Что такое статическое электричество

Статическое электричество — одно из интереснейших явлений природы. Оно окружает нас со всех сторон и очень важно объяснить ребёнку основные его закономерности. Легче всего сделать это с помощью простого эксперимента. Многие считают, что это затратное или даже опасное для ребёнка занятие. Но это совсем не так. Показать вашему ребенку силу отрицательно и положительно заряженных частиц можно очень просто и совершенно безопасно.

Вам потребуются

1. Два надутых воздушных шарика с нитками на концах;

2. Шерстяная ткань;

3. Алюминиевая банка от газированного напитка;

4. Ваши волосы;

5. Овсяные хлопья.

Порядок действий

1. Потрите два надутых воздушных шара об шерстяную ткань. Попробуйте поднести их друг к другу и посмотрите, что происходит.

2. Потрите один из шаров о ткань и поднесите его к своим волосам. Какой будет эффект?

3. Положите алюминиевую банку на ровную поверхность боком. Натрите один шарик о ткань или волосы и поднесите его к банке. Двигайте его дальше по поверхности и посмотрите что произойдёт.

4. Высыпьте на стол немного овсяных хлопьев. Натрите шарик о ткань и подержите немного на небольшом расстоянии над хлопьями. Запомните результат.

Что происходит?

1. В первом случае шарики будут отталкиваться друг от друга. Это происходит благодаря статическому электричеству. Оно образуется при натирании шаров о волосы или шерстяную ткань. Таким образом, шарик отдаёт материалу большую часть своих положительных электронов и становится отрицательно заряженным. Два, одинаково отрицательно заряженных шара, будут отталкиваться друг от друга.

2. Во втором случае все будет наоборот. Отрицательно заряженный воздушный шарик будет притягивать к себе позитивно заряженные волосы и поднимать их. Таким образом, шарик ненадолго испортит вашу причёску.

3. На третьем этапе эксперимента вы сможете показать ребёнку ещё наглядней, как отрицательные электроны притягивают позитивные. Алюминиевая банка постепенно покатиться за шариком, даже если вы будете понемногу двигать его в сторону.

4. В последней части эксперимента позитивно заряженные хлопья притянуться и «прилипнут» к вашему воздушному шару.

Таким образом, вы сможете наглядно объяснить ребёнку феномен статического электричества. Это станет отличным первым шагом к объяснению сложных законов этого необычайного явления.

Факты

1. Статическое электричество окружает нас в быту повсюду. Оно может возникнуть от ходьбы по шерстяному ковру, при надевании свитера, расчесывании волос, контакте с полиэтиленом или пенопластом.

2. Статическое электричество относительно безопасно для человека. Правда, если отрицательно заряженным телом коснуться к металлу, то можно получить лёгкий удар током.

3. Эффект статического электричества лежит в основе образования молний. Они возникают благодаря контакту разнозаряженных облаков между собой или с озоновым слоем. Естественно, сила таких зарядов очень высока и молнии смертельно опасны для человека.

Оцените публикацию

 

Возникновение статического электричества

Когда физическое тело находится в обычном нейтральном состоянии, баланс отрицательно и положительно заряженных частиц в нем соблюдается. Если же он нарушается, в теле образуется электрозаряд с тем или иным знаком, возникает поляризация – заряды приходят в движение.

Дополнительная информация. Каждый физический объект способен производить заряды либо положительного, либо отрицательного направления, чем и характеризуются по трибоэлектрической шкале.

Например:

• позитивные: воздух, шкура, асбест, стекло, кожа, слюда, шерсть, мех, свинец;
• негативные: эбонит, тефлон, селен, полиэтилен, полиэстер, латунь, медь, никель, латекс, янтарь;
• нейтральные: бумага, хлопок, древесина, сталь.

Статическая электризация предметов может происходить вследствие различных причин. Главными из них являются следующие:

• непосредственный контакт между телами с последующим разделением: трение (между диэлектриками или диэлектриком и металлом), наматывание, разматывание, перемещение слоев материала друг относительно друга и другие подобные манипуляции;
• мгновенное изменение температуры окружения: резкое охлаждение, помещение в духовку и др.;
• радиационное воздействие, облучение ультрафиолетом или рентгеновскими лучами, наведение сильных электрических полей;
• процессы резания – на станках для раскроя или разрезания бумажных листов;
• специальное направленное наведение статистическим разрядом.

