Статическое напряжение. Детская забава или смертельная опасность? Статическое электричество — что это такое, как генерируется и проблемы с ним связанные Статичное электричество

Повседневная деятельность любого человека связана с его перемещением в пространстве. При этом он не только ходит пешком, но и ездит на транспорте.

Во время любого движения происходит перераспределение статических зарядов, изменяющих баланс внутреннего равновесия между атомами и электронами каждого вещества. Он связан с процессом электризации, образованием статического электричества.

У твердых тел распределение зарядов происходит за счет перемещения электронов, а у жидких и газообразных - как электронов, так и заряженных ионов. Все они в комплексе создают разность потенциалов.

Причины образования статического электричества

Наиболее распространенные примеры проявления сил статики объясняют в школе на первых уроках физики, когда натирают стеклянные и эбонитовые палочки о шерстяную ткань и демонстрируют притяжение к ним мелких кусочков бумаги.

Также известен опыт по отклонению тонкой струи воды под действием статических зарядов, сконцентрированных на эбонитовом стержне.

В быту статическое электричество проявляется чаще всего:

при ношении шерстяной или синтетической одежды;

хождении в обуви с резиновой подошвой или в шерстяных носках по коврам и линолеуму;

пользовании пластиковыми предметами.

Ситуацию усугубляют:

сухой воздух внутри помещений;

железобетонные стены, из которых выполнены многоэтажные здания.

Как создается статический заряд

Обычно физическое тело содержит в себе равное количество положительных и отрицательных частиц, за счет чего в нем создан баланс, обеспечивающий его нейтральное состояние. Когда оно нарушается, то тело приобретает электрический заряд определённого знака.

Под статикой подразумевают состояние покоя, когда тело не движется. Внутри его вещества может происходить поляризация - перемещение зарядов с одной части на другую или перенос их с рядом расположенного предмета.

Электризация веществ происходит за счет приобретения, удаления или разделения зарядов при:

взаимодействии материалов за счет сил трения или вращения;

резком температурном перепаде;

облучении различными способами;

разделении или разрезании физических тел.

Распределяются по поверхности предмета или на удалении от нее в несколько междуатомных расстояний. У незаземленных тел они распространяются по площади контактного слоя, а у подключенных к контуру земли стекают на него.

Приобретение статических зарядов телом и их стекание происходит одновременно. Электризация обеспечивается тогда, когда тело получает бо́льший потенциал энергии, чем расходует во внешнюю среду.

Из этого положения вытекает практический вывод: для защиты тела от статического электричества необходимо с него отводить приобретаемые заряды на контур земли.

Способы оценки статического электричества

Физические вещества по способности образовывать электрические заряды разных знаков при взаимодействии трением с другими телами, характеризуют по шкале трибоэлектрического эффекта. Часть их показана на картинке.

В качестве примера их взаимодействия можно привести следующие факты:

хождение в шерстяных носках или обуви с резиновой подошвой по сухому ковру может зарядить человеческое тело до 5÷-6 кВ;

корпус автомобиля, едущего по сухой дороге, приобретает потенциал до 10 кВ;

ремень привода, вращающий шкив, заряжается до 25 кВ.

Как видим, потенциал статического электричества достигает очень больших величин даже в бытовых условиях. Но он не причиняет нам большого вреда потому, что не обладает высокой мощностью, а его разряд проходит через высокое сопротивление контактных площадок и измеряется в долях миллиампера или чуть больше.

К тому же его значительно уменьшает влажность воздуха. Ее влияние на величину напряжения тела при контакте с различными материалами показано на графике.

Из его анализа следует вывод: во влажной среде статическое электричество проявляется меньше. Поэтому для борьбы с ним используют различные увлажнители воздуха.

В природе статическое электричество может достигать огромных величин. При перемещении облаков на дальние расстояния между ними скапливаются значительные потенциалы, которые проявляются молниями, энергии которых бывает достаточно для того, чтобы расколоть вдоль ствола вековое дерево или сжечь жилое здание.

При разряде статического электричества в быту мы чувствуем «пощипывания» пальцев, видим искры, исходящие от шерстяных вещей, ощущаем снижение бодрости, работоспособности. Ток, действию которого подвергается наш организм в быту, отрицательно сказывается на самочувствии, состоянии нервной системы, но он не приносит явных, видимых повреждений.

Производители измерительного промышленного оборудования выпускают приборы, позволяющие точно определить величину напряжения накопленных статических зарядов как на корпусах оборудования, так и на теле человека.

Как защититься от действия статического электричества в быту

Каждый из нас должен понимать процессы, которые образуют статические разряды, представляющие угрозу для нашего организма. Их следует знать и ограничивать. С этой целью проводятся различные обучающие мероприятия, включая популярные телепередачи для населения.

На них доступными средствами показываются способы создания статического напряжения, принципы его замера и методы выполнения профилактических мероприятий.

Например, учитывая трибоэлектрический эффект, лучше всего для расчесывания волос использовать расчески из натурального дерева, а не металла или пластика, как делает большинство людей. Древесина обладает нейтральными свойствами и при трении по волосам не образует заряды.

