Статическое электричество его вред и польза и вред

Немного теории.

Откуда берется электростатическое электричество? Причиной явления становится трение или же соприкосновение двух разнородных веществ диэлектриков. В этом случае атомы одного из веществ отрывают электроны другого. Между двумя телами возникает разность потенциалов. После того как тела разъединятся, каждое сохранит свой заряд, а разность потенциалов.

Электростатические заряды генерируются, в основном, при разделении различных материалов. Например, при отслаивании пленки, смешивании не проводящих ток жидкостей или при хождении по полу с изолирующим покрытием, таким, как покрытие PVC (ПХВ), ковровое или ламинатное (тонкослойное) покрытие. Электростатические поля нельзя осознанно ощутить органами чувств. То, что мы можем почувствовать, представляет собой либо сильное электрическое поле, либо электрический импульс разряда. В таком случае, однако, он по величине не больше электростатического заряда.

Человек-генератор.

Способностью накапливать положительные заряды характеризуются все части тела человека, начиная с кожи и волос. Возникновение статического заряда становится возможным при любом контакте с полимером.  Чаще всего оно возникает в результате трения, в сутки ты совершаешь миллионы телодвижений, именно поэтому ты являешься отличным генератором статического электричества. И чем больше на тебе синтетических вещей, тем большие яркие «карманные молнии» ты можешь метать.

Трибоэлектрический заряд.

Примерами могут послужить самые элементарные вещи: ходьба является одним из самых больших источников трибоэлектрического заряда. При ходьбе происходит контакт подошвы обуви с напольным покрытием, а затем их последующее разделение. При этом данное действие происходит многократно. Человеческое тело является хорошим проводником, что позволяет ему проводить и накапливать заряды, образующиеся в ходе разделения двух материалов. Еще одним примером могут служить конвейерные ленты, приводные ремни и другие движущиеся части механизмов и машин, которые становятся источником трибоэлектрического заряда.

Количество сгенерированного заряда зависит от типа материалов, окружающей среды и скорости разделения материалов. Такие материалы, как пластики, генерируют статическое электричество во много раз интенсивнее, чем проводящие материалы. Хорошим примером является такой изоляционный материал как скотч-лента, изготовленная из пластика. Обратите внимание, что грязь стремится к пластиковой ленте, всякий раз, когда происходит ее отделение от рулона. Это вызвано тем, что на ленте генерируется статический заряд во время разделения материалов. При помощи заряженной ленты может быть приподнят кусочек бумаги.

Новые материалы в нашем окружении.

Наши далекие предки вели тяжелую жизнь. Жили в пещерах, кутались в звериные шкуры и, уходя на охоту, не знали, удастся ли что-нибудь добыть.  Статического электричества на них практически не было, так как люди находились в постоянном контакте с землей. 

Время шло, человечество все больше изолировало себя от почвы, начав носить одежду и обувь. Правда, шили их все-таки из натурального сырья. А кроме того, люди «заземлялись», когда мокли во время дождя. Однако человечество развивалось и придумало зонтик. Следом — резину, а затем синтетические материалы. 

Так началась эра статического электричества. Непроводящие электричество синтетика и резина стали одеждой и обувью человека. Они также стали входить в состав стен, напольных покрытий, мебели. Мало того, что одежда из этих материалов мешает «стекать» с тела человека статическому электричеству, она при каждом движении еще и вырабатывает дополнительную порцию электричества. В итоге человек становится похож на генератор. 

Прямое негативное влияние электростатического электричества на здоровье.

Статическое электричество в быту не формирует мощных зарядов, однако может вызывать некоторые неприятности со здоровьем. Длительное воздействие энергии статического электричества представляет некоторую опасность для здоровья человека, в частности для сердечно-сосудистой и центральной нервной системы. К сожалению сейчас очень мало исследований по отдаленному действию избытка электростатического заряда на здоровье, поэтому точно оценить степень вреда не возможно. Но в любом случае она не критична. В настоящее время проблема непосредственного воздействия слабых электрических полей на здоровье человека интенсивно изучается.

Нарушения сна.

Если человек спит, статическое электричество проявляет себя в раздражении нервных окончаний на коже. У человека меняется сосудистый тонус, наблюдаются системные сдвиги, могут возникнуть отклонения в работе нервной системы, повышается утомляемость, а сон не приносит облегчения. Всем синтетическим изделиям, в том числе подушкам и одеялам с искусственным наполнителем, присущи отрицательные свойства: они электризуются, насыщаясь зарядами статического электричества. Как правило, ткани, использующиеся для изготовления чехлов подушек с синтетическим наполнителем, имеют состав — 100% полиэстер. 

Повышенная электростатичность может влиять на здоровье и самочувствие человека. Особенно это заметно во время сна, когда человек максимально спокоен и расслаблен. Двигаясь во сне, человек создает напряжение между матрасом, постельным бельем и собственной одеждой. Это можно понять по характерному треску и щелчкам электрических разрядов. Разряды могут быть достаточно чувствительны, в результате человек не может полностью расслабится.

