Mis on staatiline elekter ja kuidas end selle eest kaitsta

Loodusnähtuse kontseptsiooni, mida nimetatakse staatiliseks elektriks, teavad enamik inimesi koolifüüsika kursusest. See kirjeldab kogemust, kui peeneks hakitud paberitükid hakkavad vastu juukseid hõõrutud kammi või eboniitpulga külge kleepuma. Uuritavat nähtust on antud näites esitatud erineva laenguga elementide külgetõmbejõuna, mis on seletatav tehtud hõõrdetööst tingitud laengute eraldumisega. Looduses on aga selle mõju teisigi ilminguid, mis ei sarnane sugugi eksperimendi või meelelahutuskogemusega. Olles nendega tuttavaks saanud, on lihtsam mõista, mis on staatiline pinge ja kuidas sellega tööl ja igapäevaelus toime tulla.

Staatilise elektri määramine

Definitsiooni järgi on staatiline elekter kui mõju ohtlik nähtus, mis ohustab iga inimese tervist ja praktilist tegevust. Selle olemuse mõistmiseks ja mõistmiseks peaksime meeles pidama, et kõik teadaolevad ained koosnevad molekulidest, viimased aga pisikestest osakestest, mida nimetatakse aatomiteks.Nende keskel on tuum prootonite ja neutronitega ning selle ümber pöörlevad erinevatel orbiitidel elektronide rühmad. Nende osakeste kogulaeng vastab prootonite samale indikaatorile, seega on aatom tervikuna neutraalne.

Mõnes aines on negatiivselt laetud elektronid tsentrist nii kaugel, et vähimagi energiatasakaalu häire korral nihkuvad nad oma püsiorbiitidelt välja. Tavaliselt tekib see hõõrdumise tagajärjel, kui aines eraldub väike kogus soojusenergiat.

Kui elektronid tuumast eemaldatakse, omandab see positiivse laengu ning materjali kehasse tekib märkimisväärne hulk vastandlaengutega osakesi (ioone). Need on nn staatilise elektri allikad ja peamised põhjused.

Põhjused ja ilmingud

Staatiline pinge tekib mis tahes aines esinevate elektriliselt laetud osakeste üldise tasakaalu rikkumise tõttu. See ei moodustata ainult eelnevalt kavandatud stsenaariumi järgi: õpetaja või katsetaja soovil. Praktikas avaldub see enamasti ilma osavõtuta ja tema tahte vastaselt.

Lihtne näide: sünteetilistest kangastest riiete selga panemine. Kerega hõõrdumise ja sellele järgnenud staatiliste laengute ilmnemise tõttu hakkab materjal tihedalt istuma ega lase riietusel soovitud välimust anda. Ainus võimalik väljapääs selles olukorras on pihustada seda spetsiaalse ainega, mida nimetatakse "antistaatiliseks aineks". See on ainus viis sünteetilisest materjalist liigse laengu eemaldamiseks.

Muud tüüpilised staatilise laengu tekke põhjused on:

• märgatavad temperatuurimuutused, mis esinevad ka väga järsult;
• kõrge kiirgustase, mis põhjustab elektronide energia suurenemist ja heterogeenselt laetud osakeste ilmumist materjalis;
• tugevate induktsiooni- ja magnetväljade olemasolu.

Esimesed kaks põhjust, miks inimene elektrilöögi saama hakkab, ei vaja erilist selgitust. Seevastu magnetinduktsioon näib olevat tõsine probleem, eriti viimasel ajal.

Kodumasinate arvu pideva suurenemisega, millest paljudel on induktiivsed elemendid, suureneb elektromagnetväljade mõju inimesele järsult. Üheks selliseks ilminguks on atmosfääri elektrifitseerimine, mis on tingitud õhuosakeste eraldumisest laetud elektronideks ja ioonideks, mis on sisuliselt samasugune staatilise elektri ilming.

Erinevate kõrvaliste valdkondade allikatega seotud riskitegurite järkjärguline kuhjumine on toonud kaasa omaette suuna teaduses, mis uurib nende ohtlikkuse astet. Teisest küljest on teadlased pikka aega mõelnud elektrifitseerimise kasulikele omadustele ja võimalusele kasutada seda efekti inimeste teenindamiseks.

Staatilise manifestatsiooni plussid ja miinused

Elektrostaatika ohtlikud ilmingud hõlmavad eelkõige ebakvaliteetsete riiete pidevat hõõrdumist inimkehale ja elektrilaengute kogunemist nahale. Tehnikavaldkonnas on see mõju eriti terav, kui töötate mikroskeemide jootmise spetsialistide paigaldajatena. Sel juhul ähvardab see kallite kiipide või isegi nende põhjal kokku pandud tervete seadmete rikkega.