Для снятия статического потенциала с корпуса автомобиля при его движении по сухой дороге служат специальные ленты с антистатиком, крепящиеся к днищу. Различные их виды широко представлены в продаже.

Если такой защиты на автомобиле нет, то потенциал напряжения можно снимать кратковременным заземлением корпуса через металлический предмет, например, ключ зажигания автомобиля. Особенно важно выполнять эту процедуру перед заправкой топливом.

Когда на одежде из синтетических материлов накапливается статический заряд, то снять его можно обработкой паров из специального баллончика с составом «Антистатика». А вообще лучше меньше пользоваться подобными тканями и носить натуральные материалы из льна или хлопка.

Обувь с прорезиненной подошвой тоже споосбствует накапливанию зарядов. Достаточно положить в нее антистатические стельки из натуральных материалов, как вредное воздействие на организм будет снижено.

Влияние сухого воздуха, характерного для городских квартир в зимнее время, уже обговорено. Специальные увлажнители или даже небольшие куски смоченной материи, положенные на бытарею, улучшают обстановку, снижают процесс образования статического электричества. А вот регулярное выполнение влажной уборки в помещениях позволяет своевременно удалять наэлектризованные частички и пыль. Это один из лучших способов защиты.

Бытовые электрические приборы при работе тоже накапливают на корпусе статические заряды. Снижать их воздействие призвана система уравнивания потенциалов, подключаемая к общему контуру заземления здания. Даже простая акрилловая ванна или старая чугунная конструкция с такой же вставкой подвержена статике и требует защиты подобным способом.

Как выполняется защита от действия статического электричества на производстве

Факторы, снижающие работоспособность электронного оборудования

Разряды, возникающе при изготовлении полупроводниковых материалов, способны причинить большой вред, нарущить электрические характеристики приборов или вообще вывести их из строя.

В условиях производства разряд может носить случайный характер и зависеть от ряда различных факторов:

величин образовавшейся емкости;

энергии потенциала;

электрического сопротивления контактов;

вида переходных процессов;

других случайностей.

При этом в начальный момент порядка десяти наносекунд происходит возрастание тока разряда до максимума, а затем он снижается в течение 100÷300 нс.

Характер возникновения статического разряда на полупроводниковый прибор через тело оператора показан на картинке.

На величину тока оказывают влияние: емкость заряда, накопленного человеком, сопротивление его тела и контактных площадок.

При производстве электротехнического оборудования статический разряд может создаться и без участия оператора за счет образования контактов через заземленные поверхности.

В этом случае на ток разряда влияет емкость заряда, накопленная корпусом прибора и сопротивление образовавшихся контактных площадок. При этом на полупроводник в первоначальный момент одновременно влияют наведенный потенциал высокого напряжения и разрядный ток.

За счет такого комплексного воздействия повреждения могут быть:

1. явными, когда работоспособность элементов уменьшена до такой степени, что они становятся непригодными к эксплуатации;

2. скрытыми - за счет снижения выходных параметров, иногда даже укладывающихся в рамки установленных заводских характеристик.

Второй вид неисправностей обнаружить сложно: они сказываются чаще всего потерей работоспособности во время эксплуатации.

Пример подобного повреждения от действия высокого напряжения статики демонстрируют графики отклонения вольт амперных характеристик применительно к диоду КД522Д и интегральной микросхеме БИС КР1005ВИ1.

Коричневая линия под цифрой 1 показывает параметры полупроводниковых приборов до испытаний повышенным напряжением, а кривые с номером 2 и 3 - их снижение под действием увеличенного наведенного потенциала. В случае №3 оно имеет большее воздействие.

Причинами повреждений могут быть действия от:

завышенного наведенного напряжения, которое пробивает слой диэлектрика полупроводниковых приборов или нарушает структуру кристалла;

высокой плотности протекающего тока, вызывающей большую температуру, приводящую к расплавлению материалов и прожигу оксидного слоя;

испытания, электротермотренировки.

Скрытые повреждения могут сказаться на работоспособности не сразу, а через несколько месяцев или даже лет эксплуатации.

Способы выполнения защит от статического электричества на производстве

В зависимости от типа промышленного оборудования используют один из следующих методов сохранения работоспособности или их сочетания:

1. исключение образования электростатических зарядов;

2. блокирование их попадания на рабочее место;

3. повышение стойкости приборов и комплектующих приспособлений к действию разрядов.

Способы №1 и №2 позволяют выполнять защиту большой группы различных приборов в комплексе, а №3 - используется для отдельных устройств.

Высокая эффективность сохранения работоспособности оборудования достигается помещением его внутрь клетки Фарадея - огражденного со всех сторон пространства мелкоячеистой металлической сеткой, подключенной к контуру заземления. Внутри нее не проникают внешние электрические поля, а статическое магнитное - присутствует.

По этому принципу работают кабели с экранированной оболочкой.

Защиты от статики классифицируют по принципам исполнения на:

физико-механические;

химические;

конструкционно-технологические.

