Польза и вред электрических явлений

Польза и вред от электризации тел. Условия возникновения данного явления. Примеры применения электризации в жизни.

Вы замечали, что когда снимаете свитер или футболку летят искры и слышны потрескивания? А когда вы выходите из машины и вас бьёт током? Это статическое электричество или электризация тел. Она возникает в результате накопления электрических зарядов разных знаков на объектах с последующей их компенсацией. В этой статье мы кратко рассмотрим данное явление, причины его возникновения, а также способы применения как в быту, так и в промышленности. Содержание:

• Определение
• Условия возникновения явления и способы передачи зарядов
• Какие законы физики связаны с электризацией
• Применение на практике

Определение

Электризацией называется процесс разделения электрических зарядов и накопление их в определенных местах предметов и тел. Явление происходит в результате трения, соприкосновения тел или в результате электростатической индукции. Простыми словами, когда рядом расположен какой-то предмет, обладающий электрическим полем.

Напомним: в физике выделяют два рода зарядов – положительные и отрицательные, или протоны и электроны. Между ними возникает электрическое поле. Одноименные заряды притягиваются, а разноименные отталкиваются.

Явление наблюдается на источниках питания и не только. На диэлектриках накапливаются заряды, все видели это в опытах, иллюстрирующих явление с эбонитовыми и стеклянными палочками, которые демонстрировали на уроках физики в школе.

Изначально все атомы, из них состоит всё что нас окружает, электрически нейтральны. В результате явления электризации на поверхности предметов появляются положительные или отрицательные заряды. Напомним школьный опыт: если потереть эбонитовую палочку шерстяной тканью, после прекращения трения палочка останется заряженной. Тогда говорят, что тело электризовано.

Таким образом, во время трения электроны переходили с одного предмета на другой. В результате, после прекращения трения избыточные электроны остались «не на своих» телах и получился избыточный заряд, и оно перестало быть нейтральным. В результате трения палочки о шерсть или мех на её поверхности образовался отрицательный заряд.

Условия возникновения явления и способы передачи зарядов

Мы рассказали, как объясняется это явление в природе, а теперь давайте рассмотрим, как можно наэлектризовать тела. Сразу отметим, что выполнение всех условий необязательно – электризация может происходить по тем или иным причинам, разделим их на две основных группы:

Первая — это механическое взаимодействие. При трении расстояние между предметами сопоставимо расстоянию между молекулами в нём. Так как электроны в одном из тел слабее связаны с ядром – они переходят «вырываются» на другое тело. Другими способами электризации являются удар и соприкосновение.

Вторая группа — электризация влиянием, то есть явление наблюдается при воздействии на тело внешних сил, среди которых:

• Электрическое поле. В результате воздействия поля на проводник на его поверхности появляются заряды, причем чем меньше радиус изгиба поверхности – тем больше зарядов здесь скопится. Так на острие будет больше всего зарядов, подробнее этот вопрос мы рассматривали в статье https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html и здесь https://samelectrik.ru/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html

• Воздействие светом. Открыто профессором А.Г. Столетовым в 1888 году, заключается в том, что при воздействии светом на цинк, алюминий, цезий, натрий, свинец, калий и другие металлы они теряют электроны и становятся заряженными положительно.
• Теплом. При нагревании металла электронам сообщается энергия достаточная для того чтобы покинуть пределы металла, в результате он приобретает положительный заряд.
• Химическая реакция. При наличии двух электродов из разных металлов происходят окислительно-восстановительные реакции, в результате один из них становится заряженным положительно, а второй – отрицательно. Подробнее мы это рассматривали в статье про анод и катод.
• Под давлением. В пьезоэлектриках (кварц, сегнетовая соль, фосфат аммония), при механическом воздействии (сжатии или растяжении), на гранях образуются положительные и отрицательные заряды.

Это и есть основные виды электризации.

Какие законы физики связаны с электризацией

Явление электризации связано с такими физическими законами как:

• Закон Кулона. Описывает силу, с которой взаимодействуют заряды. Таким образом можно определить, как сильно наэлектризованные тела притягиваются друг к другу.
• Закон сохранения заряда. В нём сказано, что алгебраическая сумма зарядов в замкнутой системе неизменна. Это говорит о том, что избыточные заряды на электризованных предметах не появляются из ниоткуда, а переходят с тела на тело.

Мы уже рассматривали эти законы, вы можете ознакомиться подробнее в соответствующих статьях, на которые мы сослались.

Применение на практике

Явление электризации имеет как положительные и отрицательные проявления. Примеры положительного применения:

1. Использование электростатических фильтров пыли для очистки воздуха в системах вентиляции на производстве и в быту. Особенно актуально, если в процессе производства возникает много пыли.

