Основы статического электричества | OPW Retail Fueling EMEA

Как возникает статическое электричество?

При движении топлива с низкой проводимостью, например бензина, в непроводящих трубах образуется заряд статического электричества. Отрицательные заряды накапливаются на стенке трубы, а положительные остаются в протекающем топливе. Такое разделение зарядов происходит так же, как при трении двух непроводящих материалов. Попытайтесь потереть воздушный шар о кожу или волосы, и получите электростатический заряд.

Поскольку в непроводящей трубе заряды не рассеиваются и не отводятся, они накапливаются на стенке трубы. Увеличению зарядов способствуют низкая проводимость топлива, высокая скорость потока, турбулентность в коленах, пламегасители, фильтры и т.д., а также наличие загрязнений в топливе. Тестирование непроводящих трубопроводов показало возможность накопления зарядов до 90000 В.

Нажмите, чтобы просмотреть анимационный ролик об образовании заряда — Принцип 1

Заряды распределяются по стенке трубы неравномерно, в зависимости от потока топлива и турбулентности в трубе.

Разряды происходят между стенкой трубы и заземленным предметом (металлический фланец или аналогичное оборудование), между стенкой трубы и топливом, или между разнозаряженными зонами стенки трубы.

Разряд может привести к возгоранию воспламеняемой среды в трубе. Известно о возникновении таких ситуаций на конце сливных труб в сливной точке

Заряды в трубе также создают электростатическое поле вокруг трубы. Незаземленные проводящие предметы в этом поле получают наведенный электростатический потенциал. То есть, у фланцев, стяжных хомутов и прочих предметов снаружи трубы может быть опасный потенциал при отсутствии правильного соединения и заземления. Разряды могут происходить между этими и проводящими предметами с другим потенциалом: заземленными предметами, инструментами или людьми.

Нажмите, чтобы просмотреть анимационный ролик об электростатической индукции — Принцип 2

Проводящий трубопровод рассеивает статические заряды

В токопроводящей системе поток топлива создает меньше зарядов, а создаваемые заряды сразу устраняются заземлением.

Нажмите, чтобы просмотреть анимационный ролик рассеивания заряда в токопроводящей трубе

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

Он нужен, чтобы избежать попадания разряда статического электричества от рук на микросхемы. Иначе он повредит их, и через время компьютер может выйти из строя.

Читайте также 🧐

Статический заряд в напольных покрытиях — что это, обзор и советы по использованию

Антистатические свойства ламината

С явлением статического электричества мы сталкиваемся практически постоянно – легкий удар током от прикосновения к металлической поверхности не причиняет никакого вреда, но может напугать, особенно если человек находится в полной темноте. 

Несмотря на незначительное количество переносимого заряда, статическое электричество может стать причиной неприятных происшествий, которые необходимо предотвратить. Так, например, нередки случаи, когда, при получении электрического разряда, выходила из строя дорогостоящая hi-tech техника. Зимой явление статического электричества встречается значительно чаще – его появлению способствует ношение теплой шерстяной одежды, а также – сухость воздуха в помещениях, нагреваемого с помощью электрических приборов или батарей центрального отопления.

Чтобы уменьшить вероятность разряда, необходимо как можно чаще проводить уборку, повышающую влажность воздуха.

В случае если на полу в помещении лежит ковер из натуральной шерсти или синтетическое ковровое покрытие, статические разряды преследуют человека постоянно. Увидеть это явление легко – перемещаясь по ковру в полной темноте, вы можете заметить, как ворсинки светятся за счет маленьких искр.

В отличие от коврового покрытия, ламинат не накапливает электрический заряд и позволяет снизить частоту явления статического электричества. Однако еще 5-6 лет назад, ламинированные напольные покрытия отличались низкой степенью электропроводимости, что обуславливало скопление на его поверхности, заряженных частиц. Понятно, что, испытывая постоянные неудобства при прикосновении к металлическим предметам, человек не мог чувствовать себя комфортно в собственном доме.

Первыми за решение проблемы статического электричества и ламинированного пола взялись специалисты итальянской компании SKEMA SRL, возглавляемой Domenico Barabas и Edoardo Friso. В 2005 году, в процессе производства ламината, были впервые использованы специальные антистатические добавки, повышающие электропроводность структуры панелей. Результаты замеров показали, что напряжение статического заряда составило менее 2 кВт.

В 2006 году производители напольных покрытий подписали соглашение о том, что присвоение ламинату 32-го класса будет возможно только после успешного прохождения теста на электропроводность. Поэтому, покупая ламинат 32-го и более высоких классов, потребитель может быть уверен в его антистатических свойствах, согласно требованиям стандарта EN 14041. Данные условия распространяются только на напольные покрытия европейского производства, тогда как китайская продукция проходит сортировку по своим правилам, отличным от общепризнанных. Ламинат купить в Минске мы рекомендуем на сайте mile.by с доставкой по Беларуси. 

Например, все ламинированные напольные покрытия Quick-Step проходят обработку, уменьшающую статический заряд. Благодаря этому, полы притягивают гораздо меньше пыли и снижают влияние статического заряда на потребителя. Отсутствие статического электричества отмечено значком Antistatic. Купить ламинат вы можете на нашем сайте.

Статический заряд тела и электрическое поле

 

Из физики известны опыты получения зарядов трением (электризация) эбонитового стержня о фланель (отрицательный заряд) или стеклянного стержня о шелк (положительный заряд). Подобным образом при соответствующих условиях может быть заряжено любое вещество.

Если при этом тело получает избыток электронов, то считают, что оно заряжено отрицательно. Если же тело потеряло часть своих электронов, считают, что оно заряжено положительно.

Известно также, что одноименные заряды отталкиваются, разноименные — притягиваются. Силу взаимодействия зарядов определяют по закону Кулона: два точечных заряда действуют друг на друга {притягиваются или отталкиваются) с силой, пропорциональной произведе

нию зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между
ними, то есть

.      1   q₁q₂

F= —  ———

.

     ℇ   4∏R²

где F — сила взаимодействия электрических зарядов, Н; q₁, q₂ — электрические заряды, Кл;
г — расстояние между зарядами, м; ℇ— диэлектрическая проницаемость среды, характеризующая электрические свойства пространства, Кл/(В^.м), или Ф/м.

Диэлектрическую проницаемость обычно выражают так:

ℇ = ℇ_г ℇ ₀,             (1.2)

где ℇ₀ — электрическая постоянная (диэлектрическая проницаемость свободного пространства, или вакуума), Ф/м:

.              1

ℇ₀=   ———

.         4∏

9 *10⁹

ℇ_r — относительная диэлектрическая проницаемость среды (отвлеченное число, показывающее, во сколько раз диэлектрическая

проницаемость среды больше диэлектрической проницаемости вакуума).

Диэлектрическая проницаемость воздуха ℇ_r=1; значения этой величины для некоторых материалов приведены ниже (см. табл. 1.3).

Электрическое поле между двумя разноименно заряженными телами, например между двумя пластинами, тем сильнее, чем больше заряд на
пластинах и чем меньше расстояние между ними.

Если электрическое поле создано совокупностью зарядов, которые

можно считать практически неподвижными в пространстве, его называют электростатическим полем («статический» означает «неподвижный»). Электростатическое поле характеризуется потенциалом поля. Потенциал данной точки электростатического поля равновелик такой работе, которую надо затратить, чтобы переместить единицу заряда (1 Кл) из-за пределов поля в данную его точку. Потенциал измеряется в вольтах. Потенциал земли принято считать равным нулю. Земной шар имеет заряд около 3 *10⁵ Кл. Сила электростатического поля стремится перемещать заряды от точки с более высоким потенциалом в точку с меньшим потенциалом.