Первые два способа позволяют предотвратить или уменьшить процесс образования статических зарядов и увеличить скорость их стекания. Третий прием защищает приборы от воздействия зарядов, но он не влияет на их сток.

Улучшить стекание разрядов можно за счет:

создания коронирования;

повышения проводимости материалов, на которых накапливаются заряды.

Решают эти вопросы:

ионизацией воздуха;

повышением рабочих поверхностей;

подбором материалов с лучшей объемной проводимостью.

За счет их реализации создают подготовленные заранее магистрали для стекания статических зарядов на контур заземления, исключения их попадания на рабочие элементы приборов. При этом учитывают, что общее электрическое сопротивление созданного пути не должно превышать 10 Ом.

Если материалы обладают большим сопротивлением, то защиту выполняют другими способами. Иначе на поверхности начинают скапливаться заряды, которые могут разрядиться при контакте с землей.

Пример выполнения комплексной электростатической защиты рабочего места для оператора, занимающегося обслуживанием и наладкой электронных приборов, показан на картинке.

Поверхность стола через соединительный проводник и токопроводящий коврик подключена к контуру заземления с помощью специальных клемм. Оператор работает в специальной одежде, носит обувь с токопроводящей подошвой и сидит на стуле со специальным сидением. Все эти мероприятия позволяют качественно отводить скапливающиеся заряды на землю.

Работающие ионизаторы воздуха регулируют влажность, снижают потенциал статического электричества. При их использовании учитывают, что повышенное содержание паров воды в воздухе отрицательно влияет на здоровье людей. Поэтому ее стараются поддерживать на уровне порядка 40%.

Также эффективным способом может быть регулярное проветривание помещения или использование в нем системы вентиляции, когда воздух проходит через фильтры, ионизируется и смешивается, обеспечивая таким образом нейтрализацию возникающих зарядов.

Для снижения потенциала, накапливаемого телом человеком, могут применяться браслеты, дополняющие комплект антистатической одежды и обуви. Они состоят из токопроводящей полосы, которая крепится на руке с помощью пряжки. Последняя подключена к проводу заземления.

При этом способе ограничивают ток, протекающий через человеческий организм. Его величина не должна превышать один миллиампер. Бо́льшие значения могут причинять боль и создавать электротравмы.

Во время стекания заряда на землю важно обеспечить скорость его ухода за одну секунду. С этой целью применяют покрытия пола с малым электрическим сопротивлением.

При работе с полупроводниковыми платами и электронными блоками защита от повреждения статическим электричеством обеспечивается также:

принудительным шунтированием выводов электронных плат и блоков во время проверок;

использованием инструмента и паяльников с заземлёнными рабочими головками.

Емкости с легковоспламеняющимися жидкостями, расположенные на транспорте, заземляются с помощью металлической цепи. Даже фюзеляж самолета снабжается металлическими тросиками, которые при посадке работают защитой от статического электричества.

Если электрические заряды свободно перемещаются по проводнику, это называется электрическим током. Если они останавливаются без движения, начинают накапливаться на чем-либо, следует говорить о статическом электричестве. В соответствии с ГОСТом, статикой называют совокупность возникновения, сохранения и свободного накопления электрического заряда на внешней поверхности диэлектризованных материалов или на изоляторах.

Возникновение статического электричества

Когда физическое тело находится в обычном нейтральном состоянии, баланс отрицательно и положительно заряженных частиц в нем соблюдается. Если же он нарушается, в теле образуется электрозаряд с тем или иным знаком, возникает поляризация – заряды приходят в движение.

Дополнительная информация. Каждый физический объект способен производить заряды либо положительного, либо отрицательного направления, чем и характеризуются по трибоэлектрической шкале.

Например:

• позитивные: воздух, шкура, асбест, стекло, кожа, слюда, шерсть, мех, свинец;
• негативные: эбонит, тефлон, селен, полиэтилен, полиэстер, латунь, медь, никель, латекс, янтарь;
• нейтральные: бумага, хлопок, древесина, сталь.

Статическая электризация предметов может происходить вследствие различных причин. Главными из них являются следующие:

• непосредственный контакт между телами с последующим разделением: трение (между диэлектриками или диэлектриком и металлом), наматывание, разматывание, перемещение слоев материала друг относительно друга и другие подобные манипуляции;
• мгновенное изменение температуры окружения: резкое охлаждение, помещение в духовку и др.;
• радиационное воздействие, облучение ультрафиолетом или рентгеновскими лучами, наведение сильных электрических полей;
• процессы резания – на станках для раскроя или разрезания бумажных листов;
• специальное направленное наведение статистическим разрядом.

На молекулярном уровне возникновение статического электричества происходит вследствие сложных процессов, когда электроны и ионы со сталкивающихся неоднородных поверхностей с разными атомарными связями поверхностного притягивания начинают перераспределяться. Чем быстрее материалы или жидкости перемещаются друг относительно друга, ниже их удельное сопротивление, больше площади, вступающие в контакт и усилия взаимодействия, тем выше будут степень электризации и электрический потенциал.

