Gamtos reiškinio, vadinamo „statiniu elektra“, sąvoka yra žinoma daugumai mokyklos fizikos kursų dalyvių. Tai apibūdina patirtį, kai smulkiai supjaustyti popieriaus gabalėliai pradeda prilipti prie susidėvėjusio plaukų šepetėlio ar ebonito lazdelės. Tiriamas reiškinys šiame pavyzdyje pateikiamas kaip nevienalyčių įkrovų elementų pritraukimas, kuris paaiškinamas krūvių atskyrimu dėl trinties. Tačiau gamtoje yra ir kitų šio poveikio pasireiškimų, kurie visai nėra panašūs į eksperimentą ar linksmą patirtį. Susipažinus su jais, lengviau suprasti, kas yra statinis įtempis ir kaip galima su juo susidoroti gaminant bei buities sąlygomis.
Statinės elektros nustatymas
Iš esmės statinė elektra kaip poveikis yra pavojingas reiškinys, keliantis pavojų bet kurio asmens sveikatai ir praktikai. Norint suvokti ir suprasti jo prigimtį, reikėtų atsiminti, kad visas žinomas medžiagas sudaro molekulės, o paskutinės iš mažiausių dalelių, vadinamų atomais. Jų centre yra branduolys su protonais ir neutronais, o elektronų grupės sukasi aplink jį skirtingomis orbitomis. Bendras šių dalelių krūvis atitinka tą patį protonų rodiklį, todėl visas atomas yra neutralus.
Kai kuriose medžiagose neigiamai įkrauti elektronai yra taip nutolę nuo centro, kad, šiek tiek pažeisdami energijos pusiausvyrą, jie juda iš savo nuolatinių orbitų. Paprastai tai įvyksta dėl trinties, kai medžiagoje išsiskiria nedidelis kiekis šiluminės energijos.
Kai elektronai tolsta nuo branduolio, jis įgyja teigiamą krūvį ir medžiagos kūne atsiranda nemažas skaičius dalelių su priešingais krūviais (jonais). Jie yra vadinamosios „statinės elektros“ šaltinis ir pagrindinė priežastis.
Atsiradimo ir pasireiškimo priežastys
Statinė įtampa atsiranda pažeidžiant bet kurioje medžiagoje esančią elektra įkrautų dalelių bendrą pusiausvyrą. Jis formuojamas ne tik pagal iš anksto suplanuotą scenarijų: mokytojo ar eksperimentuotojo prašymu. Praktiškai dažniausiai tai pasireiškia nedalyvaujant ir prieštaraujant jo valiai.
Paprastas pavyzdys: apsivilkite drabužius, pagamintus iš sintetinių audinių. Dėl trinties su kūnu ir vėlesnių statinių krūvių, materija pradeda ją tvirtai naudoti ir neleidžia susidaryti norimai išvaizdai. Vienintelė įmanoma išeitis šioje situacijoje yra purškimas specialiu agentu, vadinamu „antistatiniu agentu“. Tik tokiu būdu galima pašalinti perteklinį krūvį iš sintetinės medžiagos.
Kitos būdingos statinio krūvio susidarymo priežastys yra:
- pastebimi temperatūros pokyčiai, kurie taip pat vyksta labai staigiai;
- aukštas radiacijos lygis, dėl kurio padidėja elektronų energija ir medžiagoje atsiranda nevienalytės įkrovos dalelės;
- stiprios indukcijos ir magnetinių laukų buvimas.
Pirmosioms dviem priežastims, dėl kurių žmogus pradeda „patirti elektros smūgį“, nereikia specialių paaiškinimų. Priešingai, atrodo, kad magnetinė indukcija yra rimta problema, ypač pastaruoju metu.
Nuolat didėjant buitinių prietaisų, kurių daugelis turi indukcinius elementus, skaičiui, elektromagnetinių laukų įtaka žmogui smarkiai padidėja.Viena iš šių apraiškų yra atmosferos elektrifikacija dėl oro dalelių atskyrimo į įkrautus elektronus ir jonus, o tai iš esmės yra tas pats statinės elektros pasireiškimas.
Laipsniškas rizikos veiksnių, susijusių su įvairiausiais užsienio sričių šaltiniais, kaupimasis paskatino atskirą kryptį moksle, tiriančią jų pavojingumo laipsnį. Kita vertus, mokslininkai ilgai galvojo apie naudingas elektrifikacijos savybes ir galimybę šį efektą panaudoti tarnaudami žmogui.
