إن مفهوم ظاهرة طبيعية تسمى "الكهرباء الساكنة" معروف لمعظم الناس من دورة الفيزياء المدرسية. وهي تصف التجربة عندما تبدأ قطع الورق المفرومة بدقة في التمسك بفرشاة شعر مهترئة أو عصا من خشب الأبنوس. يتم عرض الظاهرة المدروسة في هذا المثال على أنها جاذبية العناصر المشحونة غير المتجانسة ، والتي يتم تفسيرها بفصل الشحنات بسبب عمل الاحتكاك. ومع ذلك ، في الطبيعة هناك مظاهر أخرى لهذا التأثير ، والتي لا تشبه على الإطلاق تجربة أو تجربة مسلية. بعد التعرف عليهم ، من السهل فهم ما هو الضغط الثابت وكيف يمكن التعامل معه في الإنتاج وفي الظروف المحلية.
تحديد الكهرباء الساكنة
بحكم التعريف ، الكهرباء الساكنة كأثر ظاهرة خطيرة تهدد صحة وممارسة أي شخص. من أجل فهم وفهم طبيعتها ، يجب أن نتذكر أن جميع المواد المعروفة تتكون من جزيئات ، وآخرها أصغر الجسيمات تسمى الذرات. يوجد في مركزها نواة بها بروتونات ونيوترونات ، ومجموعات من الإلكترونات تدور حولها في مدارات مختلفة. تتطابق الشحنة الإجمالية لهذه الجسيمات مع نفس مؤشر البروتونات ، وبالتالي ، فإن الذرة ككل محايدة.
في بعض المواد ، تكون الإلكترونات ذات الشحنة السالبة بعيدة جدًا عن المركز ، مع أدنى انتهاك لتوازن الطاقة ، تتحرك من مداراتها الثابتة. يحدث هذا عادة نتيجة الاحتكاك ، عندما يتم إطلاق كمية صغيرة من الطاقة الحرارية في مادة.
عندما تتحرك الإلكترونات بعيدًا عن النواة ، تكتسب شحنة موجبة ، ويظهر عدد كبير من الجسيمات ذات الشحنات (الأيونات) المعاكسة في جسم المادة. هم المصدر والسبب الرئيسي لما يسمى "الكهرباء الساكنة".
أسباب الحدوث والمظاهر
يحدث الجهد الساكن بسبب انتهاك التوازن العام للجسيمات المشحونة كهربائيًا الموجودة في أي مادة. يتم تشكيلها ليس فقط وفقًا لسيناريو مخطط مسبقًا: بناءً على طلب المعلم أو المجرب. عمليا ، يتجلى ذلك في الغالب دون مشاركة وخلافا لإرادته.
مثال بسيط: ارتداء الملابس المصنوعة من الأقمشة الاصطناعية. بسبب الاحتكاك ضد الجسم وظهور الشحنات الثابتة ، تبدأ المادة في ملاءمته بشكل مريح ولا تسمح بإعطاء المظهر المطلوب. السبيل الوحيد للخروج في هذه الحالة هو رشها بعامل خاص يسمى "عامل مضاد للكهرباء الاستاتيكية". بهذه الطريقة فقط يمكن إزالة الشحنة الزائدة من المواد الاصطناعية.
الأسباب المميزة الأخرى لتشكيل الشحنة الثابتة هي:
- تغيرات ملحوظة في درجة الحرارة ، والتي تحدث أيضًا بشكل حاد جدًا ؛
- مستوى عال من الإشعاع ، مما يؤدي إلى زيادة في طاقة الإلكترون وظهور الجسيمات المشحونة غير المتجانسة في المادة ؛
- وجود حث قوي ومجالات مغناطيسية.
لا يحتاج السببان الأولان ، اللذان يبدأ بسببهما "الصدمة الكهربائية" ، إلى تفسيرات خاصة. في المقابل ، يبدو أن الحث المغناطيسي يمثل مشكلة خطيرة ، خاصة في الآونة الأخيرة.