Источниками возникновения электростатики, как в бытовых, так и в промышленных условиях, являются компьютерная и офисная техника, телевизоры и прочие агрегаты и приборы, питающиеся от электрического тока. Например, у самого простого компьютера имеется пара вентиляторов для охлаждения системного блока. При разгоне воздуха частички пыли, содержащиеся в нем, электризуются и, сохраняя заряд, оседают на окружающих предметах, коже и волосах людей и даже проникают в легкие.

Также статика в большом количестве накапливается на экранах мониторов. В домах и производственных помещениях электростатические заряды образуются на полах, покрытых линолеумом или ПВХ-плиткой, на людях (в волосах и на синтетической одежде).

В природе очень мощным бывает статическое электричество, возникающее при перемещении облачных масс: между ними возникают огромные потенциалы электроэнергии, что проявляется в грозовых разрядах.

В промышленности часто встречается образование статических зарядов в случаях:

• трения лент транспортеров о валы, ремней проводов – о шкивы (особенно в случаях буксовки и застревания);
• при прохождении горючих жидкостей по трубопроводам;
• заполнении цистерн бензином и прочими жидкими нефтяными фракциями;
• попадания и продвижения пылинок в воздухопроводах с большой скоростью;
• во время размалывания, перемешивания и отсеивания сухих веществ;
• во время взаимного сжимания диэлектрических материалов разного рода и консистенции;
• обработке пластических масс механическим способом;
• прохождении сжиженного газа (особенно содержащего суспензии или пыль) по трубопроводам;
• перемещения тележек с прорезиненными шинами по изолирующему половому покрытию.

Опасность статического электричества

Наибольшую опасность накопившееся статическое электричество представляет на промышленном производстве. Может произойти неожиданное воспламенение горючего материала искрами от прикосновения оператора с оборудованием на заземлении и последующим взрывом. Энергия электростатических разрядом иногда составляет около 1,4 джоулей – это более чем достаточно для приведения смесей пыли, пара, газа и воздуха, присутствующих в любых горючих веществах, в состояние горения. По ГОСТу наибольшая энергия накопленных зарядов на поверхности промышленного объекта не должна быть более 40 процентов от наименьшей энергии для загорания материала.

При протекании некоторых технологических операций, например:

• пересыпании и перевозке песка в грузовиках;
• прокачке топлива по трубопроводам;
• переливании спирта, бензола, эфира в незаземленные цистерны с большой скоростью;
• при транспортерных работах и др. генерируются электрические потенциалы от 3 до 80 киловольт.

Обратите внимание! Для того чтобы взорвались бензиновые пары, достаточно 300 вольт, горючие газы – 3 киловольта, а горючие пыли – около 5 киловольт.

Статика также негативно отражается на работе всех точных и сверхточных приборов, радиосвязном оборудовании, создает большие проблемы в функционировании средств автоматики и телевизионной механики. Многие детали сложных электронных приборов просто не рассчитаны на такие высокие значения напряжения, образуемые статическим разрядом. Он выводит эти детали из строя, в результате чего у приборов теряется точность работы.

На людях также могут скапливаться заряженные частицы, если они носят обувь с подошвами, не проводящими ток, шерстяную, шелковую или синтетическую одежду. Электризация происходит при движении (если половое покрытие не проводит электроток) и взаимодействии с диэлектрическими предметами.

Воздействие статики на человеческое тело осуществляется в виде продолжительно протекающего электротока слабого напряжения или же моментного разряда, что вызывает легкие и не всегда приятные покалывания на коже (иногда они оцениваются как умеренные или даже сильные уколы). В целом, такое воздействие потенциалом не выше 7 джоулей считается неопасным для здоровья, однако, даже слабый разряд тока может привести к рефлекторному сокращению мышц, что чревато различными производственными травмами (попадание в рабочие зоны механизмов, захват частей тела или одежды неогороженными двигающимися элементами машин, падение с высоты).

Если рассматривать действие статического электричества на человеческий организм на клеточном уровне, то в результате срабатывания нейрорефлекторного механизма происходит раздражение кожных нейронов и мельчайших капилляров. Это приводит к изменениям в ионном составе тканей нашего тела, что проявляется в повышенной утомляемости в течение дня, постоянному раздраженному психическому состоянию, нарушению ритма сна и другим проблемам в функционировании центральной нервной системы. Общая работоспособность снижается. Провоцируемые постоянным воздействием статического электричества спазмы кровеносных сосудов могут стать причиной брадикардии – уменьшения частоты сокращений сердечной мышцы и повышенного кровяного давления.

Способы защиты от статики на производстве

Против вредного и опасного проявления накопленного статического электротока в производственных условиях разрабатывается и применяется комплекс защитных мероприятий. В их основе лежат следующие методы:

• повышение проводящих свойств материалов и окружающей рабочей среды, что приводит к рассеиванию в пространстве периодически появляющихся электрозарядов статики;
• снижение скоростей обработки и перемещения материалов, что значительно уменьшает возможности генерирования статических электрозарядов;
• полномасштабное применение грамотно устроенного заземления, что помогает исключить накопление опасных потенциалов;
• повышение устойчивости самих машин и механизмов к действию статистических разрядов;
• недопущение проникновения электрического тока в рабочую зону.

