, чтобы он светился. Свечение называется искрой .
Электростатическая искра между двумя объектами.Искры могут быть безвредными, но они также могут быть очень опасными. Искры могут привести к возгоранию легковоспламеняющихся материалов до возгорания . Вы, наверное, заметили, что нельзя курить сигареты или иметь открытый огонь возле бензобаков на заправочных станциях.Это связано с тем, что пары бензина очень взрывоопасны и требуют лишь небольшого количества тепла, чтобы они начали гореть. Достаточно небольшой электростатической искры, чтобы воспламенить горючие пары бензина.
Видео, показывающее опасность искр статического электричества на АЗС.
На этом видео в поле «Посещение» показано, как статическое электричество от текущего бензина вызывает искру, которая воспламеняет пары бензина и приводит к сильному пожару.Это иллюстрация одной из опасностей статического электричества.
Электростатический разряд может также вызвать поражение электрическим током . Вы когда-нибудь были потрясены тележкой для покупок, когда толкали ее по магазину? Или вы шли по комнате с ковровым покрытием и затем шокировали себя, когда дотрагивались до дверной ручки, чтобы выйти из комнаты? Вы испытали электрический разряд. Электроны перемещаются от дверной ручки к вашей коже, и движение электронов вызывает небольшой электрический шок.Небольшие удары током могут быть неудобными, но в большинстве случаев безвредными. Сильное поражение электрическим током чрезвычайно опасно и может привести к травмам и смерти.
Разряд электронов от заряженных объектов происходит намного легче, когда воздух сухой, поэтому вы с большей вероятностью испытаете электростатические искры или удары в сухую погоду. Это связано с тем, что во влажную погоду влага в воздухе может собираться на поверхности предметов и предотвращать накопление электрического заряда.Заряд рассеивается через влагу, которая является лучшим проводником, чем воздух.
Знаете ли вы, где еще можно увидеть искры от статического электричества? Посмотрите на фото, чтобы понять!
Молния — это огромный электростатический разряд.Во время грозы в атмосфере возникает трение между частицами, составляющими облака, вызывая накопление областей заряда. Когда разница в заряде между двумя областями становится достаточно большой, становится возможным электростатический разряд.Молния — это массивный разряд между заряженными областями внутри облаков или между облаками и Землей.
Молнии могут перемещаться со скоростью около 210 000 км / ч и нагреваться до 30 000 ° C.
Как выжить при ударе молнии.
Чтобы безопасно отвести лишние электроны от объекта, мы должны заземлить его. Заземление означает, что мы соединяем заряженный объект с землей (Землей) с помощью электрического проводника.Лишние электроны перемещаются по проводнику и попадают в землю, не причиняя никакого вреда. Земля настолько велика, что дополнительная зарядка не имеет никакого общего эффекта.
Например, подумайте о металлических тележках в торговых центрах. Вы когда-нибудь замечали, что у них обычно внизу свисает металлическая цепочка, которая волочится по полу? Это необходимо для заземления тележки, если она заряжена, чтобы заряд не накапливался на тележке. Это защищает человека, толкающего тележку, от удара током.
ИНСТРУКЦИЯ:
- Используйте Интернет, школьную или общественную библиотеку, чтобы найти информацию о практическом применении статического электричества.
- Изучите один полезный эффект статического электричества и одну проблему, вызванную статическим электричеством.
- Напишите короткий абзац, объясняющий ваше исследование.
Есть много различных полезных и разрушительных эффектов статического электричества.Вот несколько примеров.
- полезно: воздушные фильтры удаляют частицы дыма; окраска распылением; ксерокопирование
- проблем: пыль на экранах телевизоров и компьютеров; повреждение электронного оборудования
Теперь мы рассмотрим два прибора, которые демонстрируют статическое электричество.
Генератор Ван де Граафа
Если у вас нет генератора Ван де Граафа, вы можете использовать некоторые из представленных здесь видео, которые показывают и объясняют, как работает генератор.Если у вас есть генератор, то позволяя учащимся «поиграть» с ним, они получат хорошее представление о влиянии статического электричества. Позвольте учащимся выполнять различные действия, например, заставлять их волосы встать дыбом.
Пусть учащиеся держатся за купол, а затем запускают генератор, пока их волосы не встанут дыбом.
Разорвите маленькие кусочки бумаги и поместите их на верхнюю часть незаряженного купола, запустите генератор, и кусочки зарядятся и полетят с генератора.Это хороший пример того, как кусочки бумаги заряжаются, а затем, поскольку все они имеют одинаковый заряд, отталкиваются друг от друга.
Генератор Ван де Граафа — это машина, которая использует трение для создания большого накопления электрического заряда на металлическом куполе.
Следует ли прикоснуться к 20 000 Вольт? Посетите эту ссылку, чтобы узнать!
Фундаментальная идея использования трения в машине для генерации заряда восходит к 17 веку, но генератор был изобретен Робертом Ван де Граафом только в 1929 году в Принстонском университете.
Генератор Ван де Граафа можно использовать для демонстрации эффекта электростатического заряда. Большой металлический купол наверху заряжается положительно при включении генератора. Когда купол заряжен, его можно разрядить, поднеся к куполу еще одну изолированную металлическую сферу. Электроны прыгнут на купол с металлической сферы и вызовут искру.
Посмотрите это видео, чтобы узнать, как работает генератор Ван де Граафа
Эти девушки касаются большого купола генератора Ван де Граафа.Вы также можете коснуться купола, и ваши волосы встанут дыбом. Как вы думаете, почему это происходит?
Когда вы касаетесь положительно заряженного купола, электроны переходят от вас к куполу и разряжают его. Это заставляет вас и ваши волосы заряжаться положительно. Затем отдельные пряди волос заряжаются положительно, поэтому они отталкиваются друг от друга и встают дыбом.
Электроскоп
Электроскоп — это ранний научный инструмент, используемый для определения наличия заряженного объекта или для определения типа заряда на заряженном объекте.
Электроскоп, используемый в лаборатории.На следующих изображениях показаны некоторые рисунки различных типов электроскопов.
Ранний пример электроскопа с одной золотой полосой внизу и шаром вверху.Другой пример электроскопа с диском вверху и двумя полосами из золотой фольги внизу.Электроскоп состоит из заземленного металлического корпуса со стеклянными окошками. Здесь свисает металлический стержень, а на конце к нему прикреплены две полоски тонкой золотой фольги. К верхней части металлического стержня прикреплен диск или шар, как показано на рисунках выше. Когда металлический шар или диск наверху соприкасается с заряженным предметом или заряженный предмет приближается к нему, полосы золотой фольги расходятся, указывая на то, что предмет заряжен.
Посмотрите на следующую иллюстрацию, которая показывает, как это работает.
,