Как получить статическое электричество: Как получить статическое электричество 🚩 статистическое электричество что делать 🚩 Естественные науки

возникновение и способы защиты, сколько вольт

С проявлениями статического электричества легко столкнуться в повседневной жизни: при быстром снятии свитера, хождении по ковру в шерстяных носках, при использовании автомобиля. Образуемый в быту заряд неприятен, но не опасен для человека, а промышленности же статика может привести в пожару или взрыву.

Что это такое

Со статическим электричеством знакомы все люди. Это совокупность явлений, которые связаны с возникновением, сохранением и свободного накопления электрического заряда. Последний возникает на поверхности диэлектрика, который плохо проводит ток, или на изолированным проводнике, не имеющим доступ к постоянному току.

В Быту со статическим электричеством сталкивались все

Появление статического электричества связано с отсутствием перемещения заряда. Свободно передвигающиеся по проводнику электрические заряды являются электрический током. Если же эти заряды останавливаются в одном месте, это называется статическим электричеством.

В любом веществе положительные и отрицательные частицы атомов находятся в равновесии, их количество равно. При этом отрицательно заряженные электроны могут перемещаться между атомами, формирую положительный или отрицательный заряд. Это способствует формированию статического нестабильного электрического поля.

Статика неприятна, но не опасна

Важно! О статическом электричестве, его возникновении и способах защиты сказано в ГОСТе 17.1.018-79.

Сколько вольт в статическом напряжении

Сила разряда и характеристика статического напряжения может быть разной. Человек может ощущать разряд свыше 3 тысяч Вольт, увидеть искры можно от 5 тысяч Вольт, накапливать в теле можно до 10 тысяч.

Иногда энергия заряда достигает 1,4 джоулей, чего достаточно для поджигания горючих газов и жидкостей, но это происходит только на производстве.

Как получить

В домашних условиях получить статическое электричество несложно:

1. Необходимо надеть сухие чистые носки из шерсти (желательно предварительно нагреть их на батарее) и пройти по нейлоновому ковру, не отрывая ног. Сильно шаркать не стоит, так как разрядка произойдет быстрее, чем нужно. Для получения заряда необходимо прикоснуться к металлическому предмету или человеку;

Проще всего пошаркать ногами в носках по ковру

Важно! При проверке не стоит касаться электроники, так как заряд может повредить чипам — статистически эта причина почти 40% поломок .

1. Необходимо взять воздушный шарик (не из фольги) и надуть его. Затем взять шерстяной предмет и потереть шарик 10 секунд. Также можно приложить шарик к голове и потереть о волосы. Для проверки нужно поднести шарик к пустой алюминиевой банке, лежащей на боку: если она начала откатываться, заряд скопился. Для разрядки нужно потереть шарик о металл несколько секунд;
2. Для более наглядной демонстрации и проверки заряда можно сделать специальный электроскоп. Потребуется взять стакан из вспененного полистирола, проделать в нижней части 2 отверстия и продеть через них трубочку так, чтобы оба ее конца находились снаружи. К верхнему краю нужно прикрепить при помощи скотча 4 небольших глиняных шарика на равном расстоянии друг от друга, перевернуть стакан и поставить вверх дном в центр алюминиевого противня. Далее нужно взять кусочек алюминия и скатать из него шарик, отрезать нитку (ее длина должна быть в 2-3 раза больше, чем высота от края соломинки до противня) и привязать к ней шарик. Второй конец нужно привязать к обоим концам трубочки, поправить последнюю так, чтобы алюминиевый шарик свисал почти до противня, но не прикасался к нему. Если поднести к шарику заряженный шарик, шарик потянется за ним.

Еще один способ — потереть надутый шарик о волосы

Причины возникновения

На молекулярном уровне напряжение возникает при столкновении поверхностей из разных материалов, когда ионы и электроны с поверхностей начинают перераспределяться. Чем больше площади поверхностей и прилагаемые усилия, тем выше степень электризации.

Главная причина возникновения заряда — трение

Существует несколько причин возникновения и накапливания электростатического напряжения:

1. Контакт (трение, наматывание, разматывание) 2 различных материалов с последующим отдалением: например, трение шерстяной ткани о резиновый шарик;
2. Резкие перепады температур;
3. Сухой воздух: при влажности более 80% статическое электричество не образуется, так как вода хорошо проводит ток;
4. Наличие радиации, рентгеновских лучей или УФ-излучения;
5. Образуется заряд и при работе некоторых бумажных станков: при раскрое или резке;
6. Статика может возникнуть перед или во время грозы. Разряд возникает между 2 облаками или между облаком и землей, при попадании молнии в громоотвод электричество уходит в почву.

