Откуда берется статическое электричество

Статическое электричество: защита, возникновение — Asutpp

Люди постоянно сталкиваются со статическим электричеством, точнее с его проявлениями (в своей квартире, в автомобиле, на производстве и т.д.). Однако не многие из нас всерьез задумывались о природе его возникновения,  физических свойствах, характеристиках,  средствах защиты от статического электричества. Настоящая статья посвящена поиску ответов на перечисленные вопросы.

Что такое статическое электричество

Для молекулы или атома любого вещества нормальным является равновесное состояние, т.е. число положительных (протонов) и отрицательных (электронов) частиц в атоме одинаково.

Но электроны вещества могут легко (у разных материалов по разному) перемещаться от одного атома к другому, тем самым формируя положительный (недостающий электрон) или отрицательный (избыточные электрон) заряд атома.

Именно такой дисбаланс в атомах и молекулах формирует статическое электрополе. Такие поля нестабильны и при первой же возможности разряжаются.

ГОСТ 17.1.018-79 “Статическое электричество. Искробезопастность» трактует термин «статическое электричество» как способность свободных электрических зарядов возникать, сохраняться и релаксировать в объеме и на поверхности полупроводников и диэлектриков.

Обязательным «спутником» статического поля является сухой воздух. При влажности выше 80% такие поля практически никогда не формируют т.к. вода является отличным проводником и не позволяет избыточному электричеству накапливаться на поверхности материалов.

Источники возникновения статического поля и причины его генерирования

Все мы помним со школьного курса физики опыт с эбонитовым стержнем, или пластмассовой расческой и куском шерстяной ткани. После натирания стержня тканью он был способен притягивать к себе мелко нарезанные кусочки бумаги.

Опыт с эбонитовым стержнем

Трение двух поверхностей является самым распространенным источников возникновения статического поля. Необязательно тереть два материала друг о друга. Статическое поле может возникнуть при одиночном контакте, к примеру, в случае наматывания/разматывания тканевой ленты.

Также источниками генерирования статического поля могут служить:

• Резкие температурные перепады;
• Высокий уровень радиации.

Статическое поле может быть «самоприобретенным» и «наведенным», т.е. полученным от другого сильно наэлектризованного объекта без непосредственного контакта с ним. Такой метод «принудительной электризации» называют индукцией.

Всем нам хорошо известен электрический треск при снятии верхней одежды или «электрический удар» от кузова автомобиля. Мы наблюдаем и нередко испытываем на себе действие статических разрядов при расчесывании волос, нарезании бумаги, переливании бензина и т.д.

Обязательным условием для генерирования статического электрополя является наличие магнитных полей. Таким образом, следует констатировать, что свободные заряды окружают нас постоянно.

Но человеку этого мало и он активно использует в своей повседневной жизни и работе огромное количество различных электрических устройств, тем самым только увеличивая общую «электрическую напряженность» среды обитания.

Сфера использования

Электростатические приборы и устройства, принцип действия которых основывался на трении, так и не смогли покинуть лабораторных полок и учебных, где они, преимущественно, используются в качестве демонстрационного материала.

Попытки использовать статические поля для генерации электрического тока тоже не принесло особых успехов. Генераторы Ван Дер Граафа и Феличи, которые были созданы в 30-ом и 40-ом году прошлого столетия, тоже не нашли себе широкого применения, т.к. это оборудование было достаточно громоздко.

Генераторы Ван Дер Граафа

К тому же их функционирование и техническое обслуживание обходилось очень дорого.

Очень полезным с точки зрения промышленного применения, оказалось открытие коронного разряда, который широко применяется в различных областях промышленности. В частности, с его помощью, можно очищать газы от различных примесей и наносить краску на поверхность любой конфигурации.

Проблемы, связанные со статическим электричеством

Значительно большее внимание сегодня уделяется проблемам, которые являются прямым следствием накопленного электростатического напряжения. Электроудары различной мощности могут поражать человека, как в домашних условиях, так и на работе.

Статическое электричество в быту

К примеру, свитер из синтетической ткани, в результате трения со спинкой кресла или с материалом верхней одежды, способен накапливать разряд, который «даст о себе знать» при его снимании. Гораздо мощнее бьет при прикосновения к кузову автомобиля, который наэлектризовался от трения об воздух.