   

2. Окраска автомобилей и других металлических изделий. С помощью электростатических распылителей удаётся зарядить краску отрицательно, кузов автомобиля заземляется. В результате частицы краски притягиваются к кузовным деталям авто. Качество покраски улучшается, а расход краски уменьшается.

   

3. Электростатическое копчение мяса и рыбы, позволяет значительно ускорить процесс копчения.
4. Создание искусственного меха или декоративных ворсистых покрытий. Мелкий ворс пропускают через сетку, из-за взаимодействия с электрическим полем ворс падает ровным слоем перпендикулярно покрываемой поверхности, предварительно обработанной клеевым составом.

Также есть ряд применений для очистки, сортировки, фильтрации, а также в медицине для ускорения лечения.

Отрицательное влияние электризации может привести к фатальным последствиям:

1. Возникновение искр при соприкосновении заряженных предметов. К таким случаям можно отнести искры в быту, которые проскакивают, когда вы снимаете свитер, когда вас бьёт током при выходе из машины. Например, самолёт в полёте электризуется и при подведении к нему трапа могут проскочить искры, а из-за этого возможно воспламенение, поэтому сначала снимают заряд с самолёта. Также известны случаи воспламенения нефтяных танкеров из-за электризации.
2. Явление приводит к появлению больших электрических зарядов, они могут привести к выходу из строя электронных компонентов в технике, как при производстве техники, так и в процессе эксплуатации или ремонта. Это происходит в результате разрядки инструмента на печатную плату. Поэтому мастера по ремонту электроники должны работать в заземленных электрических браслетах и заземленными паяльниками и прочим. В современной элементной базе есть ряд технических решений по минимизации влияния электризации на их работу. Например, установка диодов Зенера параллельно цепи ЗАТВОР-ИСТОК полевых транзисторов.

Интересно! Известен случай, когда при покрытии лаком печатных плат после монтажа электронных компонентов, наблюдалась большая отбраковка, при том, что все изделия проходили проверку до покрытия лаком. Возник вопрос: как избавиться от проблемы электризации? Проблема решилась заземлением краскопульта.

Для закрепления материала рекомендуем также просмотреть полезные видео по теме:

Мы кратко объяснили явление электризации тел и рассказали, при каких условиях происходят процессы появления зарядов на предметах. Электризация важна в производстве и она нашла массу полезных применений. К сожалению, если не предусмотреть способы решения отрицательных проявлений, предотвратить ненужные искры в местах с вероятностью взрывов – оно приведет к серьезным проблемам.

Материалы по теме:

• Что такое статическое электричество
• Электрозащитные средства в электроустановках до 1000В
• Как защититься от электромагнитных излучений

Нравится

0)Не нравится

0)

Электричество или электрический ток — это направленно движущийся поток заряженных частиц. Также электричеством называют энергию, полученную в результате этого движения, и освещение, полученное при использовании этой энергии.

Одно из самых значительных достижений цивилизации — производство и использование электроэнергии. Научно-технологический прорыв, состоявшийся в середине 19 века, был невозможен без широкого использования электричества. Без него немыслимо существование современного мира. Оно применяется во всех областях техники и науки.

Использование электроэнергии имеет положительные и отрицательные стороны, как любое явление научно-технического прогресса.

Плюсы электричества

• Электроэнергия накапливается и сохраняется. Это позволяет обеспечивать бесперебойное электроснабжение населенных пунктов.
• Преобразуется в другие виды энергии. Механическую, тепловую, световую энергию можно получить из электрической.
• Передается на большие расстояния. Линии электропередач позволяют передавать энергию в места, далеко отстоящие от места ее производства.
• Широко применяется в различных областях деятельности, от простой лампочки в подъезде до космического корабля.
• Электродвигатели экологичны. При их работе не разрушается озоновый слой Земли. Нет вредных выбросов в атмосферу, отходов, загрязняющих окружающую среду.
• Приборы и механизмы, работающие на электричестве, легки в эксплуатации.
• Электричество дешевле других видов энергии.
• Возможно генерирование из возобновляемых источников, это вода, ветер, морские приливы.

Появляются новые способы производства электроэнергии. Солнечная, ветровая, энергия приливов — это возобновляемые, безграничные ресурсы.

Электроэнергию получают при утилизации и переработке мусора, что позволяет решить две глобальные проблемы сразу.

Существуют необычные проекты. Добыча электричества путем перерабатывания ореховой скорлупы планируется в Новой Зеландии. Американские ученые рассматривают возможность использования живых термитов. При поедании бумаги каждое насекомое выделяет небольшое количество энергии, которая легко преобразуется в электрическую. Поиск источников энергии продолжается.

Благодаря электричеству улучшается качество жизни. Она становится более комфортной, удобной. Еще 100 лет назад люди не могли себе представить реальности, которая нас окружает. Тяжелый физический труд постепенно уходит в прошлое.