Väärtuslike ja haruldaste mikrokiipide kokkupanemisel näevad ohutusnõuded ette spetsiaalsed kaitsemeetmed nende ebameeldivate ilmingute eest.

Mõnede mikroskeemide jootmisega seotud tehnoloogiates hõlmab elektrostaatiline kaitse käel maandatud käevõru kandmist, mille olemasolul kõrvaldatakse oht laengute vooluga maapinnale. Sellised ennetusmeetmed puudutavad peamiselt vananenud K-MOS struktuure, mida üha enam asendatakse kaasaegsete mikrokiipidega, millel on sisseehitatud kaitse staatilise elektri eest.

Oht inimestele

Staatika kui inimesele ohtlikud ilmingud hõlmavad järgmist:

• äikeselahendused, millega kaasneb välk - need on põhjustatud õhuvoolude pikaajalisest hõõrdumisest; võimalike tagajärgede, sealhulgas tuleohu poolest ületavad need kaugelt kõik muud ilmingud;
• laengute mõju bioloogilisele pinnale (nahale) ja tugeva ärrituse ilmnemine sellel;
• ohtlikud ja ebameeldivad elektrilahendused läbi inimkeha maandamata seadmete metallosade puudutamisel.

Viimasel nähtusel pole midagi pistmist kriitiliste elektrilöökidega, mis on põhjustatud hädaolukordadest, kui ohtlik pinge satub kodumasina kehasse.

Kõik need küsimused puudutavad ainult staatilise elektri ilmingute väliskülge, mida saab tehniliste kaitsevahendite abil kõrvaldada. Selle protsessi põhjalikum uurimine näitab, et staatika mõju somaatikale ja inimkehale võib põhjustada tõsisemaid tagajärgi:

• süstemaatilised unehäired;
• muutused südame-veresoonkonna süsteemi toonis;
• tugev väsimus;
• närvisüsteemi probleemide ilmnemine;
• väikesed kõrvalekalded lihaskoe töös.

Kuigi need häired ei ole alguses eriti märgatavad, kogunevad aja jooksul organismis muutused, mis võivad viia tõsiste kõrvalekalleteni. Kehva une tagajärjeks on vaimsed probleemid, mis omakorda põhjustavad muid haigusi. Sellest mõjust tulenev kahju on antud juhul väljaspool kahtlust.

Arstid soovitavad pöörata suurt tähelepanu mitte ainult pidevalt kantavate rõivaste materjalile, vaid ka koduse voodipesu valikule, millele koguneb ohtlik laeng.

Staatilise elektri eelised

Paljud teadlased ja leiutajad püüdsid omal ajal leida viise staatilise laengu kontrollimiseks inimeste huvides. Nad töötasid välja mahukad ja väga kallid seadmed, mille tootlus jäi reeglina väga madalaks. Ainus läbimurre selles valdkonnas on teadlaste nn koroonalahenduse avastus.

Selle nähtuse ainulaadseid võimalusi ei kasutata mitte ainult tootmises, vaid ka tavalistes igapäevastes tingimustes. Elektrostaatiliste nähtuste kontrollimise kaasaegsete tehnikate väljatöötamise tõttu kasutatakse neid laialdaselt järgmistes tehnoloogilistes protsessides:

• karkassi aluste, samuti metallkonstruktsioonide ja muude kokkupandavate toodete pindade värvimine;
• gaaside puhastamine lisanditest mäetööstuses;
• kasutamine paljudes materjalide töötlemisega seotud valdkondades (kaasaegne nanotehnoloogia).

Koronaarlahendust kasutatakse laialdaselt ka meditsiinis, kus seda kasutatakse elektrostaatiliste laengute mõju piiramiseks haigetele inimorganitele. Lisaks on selle efekti põhjal välja töötatud palju seadmeid, mis suudavad õhku ioniseerida mitte ainult tööstusruumides ja tehase põrandates, vaid ka tüüpilises linnakorteris.Üks neist kasulikest leiutistest on elektrostaatiline filter, mis on loodud aerosooli ja mehaaniliste osakeste eemaldamiseks ümbritsevast õhust. Tänu selle kasutamisele on igas kaasaegses kodus võimalik vabaneda tahmast, tahmast ja suitsust ning väikestest liigselt kogunevatest tolmuosakestest.