Любой электрический прибор, будь то кухонный комбайн, ноутбук, монитор компьютера или пылесос, обязательно несет в себе электростатический заряд, который «охотно» переходит в человека при контакте. Такой «переход» может вызывать, а может и не вызывать болезненные ощущения, но он однозначно вреден для человеческого организма.

Ученые давно доказали, что воздействие энергии статического электричества представляет опасность для здоровья человека, в частности для сердечно-сосудистой и центральной нервной системы.

Защита

В упоминаемом ранее, ГОСТе детально рассматриваются способы защиты от влияния статических полей, самым простым из которых является надежное заземление оборудования.

Что можно сделать защиты от статических полей помещений частного дома и промышленных помещений?

: как избавиться от статического электричества.
https://www..com/watch?v=ls-hBlqJu9Y

Для защиты людей и высокоточного оборудования от воздействия статического электричества на производстве используют специальные экраны и другие электромеханические приспособления. Для подавления электризации в жидких полимерах применяют специальные присадки и растворители. Широко используются в качестве для защиты от статического электричества в быту и на производстве различные антистатики.

Антистатическая спец. одежда

Это химические вещества, имеющие низкую молекулярную массу, что позволяет их молекулам легко перемещаться и, в дополнение к этому, вступать реакцию с атмосферной влагой. Совокупность этих характеристик позволяет им рассеивать очаги возникновения статических полей и снимать статистическое напряжение с человека.

Что такое статическое электричество и как с ним бороться?

Вы наверняка в школе сталкивались на уроках физики с таким определением как – статическое электричество. Далее мы с вами кратко разберем, о чем именно идет речь в этом определении, а также поделимся знаниями о том, из-за чего оно возникает и как бороться с этим явлением в быту и на производстве. Итак, к вашему вниманию причины возникновения статического электричества и меры борьбы с ним.

Что это такое?

Причины возникновения этого явления природы довольно таки интересные. При неправильном балансе внутри атома или внутри молекулы и в итоге потери (обретения) нового электрона возникает статическое электричество.

В норме каждый атом должен находиться в «равновесии» из-за равного количества протонов и нейтронов в нем. Ну а в свою очередь, электроны, перемещаясь от атома к атому, могут формировать отрицательные ионы или положительные ионы.

И в случае отсутствия равновесия получается данное природное явление.

Более подробно узнать о том, что собой представляет электростатический заряд и как его использовать с пользой, вы можете узнать в этом видео:

В чем опасность явления?

Самой главной опасностью статического электричества является риск поражения током (о нем мы поговорим ниже), однако существует еще и риск возгорания. Считается, что не для каждого производства грозит риск возгорания, но непосредственно для таких предприятий как полиграф это очень опасно, так как они используют в производстве растворители, которые легко воспламеняются.

Далее мы бы хотели предоставить вам информацию о факторах, из-за которых и возможно возникновение этого самого возгорания:

1. Энергия, тип и мощность статического разряда.
2. Необходимость в присутствии среды, которая легко возгорается.

Наглядно опасность данного явления и правила борьбы с ним демонстрируются на видео примере:

Кстати вы должны знать, что негативное влияние статического электричества на организм человека заключается не только в получении травм, но и нарушениях нервной системы!

Причины и источники возникновения

На сегодняшний день мы уверены, что статическое электричество возникает из-за нескольких причин, а именно:

1. Из-за наличия какого-либо контакта между поверхностями 2 материалов с последующим отделением их друг от друга (например, трение резинового шарика о шерстяной свитер или на производстве при наматывании материалов).
2. Присутствие ультрафиолета, радиационного излучения и т.д.
3. При стремительном перепаде температур.

Чаще всего статическое электричество проявляется при первой причине. Данная процедура не полностью ясна, однако это является в наибольшей степени точным объяснением из всех.

Ни для кого не секрет что как на производстве, так и в быту это явление происходит чаще и для контроля над ним следует точно выявить участок проблемной зоны и принять меры для защиты.

Интересный факт: это явление может вызвать «искрение» вокруг объекта, который имеет такую способность, как накапливание заряда электричества. И вы спросите, в чем опасность этого? А в том, что при накоплении большого заряда есть возможность поражения рабочего персонала на производстве.

На сегодняшний день известно лишь 2 основных причины возникновения удара статическим электричеством.