Если, например, потенциал точки А равен φ_А, а потенциал точки В равен φ

B то между точками А и В действует электрическое напряжение

UAB = φ_А — φ_B,      (1. 3)

то есть напряжение равно разности потенциалов.

Воображаемые линии, по которым стремится двигаться положительный заряд, лишенный инерции, в электрическом поле, называют электрическими силовыми линиями.

Интенсивность электрического поля характеризуется напряженностью, обозначаемой буквой  Е. Напряженность электрического
поля измеряется в вольтах на метр (В/м). Если напряжение между двумя
параллельными металлическими пластинами с однородной диэлектрической средой между ними и заряженными разноименными зарядами

равно U (В), а расстояние между пластинами равно d (м), то напряженность электрического поля между  пластинами

E=U/d.                           (1.4)

Напряженность естественного поля у поверхности земли составляет 100… 130 В/м. Это поле играет колоссальную роль в процессах жизнедеятельности растений и животных.

< Предыдущая		Следующая >

Статическое электричество и антистатическая ESD одежда

Статическое электричество возникает вследствие сохранения зарядов электростатического поля на диэлектрических материалах. Оно отрицательно влияет на жизнь человека и эксплуатацию электрических устройств. Образование искр от статического электричества способствует пожарам и взрывам. Мощности энергии вполне хватит для возгорания газовоздушных смесей и пыли.

---

Статическое электричество — невидимый «киллер», наносящий ощутимые убытки при недооценке его силы. Сегодня оснащение электронных производств средствами антистатической защиты стало стандартом (IEC 61340-5-1). Потому что с ростом степени интеграции и уменьшением размеров элементов на кристалле повышается уязвимость самых сложных и дорогостоящих микросхем к повреждению статическим электричеством.

ESD (Electrostatic Discharge) — электростатический разряд — передача электростатического заряда между объектами с разными электростатическими потенциалами, происходящая через непосредственное контактирование объектов или индуцированная электростатическим полем. Внутри ESD-защищенной зоны (EpA) не должно быть разностей потенциалов более 100 В/см. Следует использовать только антистатические материалы, обеспечить достаточную влажность и надежное заземление, удалить не заземляемые изделия и материалы. Человек является основным «генератором» статического заряда в рабочей зоне, поэтому индивидуальные средства ESD-защиты являются одним из ключевых пунктов любой антистатической программы. Все международные стандарты, включая общеевропейский IEC 61340-5-1, подчеркивают необходимость использования специальной одежды и обуви как непосредственно на рабочем месте, так и в любой EsD-защищенной зоне предприятия. Заземление при помощи браслета не предотвращает генерации заряда на обыкновенной (в том числе нижней) одежде человека.

Антистатическая одежда выполняет следующие функции защиты:

• предотвращение генерации заряда на одежде при трении;
• предотвращение неконтролируемого разряда статического электричества с обычной одежды оператора на чувствительные элементы в рабочей зоне;
• используется как вторичное средство заземления персонала благодаря тому, что при контакте халата с проводящим покрытием сиденья и спинки антистатического стула заряд стекает через них на землю;
• В соответствии со европейским стандартом IEC61340-5-1, время стекания заряда с предметов антистатической одежды от напряжения 1000 В до 100 В не должно превышать двух секунд.

Наиболее популярными предметами антистатической одежды являются халаты с длинным рукавом, белого или синеватого цвета. Ткань для ESD-одежды содержит 65% полиэстера, 34% хлопока, 1% проводящего волокна.

Такая антистатическая одежда как халат выполняет три важных функции в системе комплексной защиты от статического электричества:

1. Экранирует внешние объекты от воздействия электростатических полей, возникающих на внутренней одежде при трении.
   Вниманиe: на рабочем месте халат должен быть постоянно застегнут на все пуговицы (в американском стандарте ANSI/ESD S20.20 это требование указано даже отдельным пунктом), иначе его экранирующая роль сведется к минимуму.
2. Служит проводником для стекания заряда на землю с тела работника через антистатическую обивку сиденья и спинки стула.
   Внимание: халат не заменяет собой первичные средства, такие как наручный браслет или антистатическая обувь.
3. Рассеивает (то есть не генерирует и не аккумулирует) трибоэлектрический заряд.
   Внимание: этим свойством в большей мере обладают халаты с основой из хлопка без синтетических добавок.

Для реализации перечисленных функций в ткань антистатической одежды вплетена тонкая сетка из токопроводящей карбоновой (неметаллической) нити, хорошо различимая на фоне белой ткани в виде регулярных квадратов. Одежда с антистатическим эффектом маркируется на видном месте стандартным черно-желтым ESD-символом с изображением кисти руки в треугольнике под полуокружностью. В соответствии со стандартом IEC61340-5-1 время стекания заряда с предметов антистатической одежды от напряжения 1000 В до 100 В не должно превышать двух секунд; у изделий высшего качества оно обычно не превышает одной секунды.

К антистатическим аксессуарам правомочно можно отнести и перчатки из чистого хлопка, минимизирующие генерацию статического заряда.

Введение на предприятии программы контроля статического электричества, возможно, является одной из лучших инвестиций в область управления качеством продукции. Капиталовложения в реализацию мер по защите от статического электричества компенсируются повышением процента выхода годных изделий и снижением расходов на гарантийное обслуживание. Нередко они являются обязательным условием для сертификации производств и ремонтных мастерских.

Статическое электричество: опасность и меры защиты. Часть 1

Интенсивность возникновения зарядов в технологическом оборудовании определяется физико-химическими свойствами перерабатываемых веществ и материалов, из которых изготовлено оборудование, а также параметрами технологического процесса.

В случае разности потенциалов 300 В искровой разряд способен воспламенить почти все горючие газы, а когда разность потенциалов достигнет 5000 В, то и большую часть горючих пылей.

Так, например, при движении приводного ремня со скоростью 15 м/с разряд может достичь 80 кВ (при движении прорезиненной ленты транспортера — до 45 кВ, протекании бензина по стальным трубам — до 3,6 кВ). При движении автомобиля по бетонной дороге — до 3 кВ (вследствие скольжения колес и ударов частиц песка и гравия о металлические части кузова).

Искра, возникшая из-за разряда статического электричества, явилась, возможно, тем последним доводом, который окончательно склонил чашу весов в пользу самолетов в их споре с дирижаблями за господство в воздухе в конце 30-х годов прошлого века. Во всяком случае, попытки использования дирижаблей в качестве пассажирского воздушного транспорта прекратились как раз после гибели гигантского дирижабля от пожара, вызванного электрическим разрядом (г. Нью-Йорк, 1937 г.). Однако и самолеты подвержены воздействию статического электричества, возникающего на них в результате взаимодействия с жидкими и твердыми частицами облаков и осадков.

С увеличением скорости самолетов острота данной проблемы только возрастала: выяснилось, что ток, заряжающий самолет при полете в облаках и осадках, растет с увеличением скорости значительно сильнее, чем разряжающий ток. На самолетах наблюдались электрические разряды разных форм и связанные с этим явлением электромагнитные помехи и повреждения элементов конструкции. При заряжении самолета статическим электричеством резко возросла опасность поражения его молнией. По имеющимся оценкам, вероятность прямого поражения самолета молнией во время полета в грозовом облаке составляет 10-4, т.е. из 10000 пролетов через облако молния в одном случае почти всегда попадает в самолет. Когда самолет электрически заряжен, эта вероятность на два порядка выше: один случай поражения молнией приходится уже на 100 пролетов через облако. Заряженный самолет, таким образом, инициирует молнию, вызывая разряд атмосферного электричества на себя. Это не удивительно, если учесть, что потенциал самолета относительно окружающей среды может достигать полутора миллионов вольт!