Kuidas eemaldada staatilist elektrit inimeselt ja ümbritsevatelt objektidelt

Kuna aeg on tõestanud staatilise elektri kahjulikkust täiskasvanutele ja lastele, on teadlased pikka aega otsinud võimalusi, kuidas neid selle ohtliku nähtuse eest kaitsta. Eriti oluline on väikelaste kaitsmine staatilise elektri eest, kes on selle ilmingute suhtes tundlikumad. Kõigi kasutajakategooriate jaoks on välja töötatud mitu erinevat lähenemisviisi, et eemaldada staatilise elektri laengud, mis aja jooksul kogunevad mis tahes objekti pinnale.

Lihtsaim viis kodutehnikale (näiteks personaalarvutile või pesumasinale) kogunenud staatilisest elektrist vabanemiseks on need maandada, ühendades korpuse spetsiaalse maandussiiniga.

Lihtsaim viis mis tahes kantavalt esemelt laengu eemaldamiseks on selle perioodiline pihustamine pihustuspudeliga veega, mis on hea maandus.

Et vältida ohtlike laengute kogunemist auto kerele, kinnitatakse selle tagumise põrkeraua külge spetsiaalne juhtivast kummist riba (rihm). Lisaks tuleb isiklike sõidukitega pikkade reiside ajal kaaluda laengute kogunemise lubamatust, mis on tingitud keha asendi muutumisest istme suhtes. Tekkiva hõõrdumise tagajärjel katetele koguneb neid mõnikord piisav kogus, mis sageli põhjustab märgatava ja ebameeldiva elektrilahenduse.Seetõttu peaksite istmeid perioodiliselt niisutama, pihustades neid spetsiaalse kompaktse pihustuspudeliga.

Isikukaitsemeetmed ja -varustus

Elektrostaatiline kaitse on vajalik meede, ilma milleta on tänapäevases elus peaaegu võimatu hakkama saada. Selleks on välja töötatud mitmeid tõhusaid ja tõhusaid meetodeid, mille abil on võimalik vähendada staatilise elektriga kokkupuute ohtu. Esiteks on see õige valik igapäevaseks kandmiseks mõeldud rõivaid, mis on valmistatud looduslike kangaste, näiteks puuvilla, lina jms mittesünteetilist päritolu kiudude baasil. Kui seda pole võimalik teha, peate kasutama spetsiaalselt selleks otstarbeks välja töötatud kaasaegseid elektrostaatika eemaldamise vahendeid.

Lihtsaim viis rõivaste kandmisel elektrinähtuste eest kaitsta on kasutada antistaatilisi ühendeid, mis eemaldavad kootud materjali pinnalt laengu.

Levinud on spetsiaalsed pesupulbrid, mis sisaldavad spetsiaalseid lisandeid, mis neutraliseerivad elektrostaatilist efekti.

Pädev lähenemine iga päev kantavate kingade valikule aitab vabaneda staatilisest elektrist, mis pole vähem oluline kui riiete jaoks õige kanga valimine. Inimeste jalgade eest kaitsmise omaduste selgitamiseks tuleb meeles pidada, et alati maa sees olevatel tasuta laengutel on lihtsam koguneda kummipindadele. Kui valite pidevaks kandmiseks nahast tallaga jalanõud, on maapinnast elektrostaatika tekkeks vähem põhjuseid.

Kõigis ettevõtetes, mille töötajad tegelevad ülitäpsete ja kallite elektriseadmete ja neile mõeldud komponentide tootmisega, väljastatakse spetsiaalsed kingad.Selle abil on võimalik kaitsta kaasaegseid mikrokiipe ja muid elektroonilisi osi juhusliku staatilise elektri tõttu purunemise eest.

Praktikast on teada, et vesi ja niiske keskkond on elektrilaengute juhiks, mille tõttu need tavaliselt niisutatud pindadele ei kogune. See protseduur viiakse läbi spetsiaalsete lahuste ja losjoonide kandmisega käte ja keha nahale. Parim on seda teha vahetult enne riietumist ja seejärel kogu tööpäeva jooksul katmata kehaosi niisutada. Kui kodus kantud riietele koguneb suur hulk laenguid, on soovitatav neid lühikest aega leotada ja seejärel õues korralikult kuivatada.

Staatiline elekter iseenesest on inimesele ohtlik loodusnähtus, mis võib põhjustada mitmeid soovimatuid tagajärgi ja isegi raskeid haigusi. Seetõttu pööratakse suurenenud tähelepanu selle vastu võitlemisele mitte ainult tööstuslikus mastaabis, vaid ka kodumaistes tingimustes.