Наглядный пример статического напряжения — гроза

Область применения

Применять статическую электроэнергия в быту пока что не научились — слишком сложный и опасный процесс получения. Многие приборы, работающие на силе трения, применяются только для показа опытов.

Намного чаще статика применяется на производстве: при покраске поверхностей, очищении от пыли примесей, создании ворса и т.д.

Какая опасность статического напряжения

Главная опасность заключается в неконтролируемом ударе током. В быту это практически неопасно: например, при снятии шерстяного свитера человека ударит током, но сила этого заряда будет крайне мала.

При длительном нахождении в электрическом поле повышенной напряженности у человека могут начаться проблемы со здоровьем: головные боли, нарушение сна, раздражительность, нарушение работы сердечно-сосудистой и нервной систем.

Достаточно сильный разряд может привести к пожару

Намного выше опасность статического напряжения на производстве и при перевозке легковоспламеняемых веществ: при сильном разряде они могут взорваться или загореться. Например, в вентиляции и вытяжке может скопиться пыль из диэлектрического материала, который легко вспыхивает и разгорается из-за постоянной подачи воздуха. При перевозке электричество может скапливаться при перекачке или сливе жидкостей, даже за счет плескания при езде.

Важно! В домашних условиях полезно «заземляться», например, ходить босиком.

Меры безопасности

В бытовых условиях защититься от статики можно при помощи следующих мер:

1. Увлажнять воздух и каждый день проветривать комнаты;
2. Регулярно проводить влажную уборку, чтобы уменьшить количество пыли, и использовать специальные антистатические щетки;

Использование щетки позволяет снять скопившееся напряжение

1. По возможности использовать мебель из материалов, снимающих статику: специальный линолеум, дерево;
2. Не гладить животных при слишком сухом воздухе, расчесываться деревянными или металлическими щетками — пластик сильно электризуется;
3. Использовать для одежды антистатические спреи, шерстяные вещи снимать медленно для уменьшения трения;
4. На днище автомобиля необходимо наклеить антистатическую полосу для снижения образования статики.

На производстве снизить электростатическое напряжение можно, уменьшив скорость работы, используя специальные материалы и заземление. Также по ГОСТу энергия накопления заряда на поверхности предметов не должна превышать 40% от наименьшей энергии загорания.

На производстве должны быть приняты меры предосторожности

Статическое электричество многие считают неопасным, хоть и не особо приятным. Однако все зависит от силы заряда: в промышленности или при перевозке большого количества горючих жидкостей накопившийся разряд может быть очень сильным и привести к пожару.

Статическое электричество в промышленной автоматизации, АСУ ТП

3.1.4. Статическое электричество

Статическое электричество возникает на диэлектрических материалах. Величина заряда зависит от скорости движения трущихся тел, их материала и величины поверхности соприкосновения. Примерами трущихся тел могут быть:

• ременный привод;
• лента конвейера;
• синтетическая одежда и обувь на теле человека;
• поток непроводящих твердых частиц (пыли), газа или воздуха через сопло;
• движение непроводящей жидкости, заполняющей цистерну;
• автомобильные шины, катящиеся по непроводящей дороге;
• резиновые ролики под стульями, когда стулья перемещаются по непроводящему полу.

Человек, идущий по синтетическому ковру, может приобрести на теле потенциал 15 кВ относительно земли и окружающих предметов [Эрглис], рис. 3.67.

Ременный привод, состоящий из диэлектрического ремня и двух шкивов, является наиболее общим примером генератора статического электричества. Потенциал статического заряда на ремне может достигать 60…100 кВ и пробиваемый воздушный промежуток – 9 см. Поэтому на взрывоопасных производствах (элеваторы, мельницы) ремни используют с проводящими присадками или металлизацией.

Для снятия зарядов с ремней и других электризующихся предметов используют заземленный подпружиненный металлический гребешок или щетку, которые касаются движущейся поверхности. ленты электризуются хуже ременного привода вследствие низкой скорости движения.

Вторым способом борьбы со статическим электричеством является применение увлажнителя воздуха в помещении для получения влажности выше 50% (см. рис. 3.67).

Для уменьшения зарядов на теле человека используют заземление запястья работников, электропроводные полы, электропроводную одежду, увлажнение воздуха.

Электростатический заряд создает вокруг себя электрическое поле, которое при достижении напряженности поля пробоя изоляции вызывает электростатический разряд. Разряд представляет собой импульсный перенос заряда между телами с разными потенциалами. В результате протекания тока разряда по проводникам появляется кондуктивная помеха, во время разряда излучается электромагнитный импульс, а пробой изоляции может привести к потере работоспособности электронных устройств.