Также известны случаи, когда по причине электростатических разрядов происходили серьезные аварии и пожары на технологических установках нефтепереработки, резервуарах и емкостях с горючими жидкостями и газами (Россия, Япония), отмечались жалобы персонала на неприятные ощущения и ухудшение самочувствия в работе.

 

Защита от статического электричества

 

В каждой организации в соответствующие технологические инструкции или инструкции по охране труда, видам работ и пожарной безопасности должны быть включены пункты по защите от статического электричества и эксплуатации устройства защиты от статического электричества.

Опасность действия статического электричества должна устраняться специальными мерами, которые создают утечку электростатических зарядов, предотвращающих накопление энергии заряда выше уровня 0,4 А/мин, или создают условия, исключающие возможность образования взрывоопасной концентрации взрывоопасной смеси (например, вытеснение горючей смет инертным газом).

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:

1. 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 .

1. 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;
2. 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:

1. Контакт (трение, наматывание, разматывание) 2 различных материалов с последующим отдалением: например, трение шерстяной ткани о резиновый шарик;
2. Резкие перепады температур;
3. Сухой воздух: при влажности более 80% статическое электричество не образуется, так как вода хорошо проводит ток;
4. Наличие радиации, рентгеновских лучей или УФ-излучения;
5. Образуется заряд и при работе некоторых бумажных станков: при раскрое или резке;
6. 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:

1. Увлажнять воздух и каждый день проветривать комнаты;
2. Регулярно проводить влажную уборку, чтобы уменьшить количество пыли, и использовать специальные антистатические щетки;

Использование щетки позволяет снять скопившееся напряжение

1. По возможности использовать мебель из материалов, снимающих статику: специальный линолеум, дерево;
2. Не гладить животных при слишком сухом воздухе, расчесываться деревянными или металлическими щетками — пластик сильно электризуется;
3. Использовать для одежды антистатические спреи, шерстяные вещи снимать медленно для уменьшения трения;
4. 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.

Static Charge — обзор

17.8 Контроль статического заряда в текстильных волокнах

Контроль статического заряда во время обработки материала часто является важным фактором для широкого спектра продуктов. Даже в тех приложениях, которые связаны со статическим зарядом (ворсистые волокна, электростатическая окраска, ксерография и т. Д.), Требуется контролируемый знак и уровень заряда для обеспечения контролируемого процесса. В этих приложениях, а также в тех приложениях, где статический заряд должен быть минимизирован, обычно используются обработки поверхности для управления знаком и уровнем заряда, который генерируется во время процесса, и управления ими.

На ранних этапах обработки текстиля, когда волокна были в основном натуральными и гидрофильными, а обработка проводилась на относительно низкой скорости, статический заряд обычно был незначительной проблемой. По мере того, как обработка волокон и текстиля перемещалась на фабрики и скорость увеличивалась, начали возникать проблемы со статическим зарядом, и они часто были сезонными, увеличиваясь в течение сухого зимнего сезона, когда внутренняя влажность была низкой. В этих случаях решением статических проблем было либо увлажнение окружающей среды для обеспечения антистатической функциональности за счет поддержания определенного уровня влажности на поверхности волокна, либо нанесение на волокно раствора гигроскопичной соли слабой кислоты (например, как ацетат натрия), который помогал удерживать влагу на поверхности волокна и обеспечивать уровень проводимости, способствующий рассеиванию статического электричества по мере его возникновения.

В 1950-х годах, когда синтетические волокна стали массовым продуктом, а скорость обработки, связанная с производством волокон и тканей, продолжала расти, спрос на материалы и химикаты для отделки, которые могли бы снизить и / или контролировать образование статического заряда, неуклонно рос. К 1970-м годам контроль статического электричества при обработке волокон и тканей быстро стал хорошо развитой технологией. В 1990-х и начале 2000-х исследования в этой области продолжались, но в основном они были сосредоточены на улучшении и оптимизации различных классов антистатических материалов и отделок, которые были разработаны в 1950-х и 1960-х годах.

В 1960-х годах появились попытки контролировать статический заряд во время использования продукта. Это было особенно серьезной проблемой, связанной с увеличением использования нейлона в тканях и коврах, а также с белковыми волокнами шерсти и шелка. Именно в это время возник интерес к долговечным антистатическим покрытиям, и начались разработки.

17.8.1 Теория статического заряда в волокнах

Генерация статического заряда, по-видимому, происходит с помощью двух различных механизмов:

1.

Контактная зарядка, возникающая в результате соприкосновения двух «разных» поверхностей

2.

Трибозарядка, которая возникает, когда две контактирующие поверхности перемещаются друг напротив друга.

Взаимосвязь между этими двумя процессами никогда не была четко определена. При контактной зарядке заряд генерируется простым поверхностным контактом, но трибозаряд является результатом комбинации контакта и относительного движения поверхностей.Некоторые считают, что на самом деле существует только контактная зарядка и что трибозарядка — это просто агрессивная форма контактной зарядки. Однако изучение волокон и текстиля в различных формах и текстильных процессов показало, что наблюдаемый уровень заряда значительно увеличивается со скоростью, и нет очевидного объяснения этого явления в контексте контактной зарядки. Кроме того, другие исследования, связанные с генерацией и диссипацией, убедительно свидетельствуют о том, что на трибозарядной поверхности присутствуют различные типы зарядов.

Как правило, технологи волоконно-оптических кабелей не интересуются характером процесса зарядки, а скорее сосредотачиваются на стратегиях управления и снижения уровня генерируемого статического заряда, а также для облегчения рассеивания заряда, генерируемого во время высокоскоростной обработки. Их цель — поддерживать поверхностный заряд в таком диапазоне, чтобы он не оказывал существенного влияния на процесс / продукт и не создавал проблем с безопасностью для тех, кто работает в этой зоне. Ранние используемые методы включали повышение влажности в производственной среде.Более поздние технологии включали подходы к нейтрализации заряда, такие как «статические столбики» и гамма-излучение, но наиболее распространенный подход заключается в добавлении материалов и химикатов в отделочные материалы обработки, которые помогают контролировать уровень статического заряда, который накапливается во время обработки. Такие продукты обычно называют «антистатическими отделочными агентами» или «антистатическими отделочными материалами».

17.8.2 Природа антистатических отделочных агентов

Процесс управления статическим зарядом на любой непроводящей поверхности включает два четко дифференцированных процесса:

1.

Контроль степени статического электричества при контакте материала с дифференцированными поверхностями

2.

Контроль поверхностной проводимости, чтобы генерируемый заряд мог быстро передаваться на землю.

Материалы, которые обычно называют «антистатическими отделочными агентами», представляют собой добавки, которые вводятся в отделочные покрытия для повышения поверхностной проводимости волокна или ткани и действуют, прежде всего, обеспечивая эффективный путь для передачи статического заряда на землю. .Такие материалы являются антистатическими в том смысле, что они обеспечивают механизм снижения за счет рассеяния проводимости уровня заряда, который накапливается на поверхности волокна во время определенного процесса или серии процессов. Правильнее было бы назвать такие материалы «агентами рассеивания заряда».

Контроль генерации статического электричества в процессе должен быть приемлемым подходом в том смысле, что если генерируется небольшой статический заряд или он не генерируется вовсе, требования к поверхностной проводимости должны быть минимальными.Материалы, которые контролируют статический заряд за счет минимизации процесса генерации, можно с полным основанием назвать «антистатиками». Сложность состоит в том, что часть процесса статической генерации все еще плохо изучена и в большинстве случаев не может быть надежно определена количественно путем прямого тестирования в процессе разработки. Хотя такие подходы были косвенно включены в искусство управления статическим зарядом, они часто не признаются и просто становятся частью общего прагматического технологического репертуара «управления статическим зарядом».