Statikos pasireiškimo trūkumai ir privalumai
Pavojingi elektrostatinės apraiškos pirmiausia yra nuolatinė nekokybiškų drabužių trintis ant žmogaus kūno ir elektrinių krūvių kaupimasis ant odos. Technikos srityje šis poveikis ypač ryškus montuotojų-specialistų darbo metu litavimo mikroschemose. Tokiu atveju jis grasina brangių lustų ar net ištisų prietaisų, surinktų jų pagrindu, gedimu.
Surinkdami vertingas ir retas mikroschemas, saugos reikalavimai numato specialias apsaugos nuo šių nemalonių apraiškų priemones.
Technologijose, susijusiose su kai kurių mikroschemų litavimu, elektrostatinė apsauga apima ant žemės uždėtą antžeminę apyrankę, kurios pavojus pašalinamas išleidžiant krūvius į žemę. Tokios prevencinės priemonės daugiausia susijusios su pasenusiomis K-MOS struktūromis, kurias vis labiau atstumia šiuolaikinės mikroschemos, turinčios įmontuotą apsaugą nuo statinės elektros.
Pavojus žmonėms
Pavojingos statikos apraiškos yra tokios:
- žaibo iškrovos kartu su žaibais - jų priežastis yra ilgalaikė oro srovių trintis; dėl galimų padarinių, įskaitant gaisro pavojų, jie gerokai pranoksta visas kitas apraiškas;
- krūvių poveikis biologinei dangai (odai) ir stiprus dirginimas ant jo;
- pavojingas ir nemalonus elektros išleidimas per žmogaus kūną, liečiant neapšviestos įrangos metalines dalis.
Pastarasis reiškinys neturi nieko bendra su kritinėmis srovės bangomis, atsirandančiomis dėl avarinių situacijų, kai pavojinga įtampa patenka į buitinio prietaiso korpusą.
Visi šie klausimai yra susiję tik su statinės elektros apraiškų išorine puse, kurią galima pašalinti naudojant technines apsaugos priemones. Atidžiau ištyrus šį procesą paaiškėja, kad statikos poveikis somatikai ir žmogaus kūnui gali sukelti rimtesnių padarinių:
- sistemingi miego sutrikimai;
- širdies ir kraujagyslių sistemos tonuso pokyčiai;
- nuovargis;
- nervų sistemos problemų atsiradimas;
- nedideli raumeninio audinio darbo nukrypimai.
Nors iš pradžių šie sutrikimai nėra labai pastebimi, bėgant laikui organizme kaupiasi pokyčiai, kurie gali sukelti rimtų nukrypimų. Dėl blogo miego atsiranda psichinių problemų, kurios savo ruožtu sukelia kitas ligas. Dėl šio poveikio padaryta žala šiuo atveju neabejojama.
Gydytojai rekomenduoja atidžiai atkreipti dėmesį ne tik į nuolat dėvimų drabužių medžiagą, bet ir į namų patalynės, ant kurios kaupiasi pavojingas užtaisas, pasirinkimą.
Statistinės elektros nauda
Daugelis mokslininkų ir išradėjų bandė rasti būdus, kaip vienu metu valdyti statinį krūvį žmonių naudai. Jie sukūrė didelių gabaritų ir labai brangius vienetus, kurių grąža, kaip taisyklė, išliko labai maža. Vienintelis proveržis šioje srityje yra mokslininkų atrastas vadinamasis „koronos išmetimas“.
Unikalios šio reiškinio galimybės yra naudojamos ne tik gamyboje, bet ir įprastomis gyvenimo sąlygomis.Tobulėjant elektrostatinių reiškinių valdymo metodams, jie plačiai naudojami šiuose technologiniuose procesuose:
- rėmo pagrindų, taip pat metalinių konstrukcijų ir kitų surenkamųjų gaminių dažymas;
- dujų valymas iš priemaišų kasybos pramonėje;
- naudojimas daugelyje sričių, susijusių su medžiagų perdirbimu (moderni nanotechnologija).
Koronarinė iškrova taip pat plačiai taikoma medicinoje, kur ji naudojama ribotam elektrostatinių iškrovų poveikiui sergantiems žmogaus organams. Be to, remiantis šiuo efektu, buvo sukurta daugybė prietaisų, kurie gali jonizuoti orą ne tik gamybos patalpose ir gamyklos aukštuose, bet ir tipiniame miesto bute. Vienas iš šių naudingų išradimų yra elektrostatinis filtras, skirtas pašalinti aerozolį ir mechanines daleles iš aplinkos oro. Dėl jo naudojimo galima atsikratyti suodžių, suodžių ir dūmų, taip pat nuo mažų dulkių dalelių, kurios kaupiasi pertekliniai bet kuriame moderniame name.