Рис. 3.67. Максимальное напряжение, до которого может быть заряжен человек при контакте с указанными материалами (ГОСТ Р 51317.4.2)	Рис. 3.68. Форма разрядного тока испытательного пистолета (ГОСТ Р 51317.4.2)

Форма импульса, которым испытываются электронные устройства на устойчивость к электростатическим разрядам, и приближенно соответствующая форме импульса в реальных условиях эксплуатации приборов, приведена на рис. 3.68. Величина перетекающего заряда определяется емкостью заряженного тела. Напряжение при испытаниях устанавливается в зависимости от степени жесткости испытаний от 2 до 8 кВ при контактном разряде и до 15 кВ при воздушном (табл. 3.24). Воздушный разряд более приближен к реальности, но он трудно воспроизводим, поэтому при испытаниях используют также и контактный разряд.

Табл. 3.24. Величина испытательного напряжения
Контактный разряд		Воздушный разряд
Степень жесткости	Испытательное напряжение, кВ	Степень жесткости	Испытательное напряжение, кВ
1	2	1	2
2	4	2	4
3	6	3	8
4	8	4	15

Результатом возникновения статических электрических зарядов может быть пробой входных каскадов измерительных систем, появление линий на CRT (Cathode Ray Tube) мониторах, перевод триггеров в другое состояние, поток ошибок в цифровых системах, пробой изоляции гальванически изолированных цепей, воспламенение взрывоопасной смеси, электромагнитный импульс, кондуктивная помеха от импульса тока, возникающего во время разряда.

Для защиты систем автоматики от сбоев используют электростатические экраны, соединенные с экранным заземлением, преобразователи интерфейсов с защитой от статического электричества (например, преобразователь интерфейсов NL-232C фирмы Reallab! имеет защиту от статических зарядов с потенциалом до ±8 кВ по стандарту IEC1000-4-2).

В параметрах устройств автоматики иногда указывают величину напряжения, которым испытывались входные, выходные и интерфейсные цепи на воздействие электростатического заряда.

3.1.5. Помехи через кондуктивные связи

Кондуктивные связи (от слова “conductor” – “проводник”) – это связи через электропроводную среду, например, через общую шину заземления или по влажной поверхности диэлектрика. Их источниками являются соседние электрические цепи (см. раздел “Паразитные кондуктивные связи”).

3.1.6. Электромагнитные помехи

Электромагнитные помехи создаются проводниками, по которым течет переменный электрический ток или между которыми имеется переменное напряжение. Помеха может существовать в виде электромагнитной волны, когда расстояние от источника помехи до приемника превышает длину волны , или в виде преобладающего электрического или магнитного поля около источника. Если расстояние до излучаемого элемента (антенны) превышает , такое электромагнитное поле называют полем дальней зоны, в противоположном случае – полем ближней зоны.

Рис. 3.69. Наведение электромагнитной помехи через взаимную индуктивность и магнитопровод

В ближней зоне моделью передачи помехи является емкостная или индуктивная связь, в дальней зоне – модель распространения радиоволн от передающей к приемной антенне. Излученная мощность прямо пропорциональна квадрату частоты. Поэтому, например, на частоте 50 Гц излучения практически нет и помеха передается через емкостную или индуктивную связь.

Источником электромагнитного поля помехи может быть радиомодем, радио- или сотовый телефон, радиоретранслятор, сотовый передатчик на крыше здания, двигатель с искрящимися щетками, электросварочный аппарат, трамвай, люминесцентные лампы, тиристорный регулятор, компьютер, телевизионные и радиостанции, цифровая часть измерительной системы, реле регулятора, космическое коротковолновое излучение, удар молнии и др.

Источником электромагнитной помехи может быть и сама системы автоматики, содержащая компьютер, реле, тиристоры, мощные выходы дискретных модулей. Сильным источником электромагнитных помех являются оптоволоконные передатчики, поскольку они потребляют большой ток и работают на высоких частотах. Излучаются такие помехи с помощью случайных проводников, образующих дипольную или рамочную антенну. Дипольная антенна является источником преимущественно электрического поля в ее окрестности, рамочная - источником магнитного поля. Вдали от таких источников доминирующего поля нет, есть поперечная электромагнитная волна. Реальные системы образуют множество излучающих антенн, состоящих из проводов, кабелей и различных металлических поверхностей.

