Dabas parādības jēdziens, ko sauc par “statisko elektrību”, ir zināms vairumam cilvēku no skolas fizikas kursa. Tas apraksta pieredzi, kad smalki sagriezti papīra gabali sāk pielipt pie nolietotas matu sukas vai ebonīta nūjiņas. Šajā piemērā pētāmā parādība tiek parādīta kā neviendabīgi lādētu elementu pievilcība, kas izskaidrojams ar lādiņu atdalīšanu berzes darba dēļ. Tomēr dabā ir arī citas šī efekta izpausmes, kas nepavisam nav līdzīgas eksperimentam vai izklaidējošai pieredzei. Iepazīstoties ar viņiem, ir vieglāk saprast, kas ir statiskais stress un kā ar to ir iespējams tikt galā ražošanas un sadzīves apstākļos.
Statiskās elektrības noteikšana
Pēc definīcijas statiskā elektrība kā efekts ir bīstama parādība, kas apdraud jebkuras personas veselību un praksi. Lai izprastu un izprastu tā dabu, jāatceras, ka visas zināmās vielas sastāv no molekulām, un pēdējās no mazākajām daļiņām, kuras sauc par atomiem. Viņu centrā ir kodols ar protoniem un neitroniem, un elektronu grupas rotē ap to dažādās orbītās. Šo daļiņu kopējais lādiņš atbilst vienam un tam pašam protonu rādītājam, tāpēc atoms kopumā ir neitrāls.
Dažās vielās negatīvi lādētie elektroni atrodas tik tālu no centra, ka ar mazāko enerģijas bilances pārkāpumu viņi pārvietojas no savām pastāvīgajām orbītām. Tas parasti rodas berzes rezultātā, kad vielā izdalās neliels daudzums siltumenerģijas.
Kad elektroni attālinās no kodola, tas iegūst pozitīvu lādiņu, un materiāla ķermenī parādās ievērojams skaits daļiņu ar pretējiem lādiņiem (joniem). Tie ir tā saucamās "statiskās elektrības" avots un galvenais iemesls.
Rašanās un izpausmes cēloņi
Statiskais spriegums rodas, ja tiek pārkāpts elektriski lādētu daļiņu vispārējais līdzsvars, kas atrodas jebkurā jautājumā. Tas tiek veidots ne tikai saskaņā ar iepriekš plānotu scenāriju: pēc skolotāja vai eksperimentētāja pieprasījuma. Praksē tas visbiežāk izpaužas bez līdzdalības un pretēji viņa gribai.
Vienkāršs piemērs: apģērba uzvilkšana no sintētiskiem audumiem. Sakarā ar berzi pret ķermeni un tam sekojošo statisko lādiņu rašanos matērija sāk to precīzi pielietot un neļauj dot vēlamo izskatu. Vienīgā iespējamā izeja šajā situācijā ir izsmidzināt to ar īpašu līdzekli, ko sauc par “antistatisku līdzekli”. Tikai šādā veidā no sintētiskā materiāla ir iespējams noņemt lieko lādiņu.
Citi raksturīgie statiskās lādiņa veidošanās cēloņi ir:
- manāmas temperatūras izmaiņas, kas notiek arī ļoti strauji;
- augsts radiācijas līmenis, kas izraisa elektronu enerģijas palielināšanos un neviendabīgi lādētu daļiņu parādīšanos materiālā;
- spēcīgas indukcijas un magnētiskā lauka klātbūtne.
Pirmajiem diviem iemesliem, kuru dēļ persona sāk “elektriskās strāvas triecienu”, nav nepieciešami īpaši skaidrojumi. Turpretī magnētiskā indukcija, šķiet, ir nopietna problēma, it īpaši pēdējā laikā.
Pastāvīgi palielinoties sadzīves tehnikas skaitam, no kuriem daudziem ir induktīvie elementi, elektromagnētisko lauku ietekme uz cilvēku dramatiski palielinās.Viena no šīm izpausmēm ir atmosfēras elektrifikācija gaisa daļiņu sadalīšanās dēļ uzlādētos elektronos un jonos, kas būtībā ir tāda pati statiskās elektrības izpausme.
Pakāpeniska riska faktoru uzkrāšanās, kas saistīta ar visdažādākajiem ārvalstu jomu avotiem, zinātnē ir novedusi pie atsevišķa virziena, kas pēta to bīstamības pakāpi. No otras puses, zinātnieki jau ilgi domā par elektrifikācijas labvēlīgajām īpašībām un iespēju šo efektu nodot kalpošanai cilvēkam.
Statikas izpausmes mīnusi un plusi
Elektrostatikas bīstamās izpausmes galvenokārt ir nekvalitatīvu apģērbu pastāvīga berze uz cilvēka ķermeni un elektrisko lādiņu uzkrāšanās uz ādas. Tehniskajā jomā šī ietekme ir īpaši akūta uzstādītāju-speciālistu darbā mikroshēmu lodēšanā. Šajā gadījumā viņš draud dārgu mikroshēmu vai pat visu ierīču, kas samontētas uz viņu pamata, kļūme.