مع الزيادة المستمرة في عدد الأجهزة المنزلية ، التي يحتوي العديد منها على عناصر حثية ، يزداد تأثير المجالات الكهرومغناطيسية على الشخص بشكل كبير.أحد هذه المظاهر هو كهربة الغلاف الجوي بسبب فصل جزيئات الهواء إلى إلكترونات وأيونات مشحونة ، وهو في الأساس نفس مظهر الكهرباء الساكنة.
أدى التراكم التدريجي لعوامل الخطر المرتبطة بمجموعة واسعة من مصادر المجالات الأجنبية ، إلى اتجاه منفصل في العلوم ، وهو يدرس درجة خطورتها. من ناحية أخرى ، لطالما كان العلماء يفكرون في الخصائص المفيدة للكهرباء وإمكانية وضع هذا التأثير في خدمة الإنسان.
سلبيات وإيجابيات مظهر الإحصائيات
المظاهر الخطيرة للكهرباء الساكنة هي في المقام الأول الاحتكاك المستمر للملابس ذات الجودة الرديئة على جسم الإنسان وتراكم الشحنات الكهربائية على الجلد. في المجال التقني ، يكون هذا التأثير حادًا بشكل خاص أثناء عمل المتخصصين في لحام الدوائر الدقيقة. في هذه الحالة ، يهدد بفشل رقائق باهظة الثمن أو حتى أجهزة كاملة مجمعة على أساسها.
عند تجميع الرقائق الدقيقة القيمة والنادرة ، توفر متطلبات السلامة تدابير خاصة للحماية ضد هذه المظاهر غير السارة.
في التقنيات المتعلقة بلحام بعض الدوائر المصغرة ، تتضمن الحماية من الكهرباء الساكنة وضع سوار مؤرض على الذراع ، حيث يتم التخلص من الخطر من خلال تفريغ الشحنات على الأرض. تتعلق هذه الإجراءات الوقائية بشكل أساسي بهياكل K-MOS القديمة ، والتي يتم استبدالها بشكل متزايد بواسطة الرقائق الدقيقة الحديثة التي تحتوي على حماية مدمجة ضد الكهرباء الساكنة.
خطر على البشر
تتضمن المظاهر الخطيرة للإحصائيات على هذا النحو:
- تصريفات البرق مصحوبة ببرق - سببها هو احتكاك طويل لتيارات الهواء ؛ من خلال العواقب المحتملة ، بما في ذلك خطر الحريق ، تتجاوز بكثير جميع المظاهر الأخرى ؛
- تأثير الشحنات على الغطاء البيولوجي (الجلد) وظهور تهيج قوي عليه ؛
- تصريفات خطيرة وغير سارة للكهرباء عبر جسم الإنسان عند لمس الأجزاء المعدنية من المعدات غير الأرضية.
هذه الظاهرة الأخيرة لا علاقة لها بطفرات التيار الحرجة التي تسببها حالات الطوارئ عندما يدخل الجهد الخطر في إسكان الأجهزة المنزلية.
كل هذه الأسئلة تتعلق فقط بالجانب الخارجي لمظاهر الكهرباء الساكنة ، والتي يمكن القضاء عليها بمساعدة الوسائل التقنية للحماية. يكشف الفحص الدقيق لهذه العملية أن آثار الإحصائيات على الجسدية والجسم البشري يمكن أن تؤدي إلى عواقب أكثر خطورة:
- اضطرابات النوم المنهجية.
- تغييرات في لهجة نظام القلب والأوعية الدموية ؛
- إعياء؛
- حدوث مشاكل في الجهاز العصبي ؛
- انحرافات طفيفة في عمل أنسجة العضلات.