Первой причиной является наведенный заряд. При условии нахождения человека в электрическом поле и если он держится руками за заряженный предмет, то тело этого человека может зарядиться.

Если на этом человеке будут одеты защитные ботинки с изолирующей подошвой, то заряд электричества будет оставаться в нем. А может ли заряд пропасть? Конечно, причиной этому будет тот момент, когда он дотронется до заземлённого предмета. Именно в этот момент рабочий и получит поражение электрическим током (в момент утечки заряда на землю).

Описанный способ получения удара током получается при наличии у него на ногах обуви изолирующей электричество.

Ведь при прикосновении к заряженному объекту, из-за обуви заряд остается в теле человека, а когда тот прикасается к объекту, предназначенному для защиты от него (к заземленному оборудованию), заряд стремительно проходит через тело человека и «наносит удар» током.

Возникновение данного процесса возможно как в быту, так и на производстве, можно сказать, что никто не защищен от него. При воздействии синтетических ковров и обуви во время передвижения человека появляется заряд статического электричества. Меры борьбы с этим опасным явлением в быту демонстрируются на видео:

Вас когда-нибудь било разрядом электричества при выходе из машины вы до сих пор не знаете, что делать в таком случае? Это возникает при воздействии вашей руки с металлической дверью из-за того что, во время выходы из машины происходит «провокация» заряда между вашей одеждой и сиденьем. К сожалению, как уже говорилось ранее, единственным вариантом, как избавиться от данной дилеммы — это дотронутся до двери машины, чтобы через нее ток по машине «спустился» к земле. Другого более легкого способа, как снять с себя статическое электричество, нет.

Вторая причина поражения статическим электричеством на производстве — возникновение заряда на оборудовании. Данный вид поражения электрическим током случается довольно таки редко в отличие от вышеприведенного примера.

Итак для вашей защиты и для того чтобы вы знали как избавиться от данной неприятности рассмотрим весь этот процесс.

Представим, что определенный предмет имеет внушительный заряд статического электричества, бывает, что ваши пальцы накопили заряд в таком количестве что происходит «пробой» и в итоге этого – разряд.

Так что вот вам небольшой совет: для вашей защиты на производстве необходимо надевать резиновые перчатки (на всякий случай). Все электрозащитные средства в электроустановках до 1000 Вольт мы рассмотрели в соответствующей статье!

Меры и средства защиты

В тот момент, когда на производстве стоит вопрос «как снять» опасность возникновения статического электричества и организовать защиту от него многие нефтяники обращаются к постановлению Госгортехнадзора. Известно, что абсолютно всё оборудование, которое заземлено, может считаться защищенным, даже если оборудование имеет окрашенный краской металлический корпус.

Честно говоря, защита оборудования от поражения статическим электричеством нами была уже обговорена ранее.

О том, как бороться с этим явление в доме и квартире, доступно рассказывается в видео, предоставленном выше.

Важно отметить, что увлажнители воздуха действительно хорошо способствуют снятию электростатического заряда. О том, как выбрать увлажнитель воздуха для квартиры, мы рассказывали в соответствующей статье.

Еще одним примером защиты являются стекатели для автомобилей.

Собственно говоря, стекатель это просто «кусок» резины, прикрепленный к машине так, чтобы одной стороной он касался машины а другой земли, этакий «передвижной заземлитель».

В целях предосторожности рекомендуется устанавливать стекатели на авто, как показано на фото ниже. Это позволит убрать электростатический заряд, который может нанести вам вред.

Вот и все, что хотелось рассказать вам о том, какие бывают причины возникновения статического электричества и какие методы борьбы с данным явлением существуют на сегодняшний день. Надеемся, информация была для вас полезной и интересной!

Будет интересно прочитать:

Статическое электричество – электростатика. Откуда берётся и как с ней бороться дома и на производстве

Приветствую Вас!

В этой статье Вы узнаете откуда берётся статическое электричество, как с ним бороться дома и на производстве и чего нужно опасаться при взаимодействии со статикой.

Статическое электричество – свободные электрические заряды, скапливающиеся на поверхности или внутри различных изолированных от земли тел.

Откуда появляется статическое электричество?

В природе главными генераторами статического электричества являются:

– Ветер. Трение о любые поверхности образует очаги напряженности на поверхностях.

