Статический ток: Статическое напряжение и методы устранения

Статическое напряжение и методы устранения

Администрация2022-01-31T21:21:21+03:00

Статьи статическое напряжение 0 Комментариев

С явлением этим сталкивался каждый из нас. Всем знакомы искры и потрескивания в волосах при снятии синтетической одежды или неприятные разряды электрического тока при прикосновении к металлическим предметам, другому человеку или животными. Происходит это благодаря статическому электричеству – разряду электростатического заряда накапливающегося под воздействием многих факторов на поверхности различных предметов, в том числе и человеческого тела.

Причинами накопления зарядов являются нестойкие атомарные связи, приводящие к потере электронов и накопления электрического положительного заряда. Спровоцировано это может быть различными излучениями (рентгеновским, ультрафиолетовым, радиациями), некоторыми технологическими и физическим процессами, среди которых пальма первенства принадлежит трению.

Например, образуются статические заряды при трении жидкостей о стенки трубопроводов, одежды из синтетики, кузова автомобиля о воздух или подвижных частей технологического оборудования, что является причиной возникновения статического электрического потенциала, который может достигать:

• на теле человека до 6 кВ;
• на кузове автомобиля до 10 кВ;
• на приводном ремне ременной передачи – 25 кВ.

Попробуем разобраться, насколько опасны такие величины статического напряжения, и каким образом с ними бороться.

Вредные воздействия электростатического напряжения

Величина электрического тока, возникающая при электростатическом разряде, угрозы жизни человека не представляет. Ограниченная мощностью разряда она составляет доли миллиампера и вызывает лишь кратковременное болевое ощущение, однако, длительное нахождение под воздействием электростатики влечет за собой проблемы центральной нервной системы и нарушения психики. Кроме того из-за рефлекторных реакций человека в производственных условиях возрастает риск травматизма.

Более критична к статическому напряжению дорогостоящая техника, в частности чувствительная электроника. Накопления статического потенциала могут выводить из строя полупроводниковые приборы, приводить к порче элементы микроэлектроники, в том числе и при производстве аппаратуры. Но главная опасность статики в производственных условиях (для взрывоопасных и пожароопасных производств) таится в том, что при возможных разрядах возникают искры, энергии которых достаточно для воспламенения присутствующих в воздухе примесей.

Меры защиты от статического напряжения

Избавиться от возникновения электростатического напряжения, как от физического явления невозможно, однако можно существенно снизить или полностью нейтрализовать его влияние. В бытовых условиях эффективной мерой является увлажнение воздуха, так уже при относительной влажности в 85% накопления электростатического заряда практически не происходит. Среди других мер можно упомянуть:

• предпочтения в пользу натуральной одежды (хлопок, лен) и отказ от синтетики;
• применение антистатического напольного покрытия;
• применение антистатиков.

Основной мерой защиты от статического напряжения в производственных условиях является защитное заземление любого оборудования и предметов, способных накапливать электрические заряды. Благодаря надежному соединению с заземляющим контуром заряды стекают в землю, исключая возможность их накопления. При организации рабочих мест, связанных со сборкой и наладкой высокочувствительной электроники, заземлению подвергается стол, токопроводящее напольное покрытие и сиденье стула, сам оператор одет в токопроводящую одежду и обувь, в ряде случаев используется заземление инструмента и заземляющие браслеты.

Как правило, заземление справляется с проблемами снятия статического напряжения, тем не менее, для уменьшения его воздействия применяют:

• поддержание относительной влажности воздуха на уровне не ниже 65-70%;
• снижение удельного сопротивления поверхностей, которые накапливают заряды;
• ионизацию воздуха при помощи нейтрализаторов (высоковольтных, индукционных).

Применение комплекса защитных мер позволяет полностью снять статическое напряжение.

Остались вопросы?

Заполните форму обратно связи ниже, наши специалисты свяжутся с Вами, проконсультируют, расскажут про возможные способы решения Вашей задачи.

заказать консультацию

Ваше имя (обязательно)

Ваш e-mail (обязательно)

Телефон

Сообщение

Прикрепить файл

Даю согласие на обработку данных

---

Статическое электричество и электрический ток. В чем разница?