Saliekot vērtīgus un retus mikročipus, drošības prasības paredz īpašus aizsardzības pasākumus pret šīm nepatīkamajām izpausmēm.
Tehnoloģijās, kas saistītas ar dažu mikroshēmu lodēšanu, elektrostatiskā aizsardzība ietver uz zemes iezemētas rokassprādzes uzlikšanu, kuras klātbūtnē briesmas tiek novērstas, izlādējoties ar zemi. Šādi preventīvie pasākumi galvenokārt attiecas uz novecojušām K-MOS struktūrām, kuras aizvien vairāk aizvieto mūsdienu mikroshēmas, kurām ir iebūvēta aizsardzība pret statisko elektrību.
Bīstami cilvēkiem
Bīstamās statikas izpausmes kā tādas ir:
- zibens izlādes, ko pavada zibens - to cēlonis ir ilgstoša gaisa strāvu berze; pēc iespējamām sekām, ieskaitot ugunsbīstamību, tie tālu pārsniedz visas citas izpausmes;
- lādiņu ietekme uz bioloģisko apvalku (ādu) un spēcīgu kairinājumu parādīšanās uz tā;
- bīstama un nepatīkama elektrības izlāde caur cilvēka ķermeni, pieskaroties nepazeminātu iekārtu metāla daļām.
Pēdējai parādībai nav nekā kopīga ar kritisku strāvas pārspriegumu, ko izraisa ārkārtas situācijas, kad bīstams spriegums nonāk sadzīves ierīces korpusā.
Visi šie jautājumi attiecas tikai uz statiskās elektrības izpausmju ārējo pusi, kuru var novērst ar tehnisko aizsardzības līdzekļu palīdzību. Sīkāk izpētot šo procesu, atklājas, ka statikas ietekme uz somatiku un cilvēka ķermeni var izraisīt nopietnākas sekas:
- sistemātiski miega traucējumi;
- izmaiņas sirds un asinsvadu sistēmas tonī;
- nogurums;
- nervu sistēmas problēmu rašanās;
- nelielas novirzes muskuļu audu darbā.
Kaut arī šie traucējumi sākumā nav īpaši pamanāmi, laika gaitā ķermenī uzkrājas izmaiņas, kas var izraisīt nopietnas novirzes. Slikta miega rezultātā rodas garīgas problēmas, kas savukārt noved pie citām slimībām. Šīs ietekmes kaitējums šajā gadījumā nav apšaubāms.
Ārsti iesaka uzmanīgi pievērst uzmanību ne tikai pastāvīgi valkātā apģērba materiālam, bet arī mājas gultas piederumu izvēlei, kurā uzkrājas bīstams lādiņš.
Statistiskās elektrības priekšrocības
Daudzi zinātnieki un izgudrotāji mēģināja atrast veidus, kā vienlaikus kontrolēt statisko lādiņu cilvēku labā. Viņi izstrādāja apjomīgas un ļoti dārgas vienības, kuru ienesīgums parasti bija ļoti zems. Vienīgais sasniegums šajā jomā ir zinātnieku atklājums par tā saukto “koronas izlādi”.
Šīs parādības unikālās iespējas tiek izmantotas ne tikai ražošanā, bet arī parastos dzīves apstākļos.Sakarā ar modernu metožu attīstību elektrostatisko parādību kontrolei, tās plaši izmanto šādos tehnoloģiskos procesos:
- rāmju pamatņu, kā arī metāla konstrukciju un citu saliekamo izstrādājumu virsmu krāsošana;
- gāzu attīrīšana no piemaisījumiem ieguves rūpniecībā;
- izmantošana daudzās jomās, kas saistītas ar materiālu pārstrādi (mūsdienu nanotehnoloģija).
Koronārā izlāde ir plaši pielietota arī medicīnā, kur to lieto ierobežotai elektrostatisko izlāžu ietekmei uz cilvēka slimiem orgāniem. Turklāt, pamatojoties uz šo efektu, ir izstrādātas daudzas ierīces, kas var jonizēt gaisu ne tikai ražošanas telpās un rūpnīcas grīdās, bet arī tipiskā pilsētas dzīvoklī. Viens no šiem noderīgajiem izgudrojumiem ir elektrostatiskais filtrs, kas paredzēts aerosola un mehānisko daļiņu noņemšanai no apkārtējā gaisa. Pateicoties tā izmantošanai, ir iespējams atbrīvoties no kvēpiem, sodrējiem un dūmiem, kā arī no mazām putekļu daļiņām, kas uzkrājas pārmērīgi jebkurā mūsdienu mājā.