على الرغم من أن هذه الاضطرابات ليست ملحوظة للغاية في البداية ، إلا أنه بمرور الوقت ، تتراكم التغييرات في الجسم والتي يمكن أن تؤدي إلى انحرافات خطيرة. يؤدي قلة النوم إلى مشاكل عقلية ، والتي تؤدي بدورها إلى أمراض أخرى. الضرر من هذا التأثير في هذه الحالة ليس موضع شك.
يوصي الأطباء بالاهتمام بعناية ليس فقط بمادة الملابس البالية باستمرار ، ولكن أيضًا لاختيار الفراش المنزلي ، الذي تتراكم عليه شحنة خطرة.
فوائد الكهرباء الإحصائية
حاول العديد من العلماء والمخترعين إيجاد طرق للسيطرة على الشحنات الثابتة لصالح البشر في وقت واحد. لقد طوروا وحدات ضخمة ومكلفة للغاية ، وبقي العائد عليها ، كقاعدة عامة ، منخفضًا جدًا. الاختراق الوحيد في هذا المجال هو اكتشاف العلماء لما يسمى "تفريغ الهالة".
لا يتم استخدام القدرات الفريدة لهذه الظاهرة في الإنتاج فحسب ، بل أيضًا في ظروف المعيشة العادية.نظرًا لتطوير التقنيات الحديثة للتحكم في الظواهر الكهروستاتيكية ، يتم استخدامها على نطاق واسع في العمليات التكنولوجية التالية:
- طلاء قواعد الإطار ، وكذلك أسطح الهياكل المعدنية والمنتجات الجاهزة الأخرى ؛
- تنقية الغاز من الشوائب في صناعة التعدين ؛
- استخدامها في العديد من المجالات المتعلقة بمعالجة المواد (تقنية النانو الحديثة).
كما وجد التفريغ التاجي تطبيقًا واسعًا في الطب ، حيث يتم استخدامه للتأثير المحدود لتصريفات الكهرباء الساكنة على الأعضاء المريضة للشخص. بالإضافة إلى ذلك ، على أساس هذا التأثير ، تم تطوير العديد من الأجهزة التي يمكنها تأين الهواء ليس فقط في مرافق الإنتاج وأرضيات المصانع ، ولكن أيضًا في شقة نموذجية في المدينة. أحد هذه الاختراعات المفيدة هو مرشح إلكتروستاتيكي مصمم لإزالة الهباء الجوي والجزيئات الميكانيكية من الهواء المحيط. بفضل استخدامه ، من الممكن التخلص من السخام والسخام والدخان ، وكذلك من جزيئات الغبار الصغيرة التي تتراكم الزائدة في أي منزل حديث.
كيفية إزالة الكهرباء الساكنة من الشخص والأشياء المحيطة
منذ أن ثبت ضرر الكهرباء الساكنة للبالغين والأطفال بمرور الوقت ، ظل العلماء يبحثون منذ فترة طويلة عن طرق لحمايتهم من هذه الظاهرة الخطيرة. أهمية خاصة هي قضية الحماية ضد إحصائيات الأطفال الصغار الذين هم أكثر حساسية لمظاهرها. بالنسبة لجميع فئات المستخدمين ، تم تطوير العديد من الأساليب المختلفة لإزالة شحنة الكهرباء الساكنة التي تتراكم بمرور الوقت على أسطح أي جسم.
أسهل طريقة للتخلص من الكهرباء الساكنة المتراكمة على المعدات المنزلية (على جهاز كمبيوتر شخصي أو غسالة ، على سبيل المثال) هي توصيلها عن طريق توصيل السكن بحافلة أرضية خاصة.
إن أبسط طريقة لإزالة الشحنة من أي شيء يمكن ارتداؤه هي رشه دوريًا بزجاجة رذاذ من الماء ، وهي أرضية جيدة.