Помехи с частотой выше 100 кГц находятся обычно за границей частотного диапазона измерительных систем, однако высокочастотные помехи могут быть нежелательным образом выпрямлены или перенесены в область более низких частот с помощью нелинейных характеристик диодов и транзисторов, расположенных на измерительной плате и внутри микросхем.

Наводятся электромагнитные помехи на всех проводящих предметах, которые в рассматриваемом случае играют роль антенн. Мощность наведенной помехи зависит от площади контура, охваченного проводником и его сопротивления. Помеха, наведенная в “антенне”, кондуктивным путем может передаваться в сигнальные цепи или цепи заземления, вызывая поток ошибок в цифровых схемах или погрешность передачи сигнала в аналоговых.

Наиболее распространенным приемником электромагнитных помех являются длинные провода: цепи заземления, промышленные сети (полевые шины), кабели, соединяющие датчики и модули аналогового ввода, кабели информационных коммуникаций. Подробнее о защите кабелей систем автоматизации от электромагнитных помех см. [Денисенко]. “Замаскированными” приемниками электромагнитных помех являются металлические конструкции в зданиях: металлические стеллажи, окна с металлической рамой, трубы водоснабжения и отопления здания, защитное контурное заземление здания.

Рис. 3.70. Изменение направления магнитного поля через промежуточный короткозамкнутый виток

Основным методом борьбы с электромагнитными наводками является уменьшение площади контура, принимающего помеху, и применение дифференциального способа передачи сигнала в сочетании с витыми парами проводов. Однако даже в контуре с маленькой площадью может наводиться большая помеха, если при монтаже допустить ошибку, показную на рис. 3.69: в железной раме стеллажа (стола или другой конструкции), выполняющей роль магнитопровода, от источника тока наводится магнитное поле помехи , которое наводит напряжение во втором витке провода. Два витка и сердечник в этом примере образуют трансформатор с ферромагнитным сердечником.

Второй аналогичный эффект иллюстрируется рис. 3.70: ток взаимной индукции, протекая через короткозамкнутый виток, создает магнитное поле, которое наводит э. д. с. в соседнем контуре. Отметим, что в данном примере короткозамкнутый виток изменяет направление магнитного поля, поэтому помеха может наводиться и в плоскости, перпендикулярной плоскости контура тока молнии . Множество короткозамнутых витков существует в металлической решетке железобетонной конструкции здания.

3.1.7. Другие типы помех

В измерительных цепях, находящихся в состоянии движения (вибрации), источником помех может быть трибоэлектричество, возникающее при трении тел из различных материалов, а также пьезоэлектричество и эффект электростатического или электромагнитного микрофона.

Методы борьбы с помехами такого типа сводятся к закреплению и механическому демпфированию движущихся частей электрической схемы.

В системах с очень высокой чувствительностью могут наблюдаться паразитные напряжения, вызванные термоэлектрическим эффектом в контактах разнородных металлов (например, медь и оловянно-свинцовый припой). Эти источники помех опасны тем, что встречаются редко, поэтому о них часто забывают.

В мире статического электричества

МОАУ «СОШ № 32 г.Орска»

В мире статического электричества

X городская НПК младших школьников

«Юные исследователи»

Направление: физика

Выполнила:

Галимова Варвара,

ученица 2 класса «Б»

Руководитель:

Бушуева Наталья Викторовна,

учитель начальных классов

первой квалификационной категории

2015 – 2016 уч.г.

В мире статического электричества

« Электричество – величайший дар,

данный нам самой природой, и ,

которым мы научились пользоваться»

Содержание

Введение……………………………………………………..

Глава I. Всё о статическом электричестве.

1. 1. История научных открытий в области электричества

   2. Статическое электричество

   3. Статическое электричество в природе

   4. Применением знаний о статическом электричестве

   5. Отрицательные и положительные качества статистического электричества

   6. Как уменьшить действие статического электричества.

Глава II. Электричество в нашей жизни.

2.1 Как возникает электричество.

2.2 Наэлектризованные тела могут и отталкиваться друг от друга

2.3 Почему волосы встают «дыбом» и мы «бьёмся током» ?

2.4 Анкетирование.

2.5 Памятка «Как защитить себя от воздействия статического электричества»

Заключение………………………………………………………….

Список литературы,………………………………………………..

Приложение…………………………………………………………….

В настоящее время невозможно представить нормальную цивилизованную жизнь без электричества. Ведь оно не просто светит, но и греет, дает нам возможность общаться и видеть друг друга на расстоянии. Электрический ток приводит в действие различные приборы. Поэтому, если представить, что однажды электричество вдруг исчезнет, резко изменится и жизнь человека. Мы уже не сможем обходиться без электрического тока, ведь он питает и заставляет работать все механизмы и приборы, созданные человеком, начиная с электробритвы и заканчивая поездами в метро и электричками.