Нет никаких сомнений в том, что материалы, нанесенные на поверхность волокон, могут иметь большое влияние на их способность генерировать заряд во время обработки. В одном случае крупный производитель волокна попытался заменить антиоксидант в отделке из промышленных нейлоновых нитей (1% антиоксиданта в отделке, которая была нанесена на волокно в количестве 1%). Они определили новый антиоксидант, который оказался очень эффективным, но также обнаружили, что новая отделка генерирует такой большой статический заряд, что от изменения отделки отказались.Такие явления не совсем понятны, но они указывают на процесс генерации статического электричества, который сильно зависит от поверхности и, следовательно, потенциально очень чувствителен к наличию низких уровней материалов, которые модифицируют поверхность полимера.

Как отмечалось выше, когда дело доходит до разработки функциональных материалов для управления накоплением статического заряда во время высокоскоростной обработки волокна, основным используемым показателем является поверхностная проводимость обрабатываемого волокна. Преимущество этого показателя заключается в том, что он легко измеряется и действительно обеспечивает «защиту» в том смысле, что он обеспечивает путь для рассеивания заряда, генерируемого во время процесса.Разработчики рецептур обычно придерживаются подхода, согласно которому способ контроля статического электричества в технологическом процессе заключается в достижении целевого уровня поверхностной проводимости волокна, а затем, если испытания показывают, что накопление статического электричества все еще является проблемой, общая стратегия состоит в том, чтобы включить его в отделку. материалы, которые дополнительно улучшают поверхностную проводимость. Снижение накопления статического заряда за счет управления процессом генерации никогда не считалось жизнеспособным подходом, поскольку его трудно оценить количественно и, как полагают, он зависит от технологических и поверхностных переменных, над которыми разработчик окончательного состава имеет небольшой контроль.Хотя подход управления статической генерацией может косвенно влиять на процесс формулирования, он никогда не считался основным подходом к проблеме.

17.8.3 Создание поверхностной проводимости

Обработка волокон во время процесса экструзии является обязательной для контроля трения, обеспечения сцепления пучков, уменьшения абразивного повреждения и контроля проблем, связанных со статическим зарядом во время процесса экструзии. последующие процессы, такие как вытягивание, текстурирование и скручивание волокон, прядение штапельного волокна (кардочесание, вытяжка и т. д.), ткачество и подготовка к ткачеству, а также процессы вязания. Обработка покрытия применяется ко всему спектру синтетических и натуральных волокон и часто дополняется вторичной отделкой по мере того, как волокно проходит через несколько этапов обработки, необходимых для создания конечного продукта на основе волокон.

Как отмечалось ранее, стандартом для защиты от статического электричества является поверхностная проводимость. Процесс создания значительной поверхностной проводимости в непроводящих полимерных системах требует нанесения жидкого продукта (отделочного покрытия), который содержит в качестве одного компонента один или несколько ионных частиц, которые обеспечивают проводимость за счет подвижности ионов в поверхностном слое жидкости.Такие составы обычно содержат неионные поверхностно-активные вещества в сочетании с ионными компонентами, и эти гидрофильные материалы создают гигроскопичную структурированную жидкость, которая увеличивает подвижность ионов, удерживая воду в поверхностном слое жидкости. Способность нанесенного продукта отводить генерируемый статический заряд обычно измеряется путем измерения сопротивления фиксированного образца волокна или ткани, на которые была нанесена обработка. Хотя такие измерения обычно количественно оцениваются в соответствии со стандартами, чтобы устранить различия, основанные на конфигурации теста и типе волокна / ткани, существуют общие рекомендации, которые связывают сопротивление образца с сопротивлением, необходимым для эффективного рассеивания статического заряда в разумные сроки:

•

10 ¹⁶ Ом — нет эффективного рассеивания статического электричества за короткий промежуток времени

•

10 ¹⁴ Ом — мало эффективного статического рассеяния за короткий промежуток времени

•

10 ¹² Ом — умеренное рассеяние статического электричества за короткий промежуток времени

•

10 ¹⁰ Ом — эффективное статическое рассеяние за короткий промежуток времени

•

10 ⁸ Ом — высокоэффективное рассеивание статического электричества на короткие сроки.

Таким образом, контроль статического электричества определяется способностью материалов, наносимых местно, поддерживать рассеивание генерируемого статического заряда. Существуют методы исследования процесса генерации статического электричества, такие как измерения поля заряда во время испытаний на трение волокна о металл, но фактический процесс генерации сильно зависит от природы и относительной скорости поверхностей, которые контактируют с поверхностью волокна или ткани, поэтому испытания которые точно имитируют динамический процесс генерации, сложно структурировать, если не будет доступна технологическая пилотная линия.Общий подход заключается в разработке отделки, обеспечивающей уровень поверхностной проводимости волокна, отвечающий предполагаемым требованиям конкретного выполняемого процесса на основе волокна. Эффективность отделки в фактическом контроле заряда, генерируемого процессом, затем отслеживается во время испытаний процесса. Если во время процесса отмечается чрезмерное статическое электричество, продукты изменяются для увеличения проводимости (улучшенные антистатические агенты или увлажнители для удержания дополнительного количества воды на поверхности волокна), для снижения уровня трения (предположительно связанного с генерацией статического электричества) или для модификации производственная среда (т.е. улучшенным контролем влажности). Только в высокоуровневой работе по составлению финишного покрытия изучается процесс генерации и учитывается потенциальное влияние конкретных компонентов финишного покрытия на процессы динамического статического заряда.

Что такое статическое электричество и что его вызывает? — Объясните, что такое

Что такое статическое электричество и что его вызывает? — Объясните этот материал Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 27 мая 2021 г.

Зап! Когда молния прыгает на землю, мы получаем внезапную, очень яркую демонстрацию силы статического электричество (электрическая энергия, собранная в одном месте).Самый из нас знают, что статическое электричество накапливается, когда мы трём вещи друг о друга, хотя это не совсем удовлетворительное объяснение. О чем это трение вещей, вызывающее электрическое явление? Несмотря на то что молния — яркий пример статического электричества, это не то, что мы можем использовать. Но есть много других мест, где статическое электричество невероятно полезно; с лазерных принтеров и фотокопировальные устройства для электростанций, загрязняющих окружающую среду, статика может быть действительно фантастика. Итак, давайте подробнее рассмотрим, что это такое и как работает!

На фото: молния — это огромный выброс статического электричества, при котором накопленная электрическая потенциальная энергия выстреливает с неба на землю внезапным, импровизированным электрическим током.Если вы хотите сфотографировать молнию, настройте камеру на несколько серийных снимков и будьте готовы к очень долгому ожиданию: мне потребовалось два часа и сотни тщетных попыток сделать этот единственный снимок.

Что такое статическое электричество?

Фото: классическая статика: когда вы натираете воздушный шарик своим пуловером, вы создаете статическое электричество, которое заставляет его прилипать. При трении электроны перемещаются с вашего пуловера (который становится положительно заряженным) на латексную резину в воздушном шаре (которая становится отрицательно заряженной).Противоположные обвинения заставляют прилипнуть две вещи.

Мы воспринимаем электричество как должное: легко забудьте, что дома, офисы и фабрики были задействованы в этом чистым и удобным способом только с конца 19 века, что в в более широком смысле истории человечества сейчас совсем не время. Это было во время 19 век, пионеры, такие как Алессандро Вольта, Майкл Фарадей, Джозеф Генри и Томас Эдисон разгадали секреты электричество, как его производить и как заставить делать полезные вещи.До этого электричество было в значительной степени диковинкой: оно было очень ученым было интересно учиться и играть с ними, но не было многое еще они могли сделать с этим. В те времена люди готовили и топили их дома используют дровяные или угольные печи и освещают свои комнаты свечами или маслом лампы; не было таких вещей, как радио или телевизоры, не говоря уже о мобильные телефоны или компьютеры.

