Статическое электричество

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

 

 

 

ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА

 

 

Кафедра электроэнергетики и электротехники

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине  «История отрасли»

 

на тему «Статическое электричество»

 

 

 

 

Выполнил  студент гр. Б3105а          ___________  Е.В. Курочкин

Проверил  профессор кафедры электроэнергетики и электротехники ____________  В.А. Достовалов ____________________________           (зачтено/незачтено)

 

 

 

 

 

 

г. Владивосток

2013

 

 
Оглавление

 

 
 1. Введение. Понятие статического электричества.

С эффектом статического электричества мы каждый день сталкиваемся неоднократно: погладив кошку, мы можем получить небольшой разряд током; надевая шерстяной свитер в темноте видны искры; полиэтиленовый пакет притягивает к себе кассовый чек или кошачий волос. Это лишь малая доля примеров из быта, когда статическое электричество проявляет себя. Что же собой представляет статическое электричество?

Статическое электричество — это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках.

Электризация диэлектриков трением может возникнуть при соприкосновении двух разнородных веществ из-за различия атомных и молекулярных сил (из-за различия работы выхода электрона из материалов). При этом происходит перераспределение электронов (в жидкостях и газах ещё и ионов) с образованием на соприкасающихся поверхностях электрических слоёв с противоположными знаками электрических зарядов. Фактически атомы и молекулы одного вещества, обладающие более сильным притяжением, отрывают электроны от другого вещества.

Полученная разность потенциалов соприкасающихся поверхностей зависит от ряда факторов — диэлектрических свойств материалов, значения их взаимного давления при соприкосновении, влажности и температуры поверхностей этих тел, климатических условий. При последующем разделении этих тел каждое из них сохраняет свой электрический заряд, а с увеличением расстояния между ними за счет совершаемой работы по разделению зарядов, разность потенциалов возрастает и может достигнуть десятков и сотен киловольт.

Электрические разряды могут взаимно нейтрализоваться вследствие некоторой электропроводности влажного воздуха. При влажности воздуха более 85 % статическое электричество практически не возникает.

 

 

 

 2 Опасность статического электричества.

2.1 Магнитное притяжение/отталкивание.

С этим «побочным» эффектом статического электричества сталкивался каждый. Сухие волосы при расчесывании начинают «летать», тонкие бумажные и полиэтиленовые листики «прилипают» к рукам и друг другу.  Но самая серьезная проблема, с которой люди сталкиваются ежедневно, — из-за статического электричества вещи притягивают на себя пыль. 

Поэтому необходимо проводить влажную уборку как можно чаще. Протрешь мебель сухой тряпкой — пыль тут же вернется, протрешь влажной — надолго сохранишь свое жилище в чистоте. Влажная уборка снимает заряд электричества с поверхности, а значит, предмет перестанет быть магнитом хоть на некоторое время.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Пожарная безопасность.

Конечно, маловероятно, что от статического электричества воспламенятся предметы из твердых материалов. А вот с горючими жидкостями дела обстоят иначе. Мощности искры, которая образуется от разряда, возникающего на синтетической одежде или обуви, вполне хватит, чтобы воспламенить смесь паров воздуха и таких общедоступных бытовых легковоспламеняющихся жидкостей, как бензин, керосин, растворители. 

Необходимо помнить: пользоваться этими жидкостями в плохо проветриваемом, сухом помещении, находясь при этом в синтетической одежде и обуви с резиновой подошвой, крайне небезопасно. Все эти факторы увеличивают возможность образования статического заряда. Любые вращающиеся детали машин, которые не заземлены, тоже являются генераторами статического заряда. Помимо этого генерировать заряд запросто могут сами жидкости, находящиеся в изолированной среде, — например, в пластиковой канистре. Как только ты попытаешься вылить топливо в заземленную среду из канистры непроводящей ток — возникнет воспламенение. Именно по этой причине все бензовозы ездят с металлическими цистернами и свисающей цепочкой, скользящей по асфальту.

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Электроприборы.

В условиях современной жизни все постоянно имеют дело с приборами, в которых есть микроэлектронные компоненты. Эти приборы очень “боятся” принять на себя незапланированный заряд электричества. Во избежание этой проблемы корпус прибора защищает его от случайного воздействия тока или же снимает заряд (например, блок компьютера во многом из-за этого изготавливают из металла). Но в любом случае не стоит удивляться, если кто-то в резиновых сапогах и синтетическом костюме держал в руках радиоприемник или плейер, а он стал плохо работать или вовсе вышел из строя. К слову, на производстве этому вопросу уделяется большое внимание, так как заряды статики могут породить существенный процент брака.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Поражение электрическим  током.

