מהו חשמל סטטי וכיצד להגן על עצמך מפניו

מושג תופעת הטבע המכונה "חשמל סטטי" ידוע לרוב האנשים בקורס הפיזיקה בבית הספר. זה מתאר את החוויה כאשר חתיכות נייר קצוצות דק מתחילות להיצמד למברשת שיער שחוקה או לשרביט אבוניט. התופעה הנחקרת מוצגת בדוגמה זו כמשיכה של אלמנטים טעונים הטרוגניים, אשר מוסברת על ידי הפרדת המטענים עקב עבודת החיכוך. עם זאת, בטבע ישנם ביטויים אחרים להשפעה זו, שאינם דומים כלל לניסוי או לחוויה משעשעת. לאחר היכרות איתם, קל יותר להבין מהו מתח סטטי וכיצד ניתן להתמודד איתו בייצור ובתנאים ביתיים.

קביעת חשמל סטטי

מעצם הגדרתו, חשמל סטטי כהשפעה הוא תופעה מסוכנת המאיימת על בריאותו והתרגול של כל אדם. על מנת להבין ולהבין את טיבו, יש לזכור כי כל החומרים הידועים מורכבים ממולקולות, והאחרון מבין החלקיקים הקטנים ביותר הנקרא אטומים. במרכזם גרעין עם פרוטונים ונויטרונים, וקבוצות אלקטרונים מסתובבים סביבו במסלולי מסלול שונים. המטען הכולל של חלקיקים אלה מתאים לאותה אינדיקטור לפרוטונים, ולכן האטום בכללותו הוא נייטרלי.

בחלק מהחומרים אלקטרונים טעונים באופן שלילי הם כל כך רחוקים מהמרכז, עם הפגיעה הקלה ביותר במאזן האנרגיה, הם נעים ממסלוליהם הקבועים. לרוב זה מתרחש כתוצאה מחיכוך, כאשר כמות קטנה של אנרגיה תרמית משתחררת בחומר.

כאשר אלקטרונים מתרחקים מהגרעין הוא רוכש מטען חיובי, ומספר משמעותי של חלקיקים עם מטענים מנוגדים (יונים) מופיעים בגוף החומר. הם המקור והגורם העיקרי למה שמכונה "חשמל סטטי".

גורמים להתרחשות ולביטוי

מתח סטטי מתרחש עקב הפרה של האיזון הכללי של חלקיקים טעונים חשמליים הקיימים בכל נושא. זה נוצר לא רק על פי תרחיש שתוכנן מראש: לבקשת מורה או נסיין. בפועל, זה מתבטא לרוב ללא השתתפות ובניגוד לרצונו.

דוגמא פשוטה: לבשת בגדים העשויים מבדים סינתטיים. בגלל חיכוך בגוף וההתרחשות העוקבת של מטענים סטטיים, החומר מתחיל להתאים אותו היטב ולא מאפשר לתת את המראה הרצוי. הדרך האפשרית היחידה במצב זה היא לרסס אותו עם חומר מיוחד הנקרא "סוכן אנטיסטטי". רק בדרך זו ניתן להסיר מטען עודף מהחומר הסינטטי.

גורמים אופייניים נוספים להיווצרות מטען סטטי הם:

• שינויי טמפרטורה בולטים, שמתרחשים גם הם בצורה חדה מאוד;
• רמה גבוהה של קרינה, מה שמוביל לעלייה באנרגיית האלקטרונים ולהופעת חלקיקים טעונים הטרוגניים בחומר;
• נוכחות של אינדוקציה ושדות מגנטיים חזקים.

שתי הסיבות הראשונות, שבגללן אדם מתחיל "התחשמלות", אינן זקוקות להסברים מיוחדים. לעומת זאת, נראה כי אינדוקציה מגנטית היא בעיה רצינית, במיוחד לאחרונה.

עם העלייה המתמדת במספר מכשירי הבית, שלרבים מהם יש אלמנטים אינדוקטיביים, ההשפעה של שדות אלקטרומגנטיים על אדם גדלה באופן דרמטי.אחד הביטויים הללו הוא התחשמלות האטמוספרה עקב הפרדת חלקיקי האוויר לאלקטרונים ויונים טעונים, שהוא בעצם אותו ביטוי של חשמל סטטי.

הצטברות הדרגתית של גורמי סיכון הקשורים למגוון רחב של מקורות לשדות זרים, הובילה לכיוון נפרד במדע, הבוחן את מידת הסכנה שלהם. מצד שני, מדענים חושבים זה מכבר על התכונות המועילות של החשמול ועל האפשרות להניח השפעה זו לשירות האדם.