لمنع تراكم شحنة خطيرة على جسم السيارة ، يتم إرفاق شريط خاص من المطاط موصل (حزام) بمصده الخلفي. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة للرحلات الطويلة في المركبات الشخصية ، من الضروري دراسة مسألة عدم جواز تراكم الرسوم بسبب تغيير وضع الجسم بالنسبة إلى المقعد. نتيجة للاحتكاك الناتج عن هذه الحالات ، تتراكم كمية كافية منها في بعض الأحيان ، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى تفريغ كهربائي ملحوظ وغير سار. لذلك ، يجب عليك ترطيب المقاعد بشكل دوري ، ورشها برذاذ مدمج خاص.
تدابير الحماية الشخصية
الحماية من الكهرباء الساكنة تدبير ضروري ، بدونه يكاد يكون من المستحيل الاستغناء عنه في الحياة الحديثة. للقيام بذلك ، تم تطوير عدد من الطرق الفعالة والفعالة ، والتي يمكن من خلالها تقليل مخاطر الآثار الثابتة. بادئ ذي بدء ، هذا هو الاختيار الصحيح للملابس التي يتم ارتداؤها يوميًا ، والذي يتم على أساس الأقمشة الطبيعية مثل القطن والكتان والألياف المماثلة من أصل غير اصطناعي. إذا لم تتمكن من القيام بذلك ، فسيتعين عليك استخدام أدوات الإزالة الكهروستاتيكية الحديثة المصممة خصيصًا لهذا الغرض.
أسهل طريقة للحماية من الظواهر الكهربائية عند ارتداء الملابس هي استخدام المركبات المقاومة للكهرباء الساكنة التي تزيل الشحنة من سطح المادة المنسوجة.
يتم استخدام مساحيق الغسيل الخاصة ، التي تحتوي على إضافات خاصة تحييد تأثير التأثير الكهروستاتيكي ، على نطاق واسع.
سيساعدك النهج المختص لاختيار الأحذية التي يتم ارتداؤها يوميًا في التخلص من الكهرباء الساكنة ، والتي لا تقل أهمية عن الاختيار الصحيح للنسيج للملابس.لشرح خصائص حماية الإنسان من الساقين ، سيكون من الضروري أن نتذكر أنه من الأسهل أن تتراكم الشحنات المجانية ، الموجودة دائمًا في الأرض ، على الأسطح المطاطية. إذا اخترت أحذية بنعال تستند إلى الجلد للارتداء الدائم ، فستكون أسباب تكوين الكهرباء الساكنة من الأرض أقل.
في جميع الشركات التي يعمل موظفوها في إنتاج أجهزة ومكونات كهربائية عالية الدقة ومكلفة لهم ، يتم إصدار أحذية خاصة. بمساعدتها ، من الممكن تأمين الرقائق الدقيقة الحديثة والأجزاء الإلكترونية الأخرى من الانهيار العرضي للكهرباء الساكنة.
من المعروف من الناحية العملية أن الماء والبيئة الرطبة هي موصلات للشحنات الكهربائية ، بحيث لا تتراكم عادة على الأسطح الرطبة. يتم تنفيذ الإجراء المحدد عن طريق تطبيق حلول ومستحضرات خاصة على جلد اليدين والجسم. من الأفضل القيام بذلك مباشرة قبل ارتداء الملابس ، ثم ترطيب الأجزاء المكشوفة من الجسم طوال يوم العمل. عند تراكم عدد كبير من الرسوم على الملابس التي يتم ارتداؤها في المنزل ، يوصى بنقعها لفترة قصيرة ، ثم تجفيفها جيدًا في العراء.
الكهرباء الساكنة في حد ذاتها هي مظهر طبيعي خطير للبشر ، والتي يمكن أن تؤدي إلى عدد من العواقب غير المرغوب فيها وحتى المرض الخطير. لذلك ، تحظى المعركة ضدها باهتمام متزايد ليس فقط على المستوى الصناعي ، ولكن أيضًا في الظروف المحلية.