Все способы, применяемые для предотвращения статических электрических разрядов, разделяют на конструкционные, технологические, химические, физические и механические. Три последних направлены главным образом на снижение активности генерирования электрозарядов и быстрейшему их уходу в почву. В то же время первые из перечисленных методов с заземлением не связаны.

В качестве высоконадежного средства защиты от статического электричества выступает так называемая клетка Фарадея. Она выполняется в виде мелкоячеистой сетки, ограждающей машины по всей площади, у нее имеется подключение к контуру заземления.

Благодаря такой конструкции, поля электричества не проникают внутрь клетки Фарадея, а на магнитное поле она никак не влияет. Электрические кабели, покрытые предварительно экраном из металлического листа, защищаются по таким же принципам.

Электростатический заряд можно оптимально уменьшить посредством возрастания токопроводимости промышленных материалов и проведением коронирования (т.е. создания на поверхности материалов воздушной плазмы коронным разрядом комнатной температуры). Достигается это с помощью специального подбора материалов, имеющих повышенную объемную проводимость, наращиванием рабочих площадей и повышением ионизации воздуха вокруг защищаемых механизмов. Специальные агрегаты – ионизаторы, генерируют положительно и отрицательно заряженные ионы, которые притягиваются к противоположно заряженным диэлектрикам и нейтрализуют их заряды.

Важно! Для веществ с высоким электросопротивлением такие способы защиты от статики не подходят.

Обязательным в перечне мероприятий по защите от статического электричества является заземление. В состав заземляющего устройства входит заземлитель (проводящий элемент) и проводник заземления между заземляющей точкой на почве и заземлителем. Достаточным заземление против электростатики считается при сопротивлении в любой точке оборудования не выше 1 мегаОм. Для оборудования часто используются проводящие пленки, покрывающие рабочую поверхность.

В рабочих помещениях настилаются антистатические полы, операторы должны работать в антистатической одежде и обуви (при этом сопротивление материала подошв не выше 100 ом).

Защита от статического электричества в быту

В бытовых условиях существует комплекс мер и мероприятий, помогающих предотвратить образование электростатических разрядов:

• влажная уборка, проводимая каждый день, снижает объем циркулирующей в воздухе пыли;
• недопущение пересыхания воздуха, ежедневное проветривание помещений;
• применение в уборке антистатических щеток;

• использование антистатических предметов мебели;
• отделка дома материалами, которые хорошо снимают статику: древесина, антистатический линолеум и другие;
• что касается одежды, шерстяную одежду снимать медленными движениями, а для снятия эффекта прилипания шелковых вещей – использовать антистатические спреи;
• не гладить шерсть животных при холодном и сухом воздухе;
• волосы расчесывать расческами из дерева или металла вместо пластиковых гребней.

Не стоит забывать о защите личных автомобилей от образования статики на кузове машины, особенно перед заправкой его бензином. Делается это с помощью простой антистатической полоски под днищем кузова.

Статическое электричество – это свободные электрические заряды, собираемые на различных диэлектриках. И в промышленности, и в быту происходит накопление совсем неполезного статического электричества, и необходима защита от него, поскольку такие заряды способны нанести вред как машинам, механизмам, так и промышленным объектам и здоровью человека. Только надежные методы способны свести на нет или же совсем не допустить этого отрицательного явления.

Видео

Оно может возникать на изолированных проводниках, на поверхности или в объеме диэлектриков.

Трение, возникающее при соприкосновении двух веществ разного рода, ведет к электризации диэлектриков. Это происходит из-за различных молекулярных и атомных сил. Можно сказать, что статическое электричество получается при нарушении их равновесия благодаря приобретению или потере электрона.

Объяснить этот процесс очень просто. Состояние равновесия атома достигается при наличии одинакового числа протонов и электронов. Перемещаясь от одного атома к другому, электроны формируют положительные и отрицательные ионы. При их дисбалансе и возникает статическое электричество.

Протоны и электроны имеют одинаковый электрический заряд, но с разной полярностью. Он измеряется в кулонах и определяет количество электричества, которое проходит за 1 сек. в поперечном сечении проводника. Статический заряд прямо пропорционален числу неустойчивых ионов, то есть дефициту или избытку электронов.

Статическое электричество способно генерироваться. Это происходит за счет отсутствия у положительного иона одного электрона, вследствие чего он может принимать от отрицательной частицы свободный электрон. В свою очередь отрицательный ион может представлять собой атом либо молекулу, обладающую большим количеством электронов. В этих случаях имеется один электрон, который способен нейтрализовать положительный заряд.

Основными причинами, влекущими за собой возникновение статического электричества, являются:

• отдаление или контакт двух материалов;
• быстрые температурные перепады;
• УФ-излучение, радиация, сильные электрические поля, ;
• операции, производимые путем нарезания (раскроечные станки или бумагорезальные машины);
• наведение, то есть возникновение электрического поля, вызванного статическим зарядом.