А всего 200 лет назад об электричестве было известно совсем немного. Я узнала, что наука об электричестве началась с изучения статического электричества. Мне стало интересно, что такое статическое электричество и захотелось самой проделать некоторые опыты с электричеством.

Актуальность работы заключается в том что, в современных условиях высокого уровня развития не все знают, что в быту и на производстве человек подвергается воздействию статических электрических полей.

Гипотеза: действительно ли для получения статического электричества необходим тесный контакт различных веществ и материалов друг с другом.

Цель: сформировать знания о статическом электричестве для дальнейшего применения их в собственной жизни.

Задачи:

1. Получить сведения из литературы и Интернета по статическому электричеству.

2. Узнать, как возникает статическое электричество.

3. Подобрать и провести опыты по обнаружению статического электричества.

4. Выяснить, как в современном мире применяются знания о статическом электричестве.

5. Выяснить, знают ли мои одноклассники о статическом электричестве и о способах защиты от его вредного воздействия, проведя анкетирование.

6. Разработать памятку «Защита от статического электричества»;

Предмет исследования: влияние электростатических явлений на окружающие предметы

Объект исследования: статическое электричество.

Для подтверждения гипотезы мною использованы следующие методы исследования:

1. Изучение познавательной литературы, научных работ, статей, интернет-ресурсов по электричеству.

2. Наблюдения за электризацией предметов.

3. Проведение экспериментальных опытов.

4. Анкетирование.

Глава I . Всё о статическом электричестве

1.1 История научных открытий в области электричества.

Для начала необходимо сказать, что нет такого учёного, который может считаться открывателем электричества, так как с древнейших времен до наших дней многие учёные изучают его свойства и узнают что-то новое об электричестве.

Первым, кто заинтересовался электричеством, был древнегреческий философ Фалес. Он обнаружил, что янтарь, который потереть о шерсть приобретает свойство притягивать другие лёгкие тела. Затем другой древнегреческий ученый Аристотель занимался изучением некоторых угрей, которые поражали врагов, как мы теперь знаем, электрическим разрядом.

В 70 году нашей эры римский писатель Плиний изучал электрические свойства смолы. Однако затем долгое время об электричестве не было получено никаких знаний. И только в 16 веке придворный врач английской королевы Елизаветы 1, Вильям Жильбер занялся изучением электрических свойств и сделал ряд интересных открытий.

В 1600 году появился термин «электричество», введённый английским ученым Уильямом Гилбертом. Гилберт проводил опыты с янтарём, который в результате трения о сукно получил возможность притягивать другие лёгкие тела, то есть приобрёл некий заряд. А так как янтарь переводится с греческого как электрон, то наблюдаемое ученым явление получило название «электричество».

В 16 веке ученые и исследователи из разных стран продолжают свои изучения и опыты.

В 1747 году американец Б.Франклин создал первую в мире теорию электричества. По Франклину электричество – это нематериальная жидкость или флюид. Другая заслуга Франклина перед наукой заключается в том, что он изобрёл громоотвод и с помощью него доказал, что молния имеет электрическую природу возникновения. Также он ввёл такие понятия как положительный и отрицательный заряды, но не открывал заряды. Это открытие сделал учёный Симмер, который доказал существование полюсов зарядов: положительного и отрицательного.

Результатом многолетних трудов Луиджи Гальвани стала книга «Трактаты о силе электричества при мышечном движении», которая стала настоящим бестселлером и взволновала умы многих исследователей. Впервые заговорили о том, что электричество есть в каждом из нас и что именно нервы являются своеобразными «электропроводами». Гальвани казалось, что мышцы накапливают в себе электричество, а при сокращении испускают его.

Труды Гальвани нашли своё продолжение. Соотечественник Гальвани Алессандро Вольта, прочитав его книгу, пришёл к мысли о том, что в основе живого электричества лежат химические процессы, и создал прообраз привычных для нас батареек. Изобретение батареи Вольтом в 1800, привело к бурному развитию науки об электричестве и к последовавшему ряду важных открытий в этой области.

Затем последовали открытия Фарадея, Максвелла и Ампера, которые произошли всего за 20 лет.

Можно сделать вывод, что открытие электричества не принадлежит одному конкретному ученому. Благодаря открытиям и исследованиям всех, перечисленных выше ученных, мы имеем сегодня знания об электричестве.