Kā noņemt statisko elektrību no personas un apkārtējiem objektiem
Tā kā statiskās elektrības kaitīgums pieaugušajiem un bērniem ir pierādīts ar laiku, zinātnieki ilgi meklēja veidus, kā viņus pasargāt no šīs bīstamās parādības. Īpaši svarīgs ir jautājums par aizsardzību pret mazu bērnu statiku, kuri ir jutīgāki pret tās izpausmēm. Visām lietotāju kategorijām ir izstrādātas vairākas atšķirīgas pieejas, lai noņemtu statiskās elektrības lādiņu, kas laika gaitā uzkrājas uz jebkura objekta virsmām.
Vienkāršākais veids, kā atbrīvoties no mājas ierīcēs (piemēram, personālajā datorā vai veļas mašīnā) uzkrātā statiskā, ir tos iezemēt, savienojot korpusu ar speciālu zemes kopni.
Vienkāršākā maksa no visām valkājamām lietām ir periodiska izsmidzināšana ar izsmidzināmu ūdens pudeli, kas ir laba zeme.
Lai novērstu bīstamu lādiņu uzkrāšanos uz automašīnas korpusa, tā aizmugurējam buferim ir piestiprināta īpaša vadītspējīgas gumijas (siksnas) sloksne. Turklāt ilgstošos braucienos ar personīgajiem transportlīdzekļiem obligāti jāizpēta jautājums par lādiņu uzkrāšanās nepieņemamību ķermeņa stāvokļa izmaiņu dēļ attiecībā pret sēdekli. Šajos gadījumos radušās berzes rezultātā dažreiz uzkrājas pietiekams daudzums to, kas bieži noved pie manāmas un nepatīkamas elektriskās izlādes. Tāpēc jums periodiski vajadzētu samitrināt sēdekļus, izsmidzinot tos ar īpašu kompaktu aerosolu.
Individuālie aizsardzības pasākumi
Elektrostatiskā aizsardzība ir nepieciešams pasākums, bez kura mūsdienu dzīvē gandrīz nav iespējams iztikt. Lai to izdarītu, ir izstrādātas vairākas efektīvas un iedarbīgas metodes, kuras izmantojot, ir iespējams samazināt statiskās ietekmes risku. Pirmkārt, šī ir pareiza ikdienas apģērba izvēle, kas tiek izgatavota, pamatojoties uz dabīgiem audumiem, piemēram, kokvilnu, linu un līdzīgām sintētiskas izcelsmes šķiedrām. Ja jūs to nevarat izdarīt, jums būs jāizmanto moderni elektrostatiskās noņemšanas rīki, kas īpaši izstrādāti šim nolūkam.
Vienkāršākais veids, kā aizsargāties pret elektriskām parādībām, valkājot apģērbu, ir izmantot antistatiskus savienojumus, kas noņem lādiņu no austa materiāla virsmas.
Plaši tiek izmantoti speciāli veļas pulveri, kas satur īpašas piedevas, kas neitralizē elektrostatiskā efekta iedarbību.
Kompetentā pieeja ikdienas valkājamo apavu izvēlei palīdzēs atbrīvoties no statiskās elektrības, kas ir ne mazāk svarīgi kā pareiza auduma izvēle apģērbam.Lai izskaidrotu cilvēku aizsardzības no kājām īpatnības, būs jāatgādina, ka bezmaksas lādiņiem, kas vienmēr atrodas zemē, ir vieglāk uzkrāties uz gumijas virsmām. Ja pastāvīgai valkāšanai izvēlaties kurpes ar zolēm, kuru pamatā ir āda, elektrostatikas veidošanās iemesli no zemes būs mazāki.
Visos uzņēmumos, kuru darbinieki nodarbojas ar augstas precizitātes un dārgu elektrisko ierīču un to sastāvdaļu ražošanu, tiek izsniegtas speciālas kurpes. Ar tās palīdzību ir iespējams nodrošināt mūsdienīgus mikroshēmas un citas elektroniskas detaļas no nejaušas statiskas elektrības sabrukšanas.
No prakses ir zināms, ka ūdens un mitra vide ir elektrisko lādiņu vadītājs, tāpēc tie parasti neuzkrājas uz mitrām virsmām. Šo procedūru veic, speciālus šķīdumus un losjonus uzklājot uz roku un ķermeņa ādas. Vislabāk to darīt tieši pirms ģērbšanās, un pēc tam visu darba dienu laikā mitrināt atklātās ķermeņa daļas. Uzkrājot lielu daudzumu lādiņu mājās valkājamam apģērbam, ieteicams to īsu brīdi iemērc un pēc tam kārtīgi izžāvēt brīvā dabā.
Statiskā elektrība pati par sevi ir bīstama dabiska izpausme cilvēkiem, kas var izraisīt vairākas nevēlamas sekas un pat nopietnas slimības. Tāpēc cīņai pret to tiek pievērsta pastiprināta uzmanība ne tikai rūpnieciskā mērogā, bet arī sadzīves apstākļos.