– Грозы и молнии. Ионизация воздуха. Заряженные частицы электризуют всё вокруг и часть уходит в землю.

Если грозы могут быть чаще всего летом, то ветер постоянен и присутствует практически всегда и везде – движение воздушных масс не остановить.

Кроме природы источниками генерации статического электричества являются:

– Оборудование на производствах, приборы дома. За счёт электромагнитной индукции. Поля вокруг устройств.

– Сам человек. Да, человек во время движения генерирует очень много статики и этот показатель может достигать до 10.000 Вольт, но при крайне низком токе и именно поэтому статическое электричество не доставляет много дискомфорта. Особенно ярко это выражается в зимнее время.

Методы борьбы со статическим электричеством.

В данном абзаце разделю дом и производство, но в целом подходы почти одинаковы и разница лишь в цене реализации защиты.

Защита от статического электричества на предприятиях и производствах.

1) На предприятиях от недостаточных мер антистатической защиты могут быть пожары, если это ткацкие предприятия. На предприятиях электронной промышленности будут страдать электронные компоненты, потому что они крайне нежные и боятся статических разрядов даже в 100 вольт.

Методы защиты:

– качественное заземление по всему периметру предприятия, организованное по стандартам данной отрасли.

– обязательное заземление всего парка станков и оборудования внутри предприятия.

– на предприятиях электронной промышленности даже пол имеет специальное устройство, позволяющее новым свободным зарядам стекать в землю через заземлители. Кроме этого перед входом на предприятие электронной промышленности стоят специальные турникеты, подойдя к которым человек самостоятельно себя разряжает стоя на пластинах и только после этого турникет откроется.

– Промышленные системы увлажнения воздуха. Они могут быть встроенными в систему вентиляции и кондиционирования, а могут быть отдельно стоящими, как на этой фото ниже. Влажность – ключевой параметр при борьбе с появлением статического электричества.

Достаточной влажностью воздуха считается – 50%

– Кроме всего вышесказанного отдельное внимание уделяется заземлению самого человека во время работы с оборудованием и делается это при помощи антистатического браслета(ESD), который человек одевает на руку. В свою очередь сам браслет подключается к специальной розетке для заземления, как на этой фото

Внутри розетки находится сопротивление номиналом 1 мегаОм, через который появляющийся ток плавно стекает в шину заземления, которая соединена с этой розеткой. Именно плавно, потому что быстро – это искра, а именно с ними мы и боремся.

2) Защита от статического электричества дома.

В домашних условиях тоже можно успешно бороться со статикой, но приёмов гораздо меньше, чем на производствах.

Не у всех в домах и квартирах имеется централизованное заземление. В своём доме его можно сделать, но в квартирах это проблематично. Подключаться к металлическим конструкциям щитовых нельзя. Потому что заземления бывают разные. Это опасно для жизни.

[attention type=green]
Для консультаций на тему заземления в вашем конкретном случае лучше вызвать специалиста – электрика. Наличие или отсутствие у вас заземления в розетках можно увидеть, глядя на внутреннюю часть электрических розеток в вашем доме или квартиры.
[/attention]

В той, в которой есть третий провод, есть дополнительные контакты – заземление, а в той, в которой нет заземления – всего 2 контакта, как на фото.

Если счастливчики могут заземлить свои электроприборы, то это здорово, но это далеко не все методы!

Первым и, пожалуй, единственным отличным способом борьбы с ударами статического электричества в домашних условиях является увлажнение воздуха!

Объяснение простое – влага, появившаяся в воздухе, является отличным переносчиком зарядов, в том числе и с человека.

То есть если в вашей квартире уровень влажности постоянно и без увлажнителя составляет не менее 45%, то увлажнитель вам не нужен. Я уверен, что вас током от приборов не бьёт(при условии, что приборы исправны).

Но если же в вашей квартире влажность составляет ниже 40%, то вам обязательно стоит приобрести увлажнитель и догнать уровень влажности до нормальных 50%

Измерить влажность воздуха и одновременно его температуру позволяет недорогой прибор – гигрометр, на фото.

Кстати говоря многие цветы очень негативно относятся к сухому воздуху и плохо растут.

Дополнительно стоит добавить, что в зимнее время, при температурах ниже 0, влажность воздуха резко понижается, из-за того, что влага в воздухе кристаллизуется и перестаёт быть переносчиком зарядов. И поэтому проблема с ударами тока от приборов проявляет себя только зимой.