Снаружи наша планета укутана огромным воздушным одеялом, которое постоянно бомбардируют и ионизируют космические лучи. Глубоко в недрах земли работает жидкое ядро, создавая токи и магнитное поле. По сути, мы живем внутри огромной машины, производящей и преобразующей гигантские количества электричества. Поэтому нет ничего удивительного в том, что мы становимся свидетелями ее грандиозной деятельности.

1.2 Статическое электричество.

Статическое электричество – это форма электричества, которое не течет, – это «отдыхающее» электричество. Предметы имеют положительный электрический заряд, когда у некоторых их атомов неполный комплект электронов, и отрицательный заряд, когда часть их атомов имеет больше электронов, чем должно быть.

Статическое электричество легко получить, если потереть один о другой два предмета (сделанные из определенных материалов): при этом электроны с одного предмета переходят на другой, в результате чего один предмет приобретает положительный заряд, а другой отрицательный.

Положительно и отрицательно заряженные объекты притягиваются друг к другу, как магнит, – поскольку один из них желает сбросить лишние электроны, а другой, наоборот, получить их. Когда статическое электричество становится достаточно мощным, электроны перескакивают с одного предмета на другой в таком количестве, что это порождает видимую электрическую искру (электрический разряд).

А если одним из объектов, между которыми перескакивают электроны, являемся мы, то почувствуем легкий «удар».

Электростатические заряды возникают на поверхностях материалов, как жидких, так и твердых, в результате сложного процесса контактной электризации. Интенсивность образования электрических зарядов определяется различием электрических свойств материалов, а также силой и скоростью трения. Чем больше сила и скорость трения, тем интенсивнее происходит образование электрических зарядов.

1.3 Статическое электричество в природе

Молния – одна из наиболее распространенных форм мгновенно высвобождающейся энергии статического электричества. Молния – это мощный электрический разряд. Он возникает при сильной электризации туч или земли. Поэтому разряды молнии могут происходить или внутри облака, или между соседними наэлектризованными облаками, или между наэлектризованным облаком и землей. Разряду молнии предшествует возникновение разности электрических потенциалов между соседними облаками или между облаком и землей.

Грозовое облако – это огромное количество пара, часть которого сконденсирована в виде мельчайших капелек или льдинок. Верх грозового облака может находиться на высоте 6-7 км, а низ нависать над землей на высоте 0,5-1 км. Выше 3-4 км облака состоят из льдинок разного размера, так как температура там всегда ниже нуля. Эти льдинки находятся в постоянном движении, вызванном восходящими потоками теплого воздуха от нагретой поверхности земли. Мелкие льдинки легче, чем крупные, увлекаются восходящими потоками воздуха. Поэтому “шустрые” мелкие льдинки, двигаясь в верхнюю часть облака, все время сталкиваются с крупными. Каждое такое столкновение приводит к электризации. При этом крупные льдинки заряжаются отрицательно, а мелкие – положительно. Со временем положительно заряженные мелкие льдинки оказываются в верхней части облака, а отрицательно заряженные крупные – внизу. Другими словами, верх грозовой тучи заряжен положительно, а низ – отрицательно (рис.1)

Рис.1

Электрическое поле тучи имеет огромную напряженность – около миллиона В/м. Когда большие противоположно заряженные области подходят достаточно близко друг к другу, некоторые электроны и ионы, пробегая между ними, создают светящийся плазменный канал, по которому за ними устремляются остальные заряженные частицы. Так происходит молниевый разряд.

Чтобы обезопасить себя от попадания молнии,  следует:

1. Избегать во время грозы подходить к молниеотводам или высоким одиночным предметам (столбам, деревьям) на расстояние меньшее 8–10 метров. Если человек застигнут грозой вдали от помещений, то он ни в коем случае не должен прятаться под деревьями, прислоняясь к их стволу.

2. Отключить все предметы, излучающие электромагнитные волны.
3. Находясь в помещении во время грозы необходимо отключить все электроприборы от электросети.

Многие живые организмы способны производить электрические разряды. Эта способность ими используется как для защиты, так и для нападения. В океане живет электрический скат, рыба, обладающая грозным оружием – электрическим разрядом. По бокам у ската расположены специальные мышечные волокна, способные накапливать и при необходимости разряжать электрический заряд. Его удар настолько силен, что может не только оглушить, но и убить жертву. Обычно скаты лежат на морском дне или слегка погружаются в ил или песок. Здесь они и поджидают свою добычу. Охотятся они на ракообразных, моллюсков и других обитателей моря. Крупные скаты не брезгуют и рыбой. Причем они способны добыть довольно крупную рыбу массой до 2 килограммов. В их желудках находили камбалу, угрей и другую рыбу. Крупную добычу они убивают сильными разрядами тока, предварительно охватив ее грудными плавниками. Нечаянная встреча человека с электрическим скатом не сулит ничего хорошего.