Но есть отрицательные моменты, неизбежные при использовании электричества. Они достаточно многочисленны. О них надо знать.

Минусы

• Емкость источников питания недостаточная. Невозможно накопить энергию в промышленных объемах и сохранять ее длительное время. Если взять все аккумуляторы, которые есть на Земле, то для удовлетворения мировой потребности в электроэнергии их хватит только на 10 минут.
• Строительство и эксплуатация электростанций различного типа нарушают экологическое равновесие.
• Электромагнитные поля вокруг высоковольтных ЛЭП, теле-радио ретрансляторов, сотовых передающих антенн негативно воздействуют на человека, на окружающую среду.
• Опасность бытового травматизма возрастает.
• Из-за неисправной электропроводки происходят несчастные случаи, пожары, короткие замыкания.
• Доказано негативное влияние электромагнитного излучения от бытовых приборов на живые организмы.
• Вызывает тревогу уменьшение двигательной активности жителей городов, вызванное эксплуатацией машин, механизмов и приборов, работающих на электрической энергии. Это грозит серьезными заболеваниями для целых поколений землян.
• Электричество используют для умерщвления людей (казнь на электрическом стуле) и животных (скотобойни).

Загрязнение окружающей среды — наиболее негативное следствие производства электроэнергии. В котлах ТЭЦ сжигается органическое топливо. Это приводит к выбросу вредных веществ в воздух. Из-за свободного выделения неиспользуемой энергии возникает тепловое загрязнение. Кислотные дожди, накопление парниковых газов опасны для ближайших населенных пунктов.

ГЭС, гидроэлектростанции, самые безопасные. Они не загрязняют окружающую среду. Но при создании водохранилищ затапливаются огромные территории. Это сельхозугодья, леса, населенные пункты. Почва по берегам водохранилищ заболачивается. Рыба гибнет из-за нарушения привычного температурного режима.

Для радиоактивных отходов при работе АЭС требуются сложные процедуры переработки. Могильники захоронения отходов излучают радиацию. Это делает непригодными для использования территории вокруг них.

Строительство приливных станций разрушает береговую линию. Нарушается баланс пресной и соленой воды.

Но это тот вред и польза, которые получаются от производства и использования электричества в глобальном, всемирном масштабе. А как правильно пользоваться электроэнергией в повседневной жизни?

Повседневное использование электроэнергии

1. Экологическая ответственность — не пустой звук. Бережно относиться к использованию электроэнергии — обязанность каждого современного человека.Треть потребляемой в быту электроэнергии расходуется напрасно оттого, что неработающие приборы остаются включенными в розетку. Значительной экономии можно добиться, просто полностью обесточив бытовые приборы.
2. Электромагнитное излучение вредит здоровью. Не стоит находиться поблизости от работающих стиральных машин, холодильников и микроволновых печей. Излучение от мобильного телефона наиболее сильно в момент набора номера и соединения с абонентом. В это время трубку лучше держать от головы на расстоянии не менее 20 см.
3. Излучение опасно также возле линий электропередач. Не стоит задерживаться поблизости от них.
4. Большинство несчастных случаев, связанных с электричеством, происходит из-за неисправной проводки. Изоляция токопроводящих частей портится от механических повреждений, атмосферного воздействия, старения. Исправная проводка позволит избежать пожаров, коротких замыканий и несчастных случаев.

Опасные свойства электричества происходят оттого, что оно нагревает проводник, по которому проходит ток. При работе с электричеством нельзя забывать о технике безопасности.

1. Заземление в доме должно быть обязательно. При определении напряжения в сети следует пользоваться специальными приборами.
2. Необходимо следить за исправностью бытовых приборов, розеток. Обесточивать их при малейшем подозрении на неисправность.

Электричество. И друг, и враг

Зависимость человечества от электроэнергии из года в год возрастает. Даже незначительные отключения ее доставляют массу проблем. В случае масштабных перебоев альтернативных источников энергии не хватит для полноценного обеспечения городов и промышленных объектов.

Энергетика создает одну из основ современной цивилизации и все более активно загрязняет окружающую среду. Меняется климат Земли, что может привести к глобальной катастрофе. Пока ученые ищут выход из создавшейся ситуации, каждый человек может оказать помощь в безопасном и рациональном использовании электроэнергии.

Экономия и бережное расходование любых ресурсов, в том числе и электричества, необходимы. Любой потребитель, включающий в доме свет, знает, сколько усилий потрачено на то, чтобы сделать жизнь безопасней, удобней и легче. Культура потребления энергии означает грамотное ее использование. В первую очередь это соблюдение техники безопасности.

Невозможно существование современного мира без электричества. Это факт, не требующий подтверждения. Если вдруг оно исчезнет, цивилизация будет разрушена. Поэтому у человечества нет другого пути, кроме дальнейшего развития энергетической отрасли.