Явление, называемое статическим электричеством, встречается повсеместно в быту. Электростатический разряд происходит при очень высоких показателях напряжения, но при низких токах. При этом не возникает опасности для человека.

Несмотря на это, защита от статического электричества необходима, так как оно может быть опасным для многих элементов электроприборов. От него очень часто страдают транзисторы, микропроцессоры, схемы и т.д. Работая с радиоэлектронными компонентами, необходимо принимать меры и предотвращать накопление статического заряда.

Прямая опасность существует при молниях, возникающих в процессе образования грозовых облаков. Облака вследствие движения воздушных потоков, которые насыщены водными парами, могут образовывать Также такие разряды часто возникают между заряженными облаками и землей. В этом случае нужна защита от статического электричества в виде молниеотводов. Они способны провести разряд прямиком в землю. Кроме молний, грозовое облако создает опасные электрические потенциалы на изолированных предметах из металла из-за процесса

Легкие получаемые в результате различных проявлений статического электричества, с первого взгляда безобидны, но это далеко не так. Это явление может скрывать в себе большую опасность, так как возникающая искра способна вызывать возгорание. Статическое электричество и защита от него - это два понятия, которые должны быть известны каждому, так как из-за незнания случаются порой серьезные неприятности.

В быту и на производстве необходимо предупреждать возникновение такой разновидности электричества. Для этого следует проводить регулярно Легковоспламеняющиеся жидкости - это еще одна серьезная угроза. Ими необходимо пользоваться в хорошо проветриваемых местах, что позволяет частично предотвратить статическое электричество (и защита от него в таком случае вам почти гарантирована). Используйте в процессе работы с такими жидкостями натуральную одежду, заземление вращающихся механизмов и только металлическую тару для хранения жидкостей, способных быстро воспламеняться.

Дата публикации: 29.01.2016

В нашей жизни мы каждый день сталкиваемся с действием статического электричества. Иногда это нас раздражает, кого-то даже пугает, кто-то не обращаем внимания на подобные вещи. Но всегда лучше знать, что нас окружает и как избежать незанчительных, но всегда неприятный последствий действия статического электричества. В этом совете ма как раз и расскажем вам об этом.

По теории все вещества в своём составе имеют атомы. В атоме одинаковое число протонов и нейтронов. Протоны имеют положительный заряд, электроны - отрицательный, то есть имеют противоположную полярность и взаимно притягиваются. Атом находится в равновесии. Но электроны могут перемещаться, тогда образуются положительные и отрицательные ионы. Ионы сами не перемещаются. Когда их заряд увеличивается или уменьшается, возникает дисбаланс, то есть статическое электричество. Статический заряд может быть положительным или отрицательным. Заряды с одинаковой полярностью отталкиваются, с противоположной притягиваются.

По способности проводить заряды вещества условно делят на проводники, полупроводники и диэлектрики. Статические заряды возникают на поверхности твёрдых материалов и жидкостей при больших скоростях вращения, движения, при дроблении, при контактах и разъёме между соприкасающимися материалами, при быстром увеличении температуры, при высоком ультрафиолетовом или рентген излучении, высокой радиации, при индукции в сильном электрическом поле, при низкой влажности воздуха. При влажности воздуха ниже 50% диэлектрические материалы сильнее электризуются, при влажности воздуха более 85% статическое электричество практически не возникает, так как воздух становится электропроводным.

В нашей жизни мы каждый день сталкиваемся с действием статического электричества. Мы никогда не сможем отказаться на работе и в быту от современного оборудования, приборов, машин, тканей, жидкостей, поэтому всегда будем сталкиваться с действием статического электричества.

В промышленных производствах при работе с листовыми пластиками (их соединение и разъединение), в текстильной и бумажной промышленности (сматывание и разматывание рулонов ткани и бумаги) всегда наблюдаются явления электризации. В мукомольной промышленности, в производстве сахара, в колбасном производстве (при измельчении, фильтровании, просеивании, пересыпании веществ) возникает статическое электричество. Статическое электричество возникает и в нефтепереработке, на спиртзаводах при переливании и перекачке жидкостей. Со статическим электричеством встречаются в химическом производстве при изготовлении пластмасс; в радиоэлектронной промышленности при производстве и транспортировке приборов и микросхем; в офисных помещениях, где находятся телевизоры, компьютеры и различная оргтехника. Кондиционеры и вентиляторы, выдувая наэлектризованные пылинки, повышают статический заряд в помещении; любые электроприборы создают при работе электростатические поля. Электростатические заряды возникают на поверхности самолёта при трении об воздух; на поверхности автомобиля, двигающегося в сухую погоду, если резина колёс обладает хорошей изоляцией. Статическое электричество может возникнуть в результате индукции от электрического поля высоковольтной линии электропередач (ЛЭП) или грозы. Простым примером возникновения статического заряда может быть ходьба, когда происходит контакт подошвы с ковром, затем их разделение.