«Современное электричество», которое питает все, от телефона в кармане до метро. поездка в школу или на работу — это то, что мы называем электричеством (или электрический ток).Это энергия, которая проходит по металлическому проводу от место, где оно производится (что-нибудь от гигантской электростанции к крошечной батарее) к тому, что он питает (часто электродвигатель, нагревательный элемент, или лампа). Текущее электричество всегда в движении, перенос энергии из одного места в другое.

На фото: еще одна классическая демонстрация статики: потрите пластиковый гребешок о пуловер, и вы обнаружите, что можете собирать крошечные кусочки бумаги. Это немного похоже на захват скрепок магнитом.Но там, где магнит может подбирать одну скрепку, а намагниченная скрепка поднимает другие в цепочке, линейка со статическим зарядом не будет делать то же самое. Как вы думаете, почему?

Фото: Бенджамин Франклин, отец-основатель и пионер в области электротехники. Фото любезно предоставлено американским проектом Кэрол М. Хайсмит в архиве Кэрол М. Хайсмит, Отдел эстампов и фотографий Библиотеки Конгресса США.

До XIX века единственным видом электричества, о котором люди действительно знали или пытались использовать, было статическое электричество. электричество.Древние греки понимали, что вещи можно дарить статический электрический «заряд» (накопление статического электричества) просто за счет тереть их, но они понятия не имели, что та же энергия может быть использована для создания световых или силовых машин. Один из тех, кто помог сделать связь между статическим и текущим электричеством была американской государственный деятель, издатель и ученый Бенджамин Франклин. В 1752 г., когда Франклин пытался разгадать загадки электричества, и он это сделал, как известно. запустив воздушного змея во время грозы, чтобы поймать себя на электрическом энергия (что делать крайне опасно).Молния ударила с воздушного змея на землю, и, если бы Франклин не был изолирован, его вполне могли бы убить. Франклин понял, что статическое электричество, накапливающееся в небе, стал током электричества, когда молния перенесла его в поверхность Земли. Именно благодаря таким исследованиям он разработал одно из своих самых известных изобретений, молнию стержень (молниеотвод). Работа Франклина проложила путь к электрическая революция 19 века и мир действительно изменился, когда такие люди, как Вольта и Фарадей, опираясь на открытия Франклина, научились производят электричество по желанию и заставляют его делать полезные вещи.

Потенциальная и кинетическая энергия

Попутно стоит отметить, что есть еще один способ думать о статическом и текущем электричестве и соотносить их с вещами, которые мы уже знаю об энергии. Мы можем думать о статическом электричестве как о разновидности потенциальной энергии: это запасенная энергия, готовая и ожидающая сделать что-то полезное для нас. Точно так же текущее электричество (грубо говоря) аналог кинетической энергии: энергия в движении, хотя и электрическая.Так же, как вы можете превратить потенциальную энергию в кинетическую (например, позволив более смелому скатиться с холма), вы можете превратить статическое электричество в текущее электричество (это то, что делает молния) и обратно (вот как Ван де Генератор Граафа работает).

Рекламные ссылки

Что вызывает статическое электричество?

Еще несколько лет назад ученые были уверены, что они понимают статическое электричество и то, как именно оно работает. Объяснение было таким…

Как и древние греки, мы склонны думать статическое электричество возникает от трения вещей. Итак, если вы живете в доме с нейлоновыми коврами и металлическими дверными ручками вы скоро узнаете что ваше тело накапливает статический заряд, когда вы идете по пол, который может разрядиться при прикосновении к дверной ручке, что крошечный электрический шок. В большинстве школьных экспериментов мы также узнаем о статический из-за трения вещей. Вы, наверное, пробовали этот трюк, когда потереть шарик о одежду, чтобы он прилип? Вы можете сделать вывод из-за этого статическое электричество каким-то образом связано с трение — это сам процесс трения чего-то энергично, что производит накопление электрической энергии (в том же способ, которым трение может производить тепло и даже возгорание).

Трибоэлектрический эффект

Важно не трение, а факт что мы соприкасаемся с двумя разными материалами. Сильное трение двух вещей просто сводит их контактировать снова и снова — и это создает статический электричество через явление, известное как трибоэлектричество (или трибоэлектрический эффект). Все материалы состоят из атомов, имеющих положительную центральную ядро (ядро) окружено неким нечетким «облаком» из электроны, которые являются действительно захватывающими битами.Некоторые атомы притягивают электроны сильнее, чем другие; большая часть химии проистекает из этого факта. Если поставить два соприкасающиеся материалы, и один притягивает электроны более чем другой, электроны могут вытягиваться из одного из материалы к другому. Когда мы разделяем материалы, электроны эффективно перейти с корабля к материалу, который их больше всего привлекает сильно. В результате один из материалов приобрел дополнительные электронов (и становится отрицательно заряженным), в то время как другой материал потерял несколько электронов (и стал положительно заряженным).Вуаля, у нас есть статическое электричество! Когда мы снова натираем вещи и опять же, мы увеличиваем шансы на то, что в этом примет участие больше атомов. обмен электронами, и поэтому накапливается статический заряд.

Фото: Как трибоэлектрический эффект объясняет статическое электричество: 1. Эбонит (твердая вулканизированная резина — показана здесь черным стержнем) и шерсть (показана серым цветом) обычно не имеют электрического заряда. 2) Соедините их, и эбонит притянет электроны из шерсти. 3) Разделите их, и электроны останутся на эбоните, что сделает его отрицательно заряженным и оставив шерсть с недостатком электронов (или положительным зарядом).Трение двух веществ друг к другу увеличивает контакт между ними и повышает вероятность миграции электронов от шерсти к эбониту. Отрицательный заряд на эбоните точно такой же, как и положительный заряд на шерсти; Другими словами, чистая плата не создается.

Трибоэлектрическая серия

Если вы экспериментируете с разными материалами, вы находят положительный заряд, когда их натирают, и некоторый выигрыш отрицательные заряды; некоторые материалы также получают больший заряд, чем другие.Оказывается что мы можем расположить материалы по порядку в зависимости от их стоимости. прибыль, давая нам своего рода таблицу рейтинга материалов, бегущих от положительный на отрицательный. Разные книги и веб-страницы показывают немного разные списки, но все они в целом проходят от минералов (положительных) до таких такие вещи, как дерево и бумага (нейтрально), до пластика (негатив). Не волнуйся слишком много о точном порядке в списке; это будет различаться для всех видов причин (например, от вида стекла или добавок в латексе).

++++++++ ПОЛОЖИТЕЛЬНО ++++++++

+ Воздух
+ Кожа
+ Кожа
+ Асбест
+ Стекло
+ Слюда
+ Кварц
+ Нейлон
+ Шерсть
+ Мех
+ Свинец
+ Шелк
+ Алюминий
0 Бумага
0 Хлопок
0 Сталь
0 Дерево
— Янтарь
— Латекс
— Твердая резина
— Никель
— Медь
— Латунь
— Серебро
— Золото
— Платина
— Полиэстер
— Полистирол
— Неопрен
— Саран («пищевая пленка»)
— Полиэтилен
— Полипропилен
— Поливинилхлорид (ПВХ)
— Селен
— Тефлон
— Силиконовый каучук
— Эбонит (очень твердый вулканизированный каучук) −

−−−−−− ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ −−−−−−−−

Этот список называется трибоэлектрическим рядом.Чем дальше друг от друга находятся два материала в серии, тем статичнее электричество будет накапливаться, когда вы будете тереть их друг о друга. Если два материалы очень близки в серии, их сложно заставить нарастить любой заряд вообще, как бы сильно вы их не терли. Казалось бы подтвердите, что статическое электричество само по себе не связано с трением, а о природе материалов, с которыми мы контактируем.