Разряд. 

Когда человек, тело которого наэлектризовано, дотрагивается до металлического предмета, например трубы отопления или холодильника, накопленный заряд моментально разрядится, а человек получит легкий удар током. Электростатический разряд происходит при очень высоком напряжении и чрезвычайно низких токах. Даже простое расчесывание волос в сухой день может привести к накоплению статического заряда с напряжением в десятки тысяч вольт, однако ток его освобождения будет настолько мал, что его зачастую невозможно будет даже почувствовать. 

Именно низкие значения тока не дают статическому заряду нанести человеку вред, когда происходит мгновенный разряд. Скачкообразная электрическая искра может вызвать ощущение боли и, следовательно, привести к опасным ситуациям, например, падению тяжелых объектов, проливанию горячих или огнеопасных жидкостей, а также ранению вследствие неконтролируемых движений. Возможно также возгорание от воздействия электрических искр легковоспламеняющихся чистящих составов и растворов.

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.

Большое количество электроприборов вокруг нас.

Любой электрический прибор, будь то кухонный комбайн, ноутбук, монитор компьютера или пылесос, обязательно несет в себе электростатический заряд, который «охотно» переходит в человека при контакте. Такой «переход» может вызывать, а может и не вызывать болезненные ощущения, но он однозначно вреден для человеческого организма. Компьютеры, оргтехника, да и любые электроприборы создают при работе электростатические поля, в зоне действия которых попадают самые разные предметы – от мебели и корпусов этих самых электроприборов до мельчайших пылинок. В системном блоке каждого компьютера имеется как минимум 2 вентилятора. Гоняя воздух, эти вентиляторы выдувают наружу наэлектризованные пылинки, которые затем, не теряя заряда, оседают в том числе и на нашей коже, и в дыхательных путях. Еще один значимый «накопитель» зарядов статического электричества – экран монитора и телевизоры.

Пыль

Очень серьезной угрозой для здоровья и электроприборов является накопление пыли при скоплении электростатического электричества. Пыль может переносить и накопаливать большое количество аллергенов и токсинов, серьезно раздражать дыхательные пути. Также пыль затрудняет поддержание чистоты помещений. Большинство пластиков могут накапливать статические заряды и, вследствие этого, притягивать к себе различные загрязнения, которые становились причиной различных домашних и производственных проблем.

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 воздеха и таких общедоступных бытовых легковоспламеняющихся жидкостей, как бензин, керосин, растворители. 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 из токонепроводящей канистры топливо в заземленную среду — возникнет воспламенение. Именно по этой причине все бензовозы ездят с металлическими цистернами и свисающей цепочкой, скользящей по асфальту.

Влажность воздуха.

Обязательным «спутником» статического поля является сухой воздух. При влажности выше 80% такие поля практически никогда не формируют т.к. вода является отличным проводником и не позволяет избыточному электричеству накапливаться на поверхности материалов. не ленись проводить влажную уборку. 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.

В помещениях с хорошей изоляцией, с использованием кондиционеров и нагревательных приборов, как правило, влажность низкая, а электростатический эффект довольно высокий. Необходимо: установить увлажнитель воздуха и периодически открывать окна для проветривания.

Одежда и обувь.

При нормальных атмосферных условиях натуральные волокна (из хлопка, шерсти, шелка и вискозы) хорошо впитывают влагу (гидрофильны) и поэтому слегка проводят электричество. Когда такие волокна касаются других материалов или трутся о них, на их поверхностях появляются избыточные электрические заряды, но на очень короткое время, поскольку заряды сразу же стекают обратно по влажным волокнам ткани, содержащим различные ионы.

В отличие от натуральных, синтетические волокна (полиэфирные, акриловые, полипропиленовые) плохо впитывают влагу (гидрофобны), и на их поверхностях имеется меньшее количество подвижных ионов. При контакте синтетических материалов друг с другом они заряжаются противоположным зарядами, но так как эти заряды стекают очень медленно, материалы прилипают друг к другу, создавая неудобства и неприятные ощущения. Кстати, волосы по структуре очень близки к синтетическим волокнам и тоже гидрофобны, поэтому при контакте, например, с расческой они заряжаются электричеством и начинают отталкиваться друг от друга.

Простой способ перестать быть ходячим источником статического электричества – отказаться (ограничить) от одежды из синтетических материалов. Альтернатива – лен, хлопок, шелк, кашемир, шерсть. Конечно, это не панацея, но положительный эффект будет ощутимым. В натуральной, хорошо впитывающей влагу ткани «озорные» электроны тихо сидят и не выстраивают пространственные структуры в виде электростатических полей. 