חסרונות ויתרונות של ביטוי סטטיסטיקות

הביטויים המסוכנים של אלקטרוסטטיקה הם בעיקר החיכוך המתמיד של בגדים באיכות ירודה על גוף האדם והצטברות מטענים חשמליים על העור. בתחום הטכני השפעה זו חריפה במיוחד במהלך עבודתם של מתקינים-מומחים בהלחמת מעגלי מיקרו. במקרה זה, הוא מאיים על כישלון שבבים יקרים או אפילו מכשירים שלמים שהורכבו על בסיסם.

כאשר מרכיבים מיקרו-שבבים יקרים ונדירים, דרישות הבטיחות מספקות אמצעים מיוחדים להגנה מפני ביטויים לא נעימים אלה.

בטכנולוגיות הקשורות להלחמה של מעגלי מיקרו מסוימים, הגנה אלקטרוסטטית כרוכה בהנחת צמיד מקורקע על הזרוע, ובנוכחותו הסכנה מסולקת על ידי פריקת מטענים לקרקע. אמצעי מניעה כאלה מתייחסים בעיקר למבני K-MOS מיושנים, אשר מוחלפים יותר ויותר על ידי מיקרו-שבבים מודרניים בעלי הגנה מובנית מפני חשמל סטטי.

סכנה לבני אדם

הביטויים המסוכנים של סטטיסטיקות ככאלה כוללים:

• פריקת ברקים המלווה בברק - הגורם להם הוא חיכוך ממושך של זרמי אוויר; על פי השלכות אפשריות, כולל סכנת שריפה, הן עולות בהרבה על כל הביטויים האחרים;
• השפעת המטענים על הכיסוי הביולוגי (העור) והופעת גירויים חזקים עליו;
• הפרשות חשמל מסוכנות ולא נעימות דרך גוף האדם כאשר נוגעים בחלקים מתכתיים של ציוד לא מקורקע.

לתופעה האחרונה אין שום קשר לעליית זרם קריטית הנגרמת ממצבי חירום כאשר מתח מסוכן נכנס לדיור של מכשיר ביתי.

כל השאלות הללו נוגעות רק בצד החיצוני של ביטויי החשמל הסטטי, שניתן לבטלו בעזרת אמצעי הגנה טכניים. בחינה מדוקדקת יותר של תהליך זה מגלה כי השפעות הסטטיסטיקות על הסומטיקה ועל גוף האדם יכולות לגרום לתוצאות חמורות יותר:

• הפרעות שינה שיטתיות;
• שינויים בטון מערכת הלב וכלי הדם;
• עייפות;
• התרחשות של בעיות במערכת העצבים;
• סטיות קלות בעבודת רקמת השריר.

למרות שהפרעות אלו אינן מורגשות במיוחד בהתחלה, עם הזמן, מצטברים בגוף שינויים העלולים להוביל לסטיות חמורות. שינה גרועה מביאה לבעיות נפשיות, מה שמביא בתורו למחלות אחרות. הפגיעה מהשפעה זו במקרה זה אינה מוטלת בספק.

הרופאים ממליצים להיזהר בזהירות לא רק לחומר של לבוש שנלבש כל הזמן, אלא גם לבחירת המצעים הביתיים, עליהם מצטבר מטען מסוכן.

היתרונות של חשמל סטטיסטי

מדענים וממציאים רבים ניסו למצוא דרכים לשלוט במטען סטטי לטובת בני אדם בפעם אחת. הם פיתחו יחידות מגושמות ויקרות מאוד, שהתשואה עליהן נותרה, ככלל, נמוכה מאוד. הפריצה היחידה באזור זה היא גילוי המדענים מה שנקרא "שחרור קורונה".

היכולות הייחודיות של תופעה זו משמשות לא רק בייצור, אלא גם בתנאי חיים רגילים.בשל התפתחותן של טכניקות מודרניות לבקרת תופעות אלקטרוסטטיות, הן נמצאות בשימוש נרחב בתהליכים הטכנולוגיים הבאים:

• צביעה של בסיסי מסגרת וכן משטחי מבני מתכת ומוצרים טרומיים אחרים;
• טיהור גז מפני זיהומים בתעשיית הכרייה;
• שימוש בתחומים רבים הקשורים לעיבוד חומרים (ננו-טכנולוגיה מודרנית).

פריקה כלילית מצאה גם שימוש נרחב ברפואה, שם היא משמשת להשפעה מוגבלת של הפרשות אלקטרוסטטיות על איברים חולים של אדם. בנוסף, על בסיס השפעה זו פותחו מכשירים רבים שיכולים ליינן את האוויר לא רק במתקני ייצור וברצפות מפעל, אלא גם בדירת עיר טיפוסית. אחת ההמצאות השימושיות הללו היא פילטר אלקטרוסטטי שנועד להוציא חלקיקי אירוסול וחומרים מכניים מאוויר הסביבה. בזכות השימוש בו ניתן להיפטר מפיח, פיח ועשן וכן מחלקיקי אבק קטנים המצטברים עודפים בכל בית מודרני.