На молекулярном уровне возникновение статического электричества происходит вследствие сложных процессов, когда электроны и ионы со сталкивающихся неоднородных поверхностей с разными атомарными связями поверхностного притягивания начинают перераспределяться. Чем быстрее материалы или жидкости перемещаются друг относительно друга, ниже их удельное сопротивление, больше площади, вступающие в контакт и усилия взаимодействия, тем выше будут степень электризации и электрический потенциал.

Источниками возникновения электростатики, как в бытовых, так и в промышленных условиях, являются компьютерная и офисная техника, телевизоры и прочие агрегаты и приборы, питающиеся от электрического тока. Например, у самого простого компьютера имеется пара вентиляторов для охлаждения системного блока. При разгоне воздуха частички пыли, содержащиеся в нем, электризуются и, сохраняя заряд, оседают на окружающих предметах, коже и волосах людей и даже проникают в легкие.

Вентиляторы в системных блоках компьютеров – постоянные источники статического электричества в быту

Также статика в большом количестве накапливается на экранах мониторов. В домах и производственных помещениях электростатические заряды образуются на полах, покрытых линолеумом или ПВХ-плиткой, на людях (в волосах и на синтетической одежде).

В природе очень мощным бывает статическое электричество, возникающее при перемещении облачных масс: между ними возникают огромные потенциалы электроэнергии, что проявляется в грозовых разрядах.

В промышленности часто встречается образование статических зарядов в случаях:

• трения лент транспортеров о валы, ремней проводов – о шкивы (особенно в случаях буксовки и застревания);
• при прохождении горючих жидкостей по трубопроводам;
• заполнении цистерн бензином и прочими жидкими нефтяными фракциями;
• попадания и продвижения пылинок в воздухопроводах с большой скоростью;
• во время размалывания, перемешивания и отсеивания сухих веществ;
• во время взаимного сжимания диэлектрических материалов разного рода и консистенции;
• обработке пластических масс механическим способом;
• прохождении сжиженного газа (особенно содержащего суспензии или пыль) по трубопроводам;
• перемещения тележек с прорезиненными шинами по изолирующему половому покрытию.

Опасность статического электричества

Наибольшую опасность накопившееся статическое электричество представляет на промышленном производстве. Может произойти неожиданное воспламенение горючего материала искрами от прикосновения оператора с оборудованием на заземлении и последующим взрывом. Энергия электростатических разрядом иногда составляет около 1,4 джоулей – это более чем достаточно для приведения смесей пыли, пара, газа и воздуха, присутствующих в любых горючих веществах, в состояние горения. По ГОСТу наибольшая энергия накопленных зарядов на поверхности промышленного объекта не должна быть более 40 процентов от наименьшей энергии для загорания материала.

При протекании некоторых технологических операций, например:

• пересыпании и перевозке песка в грузовиках;
• прокачке топлива по трубопроводам;
• переливании спирта, бензола, эфира в незаземленные цистерны с большой скоростью;
• при транспортерных работах и др. генерируются электрические потенциалы от 3 до 80 киловольт.

Обратите внимание! Для того чтобы взорвались бензиновые пары, достаточно 300 вольт, горючие газы – 3 киловольта, а горючие пыли – около 5 киловольт.

Пожары на нефтебазах часто случаются из-за статических зарядов

Статика также негативно отражается на работе всех точных и сверхточных приборов, радиосвязном оборудовании, создает большие проблемы в функционировании средств автоматики и телевизионной механики. Многие детали сложных электронных приборов просто не рассчитаны на такие высокие значения напряжения, образуемые статическим разрядом. Он выводит эти детали из строя, в результате чего у приборов теряется точность работы.

На людях также могут скапливаться заряженные частицы, если они носят обувь с подошвами, не проводящими ток, шерстяную, шелковую или синтетическую одежду. Электризация происходит при движении (если половое покрытие не проводит электроток) и взаимодействии с диэлектрическими предметами.