Что касается ударов электричеством зимой от машины, то тут спасенье только одно – перчатки.

Объяснение – в сухом зимнем воздухе при ходьбе человек в изолированной от земли обуви – генератор статики и показатель может легко достигать 10.000 вольт.

Машина в свою очередь стоит на улице и ею благополучно занимается ветер, трение которого также генерирует на корпусе машины статику. Машина на резиновых колёсах и тоже изолирована от земли.

И тут встречаются 2 конденсатора – человек и машина.

К примеру человек накопил 5000 Вольт, а машина 3000 Вольт. При касании происходит уравнивание потенциалов и на обоих становится по 4000 Вольт. И переход от человека на машину уже болезненно ощущается, а перетекло всего 1000 Вольт. Не пугайтесь, это нормальные цифры для статического электричества, больших токов в нем почти не бывает.

К машине в качестве заземлителя многие прикручивают(к металлическим её частям) антистатические ремешки, как на фото, но в этом случае зимой разряд с человека 5000 Вольт на заземленную машину с нулевым потенциалом будет гораздо сильнее и неприятнее, поэтому решение это не самое лучшее на мой взгляд.

Спасибо Огромное Вам за прочтение моей статьи до конца, если понравилось – поделитесь статьёй в соцсетях. Статья написана после публикации моего видео на эту же тему.

[embedded content]

******************************************

Мой канал “Технологии производства электроники”

Монтаж печатных плат, консультации производств и разработка электроники – https://express-24.ru

Мой Блог на Boosty с интересными материалами – https://boosty.to/afire14

Виды статического электричества. Возникновение и удаление статики

Нарушение баланса между электрическими зарядами внутри материала или на его поверхности это возникновение статического электричества. Заряд сохраняется, пока он не будет снят вследствие протекания электрического тока или разряда.

Статическое электричество вызывается при контакте и разделении двух поверхностей, и хотя бы одна из поверхностей является диэлектриком – непроводящим электрический ток материалом.

Со статическим электричеством большинство из людей знакомы, поскольку они видели искры в момент нейтрализации избыточного заряда, ощущали на себе разряд и слышали сопровождающий его треск.

Причины статического электричества

Вещества состоят из атомов, которые в обычном состоянии электрически нейтральны, поскольку содержат равное количество положительных зарядов (протонов ядра) и отрицательных зарядов (электронов атомных оболочек).

Статическое электричество заключается в разделении положительных и отрицательных зарядов.

При контакте двух материалов электроны могут переходить с одного материала на другой, что приводит к избытку положительных зарядов на одном материале, и равном избытке отрицательного заряда на другом материале. При разделении материалов образовавшийся дисбаланс зарядов сохраняется.

В контакте материалы могут обмениваться электронами; материалы, слабо удерживающие электроны, склонны их терять, в то время как материалы, в которых внешние оболочки атомов не полностью заполнены, склонны захватывать электроны.

Этот эффект называется трибоэлектрическим, и приводит к тому, что один материал заряжается положительно, а другой отрицательно.

Полярность и величина заряда при разделении материалов зависит от относительного положения материала в трибоэлектрическом ряду.

Материалы располагаются в ряду, один конец которого является положительным, а другой отрицательным.

При трении пары материалов материал, располагающийся ближе к положительному концу ряда, заряжается положительно, а другой – отрицательно.

Единого трибоэлектрического ряда (подобного ряду напряжений металлов), не существует, как нет и единой теории электризации. Обычно ближе к положительному концу ряда располагаются материалы с большей диэлектрической проницаемостью.

Порядок следования материалов в трибоэлектрическом ряду может быть нарушен. Так в паре шелк-стело, стекло отрицательно, в паре стекло-цинк, отрицателен цинк, а в паре цинк-шелк, отрицательно заряжается не цинк, как следовало бы ожидать, а шелк. Такое отсутствие упорядоченности называется трибоэлектрическим кольцом.

Трибоэлектрический эффект – основная причина возникновения статического электричества в повседневной жизни, при взаимном трении различных материалов. Например, если потереть воздушный шарик о волосы, он заряжается отрицательно, и может притягиваться к положительно заряженным источникам стены, прилипая к ней и нарушая законы тяготения.