Есть и другие рыбы, пользующиеся этим грозным оружием, например электрический угорь, обитающий в пресных водах Южной Америки,– рыба с самым сильным электроразрядом. Размеры её немалые – до 1,5 м, а иногда и до 3м в длину при весе до 20 кг. Разряд такого угря может убить даже человека. В реках Африки (от нижнего Нигера и Верхнего Нила к югу до Танганьики) живет знаменитый электрический сом. Сомы испускают электрические разряды до 450 вольт, используют их как средство защиты. Получить разряд можно, случайно наступив ногой на отдыхающего сома или поймав его на удочку. С этими малоприятными свойствами электрического сома, обитающего и в Ниле и в других реках Тропической Африки, египтяне познакомились ещё 6000 лет назад и тогда же поместили изображения грозной рыбы на стенах своих храмов. Впрочем, египтяне научились извлекать и пользу из необычных свойств сома – электрическую рыбу прикладывали к спине больных. Нельзя не поразиться знаниям египетских врачевателей, которые использовали сома так, как применяет электротерапию современная медицина.

1.4 Применение знаний о статическом электричестве

Человек научился применять знания о статическом электричестве и в других областях своей жизни и деятельности. Вот несколько примеров.

Шаолиньские монахи славятся своим боевым искусством. Они используют один интересный прием. Во время боя они наносят сопернику вроде бы незначительный удар цепью. А соперник получает очень сильный удар. Оказывается, шаолиньские монахи носят многослойную одежду, сделанную из разных типов материала. Во время боя одежда электризуется, и заряд накапливается на цепи. Когда цепь касалась соперника, происходил электрический разряд.

При трении о воздух электризуется самолет. Поэтому после посадки к самолету сразу не подается металлический трап; может возникнуть разряд, который вызовет пожар. Сначала самолет разряжают: опускают на землю металлический трос, соединенный с обшивкой самолета и разряд уходит в землю. Так же происходит электризация шин о сухую дорогу. Поэтому, не для красоты, сзади машин-цистерн, перевозящих горючие вещества, подвешивают металлические цепи.

Знания о природе статического электричества позволили изобрести много полезных в быту вещей: ионизаторы воздуха, антистатики для одежды, кондиционеры для волос и белья и так далее.

1.5 Отрицательные и положительные качества статического электричества.

а) Отрицательные:

1.Молнии убивают людей и вызывают пожары.

2.Статическое электричество мешает процессу производства и портит промышленное оборудование (например, в текстильной и печатной промышленности) .

3.Происходят взрывы горючих веществ из-за накопления больших зарядов во время трения (на пороховых заводах, мукомольных мельницах и сахарных фабриках) .

4.Взрывы при транспортировке бензина и других нефтепродуктов из-за трения колес об асфальт (танкеры, бензовозы).

5. Негативное влияние на здоровье при использовании синтетических материалов (нервозность, аллергические проявления и др.).

6. Электризуются самолеты во время полета и машины во время езды по шоссе.

б) Положительные:

1. Очистка воздуха.

Способность частичек пыли к электризации широко используется в электростатических пылеуловителях. Газ, содержащий, например, ч астицы сажи, поднимаясь вверх, проходит через отрицательно заряженную металлическую сетку, в результате чего эти частицы приобретают отрицательный заряд. Продолжая подниматься вверх, частицы оказываются в электрическом поле положительно заряженных пластин, к которым они притягиваются, после чего частицы падают в специальные ёмкости, откуда их периодически удаляют.

2. Окраска деталей автомобиля методом разбрызгивания краски. Это экономически выгодно, а также безвредно для здоровья рабочих. Принцип действия такой: детали, которые движутся на конвейере, заряжают положительно, а частички краски – отрицательно, и они устремляются к положительно заряженному автомобилю. Отрицательно заряженные частички краски отталкиваются друг от друга, отсюда равномерность окрашиваемого слоя. Расход краски снижается, ведь
она оседает только на автомобиле.

3. Энергия разряда конденсатора может вернуть жизнь людям, у которых клетки сердца перестали синхронно сокращаться.
Асинхронное (хаотичное) сокращение клеток сердца называют фибрилляцией. Ее можно прекратить, если пропустить через сердце короткий электрический разряд. Для этого к грудной клетке пациента прикладывают два электрода от прибора, который называется дефибриллятором. Основной его элемент – это конденсатор, устроенный на принципах электростатики.