Дома источником статического электричества служат любые электроприборы, телевизор, компьютер, экран монитора, синтетическая одежда, шторы из синтетики и подушки, полиэтиленовые пакеты, даже расчёска из пластика. Все мы знаем, как волосы тянутся за расчёской, так как заряжены с ней разноимённо, и встают "дыбом", так как зарядились между собой одинаковым зарядом и поэтому разлетаются в разные стороны.

Величина зарядов статического электричества зависит многих вещей: от электропроводности материалов, от их диэлектрической проницаемости, от скорости движения, от трения частиц, от температуры и влажности воздуха. Статические заряды могут частично взаимно нейтрализоваться из-за некоторой электропроводности воздуха, могут стекать на землю по поверхности оборудования.

Но в некоторых случаях заряды велики и разность потенциалов велика. Тогда происходит искровой разряд между наэлектризованными частями оборудования или происходит разряд на человека. Например, у машины под линией ЛЭП может зарядиться наведённым зарядом металлическая дверь и разрядится она на дотронувшегося до двери человека, что может быть опасно для человека. Большая опасность возникает при молниях. При движении воздушных потоков облака могут образовывать электрические разряды, также разряды могут быть между заряженными облаками и землёй. Эти разряды могут разрядиться на человека, где нет молниеотводов.

Ещё пример статического разряда. Часто бывает, что водитель получает электроудар, покидая свою машину, потому что между сиденьем и одеждой в момент подъёма возникает заряд. Однако можно избежать удара, если до подъёма водитель дотрагивается до металлической детали (до рамы), тогда заряд успевает безопасно стечь через кузов и шины на землю.

Возникновение разрядов (искрение) на производствах - нежелательно, так как препятствует нормальной работе. Статическое электричество для различных электронных приборов - транзисторов, микропроцессоров - вредно, так как возникающее искрение имеет высокое напряжение и может вывести из строя.При искрении может возникнуть опасность пожара там, где ведётся работа с горючими жидкостями, смесями, легко воспламеняющимися растворами. У таких смесей, жидкостей есть минимальная энергия воспламенения. Это приходится учитывать. Если эта энергия ниже энергии разряда, возникает возгорание.

Человеческое тело является хорошим проводником, но так же может накапливать заряды. Если оператор находится в электрическом поле и держится за заряженный объект (например, за намотанную бобину плёнки), то его тело зарядится. Заряд остаётся в теле человека, если он в обуви на изолирующей подошве. Если оператор дотронется до металлических деталей, заряд может стечь и оператор получит электроудар, то - есть проскакивает искра. Так точно при работе с воспламеняющимися жидкостями. Если тело оператора будет генерировать заряд (передвижение по диэлектрикам, одет в синтетическую ткань, обувь с изолирующей подошвой), оператор может спровоцировать возгорание жидкости или растворителя.

В ряде случаев статическая электризация человека последующий разряд с человека на землю или заземлённое оборудование или разряд с незаземлённого оборудования через тело человека могут вызвать боль или нервные ощущения у человека. Человек в результате неожиданного болевого укола может сделать в ответной реакции резкие движения, упасть с высоты, получить травму, испугаться возникшего возгорания жидкости. В этом опасность статических разрядов. При разрядах электротравмы нет, но считается, что электрическое поле повышенной напряжённости вредно для человека. При длительном пребывании в таком поле могут наблюдаться изменения в сердечно - сосудистой или в центрально - нервной системах. Может возникнуть у человека фобия из - за страха ожидаемого удара. У людей, особенно в офисах, где много компьютеров и оргтехники, встречаются жалобы на головную боль, раздражительность, нарушение сна, аппетита. Вопрос влияния статического электричества на человека мало изучен.

Большой вред статическое электричество приносит на производстве, поэтому там принимают меры для защиты от статического электричества. При этом учитываются особенности технологического процесса, свойства обрабатываемых материалов и жидкостей.

Во -первых, проводят постоянный отвод статического электричества с помощью заземления. Так, например, если плёнка будет находиться на металлическом валу, и вал заземлён, заряд стекает на землю и разряда не будет. Для устранения статического электричества делают заземление корпусов оборудования.

У самолётов на шасси и днище фюзеляжа закреплены металлические тросики, что позволяет снимать статические заряды, образовавшиеся в полёте.

Для снятия статических зарядов с кузова автомобиля к днищу прикрепляют электропроводную полоску - "антистатик". Если водитель замечает при выходе из автомобиля, что кузов искрит, он должен разрядить кузов, прикасаясь металлическим ключом. Особенно это надо сделать перед заправкой машины бензином. Для человека разрядка в данном случае не опасна.

Для диэлектрических жидкостей, например, для нефтепродуктов вводят в основной продукт специальные присадки (элеат хрома, элеат кобальта др.) Для всех диэлектрических жидкостей (бензин, спирт др.) ограничивают разбрызгивание, плескание. Не допускается наполнение резервуаров свободно падающей с высоты струёй. Сливной шланг надо опускать до самого дна цистерны. Наконечники сливных шлангов надо заземлять гибким медным проводником. В состав резиновых шлангов для перекачки легко воспламеняющихся жидкостей вводят присадки (антистатические вещества, как графит, сажа), что снижает опасность воспламенения при переливании в авто- и железнодорожные цистерны. При сливе бензина на заправке бензовоз - заправщик заземляется дополнительно.