Статистическое электричество может накапливаться и на человеке

Воздействие статики на человеческое тело осуществляется в виде продолжительно протекающего электротока слабого напряжения или же моментного разряда, что вызывает легкие и не всегда приятные покалывания на коже (иногда они оцениваются как умеренные или даже сильные уколы). В целом, такое воздействие потенциалом не выше 7 джоулей считается неопасным для здоровья, однако, даже слабый разряд тока может привести к рефлекторному сокращению мышц, что чревато различными производственными травмами (попадание в рабочие зоны механизмов, захват частей тела или одежды неогороженными двигающимися элементами машин, падение с высоты).

Если рассматривать действие статического электричества на человеческий организм на клеточном уровне, то в результате срабатывания нейрорефлекторного механизма происходит раздражение кожных нейронов и мельчайших капилляров. Это приводит к изменениям в ионном составе тканей нашего тела, что проявляется в повышенной утомляемости в течение дня, постоянному раздраженному психическому состоянию, нарушению ритма сна и другим проблемам в функционировании центральной нервной системы. Общая работоспособность снижается. Провоцируемые постоянным воздействием статического электричества спазмы кровеносных сосудов могут стать причиной брадикардии – уменьшения частоты сокращений сердечной мышцы и повышенного кровяного давления.

Способы защиты от статики на производстве

Против вредного и опасного проявления накопленного статического электротока в производственных условиях разрабатывается и применяется комплекс защитных мероприятий. В их основе лежат следующие методы:

• повышение проводящих свойств материалов и окружающей рабочей среды, что приводит к рассеиванию в пространстве периодически появляющихся электрозарядов статики;
• снижение скоростей обработки и перемещения материалов, что значительно уменьшает возможности генерирования статических электрозарядов;
• полномасштабное применение грамотно устроенного заземления, что помогает исключить накопление опасных потенциалов;
• повышение устойчивости самих машин и механизмов к действию статистических разрядов;
• недопущение проникновения электрического тока в рабочую зону.

Все способы, применяемые для предотвращения статических электрических разрядов, разделяют на конструкционные, технологические, химические, физические и механические. Три последних направлены главным образом на снижение активности генерирования электрозарядов и быстрейшему их уходу в почву. В то же время первые из перечисленных методов с заземлением не связаны.

В качестве высоконадежного средства защиты от статического электричества выступает так называемая клетка Фарадея. Она выполняется в виде мелкоячеистой сетки, ограждающей машины по всей площади, у нее имеется подключение к контуру заземления.

Клетка Фарадея – надежное приспособление для защиты от электрических разрядов

Благодаря такой конструкции, поля электричества не проникают внутрь клетки Фарадея, а на магнитное поле она никак не влияет. Электрические кабели, покрытые предварительно экраном из металлического листа, защищаются по таким же принципам.

Электростатический заряд можно оптимально уменьшить посредством возрастания токопроводимости промышленных материалов и проведением коронирования (т.е. создания на поверхности материалов воздушной плазмы коронным разрядом комнатной температуры). Достигается это с помощью специального подбора материалов, имеющих повышенную объемную проводимость, наращиванием рабочих площадей и повышением ионизации воздуха вокруг защищаемых механизмов. Специальные агрегаты – ионизаторы, генерируют положительно и отрицательно заряженные ионы, которые притягиваются к противоположно заряженным диэлектрикам и нейтрализуют их заряды.

Важно! Для веществ с высоким электросопротивлением такие способы защиты от статики не подходят.

Обязательным в перечне мероприятий по защите от статического электричества является заземление. В состав заземляющего устройства входит заземлитель (проводящий элемент) и проводник заземления между заземляющей точкой на почве и заземлителем. Достаточным заземление против электростатики считается при сопротивлении в любой точке оборудования не выше 1 мегаОм. Для оборудования часто используются проводящие пленки, покрывающие рабочую поверхность.

В рабочих помещениях настилаются антистатические полы, операторы должны работать в антистатической одежде и обуви (при этом сопротивление материала подошв не выше 100 ом).