Предупреждение и удаление статических зарядов

Предотвратить накопление статики очень просто – достаточно открыть окно или включить увлажнитель воздуха. Увеличение содержания влаги в воздухе приведет к увеличению ее электрической проводимости, аналогичного эффекта можно добиться ионизацией воздуха.

Особо чувствительны к статическим разрядам предметы можно защитить нанесением антистатического средства.

Особенно чувствительны к разрядам статического электричества полупроводниковые компоненты электронных устройств. Для защиты этих устройств обычно используются токопроводящие антистатические пакеты.

Работающие с полупроводниковыми схемами люди зачастую заземляют себя антистатическими браслетами, надеваемыми на кисть руки.

Избежать образования статических зарядов при контакте с полом (например, в больницах), можно путем ношения антистатической обуви с токопроводящей подошвой.

Разряд

Искра – это разряд статического электричества, когда избыточный заряд нейтрализуется потоком зарядов из окружения или к окружению.

Электрический удар вызывается раздражением нервов при протекании нейтрализующего тока через человеческое тело.

Запасенная энергия статики зависит от размера объекта, электрической емкости, напряжения, до которого он оказался заряженным, и диэлектрической проницаемости окружающей среды.

Для моделирования эффекта разряда статики на чувствительные электронные приборы, человеческое тело представляется как электрическая емкость в 100 пФ, заряженная до напряжения от 4 до 35 кВ.

При касании объекта эта энергия разряжается менее чем за микросекунду. Хотя общая энергия разряда мала, порядка миллиджоулей, она может повредить чувствительные электронные приборы.

Большие объекты запасают больше энергии, что представляет опасность для людей при контакте, или воспламенить искрой горючий газ или пыль.

Молния

Молния – пример статического разряда атмосферного электричества в результате контакта частиц льда в грозовых облаках. Обычно значительные разряды могут накапливаться только в областях в малой электрической проводимостью. Разряд обычно наступает при напряжении поля порядка 10 кВ/см, в зависимости от влажности.

Разряд перегревает окружающий воздух с образованием яркой вспышки и звука треска. Молнии – всего лишь масштабный вариант искры статического разряда электричества. Вспышка возникает вследствие нагрева воздуха в канале разряда до такой высокой температуры, что он начинает излучать свет, как и любое раскаленное тело.

Удар грома – последствия взрывного расширения воздуха.

Электронные компоненты

Многие полупроводниковые приборы электронных устройств очень чувствительны к присутствию статики и могут быть повреждены разрядом. При обращении с наноустройствами обязательно ношение антистатического браслета. Другой мерой предосторожности является снятие обуви с толстой резиновой подошвой и постоянное стояние на металлическом заземленном основании.

Образование статического электричества в потоках возгораемых и горючих материалов

Разряд статического электричества представляет опасность в отраслях промышленности, где применяются горючие вещества, где маленькие электрические искры могут привести к взрыву.

Движение мельчайших частиц пыли или жидкостей с малой электропроводностью в трубопроводах или их механическое перемешивание может вызвать образование статики.

При статическом разряде в облаке пыли или паров возможен взрыв.

Взрываться могут зерновые элеваторы, лакокрасочные фабрики, участки производства стекловолокна, топливозаправочные колонки. Накапливание заряда в среде происходит при ее электрической проводимости менее 50 пС/м, при большей проводимости образующиеся заряды рекомбинируют (рекомбинация – процесс, обратный ионизации), и накапливания не происходит.

Наполнение больших трансформаторов трансформаторным маслом требует соблюдения предосторожностей, поскольку электростатические разряды внутри жидкости могут повредить изоляцию трансформатора.

Поскольку интенсивность образования зарядов тем выше, чем выше скорость течения жидкости и диаметр трубопровода, в трубопроводах диаметром более 200 мм скорость течения жидкости ограничивается стандартом. Так, скорость течения углеводородов с содержанием воды обычно ограничивается на уровне 1 м/с.

Образование зарядов ограничивается заземлением. При проводимости жидкости ниже 10 пС/м этой меры оказывается недостаточно, и к жидкости добавляются антистатические присадки.

Перекачивание топлива

Перекачивание горючих жидкостей наподобие бензина по трубопроводам может привести к образованию статического электричества, а разряд может привести к возгоранию паров топлива.