Наиболее существенное различие между статическим электричеством и «обычным» электричеством состоит в том, что в статическом электричестве заряды находятся в состоянии покоя и накапливаются на поверхности изолятора. В то время как при протекании тока электроны движутся внутри проводника. Другие различия между статическим электричеством и электрическим током объяснены ниже в сравнительной таблице.

Статическое электричество используется в различных машинах для борьбы с загрязнением, в машинной покраске, ксерографии и других сферах. Металлические пластины машины для борьбы с загрязнением преобразуют частицы грязи в статический заряд. Статические частицы грязи притягиваются к противоположной зарядной пластине машины для контроля загрязнения. Таким образом, накапливаются в устройстве и потом легко удаляются.

Сравнительная таблица

Основа для сравнения	Статичное электричество	Электрический ток
Определение	Электричество, которое накапливается на поверхности вещества, известно как статическое электричество.	Электрический ток возникает из-за направленного движения электронов.
Причины возникновения	Возникает из-за движения отрицательных зарядов от одного объекта к другому	Возникает из-за движения электронов
Вещество	Статическое электричество возникает как в проводнике, так и в изоляторе	Электрический ток возникает только в проводнике
Магнитное поле	Не наводит магнитное поле	Индуцирует магнитное поле
Временной период	Не может долго существовать	Может существовать долгое время
Измерительное устройство	Электроскоп с сусальным золотом	Аналоговый и цифровой измеритель
Примеры	«Молнии», возникающие при трении шариков о волосы и других предметов	Электрический ток используется для работы вентилятора, освещения, телевизора и других электроприборов.

Определение статического электричества

Слово «статичный» означает неподвижный. Электричество, при котором заряды остаются в покое на поверхности вещества, называется статическим электричеством. Статическое электричество возникает при трении предметов друг о друга.

Каждый объект состоит из крошечных частиц, называемых атомами. Атом состоит из ядра и свободных электронов. В ядре равное количество нейтронов и протонов. Электроны атома движутся по своей орбите. Свободные частицы части вещества слабо связаны между собой.

При трении двух объектов электроны со слабой связью «прыгают» с одного объекта на другой. Предметы, теряющие электроны, заряжаются положительно. И объект, который получает электроны, становится отрицательно заряженным. Между статическими объектами возникает потенциал, вызванный статическим электричеством.

Рассмотрим атомы волос и шара. Когда мы натираем шар волосами, между ними переносятся отрицательные заряды. Пусть отрицательный заряд движется от атома волоса и прибавляется к атому шарика. Таким образом, атомы волос становятся заряженными положительно, а атомы шара — отрицательно.

Между волосами и шаром возникает сила притяжения. Положительный и отрицательный заряды создают разность потенциалов между волосами и шаром. Таким образом, между ними возникает статическое электричество.

Определение электрического тока

Электричество, которое является направленным движением электронов, известно как электрический ток. Он развивается только на материале, имеющем свободные электроны. Ток используется для выполнения механических работ, таких как вращение электродвигателей, нагрева элементов (обогреватели), в химической промышленности, для освещения и многого другого. Магнитное поле также создается из-за протекания электрического тока.

AC (переменный ток) и DC (постоянный ток) — это типы электрического тока. При переменном токе заряды текут в обоих направлениях. А в постоянном токе заряды движутся только в одном направлении.

Вещество, состоящее из крошечных частиц, называемых атомом. У атома есть ядро ​​и электроны. Электроны движутся по орбите атома, при этом ядро ​​неподвижно. Вещества бывают двух типов — те, у которых есть слабосвязанные электроны, и те, у которых сильно ограниченные электроны.

Вещество, имеющее слабую связь между электронами и атомом, называется проводником. Когда к проводнику прикладывается внешняя сила (напряжение) электроны получают энергию и начинают перескакивать с одного атома на другой внутри проводника. Это движение электронов генерирует электричество, выделяя при этом тепло..

В неметаллах электроны сильно ограничены. Но в металлах электрон перескакивает с одного атома на другой из-за отталкивающего свойства зарядов. Движение электронов генерирует электрический ток.