Защита от статического электричества в быту

В бытовых условиях существует комплекс мер и мероприятий, помогающих предотвратить образование электростатических разрядов:

• влажная уборка, проводимая каждый день, снижает объем циркулирующей в воздухе пыли;
• недопущение пересыхания воздуха, ежедневное проветривание помещений;
• применение в уборке антистатических щеток;

Антистатические щетки помогают предотвратить накопление статического электричества в квартире

• использование антистатических предметов мебели;
• отделка дома материалами, которые хорошо снимают статику: древесина, антистатический линолеум и другие;
• что касается одежды, шерстяную одежду снимать медленными движениями, а для снятия эффекта прилипания шелковых вещей – использовать антистатические спреи;
• не гладить шерсть животных при холодном и сухом воздухе;
• волосы расчесывать расческами из дерева или металла вместо пластиковых гребней.

Не стоит забывать о защите личных автомобилей от образования статики на кузове машины, особенно перед заправкой его бензином. Делается это с помощью простой антистатической полоски под днищем кузова.

Статическое электричество – это свободные электрические заряды, собираемые на различных диэлектриках. И в промышленности, и в быту происходит накопление совсем неполезного статического электричества, и необходима защита от него, поскольку такие заряды способны нанести вред как машинам, механизмам, так и промышленным объектам и здоровью человека. Только надежные методы способны свести на нет или же совсем не допустить этого отрицательного явления.

>Устройство преобразования энергии статического электричества

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Эффективное использование источников статического электричества в большой степени зависит от устройства преобразования этой энергии в вид, пригодный для использования и накопления.

Известны различные технические решения преобразователей статического электричества.

Известен преобразователь электрической энергии, например, от громоотвода, патент DE 102009035167, публикация 18.02.2010, в котором громоотвод подключен к первичной обмотке трансформатора, а вторичная обмотка подключена к выпрямителю.

В заявке GB 2467045, публикация 21.07.2010 описана конструкция аппарата для производства электроэнергии путем сбора статического электричества из воздуха. Аппарат содержит также трансформаторный преобразователь статического электричества в постоянный ток.

Недостатком таких способов преобразования с помощью трансформатора является невозможность непосредственного преобразования постоянного напряжения, большие габариты и масса устройства, а также сложность получения высокого коэффициента понижения напряжения при сохранении приемлемого КПД. Данные конструкции преобразователей недостаточно эффективны, так как могут преобразовывать незначительную часть энергии статического электричества.

«);

Известны технические решения для передачи электрической энергии, в которых энергия переменного тока преобразуется в высоковольтную энергию электрических зарядов, далее энергия передается по сети, а в месте потребления преобразуется в низковольтную энергию переменного или постоянного тока. В этих решениях главное внимание обращается на проблему преобразования низковольтного напряжения в высоковольтное, а для обратного преобразования используются, в частности, коммутируемые полупроводниковые приборы.

В патенте RU 2136515 «Способ питания электротранспортных средств и устройство для его осуществления», публикация 10.09.1999, описано такое устройство, в котором используется высоковольтный электростатический генератор электрических зарядов в виде моновибратора Теслы, который состоит из высоковольтной и низковольтной обмоток, намотанных на общий сердечник, причем низковольтная обмотка присоединена к высокочастотному преобразователю. Выход высоковольтной обмотки подсоединен к сети. Обратное преобразование производится с помощью приемно-согласующего устройства, диодного блока, преобразователя постоянного тока в переменный ток и блока управления.

Недостатком этого устройства является необходимость в высоковольтных коммутаторах и устройстве управления ими.

Известен также патент RU 2255406 «Способ и устройство для передачи электрической энергии» в котором передача электрической энергии осуществляется путем передачи резонансных колебаний повышенной частоты в цепи, состоящей из генератора повышенной частоты и из двух трансформаторов Тесла, повышающего и понижающего. От высоковольтной обмотки повышающего трансформатора Тесла энергия по однопроводной линии передается к понижающему трансформатору Тесла. Далее от низковольтной обмотки понижающего трансформатора Тесла ток передается к входам мостового выпрямителя и далее к нагрузке. В данном изобретении реализовано устройство передачи обычной энергии на расстояние, а не устройство преобразования энергии статического электричества в энергию постоянного и переменного тока.