Переосмысление статического электричества

То, что вы только что прочитали, является традиционным, широко распространенным объяснение статического электричества — и вы все равно найдете его описанным таким образом в большинстве школьных учебников.

Но в 2011 году ученые сообщили о некоторых важных новых открытиях, которые казалось, что происходит гораздо больше. Вместо того, чтобы быть чисто физическим, и простой перенос заряженных электронов от одного материала к другому, казалось, статическое электричество тоже может быть вызвано химией (движение ионов и другие существенно химические процессы). И это также может произойти из-за замены небольшого количества материала (небольшой шарик переходит на ваш пуловер или наоборот).Если раньше мы думали о статике как о простой «кучке» отрицательного или положительного заряда (электронов или их отсутствия), то при более внимательном рассмотрении теперь кажется, что это «мозаика» как положительных, так и отрицательных зарядов, которые в сумме составляют общий заряд (положительный или отрицательный). Это очень новое исследование, которое все еще развивается, но кажется очевидным, что наши традиционные объяснение статического электричества — это упрощенная версия того, что происходит на самом деле, даже если мы искренне верим в это более 2000 лет!

Иллюстрация: Вверху: Традиционная теория рассматривает статический заряд на воздушном шаре как равномерное распределение заряженных частиц по его поверхности.Внизу: согласно последним представлениям, статический заряд на самом деле представляет собой случайную «мозаику» гораздо больших зарядов, которые могут быть как положительными, так и отрицательными, и которые в сумме составляют общий заряд. В этом случае отрицательного заряда намного больше, чем положительного (желтый, чем красный), поэтому наш воздушный шар имеет общий отрицательный заряд.

Дополнительная литература

Простое знакомство

Более сложные статьи

• Мозаика поверхностного заряда при контактной электрификации Х.Т. Байтекин, А. З. Паташинский, М. Браницкий, Б. Байтекин, С. Со, Б. А. Гжибовски. Наука, 15 июля 2011 г., т. 333, Issue 6040, pp.308–312.
• Антиоксиданты снимают статическое электричество Ричард Ван Норден. Природа, 19 сентября 2013 года.
• Что создает статическое электричество? пользователя Meurig W. Williams. Американский ученый, Том 100, июль / август 2012 г., стр. 316–323.

Какая польза от статического электричества?

Статическое электричество — это все очень интересно, но какая от этого возможная польза? Ты не можешь сделать тост из молнии болт, и вы не сможете зарядить свой мобильный телефон, просто потерев его корпус на пуловере.Вы можете подумать, что статика — одно из тех увлекательных но в конечном итоге совершенно бесполезные кусочки науки, не имеющие практического приложений — но вы ошибаетесь: статическое электричество используется во всех виды бытовой техники!

Лазерные принтеры и копировальные аппараты использовать статическое электричество, чтобы накапливать чернила на барабане и переносить их бумага. Опрыскивание посевов также полагается на статическое электричество, чтобы помочь гербицидам. прилипают к листве растений и равномерно распределяются по листьям. Фабрика роботы-краскораспылители используют аналогичный трюк, чтобы гарантировать, что краска капли притягиваются к металлическим кузовам автомобилей, а не к машинам вокруг них.На многих электростанциях и химических заводах, статическое электричество используется в дымовых трубах для удаления загрязнений (подробнее читайте в нашей статье об электростатических дымоочистителях).

Фото: Как остановить выбросы загрязненного воздуха из дымовых труб? Один из способов — дать дыму статический электрический заряд, а затем направить его через решетку из металлических пластин с противоположным зарядом, чтобы удалить грязные частицы сажи. Вот как работают «скрубберы» (электростатические дымоочистители), подобные тем, которые установлены в этих дымовых трубах на электростанции, работающей на биомассе McNeil в Берлингтоне, штат Вирджиния.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Национальной лабораторией возобновляемой энергии Министерства энергетики США (NREL).

Конечно, у статического электричества есть свои недостатки. Это может вызвать искры и взрывы на топливных складах, а случайный статический заряд — настоящая неприятность, если вы работаете с электронными компонентами. Это почему инженеры и химики разработали всевозможные антистатические технологии (от простых проводов до оригинальных, слабопроводящих красок и покрытий) которые предотвращают накопление статического электричества в чувствительных местах. Пока ты читаешь эти слова, можете быть уверены, что кто-то где-то пытается найти новый способ обуздать статическое электричество или лучший способ остановить это вызывает проблемы.Статическое электричество может быть стационарным, но оно никогда не стоя на месте!

Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

На других сайтах

Книги

Для младших читателей

• Свидетель: Электричество Стива Паркера. Нью-Йорк: Дорлинг Киндерсли, 2005. Хорошее и основательное введение в электричество от надежного детского научного писателя.
• Маршруты науки: электричество Криса Вудфорда. Нью-Йорк: Факты в файле, 2004: Одна из моих собственных книг, этот том проводит нас через всю историю электричества от древних греков до наших дней.
• Крутая наука: эксперименты с электричеством и магнетизмом Криса Вудфорда. Нью-Йорк: Гарет Стивенс, 2010: Еще одна моя книга, это краткое и простое практическое руководство по электричеству и магнетизму.

Для читателей постарше

Статьи

Общие

Учителям

• Наука 101: В: Что такое «статическое электричество» и как я могу увидеть его эффекты? Мэтта Бобровски. Наука и дети, Том 56 № 3, октябрь 2018 г. Базовый обзор статических понятий, которые необходимо знать детям, и несколько простых экспериментов, демонстрирующих их.
• Измерение статического электричества: исследование в классе для понимания трибоэлектрического ряда, проведенное Кэрри Перри и др., Science Scope, Том 39, № 7, март 2016 г. Составление плана урока, который поможет студентам составить карту трибоэлектрического ряда для обычных материалов.
• Статическое электричество А. Генри Суонн, Наука и дети, Vol. 6, № 2, октябрь 1968 г., стр. 28–30. Некоторые классические демонстрации в классе и концепции, которые они демонстрируют.

Исторический

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2012, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2012/2018) Статическое электричество. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-static-electricity-works.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Остерегайтесь статического электричества, генерируемого текущими жидкостями: SHIMADZU (Shimadzu Corporation)

Статическое электричество возникает в сезон, когда воздух сухой. Звук потрескивания, который возникает при снятии свитера, вызван статическим электричеством, возникающим при трении между материалами одежды.Точно так же легкое болевое ощущение, возникающее при прикосновении к дверной ручке после прогулки по ковру, происходит из-за статического электричества, которое накапливается в теле в результате трения ковра и разряжается через небольшой промежуток между дверной ручкой и вашей рукой.
Подобные опыты со статическим электричеством могут быть относительно обычным явлением, поэтому мы часто не обращаем на них особого внимания в нашей повседневной жизни.

Однако статическое электричество может стать большой проблемой для электронных компонентов. При напряжении в несколько киловольт наши тела испытывают лишь легкое болевое ощущение (при очень слабом уровне тока), но некоторые электронные компоненты могут быть повреждены только нулевым током.1 кВ.
Меры противодействия статическому электричеству включены в сами аналитические приборы, но большее количество статического электричества может привести к их неисправности.

Кроме того, некоторые лабораторные приборы, такие как системы ВЭЖХ (высокоэффективный жидкостной хроматограф), в которых используются легковоспламеняющиеся органические растворители, требуют особой осторожности из-за риска возгорания.
Кроме того, поскольку сложно понять механизм возникновения аварий, связанных со статическим электричеством, и поскольку некоторые аспекты, которые приводят к авариям со статическим электричеством, возникают только при совпадении нескольких факторов, осторожность часто игнорируется.Тем не менее, особая осторожность требуется особенно при использовании больших количеств растворителя, потому что, если все же произойдет авария, это может нанести большой ущерб.