Ключевые различия между статическим электричеством и электрическим током

• Электричество, при котором заряды остаются статическими, называется статическим электричеством. В то время как электрический ток вырабатывается за счет перетекания зарядов.
• Статическое электричество возникает из-за движения отрицательных зарядов от одного объекта к другому. Ток возникает из-за движения электронов в атомах проводника.
• Статическое электричество возникает на поверхности изолятора и проводника, тогда как электрический ток возникает только в проводнике.
• Магнитное поле образуется током, и оно не связано со статическим электричеством.
• Статическое электричество «уходит» в течение короткого времени (например, разряда наэлектризованного предмета), тогда как электрический ток может существовать в течение длительного времени, до тех пор, пока на противоположных концах проводника будет присутствовать разность потенциалов, создаваемых источниками тока или напряжения (батареями, аккумуляторами и другими).
• Электроскоп с сусальным золотом измеряет величину статического электричества, в то время как ток измеряют аналоговым или цифровым амперметром.
• Удары молнии — это примеры статического электричества. Удары молнии происходят из-за того, что на поверхности облаков накапливается заряд. Для промышленных машин, освещения и бытовой техники такое статическое электричество не подходит, так как его пока невозможно “обуздать”. Поэтому для их работы используют обычный электрический ток, вырабатываемый электростанциями.

Вывод

Статическое электричество возникает из-за накопления объектом, или предметом, и “сохранением” зарядов в состоянии покоя. А электрический ток возникает из-за движения отрицательных зарядов.

Что такое электричество? — SparkFun Узнать

Авторы: Джимблом

Избранное Любимый 84

Прежде чем мы двинемся дальше, давайте обсудим две формы электричества: статическое или электрическое. При работе с электроникой токовое электричество будет гораздо более распространенным, но также важно понимать статическое электричество.

Статическое электричество

Статическое электричество возникает при накоплении противоположных зарядов на объектах, разделенных изолятором. Статическое (как в «покое») электричество существует до тех пор, пока две группы противоположных зарядов не найдут путь друг к другу, чтобы сбалансировать систему.

Когда заряды находят способ выравнивания, происходит статический разряд . Притяжение зарядов становится настолько сильным, что они могут течь даже через самые лучшие изоляторы (воздух, стекло, пластмассу, резину и т. д.). Статические разряды могут быть вредными в зависимости от того, через какую среду проходят заряды и на какие поверхности они переносятся. Выравнивание зарядов через воздушный зазор может привести к видимому удару, поскольку движущиеся электроны сталкиваются с электронами в воздухе, которые возбуждаются и выделяют энергию в виде света.

Запальники с искровым разрядником используются для создания контролируемого статического разряда. Противоположные заряды накапливаются на каждом из проводников, пока их притяжение не становится настолько большим, что заряды могут течь по воздуху.

Одним из самых ярких примеров статического разряда является молния . Когда облачная система набирает достаточно заряда по сравнению с другой группой облаков или земной поверхностью, заряды будут пытаться выровняться. Когда облако разряжается, огромное количество положительных (а иногда и отрицательных) зарядов распространяется по воздуху от земли к облаку, вызывая видимый эффект, с которым мы все знакомы.

Статическое электричество также знакомо нам, когда мы трём шарики о голову, чтобы волосы встали дыбом, или когда мы шаркаем по полу пушистыми тапочками и бьём током по домашнему коту (случайно, конечно). В каждом случае трение от трения различных типов материалов передает электроны. Объект, теряющий электроны, становится положительно заряженным, а объект, приобретающий электроны, становится отрицательно заряженным. Два объекта притягиваются друг к другу, пока не найдут способ уравнять.

Работая с электроникой, нам обычно не приходится иметь дело со статическим электричеством. Когда мы это делаем, мы обычно пытаемся защитить наши чувствительные электронные компоненты от статического разряда. Профилактические меры против статического электричества включают ношение браслетов ESD (электростатического разряда) или добавление специальных компонентов в цепи для защиты от очень высоких скачков заряда.

Текущее электричество

Текущее электричество — это форма электричества, которая делает возможными все наши электронные штуковины. Эта форма электричества существует, когда заряды способны постоянно течет . В отличие от статического электричества, где заряды собираются и остаются в покое, текущее электричество динамично, заряды всегда в движении. Мы сосредоточимся на этой форме электричества в оставшейся части урока.

Цепи

Для того, чтобы течь электричеству, требуется цепь: замкнутая, бесконечная петля из проводящего материала. Цепь может быть такой же простой, как токопроводящий провод, соединенный встык, но полезные цепи обычно содержат смесь проводов и других компонентов, которые контролируют поток электричества. Единственное правило, когда дело доходит до создания цепей, это не может иметь изолирующих промежутков .