Обмануть статическое электричество можно при помощи металлических предметов. Пристегнутая к внутренней стороне пиджака булавка, металлические плечики в шкафу и даже мелочь в кармане брюк обладают особой притягательностью для статического электричества. В процессе накопления электрический потенциал будет отбираться металлическими предметами, находящимися в контакте с вашей одеждой. Протяните вашу одежду через металлический тремпель. Сразу, перед тем как наденете одежду, протяните металлический тремпель через внутреннюю поверхность одежды. Металл разрядит электрический заряд, тщательно удаляя его. Вы можете добиться такого же эффекта, протянув любой другой металлический предмет через одежду.

Любая обувь с подошвой из синтетических материалов является накопителем электрического потенциала. Другое дело – полностью натуральные туфли, ботинки, сапоги. Конечно, это не самый доступный, а иногда и удобный вариант. Но все-таки такой обуви следует отдавать предпочтение. Она выигрывает не только возможностью естественного «заземления», но и более гигиенична.

Заземление.

Обязательно заземлять бытовое оборудование, но можно этим не ограничиваться.  Коврик, помещенный на письменный стол, проводит контакт через предплечья или кисти, разложенный на полу — через ступни, если покрыть им сиденье стула — через ягодицы, а если его поместить в кровать — то через любую часть тела, которая соприкасается с ним. Нормальное отделение пота, проступающего через слои ткани одежды, нижнего белья, носков или длинных рукавов, обеспечивает различные степени проводимости. 

В производстве ковриков используется металлизированное волокно и проводники вкупе с проводом, подсоединенным к заземляющей розетке в стене или к заземленному стержню снаружи помещения. Старайтесь не применять модные ныне нейлоновые покрытия – такой коврик только увеличивает возможность накопления электростатического заряда. В далекие советские времена, в производстве с полевыми полупроводниками фигурировал способ снятия статического электричества ионизацией воздуха.

Одним из наиболее действенных способов борьбы со статическим электричеством считается заземление оборудования, ёмкостей или промышленных трубопроводов. С помощью такого заземления образующиеся на поверхности оборудования статические заряды отводятся («стекают») в землю, что препятствует их накапливанию до величины, которая способна вызвать искру. Для большей надёжности все заземлители соединяются между собой и превращаются, таким образом, в идеальную заземляющую конструкцию.

Антистатические материалы (половые материалы, добавки к краске и др.)

Чтобы избавиться от статического электричества, поверхность одежды или другого предмета можно смазать веществом, которое удерживает влагу и этим увеличивает концентрацию подвижных ионов на поверхности. После такой обработки возникший электрический заряд быстро исчезнет с поверхности предмета или распределится по ней. 

Гидрофильность поверхности можно увеличить, смазав ее поверхностно-активными веществами, молекулы которых похожи на мыльные молекулы — одна часть очень длинной молекулы заряжена, а другая нет. Вещества, препятствующие появлению статического электричества, называют антистатиками. Антистатиком является, например, и обычная угольная пыль или сажа, поэтому, чтобы избавиться от статического электричества, в состав пропитки ковролиновых покрытий и обивочных материалов включают так называемую ламповую сажу. Для этих же целей в такие материалы добавляют до 3% натуральных волокон, а иногда и тонкие металлические нити.

С особой осторожностью нужно относиться к современным строительным и отделочным материалам. Взять хотя бы ковролин – это готовый генератор статического электричества. Для того, чтобы понять, зачем нужны антистатические полы, достаточно перечислить проблемы, к которым приводит накопление статического электрического заряда на поверхности пола: наэлектризованная поверхность удерживает пыль и грязь, поэтому гораздо труднее убирается; накопление заряда влияет на работу электронных систем, особенно чувствительных электронных приборов, вплоть до выведения их из строя; негативно влияет на здоровье.

Антистатическая добавка обеспечивает передачу электрического заряда на влагу воздуха. На антистатических лакокрасочных материалах не накапливается грязь и пыль. Поэтому убирать такие помещения несложно. Способность лакокрасочных материалов отталкивать грязь и пыль сохраняется в течение всего периода эксплуатации обработанной поверхности. Процент ввода антистатической добавки зависит от степени требуемого антистатического эффекта, как правило, достаточно 1-2%. Показателем действия антистатического агента является время стекания заряда (разряда), то есть время в течение которого заряд уменьшается наполовину от первоначального значения. При введении в пленку из ПЭВД толщиной 30мкм антистатика в количестве 2% время разряда составляет 0.01сек, т. е. немедленный разряд.

Заключение.

Планируя ремонт, учитывайте воздействие электростатики заранее. Используя заземление и специальные материалы, можно предотвратить возникновении многих проблем на этапе планирования. 

Источники

Википедия

Учебник физики

Наука и жизнь

https://www.mhealth.ru/blog/grajdanskaya-samooborona/24892.php

https://electroandi.ru/elektrichestvo-i-magnetizm/staticheskoe-elektrichestvo.html

https://stroy-profi.info/archive/11420

https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431100/Chto_mozhet_elektrostatika

https://bestolkovyj.narod.ru/kak-ubrat-elektrostatiku/