На этой странице конкретно описываются стоки ВЭЖХ, перетекающие в контейнеры с жидкими отходами, но опасность также относится к ситуациям без ВЭЖХ, когда растворитель с низкой проводимостью течет в контейнер с низкой проводимостью.

• Возможность аварий из-за статического электричества, генерируемого текущей жидкостью

Статическое электричество, генерируемое рядом с выходом ВЭЖХ в контейнер для жидких отходов, может потенциально вызвать аварию.Процесс описан ниже.

1. Генерация статического электричества
Когда жидкость проходит через тонкую трубку с высокой скоростью потока, как это происходит в системах ВЭЖХ, электростатический заряд текущего вещества генерирует статическое электричество (электризация потока). (Уровень заряда выше для слабопроводящих растворителей, протекающих через пластиковые трубки. Кроме того, большое количество пузырьков воздуха, протекающих через трубку, может усилить статическое электричество.

A: Заряд, который движется вместе с потоком жидкости
B: Заряд, который есть закреплен на твердой поверхности и не может двигаться

Генерация статического электричества жидкостью, протекающей по твердому телу

2.Накопление статического электрического заряда
Если электростатически заряженная жидкость накапливается в электрически изолированном контейнере, величина заряда постепенно увеличивается до точки, при которой она может легко генерировать высокое напряжение, порядка нескольких кВ.

3. Высвобождение энергии посредством электрического разряда
Если электрический проводник проходит на определенном расстоянии от контейнера, возникает электрический разряд, который высвобождает тепловую энергию.

4.Воспламенение легковоспламеняющихся веществ
Если в окружающей атмосфере имеется достаточная концентрация горючего газа, газ легче воспламеняется.

На рисунке 2 показаны возможные аварийные ситуации.

Ситуации с опасностью поражения статическим электричеством

Воздухозаборник увеличивает статическое электричество

• Предотвращение статического электричества

Для предотвращения несчастных случаев, связанных со статическим электричеством, меры должны быть сосредоточены на предотвращении образования и накопления статического электричества.Кроме того, для дальнейшего предотвращения несчастных случаев важно одновременно принимать несколько профилактических мер. В частности, следует принять следующие меры при использовании большого количества легковоспламеняющихся растворителей.

Действие 1
Используйте металлический контейнер для жидких отходов (с проводящей внутренней поверхностью, такой как металлическая банка с покрытием) и заземлите контейнер.
Контейнеры для жидких отходов, правильно отшлифованные. Нет смысла использовать металлический контейнер, если он не заземлен или провод заземления отсоединился.(P / N 228-21353-91 также может использоваться в качестве заземляющего провода.) Это гарантирует, что статический заряд не накапливается в отработанной жидкости или контейнере.
Даже некоторые металлические контейнеры имеют поверхности с оксидным покрытием или ламинат и, следовательно, могут быть непроводящими. С помощью электрического тестера убедитесь, что емкость заземлена. Если в контейнер для отходов сливается только жидкость с очень низкой проводимостью (10-10 См / м или меньше), можно добавить в контейнер безопасную проводящую жидкость.

Внедрена конфигурация с мерами по предотвращению статического электричества

Мероприятие 2
Чтобы искры не попали в контейнер для отходов, старайтесь, чтобы все зазоры на впускных и выпускных отверстиях были как можно меньше.
(Чтобы минимизировать такие зазоры, крышки по каталогу 228-21354-91 также можно использовать для банок объемом 18 и 4 л.)

Мера 3
Держите электростатически заряженные предметы, включая тела людей, подальше от контейнера для отходов .
Чтобы предотвратить накопление заряда на теле, наденьте антистатическую одежду или обувь, заземлите тело с помощью антистатического браслета (с резистором 1 МОм для защиты тела) или обеспечьте токопроводящие поверхности пола в рабочих зонах, например с антистатическими ковриками.Если вы не приняли никаких антистатических мер, прикоснитесь к заземленному металлическому предмету, прежде чем приближаться к контейнеру для отходов, чтобы заземлить любой электростатический заряд, исходящий от вашего тела.

Мера 4
Используйте трубки с большим внутренним диаметром (например, не менее 2 мм) для дренажных линий, по которым протекает большое количество жидкости.
Пузырьки воздуха в жидкости могут увеличивать электростатический заряд в несколько десятков раз. Проверьте соединения трубок на предмет утечки воздуха.

Измерение 5
Если контейнер для жидких отходов нельзя сделать проводящим, убедитесь, что конец сливной трубки остается ниже поверхности жидкости в контейнере для отходов.Или поместите заземленный металл в жидкость.
Однако этот метод в основном неэффективен для жидкостей с низкой проводимостью (10-10 См / м или меньше).

Мера 6
Используйте контейнер для жидких отходов минимального размера, чтобы минимизировать ущерб в случае пожара.

Действие 7
Повышение уровня влажности (например, выше 65%) может иметь антистатический эффект. Поэтому не допускайте пересыхания помещения.

Аварии, связанные со статическим электричеством, можно предотвратить, соблюдая указанные выше меры.Эти меры могут показаться ненужными, но также важна подготовка к таким возможностям.
Как производитель систем ВЭЖХ, мы надеемся поставлять простые в использовании периферийные устройства, которые также тщательно разработаны с точки зрения безопасности.

Статическое электричество — Science World

Цели

• Опишите движение электронов от одного материала к другому.

• Определите результирующий заряд двух материалов, трущихся друг о друга.

• Объясните, как статический заряд заставляет материалы притягиваться или отталкиваться друг от друга.

Материалы

Фон

Все, что мы видим, состоит из крошечных частиц материи, называемых атомами . Атомы состоят из еще более мелких частей, называемых протонами, электронами и нейтронами. В атоме обычно одинаковое количество протонов и электронов, но иногда электроны можно отодвинуть от своих атомов.

Если вы, например, расчесываете волосы, электроны покидают атомы и молекулы в волосах и переходят к пластиковому гребню. Расческа, покрытая отрицательно заряженными электронами, также становится отрицательно заряженной, а ваши волосы остаются с положительным зарядом. Это «разделение зарядов» является причиной совокупности эффектов, которые мы называем статическим электричеством .

Если два объекта имеют разные заряды, они притягиваются (или притягиваются) друг к другу. Если два объекта имеют одинаковый заряд, они отталкиваются (или отталкиваются) друг от друга.После того, как вы причесались, все волосы будут заряжены одинаковым положительным зарядом. Поскольку вещи с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга, волосы пытаются отойти друг от друга, вставая вверх и от всех остальных волос, в результате получается очень забавная прическа!

Другой пример: если вы идете по ковру, электроны переходят с ковра на вас. Теперь у вас есть лишние электроны. Если на вас накапливаются лишние электроны, они вылетят, когда вы коснетесь такого объекта, как дверная ручка, и сотрясете вас.Поражение происходит в результате быстрого получения или потери электрического заряда.

Когда заряженный объект приближается к нейтральному материалу, электроны на нейтральном материале будут двигаться либо к заряженному объекту (если он имеет положительный заряд), либо от заряженного объекта (если он имеет отрицательный заряд). Другими словами, нейтральный материал «набирает» заряд на своей ближней и дальней стороне, относящийся к заряженному объекту. Это явление называется индуцированным зарядом . В результате обычно нейтральный материал будет иметь небольшой заряд, когда он находится рядом с заряженным объектом, и этого достаточно для притяжения двух.
Электростатические заряды не возникают из-за трения, хотя многие предполагают, что это так.