כיצד להסיר חשמל סטטי מאדם ומחפצים מסביב

מכיוון שהפגיעות של חשמל סטטי במבוגרים ובילדים הוכחה בזמן, מדענים חיפשו זה מכבר דרכים להגן עליהם מפני תופעה מסוכנת זו. חשיבות מיוחדת היא נושא ההגנה מפני סטטיסטיקות של ילדים צעירים הרגישים יותר לגילוייו. עבור כל קטגוריות המשתמשים פותחו מספר גישות שונות להסרת מטען החשמל הסטטי המצטבר לאורך זמן על משטחי אובייקט כלשהו.

הדרך הקלה ביותר להיפטר מהסטטי שהצטבר על ציוד ביתי (במחשב אישי או במכונת כביסה למשל) היא לקרקע אותם על ידי חיבור הדיור לאוטובוס אדמה מיוחד.

השיטה הפשוטה ביותר להסרת מטען מכל דבר לביש היא לרסס אותה מעת לעת בבקבוק ריסוס מים, המהווה קרקע טובה.

כדי למנוע הצטברות מטען מסוכן על גוף המכונית, רצועה מיוחדת של גומי מוליך (רצועה) מחוברת לפגוש האחורי שלה. בנוסף, בנסיעות ארוכות בכלי רכב אישיים חובה לבדוק את נושא אי קבילות הצטברות המטענים עקב שינוי במיקום הגוף ביחס למושב. כתוצאה מהחיכוך הנובע ממקרים אלו, לפעמים מצטברת כמות מספקת של דבר, מה שמוביל לרוב לפריקה חשמלית מורגשת ולא נעימה. לכן, עליכם להרטיב מדי פעם את המושבים, לרסס אותם בתרסיס קומפקטי מיוחד.

אמצעי הגנה אישיים

מיגון אלקטרוסטטי הוא אמצעי הכרחי, שבלעדיו כמעט בלתי אפשרי להסתדר בחיים המודרניים. לשם כך פותחו מספר שיטות יעילות ויעילות, בהן ניתן להפחית את הסיכון להשפעות סטטיות. ראשית, זו הבחירה הנכונה של בגדים ללבוש יומיומי, אשר נעשית על בסיס בדים טבעיים כמו כותנה, פשתן וסיבים דומים ממוצא לא סינטטי. אם אינך יכול לעשות זאת, תצטרך להשתמש בכלי הסרה אלקטרוסטטיים מודרניים שתוכננו במיוחד למטרה זו.

הדרך הקלה ביותר להתגונן מפני תופעות חשמל בעת לבישת בגדים היא להשתמש בתרכובות אנטיסטטיות המסלקות מטען משטח החומר הארוג.

נעשה שימוש נרחב באבקות כביסה מיוחדות, המכילות תוספים מיוחדים המנטרלים את השפעת האפקט האלקטרוסטטי.

גישה מוכשרת לבחירת נעליים שנלבשות מדי יום תעזור להיפטר מחשמל סטטי, וזה לא פחות חשוב מהבחירה הנכונה של בד לבגדים.כדי להסביר את ייחודיות ההגנה האנושית מפני הרגליים, יהיה צורך לזכור כי קל יותר למטענים בחינם, שנמצאים תמיד באדמה, להצטבר על משטחי גומי. אם תבחר נעליים עם סוליות על בסיס עור ללבישה קבועה, הסיבות להיווצרות אלקטרוסטטיקה מהקרקע יהיו פחותות.

בכל המפעלים שעובדיהם עוסקים בייצור מכשירי חשמל ורכיבים דיוק גבוהים ויקרים עבורם, מונפקות נעליים מיוחדות. בעזרתו ניתן לאבטח מיקרו-שבבים מודרניים וחלקים אלקטרוניים אחרים מהתמוטטות בשוגג על ידי חשמל סטטי.

ידוע מהמעשה שמים וסביבה לחה הם מוליך של מטענים חשמליים, כך שלרוב הם לא מצטברים על משטחים רטובים. הליך זה מתבצע על ידי החלת תמיסות ותחליבים מיוחדים על עור הידיים והגוף. עדיף לעשות זאת מיד לפני ההלבשה, ואז לחות את חלקי הגוף החשופים לאורך יום העבודה. כאשר צוברים מספר רב של מטענים על בגדים שנלבשים בבית, מומלץ להשרות אותו לזמן קצר, ואז לייבש היטב בשטח פתוח.

חשמל סטטי כשלעצמו הוא ביטוי טבעי מסוכן לבני אדם, מה שעלול להוביל למספר השלכות בלתי רצויות ואף למחלה קשה. לפיכך, המאבק נגדו זוכה לתשומת לב מוגברת לא רק בקנה מידה תעשייתי, אלא גם בתנאים ביתיים.