Таким образом, остается актуальной задача создания устройства преобразования энергии статического электричества, которое имело бы достаточно высокий КПД, было простым и имело приемлемые габариты.

Устройство преобразования энергии статического электричества содержит последовательно соединенные источник статического электричества, искровой разрядник и понижающий трансформатор, при этом параллельно первичной обмотке трансформатора, подключенной к разряднику, подключена первая емкость, а выход вторичной обмотки трансформатора через вторую емкость подключен к нагрузке. Частота резонанса первого контура, образованного первичной обмоткой трансформатора и параллельно подключенной к обмотке первой емкостью примерно равна частоте резонанса второго контура, образованного вторичной обмоткой и последовательно подключенной к вторичной обмотке второй емкостью.

В данном устройстве для преобразования высокого напряжения в низкое используется резонансный трансформатор, то есть трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого дополнены электрическими емкостями таким образом, что представляют собой резонансные LC контуры, настроенные на одну и ту же частоту. Вариант такого трансформатора известен как «трансформатор Тесла» и используется, как правило, для повышения напряжения до очень больших значений. В данном изобретении трансформатор используется обратным образом, то есть для понижения очень высоких напряжений до низкого напряжения. С целью согласования входного сопротивления устройства с очень высоким внутренним сопротивлением электростатических источников энергии входной контур выполнен по схеме параллельного LC резонанса. При этом его входное сопротивление на частоте резонанса оказывается очень велико. Чтобы преобразовывать напряжение любого источника, входной контур подключен к источнику через искровой разрядник, обеспечивающий периодический искровой пробой цепи и, следовательно, импульсный, то есть широкополосный ток, потребляемый от источника. При этом в цепи входного LC-контура после каждого искрового пробоя развиваются затухающие колебания резонансной частоты. В результате явления резонанса сила тока в первичной обмотке резонансного трансформатора многократно возрастает. За счет явления взаимоиндукции, этот ток индуцирует во вторичной обмотке трансформатора в N раз больший ток, чем в первичной, где N — коэффициент трансформации, зависящий от соотношения числа витков обмоток. Выходной контур выполнен по схеме последовательного LC-резонанса, в его цепь последовательно включена нагрузка. В результате резонанса токов в нем еще раз происходит увеличение силы тока. В результате такого трехступенчатого увеличения тока и соответствующего ему понижения напряжения на выходе устройства формируется значительный ток при низком напряжении.

Использование трансформатора Тесла, для устройства преобразования энергии статического электричества в низковольтную энергию переменного или постоянного тока не известно. Такой понижающий трансформатор применяется в RU2255406 в устройстве передачи энергии, но там он работает в едином контуре с повышающим трансформатором. Поэтому в устройстве по патенту речь идет не о преобразовании статического электричества, а о передаче реактивной мощности по линиям электропередач. Именно поэтому в данном устройстве нет искрового разрядника, который необходим для создания импульсного, широкополосного тока.

В частном случае понижающий трансформатор может быть выполнен как высоковольтный трансформатор без сердечника, который работает на сравнительно высоких частотах. Это позволяет снизить размеры и массу трансформатора и исключает потери энергии в сердечнике.

В некоторых вариантах выполнения устройства первой емкостью может являться собственная емкость первичной обмотки трансформатора.

«);

В качестве нагрузки может использоваться последовательно включенные выпрямитель и конденсатор, например суперконденсатор. Для ограничения тока в низковольтной цепи после упомянутого выпрямителя может быть подключен ограничитель напряжения.

В зависимости от того, для каких первичных источников статического электричества используется данное устройство, оно может содержать искровой разрядник фиксированного напряжения разряда, или искровой разрядник с регулируемым напряжением разряда.

Если устройство применяется в условиях, когда накопитель статического электричества работает в условиях, когда энергия меняется во времени и по мощности заряда не по постоянному закону, искровой разрядник может быть выполнен с возможностью регулирования напряжения разряда. В этом случае достигаются лучшие условия использования энергии, с более высоким КПД. Таким образом, параметры искрового разрядника должны быть согласованы с параметрами накопителя. Для управления характеристиками искрового разрядника в устройство может быть дополнительно введена схема управления напряжением разряда искрового разрядника, включающая схему измерения напряжения источника статического электричества.