Если вы потрете воздушным шариком о голову или волочите ногу по ковру, то заряд будет накапливаться, как и при обычной ходьбе или многократном касании головы воздушным шариком! Это простой контакт между двумя разными материалами, который заставляет заряд перемещаться от одного объекта к другому. Трение материалов друг в друга может помочь переместить заряд быстрее, потому что контактирует с большей площадью поверхности.Трение тут ни при чем.

При выполнении любого из этих действий важно учитывать погоду: влажность в воздухе может затруднить накопление зарядов, что приведет к неожиданному поведению экспериментов!

Лучшая «статичная» погода — ясная, солнечная и прохладная.

Словарь

атом — частица вещества, состоящая из протонов, электронов и нейтронов
электрон — субатомная частица с отрицательным электрическим зарядом.
электроскоп — Устройство, обнаруживающее электрический заряд.
индуцированный заряд — Разделение зарядов внутри нейтрального объекта, вызванное близостью заряженного объекта.
протон — субатомная частица с положительным электрическим зарядом.
статическое электричество — Электрические эффекты, вызванные дисбалансом заряда между отрицательно заряженным объектом и положительно заряженным объектом.
Трибоэлектрическая серия — Список, в котором различные материалы ранжируются в соответствии с их тенденцией к получению или потере электронов.

Прочие ресурсы

г. до н.э. Hydro | Power Smart для школ

Как работает материал | Как работают генераторы Ван де Граафа

Чтобы приобрести клюшку или генератор Ван де Граафа: Arbor Scientific

Пластиковые застежки и опасность статического электричества — Craftech Industries — Высокоэффективные пластмассы

Когда пластиковые застежки трутся друг о друга или о пластиковый пакет, в котором они могут храниться, возникает статический заряд. Этот факт, вероятно, вас не удивляет, поскольку почти каждый знаком с повседневной реальностью статического электричества.

Большинство из нас распознает электростатический разряд (ESD) как «шок», который мы получаем, идя по покрытому ковром полу и касаясь металлической дверной ручки. Все мы сталкивались со статическим прилипанием к предмету одежды, взятому из сушилки. Атмосферный разряд статического электричества — это научное объяснение возникновения молнии.

Так почему же статическое электричество так опасно для пластиковых деталей? Когда пластиковые компоненты заряжаются, к заряду будут притягиваться частицы грязи, включая пыль, кусочки пластика, волосы, смазочно-охлаждающие масла и другой мусор.Твердые частицы на пластиковых деталях вызывают проблемы в таких ситуациях, как медицина, производство электроники и полупроводников, и это лишь некоторые из них. Из-за статического заряда никакая обычная промывка, продувка или натяжение деталей не приведет к смещению частиц. Единственный способ очистить пластиковые застежки — найти способ высвободить заряд и высвободить частицы. Для выполнения этой задачи были разработаны устройства для электростатического разряда (ESD). Чтобы понять, как работают эти инструменты, мы должны сначала более подробно изучить статическое электричество.

Начнем со строения атома. В середине каждого атома находится ядро. Он состоит из двух видов частиц: протонов и нейтронов. Вокруг ядра вращаются электроны. Хотя ядро ​​очень велико по сравнению с вращающимися электронами, большая часть атома — это пустое пространство. * Протоны, нейтроны и электроны имеют электрический заряд. Протоны имеют положительный (+) заряд, электроны имеют отрицательный заряд (-), а нейтроны не имеют заряда, что делает их нейтральными.Заряд одного протона равен заряду одного электрона. Если атом содержит одинаковое количество протонов и электронов, он имеет нейтральный электрический заряд. Протоны и нейтроны, составляющие ядро, тесно связаны друг с другом, а вращающиеся электроны — нет. Они могут переходить от одного атома к другому. Итак, если атом теряет электроны, он становится положительно заряженным, а если он приобретает электроны, он будет иметь отрицательный заряд.

Некоторые материалы, такие как пластик, ткань и стекло, не отдают электроны легко.Это изоляторы. Такие материалы, как металлы, легче теряют электроны и называются проводниками. Поскольку пластмассы являются изоляторами, они плохо проводят электричество. Электрические заряды имеют тенденцию накапливаться на поверхности изоляторов, что приводит к возникновению статического электричества. Статическое электричество — это дисбаланс положительных и отрицательных ионов на поверхности объекта. Статическое электричество называется так потому, что оно находится в состоянии покоя, а не в движении. Точнее, его следует называть статическим зарядом, что означает избыток или недостаток электронов, которые не движутся.

Итак, откуда взяться ионизирующее устройство с электростатическим разрядом (ESD)? Ионизаторы ESD нейтрализуют статический заряд, уравновешивая ионы между молекулами газов в окружающем воздухе. Чтобы удалить статический заряд, прилипший к поверхности пластиковых застежек, необходимо подавать больше положительных и отрицательных ионов и распределять эти ионы по изолирующему объекту. Статический заряд нейтрализуется, и пластмассовые детали больше не притягивают грязь или пыль.

Наиболее распространенными промышленными устройствами ESD являются коронирующие ионизаторы, которые работают за счет приложения высокого напряжения к кончику острого наконечника или сопла. Часто эти устройства имеют вентилятор для распространения ионизированных частиц по воздуху. Ионизаторы ESD также используются во многих высокотехнологичных рабочих средах для управления электростатическим разрядом. Эти устройства используются для контроля статического электричества на проводниках, которые нельзя заземлить, или, как обсуждалось выше, на изоляторах, таких как пластиковые крепежи.

* Хотя физики-ядерщики признают другие субатомные частицы, нам нет необходимости рассматривать их в этом обсуждении.

Ищете дополнительную информацию о пластиковых застежках? Загрузите наше бесплатное руководство по высокопроизводительным пластиковым материалам!

Основы статического электричества | OPW Retail Fueling EMEA

Откуда статическое электричество?

Статическое электричество генерируется, когда топливо с низкой проводимостью, такое как бензин, течет по непроводящей трубе. Отрицательные заряды накапливаются на стенках трубы, а положительные уносятся с топливом.Это разделение зарядов аналогично тому, что происходит, когда два непроводящих материала трутся друг о друга. Попробуйте потереть воздушный шар о кожу или волосы, чтобы испытать электростатический заряд.

Так как непроводящая труба не может рассеивать или отводить заряды, они накапливаются на стенке трубы. Больше зарядов генерируется топливом с низкой проводимостью, высокой скоростью потока, турбулентностью, вызываемой изгибами, пламегасителями, фильтрами и т. Д., А также любыми примесями в топливе. Испытания непроводящих труб показали, что возможны заряды до 90 000 В.

Щелкните, чтобы воспроизвести анимацию генерации заряда — Принцип 1

Заряды распределяются по стенке трубы неравномерно, а зависят от потока топлива и турбулентности в трубе. Разряд может происходить между стенкой трубы и заземленным предметом (металлическим фланцем или подобным), между стенкой трубы и топливом или между различными заряженными участками на стенке трубы.

Если в трубе имеется легковоспламеняющаяся атмосфера, она может воспламениться от разряда.Известно, что это произошло около конца наливных труб в точке налива

.

Заряды в трубе также создают вокруг трубы электростатическое поле. Незаземленные проводящие объекты в этом поле получат индуцированный электростатический потенциал. Это означает, что фланцы, юбочные зажимы и другие предметы за пределами трубы могут иметь опасный потенциал, если они должным образом не соединены и не заземлены. Разряды могут происходить от этих объектов к любому проводящему объекту с разным потенциалом: заземленным объектам, инструментам или людям.

Щелкните, чтобы воспроизвести анимацию электростатической индукции — Принцип 2

Токопроводящие трубопроводы рассеивают статические заряды

В проводящей системе меньше зарядов создается потоком топлива, и эти заряды немедленно рассеиваются на землю.

Нажмите, чтобы воспроизвести анимацию рассеивания в проводящей трубе

.