Для снижения действия статического электричества стараются применять материалы с большей электропроводностью или вводят антистатические присадки. Так для полов применяют антистатический линолеум. Регулярно делают антистатическую обработку ковролина, синтетических тканей. Соприкасающиеся предметы лучше изготовить из одного материала. Так полиэтиленовый порошок лучше хранить в полиэтиленовых бочках.

Влажный воздух имеет достаточную электропроводность. Поэтому увлажнение воздуха, например, в офисах, где много компьютеров, оргтехники, может быть одним из простых и доступных методов устранения статического электричества. Увлажнение воздуха более 70% обеспечивает постоянный отвод статических зарядов.

Есть другой метод устранения статических зарядов - ионизация воздуха. При работе ионизатора его ионы нейтрализуют заряды статического электричества. На производствах используют мощнейшие ионизаторы воздуха разной конструкции (индукционные, высоковольтные, радиационные). С помощью бытовых ионизаторов устраняют заряды на одежде, коврах, синтетических покрытиях.

Отвод статического электричества с человека на производствах осуществляют устройством электропроводящих полов, площадок, трапов. Обеспечивают средствами индивидуальной защиты - антистатические халаты, обувь на кожаной подошве или подошве из электропроводной резины.

Дома можно увлажнять воздух, поместив на батареи отопления влажные полотенца. Можно применять разные антистатики для тела, для тканей, чтобы не прилипала юбка к ногам, чтобы не трещал и не искрил свитер, когда снимаем. Для волос можно выбрать гребень из дерева, а если расчёска всё же из пластика, служит вода, масло розы, лаванды, да многое можно найти при желании придать волосам красоту и блеск себе на радость.

Последние советы раздела «Наука &Техника»:

Вам помог этот совет? Вы можете помочь проекту, пожертвовав на его развитие любую сумму по своему усмотрению. Например, 20 рублей. Или больше:)

Наиболее опасная форма электромагнитных помех (ЭМП). На человеческом теле может накапливаться электростатический заряд величиной до 25000 В. Этот заряд может очень быстро разряжаться через электрически заземленный объект или устройство. Приложение импульса напряжения амплитудой в 25000 В к любому электронному устройству потенциально может привести к его повреждению.

Определение и предотвращение электростатического разряда

Статическое электричество может разряжаться через цифровые компоненты компьютера. Электронные устройства, используемые в конструкции цифрового оборудования, в особенности подвержены повреждениям в результате электростатического разряда. Фактически, электростатический разряд представляет собой наиболее опасную для цифрового оборудования форму электрических внешних воздействий.

Ниже перечислены наиболее часто встречающиеся причины возникновения электростатического разряда:

1. Низкая влажность (условия высокой температуры и сухости окружающей среды)
2. Неправильное заземление
3. Неэкранированные кабели
4. Плохое качество соединений
5. Движущиеся механические детали

Школьные учителя демонстрируют принцип образования статического заряда путем трения различных материалов друг о друга. Когда люди двигаются, части одежды трутся одна о другую и могут приводить к образованию на теле значительного электростатического заряда. Хождение по ковру может приводить к образованию заряда, превышающего 1000 В. Двигатели в электрических устройствах, таких как пылесосы и холодильники, также генерируют высокие уровни электростатического заряда.

Возникновение электростатического разряда наиболее вероятно в условиях низкой влажности. Если относительная влажность снижается до менее 50%, статические заряды могут накапливаться очень легко. В основном, электростатический разряд не возникает, если влажность превышает 50%. Как только заряд достигает значения приближающегося к 10000 В, вероятность его разряда через заземленные металлические детали становится весьма высокой.

Хотя электростатический разряд не поражает людей, он приводит к разрушению определенных электронных устройств. Высоковольтный импульс может сжечь входные цепи многих микросхем. Иногда такие повреждения проявляются не сразу. Они могут накапливаться со временем и в конечном итоге привести к отказу устройства. Электронные логические устройства, созданные на основе МОП-структур, особенно чувствительны к электростатическому разряду.

Высокое напряжение, малый риск для людей

Читатели могут быть несколько удивлены тем, что напряжение равное 25000 В, присутствующее в мониторе, представляет смертельную опасность для человека, в то же время электростатический заряд величиной в 10000 В или 25000 В подобной опасности не представляет. Причина этого в величине тока, который создает данный источник напряжения. Например, цепи монитора и блока питания могут создавать ток, величиной в несколько ампер, в то время как при электростатическом разряде возникает ток, не превышающий одной тысячной ампера. Поэтому переменный ток равный 1 А, создаваемый напряжением 120 В блока питания, является смертельно опасным, а ток равный одному микроамперу, создаваемый электростатическим разрядом величиной в 25000 В - нет.