Изобретение поясняется рисунками.

На Фиг.1 показана электрическая схема устройства с нагрузкой, рассчитанной на переменный ток.

На Фиг.2 показана электрическая схема устройства с выпрямителями, стабилизатором напряжения и нагрузкой, рассчитанной на постоянный ток.

На Фиг.3 приведена структурная схема управления напряжением разряда искрового разрядника.

Устройство преобразования энергии статического электричества

Устройство преобразования энергии статического электричества (Фиг.1) содержит источник 1 статического электричества, искровой разрядник 10 и понижающий трансформатор 3. Параллельно первичной обмотке трансформатора подключена первая емкость 2. Частота резонанса первого контура, образованного первичной обмоткой трансформатора 3 и параллельно подключенной к обмотке первой емкостью 2 примерно равна частоте резонанса второго контура, образованного вторичной обмоткой и последовательно подключенной к вторичной обмотке второй емкостью 4. Выход вторичной обмотки трансформатора 3 через вторую емкость 4 подключен к нагрузке 5. В качестве нагрузки 5 может использоваться любая нагрузка, работающая на переменном токе.

электрическая схема устройства с выпрямителями, стабилизатором напряжения и нагрузкой, рассчитанной на постоянный ток.

На Фиг.2 показана схема устройства для получения энергии постоянного тока. Устройство содержит источник 1 статического электричества, искровой разрядник 10 и понижающий трансформатор 3. Параллельно первичной обмотке трансформатора подключена первая емкость 2. Выход вторичной обмотки трансформатора 3 через вторую емкость 4 подключен к выпрямителю 6, который подключен к накопителю, конденсатору 8, в частном случае к суперконденсатору. Дале нагрузка 5 может быть подключена через выключатель 9.

структурная схема управления напряжением разряда искрового разрядника.

Данная схема, как и схема на Фиг.1 может быть использована как в маломощных устройствах, так и в устройствах достаточно большой мощности.

Трансформатор 3 используется для понижения очень высоких напряжений до величин в единицы-десятки вольт.Для того чтобы размеры и масса преобразователя были бы приемлемыми, а также для того, чтобы избежать потерь в сердечнике, резонансный трансформатор выполняется, как правило, без сердечника и работает на сравнительно высоких частотах (обычно десятки-сотни килогерц). В качестве искрового разрядника может быть использован вакуумный и/или газонаполненный разрядник, а в простейшем случае искровой промежуток между электродами.

Устройство может преобразовывать энергию статического электричества с постоянным или переменным высоким напряжением (тысячи — сотни тысяч вольт) при малых токах (микроамперы-сотни микроампер), в энергию с относительно низким напряжением (единицы-десятки вольт) при сравнительно больших токах (десятки миллиампер — амперы).

«);

Устройство преобразования энергии статического электричества работает следующим образом

К источнику статического электричества 1 подключен искровой разрядник 10 (Фиг., Фиг.2). При достижении напряжения разряда Up происходит разряд тока, и возникают колебания тока и напряжения с широким спектром. Однако для колебаний с частотами, лежащими вблизи частоты резонанса входного контура, состоящего из входной обмотки трансформатора 3 и конденсатора 2, полный импеданс контура оказывается высок, в результате чего в цепи преобладают колебания тока и напряжения частоты резонанса контура. Трансформатор 3 преобразует эти колебания на вторичном контуре в колебания тока повышенной силы при напряжении пониженной амплитуды.

Схема управления напряжением разряда искрового разрядника, включает схему 11 измерения напряжения источника статического электричества и собственно схему 12 управления напряжением разряда искрового разрядника. При изменении параметров источника 1 статического электричества, в частности резкого понижения скорости нарастания его напряжения, схема измерения дает команду на понижение напряжения разряда Up, например, путем переключения с одного разрядника на разрядник с пониженным напряжением разряда. При этом сама резонансная частота контуров также может меняться, например изменением емкости конденсаторов 2 и 4. Таким образом, устройство может поддерживать оптимальные параметры преобразования энергии статического электричества в зависимости от изменения параметров источника 1.

Предложенное устройство может быть применено в широком спектре устройств использования энергии статического электричества, как бытовых, так и промышленных.