Разряд статического электричества для человека в принципе не представляет особой опасности. Но не стоит забывать о возможных вторичных последствиях. Разряд неприятен и часто вызывает непроизвольную резкую реакцию и сокращение мышц. Иногда такое сокращение может вызвать травму — например, при работе с оборудованием.

Необходимо помнить: если кто-то находится в электрическом поле и в руках держит заряженный объект, то велика вероятность того, что его тело тоже зарядится. Заряд электричества остается в теле, если на нем надета непроводящая ток обувь (например, на резиновой подошве). И заряд будет сохранятся пока не будет произведено касание до заземленного предмета.

При ходьбе по синтетическим коврам — рождается статический заряд от контакта обуви с ковром. Выходя из своей машины можно получить удар, спровоцированный зарядом, возникшим между сиденьем и одеждой в момент подъема. Решение проблемы — держаться за металлическую часть автомобиля до момента отрыва от сиденья.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Молния - яркий пример статического электричества.

Снаружи наша планета укутана огромным воздушным одеялом, которое постоянно бомбардируют и ионизируют космические лучи. Глубоко в недрах жидкое металлическое ядро работает как динамо-машина, создавая токи и магнитное поле. По сути, мы живем внутри огромной машины, производящей и преобразующей гигантские количества электричества. Поэтому нет ничего удивительного в том, что время от времени мы становимся свидетелями ее грандиозной деятельности. Первым в ряду естественных электрических явлений следует назвать молнию.  
Огненные зигзаги, распарывающие небо, - это разновидность искрового электрического разряда. Он возникает в грозовом облаке, когда между частями самого облака или между облаком и землей появляется большая разность потенциалов. Разделение зарядов внутри грозового облака происходит благодаря конвективным потокам, переносящим наэлектризованные из-за трения капельки воды. Перед самой вспышкой молнии от облака к земле устремляется поток электронов, которые, соударяясь с молекулами воздуха  – кислорода и азота, - ионизируют их. В результате в газовой среде возникает яркий разряд тока силой в десятки тысяч ампер. Быстро нагреваясь, атмосферный газ расширяется, порождая ударную звуковую волну, и мы слышим гром.  
Когда удалось измерить температуру в канале молнии, оказалось, что она достигает 25-27 тысяч градусов. И чуть ли не три четверти энергии грозового разряда расходуется именно на нагревание воздуха в канале молнии. Понятно, что воздух, температура которого за несколько десятимиллионных долей секунды поднимается почти до 1500 градусов, расширяется столь сильно, что процесс этот становится сравним со взрывом.  
Сегодня особые микрофоны позволили сделать выводы о размерах канала молнии, ее мощности, о состоянии атмосферы, об объеме облака и даже о процессах, благодаря которым облако накапливает электричество.  
И тут уж стала выясняться сущая фантастика! Эти природные электрические машины, как оказалось, способны накапливать потенциалы в миллиарды вольт, а общая мощность средней грозы вполне сравнима с взрывом нескольких термоядерных бомб! И все это – результат всего лишь взаимодействия капелек и льдинок, которые держатся в воздухе на восходящих потоках.  
Несмотря на изученную природу, молнии продолжают удивлять. Так, в 1989 ученые открыли их новый вид – высотные электрические разряды, или спрайты. Они образуются в ионосфере и бьют сверху вниз, по направлению к грозовым облакам на расстояние 40 – 50 км, но исчезают, не достигая их. Еще более странные молнии наблюдали ученые из Тайваньского национального университета имени Чена Куна во время нескольких гроз над Южно-Китайским морем в 2002 году. Разряды атмосферного электричества били не вниз, а вверх – от грозовых облаков в верхние слои атмосферы. Разветвленные молнии имели гигантские размеры: светящиеся зигзаги длиной 80 км уходили ввысь на 95 км. Разряды продолжались менее секунды и сопровождались низкочастотным радиоизлучением. Чтобы их увидеть, ученые использовали специальные фотокамеры, чувствительные к очень слабым световым вспышкам. 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

В заключение, хочется добавить, что статическое электричество было, есть и будет в нашей жизни всегда. Можно пользоваться «антистатиками», можно заземлить все вокруг, но до конца убрать статическое не удастся. Поэтому необходимо помнить о том, что оно рядом и может быть опасным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Список литературы.

Интернет ресурсы

1. http://www.mhealth.ru

2. http://ru.wikipedia.org

3. http://baza-referat.ru