Подобные случаи происходили на автозаправках и в аэропортах при заправке самолетов керосином. Здесь также эффективно заземление и антистатические присадки. Течение газа в трубопроводах представляет опасность лишь при наличии в газе твердых частичек или капелек жидкости.

На космических аппаратах статическое электричество представляет большую опасность вследствие низкой влажности среды, и с этой опасностью придется считаться при осуществлении запланированных полетов на Луну и Марс. Пешие переходы по сухой поверхности могут вызвать образование огромных зарядов, могущих повредить электронные устройства.

Озонное растрескивание

Статические разряды в присутствии воздуха или кислорода вызывают образование озона. Озон повреждает резиновые детали, в частности, ведет к растрескиванию уплотнителей.

Энергия статического разряда

Высвободившаяся при статических разрядах энергия варьируется в широких пределах. Разряды энергией более 5000 мДж представляют опасность для человека. Один из стандартов предполагает, что предметы потребления не должны создавать разряд с энергией выше 350 мДж на человека.

Максимальное напряжение ограничивается значением 35-40 кВ вследствие ограничивающего фактора – коронного разряда. Потенциал ниже 3000В обычно человеком не ощущается.

Прохождение пешком 6 метров по полихлорвиниловому линолеуму при влажности воздуха 15% вызывает образование потенциала 12 кВ, в то время как при 80% влажности потенциал не превышает 1,5 кВ.

Искра возникает при энергии выше 0,2 мДж. Искру подобной энергии человек обычно не видит и не слышит. Чтобы произошел взрыв в водороде, достаточно искры с энергией 0,017 мДж, и до 2 мДж для паров углеводородов. Электронные компоненты повреждаются при энергии искры между 2 и 1000 нДж.

Применение статики

Статическое электричество широко используется в ксерографах, воздушных фильтрах, для окраски автомобилей, фотокопировальных устройствах, краскораспылителях, принтерах, и заправке топливом воздушных судов.

Статическое электричество: 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.

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

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.

Как бороться со статическим электричеством дома и на производстве

Приветствую Вас!

В этой статье Вы узнаете откуда берётся статическое электричество, как с ним бороться дома и на производстве и чего нужно опасаться при взаимодействии со статикой.

Статическое электричество – свободные электрические заряды, скапливающиеся на поверхности или внутри различных изолированных от земли тел.

Статическое электричество.

Откуда появляется статическое электричество?

В природе главными генераторами статического электричества являются:

• Ветер. Трение о любые поверхности образует очаги напряженности на поверхностях.
• Грозы и молнии. Ионизация воздуха. Заряженные частицы электризуют всё вокруг и часть уходит в землю.

Если грозы могут быть чаще всего летом, то ветер постоянен и присутствует практически всегда и везде – движение воздушных масс не остановить.

Кроме природы источниками генерации статического электричества являются:

• Оборудование на производствах, приборы дома. За счёт электромагнитной индукции. Поля вокруг устройств.
• Сам человек. Да, человек во время движения генерирует очень много статики и этот показатель может достигать до 10.000 Вольт, но при крайне низком токе и именно поэтому статическое электричество не доставляет много дискомфорта. Особенно ярко это выражается в зимнее время.

Методы борьбы со статическим электричеством.

В данном абзаце разделю дом и производство, но в целом подходы почти одинаковы и разница лишь в цене реализации защиты.

Защита от статического электричества на предприятиях и производствах.

1) На предприятиях от недостаточных мер антистатической защиты могут быть пожары, если это ткацкие предприятия. На предприятиях электронной промышленности будут страдать электронные компоненты, потому что они крайне нежные и боятся статических разрядов даже в 100 вольт.

Методы защиты:

– качественное заземление по всему периметру предприятия, организованное по стандартам данной отрасли.

– обязательное заземление всего парка станков и оборудования внутри предприятия.

– на предприятиях электронной промышленности даже пол имеет специальное устройство, позволяющее новым свободным зарядам стекать в землю через заземлители. Кроме этого перед входом на предприятие электронной промышленности стоят специальные турникеты, подойдя к которым человек самостоятельно себя разряжает стоя на пластинах и только после этого турникет откроется.