Формула изобретения

1. Устройство преобразования энергии статического электричества, содержащее последовательно соединенные источник статического электричества, искровой разрядник и понижающий трансформатор, при этом параллельно первичной обмотке трансформатора, подключенной к разряднику, подключена первая емкость, а выход вторичной обмотки трансформатора через вторую емкость подключен к нагрузке, при этом частота резонанса первого контура, образованного первичной обмоткой трансформатора и параллельно подключенной к обмотке первой емкостью, примерно равна частоте резонанса второго контура, образованного вторичной обмоткой и последовательно подключенной к вторичной обмотке второй емкостью, при этом искровой разрядник выполнен с возможностью регулирования напряжения разряда и содержит схему управления напряжением разряда искрового разрядника, включающая схему измерения напряжения источника статического электричества.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый понижающий трансформатор выполнен как высоковольтный трансформатор без сердечника.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутой первой емкостью является собственная емкость первичной обмотки трансформатора.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве нагрузки используется последовательно включенные выпрямитель и конденсатор, например суперконденсатор.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что после упомянутого выпрямителя подключен ограничитель напряжения.

Имя изобретателя: Герасимов Александр Николаевич (RU), Мисюченко Игорь Леонидович (RU)
Имя патентообладателя: Герасимов Александр Николаевич (RU), Мисюченко Игорь Леонидович (RU)
Почтовый адрес для переписки: 195221, Санкт-Петербург, а/я 59, А.М. Маркову
Дата начала отсчета действия патента: 10.09.2012

Разместил статью: admin
Дата публикации: 14-01-2014, 18:37

Происхождение

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 равными знаками электрических зарядов. Фактически атомы и молекулы одного вещества, обладающие более сильным притяжением, отрывают электроны от другого вещества, создавая вихревое движение ионов среды, в которой они заключены.

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 счёт совершаемой работы по разделению зарядов, разность потенциалов возрастает и может достигнуть десятков и сотен киловольт.

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

Статическое электричество в быту

Статическое электричество широко распространено в обыденной жизни. Если, например, на полу лежит ковер из шерсти, то при трении об него человеческое тело может получить отрицательный электрический заряд, в то время как ковёр получит положительный. Другим примером может служить электризация пластиковой расчески, которая после причёсывания получает минус-заряд, а волосы получают плюс-заряд. Накопителем минус-заряда нередко являются полиэтиленовые пакеты, полистироловый пенопласт. Накопителем плюс-заряда может являться сухая полиуретановая монтажная пена, если её сжать рукой.

Когда человек, тело которого наэлектризовано, дотрагивается до металлического предмета, например, трубы отопления или холодильника, накопленный заряд моментально разрядится, а человек почувствует лёгкий удар током.

Электростатический разряд происходит при очень высоком напряжении и чрезвычайно низких токах. Даже простое расчёсывание 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.

С другой стороны, такие напряжения могут быть опасны для элементов различных электронных приборов — микропроцессоров, транзисторов и т. п. Поэтому при работе с радиоэлектронными компонентами рекомендуется принимать меры по предотвращению накопления статического заряда.

Молнии

Основная статья: Молния

В результате движения воздушных потоков, насыщенных водяными парами, образуются грозовые облака, являющиеся носителями статического электричества. Электрические разряды образуются между разноименными заряженными облаками или, чаще, между заряженным облаком и озоновым слоем земли, с последующим разрядом на землю. При достижении критической разности потенциалов происходит разряд молнии между облаками, на земле или в околокосмическом слое планеты. Для защиты от молний устанавливаются молниеотводы, проводящие разряд напрямую в землю.

Помимо молний, грозовые облака могут вызывать на изолированных металлических предметах опасные электрические потенциалы из-за электростатической индукции.

В 1872 году экспедицией под руководством географа Генри Ганнетта была покорена 13-я по высоте гора штата Монтана (США). Ей дали название Электрический пик, так как у первопроходцев-покорителей, находящихся на вершине, после грозы начали сыпаться искры из пальцев рук и волос на голове.

> См. также

• Заземление
• Зануление
• Электрическое поле
• Электростатическое поле