Если у вас есть провод, полный атомов меди, и вы хотите вызвать поток электронов через него, все свободных электронов должны куда-то течь в одном и том же общем направлении. Медь — отличный проводник, идеально подходящий для протекания зарядов. Если цепь медного провода разорвана, заряды не могут течь по воздуху, что также предотвратит перемещение любых зарядов к середине.

С другой стороны, если бы провод был соединен встык, все электроны имели бы соседний атом и все могли бы течь в одном и том же общем направлении.

---

Теперь мы понимаем, как могут течь электронов, но как нам вообще заставить их течь? Затем, когда электроны текут, как они производят энергию, необходимую для освещения лампочек или вращающихся двигателей? Для этого нам нужно понять электрические поля.

---

Статическое электричество — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рисунок 1. Видно, что ребенок на игровой площадке испытал на себе статическое электричество из-за контакта с горкой. ^[1]

Статическое электричество – дисбаланс электрического заряда на поверхности материала. Статическое означает фиксированное или стационарное , поэтому оно используется в отличие от динамического (движущегося) электричества, которое имеет форму электрических токов.

Обычно атомы нейтральны, что означает, что они имеют одинаковое количество электронов и протонов. Однако атомы становятся заряженными, когда существует дисбаланс в количествах этих частиц, что довольно легко может произойти с некоторыми материалами. Способность материала удерживать свои электроны определяет его место в «трибоэлектрическом ряду». ^[2] Чем дальше два материала расположены в этом ряду, тем заметнее разделение зарядов при их контакте. Например, стекло и шелк относительно далеко друг от друга в этом ряду, поэтому, когда стекло трется о шелк, оно отдает много электронов шелку, и можно наблюдать статическое электричество. ^[2]

Зарядка

Рис. 2. Разделение, вызванное зарядом. ^[3]

Разделение зарядов двух объектов может быть вызвано несколькими различными способами.

• Разделение, вызванное контактом , достигается путем трения двух объектов друг о друга, поскольку объекты в контакте образуют химическую связь, известную как адгезия. Адгезия – это склонность различных поверхностей прилипать друг к другу. Часто считается, что причиной этого статического заряда является трение, но на самом деле трение вызвано адгезией и, что удивительно, не влияет на разделение зарядов. ^[4]

• Разделение под воздействием тепла и давления происходит, когда к определенным типам кристаллов или керамики прикладывается напряжение или они нагреваются.

• Разделение, вызванное зарядом , происходит, когда заряженный объект приближается к нейтральному. Заряды внутри нейтрального объекта той же полярности , что и заряженный объект, будут отталкиваться, в то время как заряды противоположной полярности будут притягиваться к нему. Это приводит к тому, что когда-то нейтральный объект имеет дисбаланс заряда. Это видно на рис. 2.9.0098

Разрядка

Рис. 3. Молния — это разряд статического электричества в грозовых облаках. ^[5]

Как только у объекта накопился дисбаланс заряда, он, естественно, снова захочет стать нейтральным. Это происходит из-за того, что называется разрядкой , что обычно может ощущаться в виде шока, когда это происходит с человеком. Контактно-индуцированная зарядка является наиболее распространенной формой накопления статического электричества, которую можно получить, потирая ноги о ковер. После накопления достаточного заряда требуется достаточно высокое напряжение, чтобы заставить заряд перейти от человека к ближайшей дверной ручке, оставив человека разряженным и, если он не был готов к этому, весьма шокированным.

Тот же самый процесс накопления и разряда заряда происходит в облаках для создания молнии, и его можно изучить на Гиперфизике.

Моделирование PhET

Университет Колорадо любезно разрешил нам использовать следующее моделирование PhET. Эта симуляция показывает, как заряды разделяются (но не создаются и не уничтожаются), когда воздушный шар трется о свитер человека.

Для дополнительной информации

Для получения дополнительной информации см. соответствующие страницы ниже:

• Электрический заряд
• Электрический ток
• Кулон
• Электрогенератор
• Или исследуйте случайную страницу!

Ссылки

2. ↑ ^{2.0 2.1} HowStuffWorks, Статическое электричество [онлайн], доступно: http://science.