– Промышленные системы увлажнения воздуха. Они могут быть встроенными в систему вентиляции и кондиционирования, а могут быть отдельно стоящими, как на этой фото ниже. Влажность – ключевой параметр при борьбе с появлением статического электричества.

Промышленные системы увлажнения воздуха

Достаточной влажностью воздуха считается – 50%

– Кроме всего вышесказанного отдельное внимание уделяется заземлению самого человека во время работы с оборудованием и делается это при помощи антистатического браслета(ESD), который человек одевает на руку. В свою очередь сам браслет подключается к специальной розетке для заземления, как на этой фото

Внутри розетки находится сопротивление номиналом 1 мегаОм, через который появляющийся ток плавно стекает в шину заземления, которая соединена с этой розеткой. Именно плавно, потому что быстро – это искра, а именно с ними мы и боремся.

Защита от статического электричества дома.

В домашних условиях тоже можно успешно бороться со статикой, но приёмов гораздо меньше, чем на производствах.

Не у всех в домах и квартирах имеется централизованное заземление. В своём доме его можно сделать, но в квартирах это проблематично. Подключаться к металлическим конструкциям щитовых нельзя. Потому что заземления бывают разные. Это опасно для жизни.

[attention type=green]
Для консультаций на тему заземления в вашем конкретном случае лучше вызвать специалиста – электрика. Наличие или отсутствие у вас заземления в розетках можно увидеть, глядя на внутреннюю часть электрических розеток в вашем доме или квартиры.
[/attention]

В той, в которой есть третий провод, есть дополнительные контакты – заземление, а в той, в которой нет заземления – всего 2 контакта, как на фото.

Если счастливчики могут заземлить свои электроприборы, то это здорово, но это далеко не все методы!

Первым и, пожалуй, единственным отличным способом борьбы с ударами статического электричества в домашних условиях является увлажнение воздуха!

Объяснение простое – влага, появившаяся в воздухе, является отличным переносчиком зарядов, в том числе и с человека.

То есть если в вашей квартире уровень влажности постоянно и без увлажнителя составляет не менее 45%, то увлажнитель вам не нужен. Я уверен, что вас током от приборов не бьёт(при условии, что приборы исправны).

Но если же в вашей квартире влажность составляет ниже 40%, то вам обязательно стоит приобрести увлажнитель и догнать уровень влажности до нормальных 50%

Измерить влажность воздуха и одновременно его температуру позволяет недорогой прибор – гигрометр, на фото.

Гигрометр

Кстати говоря многие цветы очень негативно относятся к сухому воздуху и плохо растут.

Дополнительно стоит добавить, что в зимнее время, при температурах ниже 0, влажность воздуха резко понижается, из-за того, что влага в воздухе кристаллизуется и перестаёт быть переносчиком зарядов. И поэтому проблема с ударами тока от приборов проявляет себя только зимой.

Что касается ударов электричеством зимой от машины, то тут спасенье только одно – перчатки.

Объяснение – в сухом зимнем воздухе при ходьбе человек в изолированной от земли обуви – генератор статики и показатель может легко достигать 10.000 вольт.

Машина в свою очередь стоит на улице и ею благополучно занимается ветер, трение которого также генерирует на корпусе машины статику. Машина на резиновых колёсах и тоже изолирована от земли.

И тут встречаются 2 конденсатора – человек и машина.

К примеру человек накопил 5000 Вольт, а машина 3000 Вольт. При касании происходит уравнивание потенциалов и на обоих становится по 4000 Вольт. И переход от человека на машину уже болезненно ощущается, а перетекло всего 1000 Вольт. Не пугайтесь, это нормальные цифры для статического электричества, больших токов в нем почти не бывает.

К машине в качестве заземлителя многие прикручивают(к металлическим её частям) антистатические ремешки, как на фото, но в этом случае зимой разряд с человека 5000 Вольт на заземленную машину с нулевым потенциалом будет гораздо сильнее и неприятнее, поэтому решение это не самое лучшее на мой взгляд.

Спасибо Огромное Вам за прочтение моей статьи до конца, если понравилось – поделитесь статьёй в соцсетях. Статья написана после публикации моего видео на эту же тему.

******************************************

Мой канал “Технологии производства электроники”

Монтаж печатных плат, консультации производств и разработка электроники – https://express-24.ru

Мой Блог на Boosty с интересными материалами – https://boosty.to/afire14