Kaip pašalinti iš žmogaus ir aplinkinių daiktų statinę elektrą
Kadangi laikui bėgant buvo įrodytas statinės elektros kenksmingumas suaugusiesiems ir vaikams, mokslininkai ilgai ieškojo būdų, kaip apsaugoti juos nuo šio pavojingo reiškinio. Ypač svarbus yra apsaugos nuo mažų vaikų, jautrių jos apraiškoms, statikos klausimas. Visų kategorijų vartotojams buvo sukurti keli skirtingi metodai, kaip pašalinti statinės elektros krūvį, kuris laikui bėgant kaupiasi bet kokio objekto paviršiuose.
Lengviausias būdas atsikratyti statinio, susikaupusio ant namų įrangos (pavyzdžiui, asmeniniame kompiuteryje ar skalbimo mašinoje), yra įžeminti jas, prijungiant korpusą prie specialios įžeminimo magistralės.
Paprasčiausias krūvio pašalinimo iš nešiojamų daiktų būdas yra periodiškas purškimas purškimo buteliu su vandeniu, kuris yra gera žemė.
Kad pavojingas užtaisas nesikauptų ant automobilio kėbulo, prie jo galinio buferio pritvirtinama speciali laidžios gumos juosta (dirželis). Be to, per ilgas keliones asmeninėmis transporto priemonėmis privaloma išnagrinėti mokesčių kaupimosi nepriimtinumą dėl kūno padėties pasikeitimo sėdynės atžvilgiu. Dėl trinties, atsirandančios dėl šių atvejų, kartais susikaupia pakankamas jų kiekis, kuris dažnai sukelia pastebimą ir nemalonų elektros iškrovą. Todėl jūs turėtumėte periodiškai sudrėkinti sėdynes, purškiant jas specialiu kompaktišku purkštuvu.
Asmeninės apsaugos priemonės
Elektrostatinė apsauga yra būtina priemonė, be kurios šiuolaikiniame gyvenime beveik neįmanoma išsiversti. Tam buvo sukurta daugybė efektyvių ir efektyvių metodų, kuriuos naudojant galima sumažinti statinio poveikio riziką. Visų pirma, tai yra teisingas drabužių pasirinkimas kasdieniam dėvėjimui, kuris yra pagamintas iš natūralių audinių, tokių kaip medvilnė, linas ir panašūs pluoštai, neturintys sintetinės kilmės. Jei to negalite padaryti, turėsite naudoti šiuolaikinius elektrostatinio šalinimo įrankius, sukurtus specialiai šiam tikslui.
Paprasčiausias būdas apsisaugoti nuo elektrinių reiškinių dėvint drabužius yra naudoti antistatinius junginius, kurie pašalina krūvį nuo austos medžiagos paviršiaus.
Plačiai naudojami specialūs skalbimo milteliai, kurių sudėtyje yra specialių priedų, kurie neutralizuoja elektrostatinio efekto poveikį.
Kompetentingas požiūris renkantis kasdien dėvimus batus padės atsikratyti statinės elektros, kuri yra ne mažiau svarbi nei teisingas audinio pasirinkimas drabužiams.Norėdami paaiškinti žmogaus apsaugos nuo kojų ypatumus, reikės atsiminti, kad nemokami užtaisai, visada esantys žemėje, lengviau kaupiasi ant guminių paviršių. Jei pasirenkate nuolatinį dėvėjimąsi batus, kurių padų pagrindas yra oda, elektrostatinės struktūros susidarymo iš žemės priežasčių bus mažiau.
Visose įmonėse, kurių darbuotojai užsiima didelio tikslumo ir brangių elektrinių prietaisų ir jų komponentų gamyba, išduodami specialūs batai. Su jo pagalba galima apsaugoti šiuolaikinius mikroschemų ir kitas elektronines dalis nuo atsitiktinio sugedimo statiniu elektra.
Iš praktikos žinoma, kad vanduo ir drėgna aplinka yra elektros krūvio laidininkai, todėl paprastai jie nesikaupia ant šlapių paviršių. Nurodyta procedūra atliekama specialiais tirpalais ir losjonais tepant ant rankų ir kūno odos. Geriausia tai padaryti prieš pat apsirengiant, o po to visą darbo dieną drėkinti paveiktas kūno vietas. Susikaupus dideliam krūviui ant namuose dėvėtų drabužių, rekomenduojama trumpam mirkyti, o po to gerai išdžiovinti lauke.
Statinė elektra savaime yra pavojingas natūralus pasireiškimas žmonėms, kuris gali sukelti daugybę nepageidaujamų padarinių ir net rimtų ligų. Todėl kovai su ja skiriamas didesnis dėmesys ne tik pramoniniu mastu, bet ir namų sąlygomis.