4. Ксероксы – аппараты для копирования документов и графических изображений устроены с использованием законов электростатики.
На бумаге создается невидимый электростатический рельеф того рисунка, который надо отобразить. Частицы краски прилипают только к заряженной области на бумаге. Получается точная копия документа.

5. Искусственный бархат.

Чтобы получить в электрическом поле слой ворса на каком-либо материале, надо материал заземлить, поверхность покрыть клеящим веществом, а затем через заряженную металлическую сетку, расположенную над этой поверхностью, пропустить порцию ворса. Ворсинки быстро ориентируются в поле и, распределяясь равномерно, оседают на клей строго перпендикулярно поверхности. Так получают покрытия, похожие на замшу или бархат.

1. 6. Как уменьшить действие статического электричества.

1.Заземлить дома, машины, приборы.

На домах надо ставить громоотводы. К бензовозам необходимо крепить специальную металлическую цепь, которая тянется по земле, и возникшие заряды уходят в заземление. Заземлять корпуса станков, компьютеров и другого электронного оборудования.

2. Увеличить влажность воздуха.

3. Ионизировать воздух специальными приборами, лампами.

4. Носить одежду из натуральных тканей.

При нормальных атмосферных условиях натуральные волокна (из хлопка, шерсти, шёлка и вискозы) хорошо впитывают влагу, поэтому они слегка проводят электричество. Когда натуральные волокна касаются или трутся о другие материалы, на их поверхностях появляются избыточные электрические заряды, но на очень короткое время, так как эти заряды сразу «стекают» по влажным волокнам ткани, содержащим различные ионы.
5. Использовать жидкости для борьбы со статическим электричеством

Выводы по итогам первого этапа исследования:

В результате проведенной работы я узнала, что открыли явление статического электричества, древние греки. Статическое электричество – «электричество от трения», оно возникает в результате неравенства зарядов (отрицательного и положительного) между двумя объектами.

Электризация тел лучше проявляется, когда воздух сухой, а при влажности воздуха более 85% статическое электричество практически не возникает.

Статическое электричество может быть верным помощником человека, если изучить его закономерности и правильно их использовать

В повседневной жизни статическое электричество практически остается незаметным, если не принимать в расчет то, что при соприкосновении с дверной ручкой или лестничными перилами мы временами ощущаем на себе присутствие электрического заряда.

В промышленности эта невидимая сила может превратиться в серьезную проблему. Статическое электричество способно затормозить производственный процесс или причинить непоправимый ущерб.

От статического электричества можно избавиться, для этого необходимо придерживаться простых правил.

Глава II.Статическое электричество в нашей жизни.

2.1 Как возникает статическое электричество.

Однажды я прочитала легенду о том, дочь древнегреческого математика и философа Фалеса Милетского не могла, как не старалась, очистить янтарное веретено от приставших к нему шерстинок и пыли: они вновь и вновь прилипали обратно.

Впоследствии про тело, которое при натирании приобретает способность притягивать к себе другие тела, стали говорить, что ему сообщили электрический заряд. При трении электрический заряд приобретают оба тела. Данное явление назвали электризацией трением.

Я провела несколько экспериментов, доказывающих существование статического электричества и электризации тел.

Опыт №1

Мне понадобилось: воздушный шарик.

Ход опыта:

1.Надуваю воздушный шарик.

2. Подношу воздушный шарик к стене.

Результат: шарик падает.

Вывод: электризация не возникла, т.к. не было трения.

Опыт №2 ( Приложение I )

Мне понадобилось: воздушный шарик , шерстяная ткань.

Ход опыта:

1.Надуваю воздушный шарик.

2.Тру шарик шерстяной тканью.

2. Подношу воздушный шарик к стене.

Результат: шарик пристает к стене.

Вывод: электризация произошла вследствие трения.

Опыт №3 ( Приложение II )

Мне понадобилось: воздушный шарик, мелкие кусочки бумаги.

Ход опыта:

1.Надуваю воздушный шарик

2. Подношу воздушный шарик к бумаге.

Результат: бумага к шарику не пристает.

Вывод: электризация не возникла, т.к. не было трения.

Опыт №4 ( Приложение III )

Мне понадобилось: воздушный шарик, мелкие кусочки бумаги, шерстяная ткань.

Ход опыта:

1.Надуваю воздушный шарик.

2.Тру шарик о шерстяную ткань.

2. Подношу воздушный шарик к бумаге.

Результат: бумага пристает к шарику.

Вывод: электризация произошла вследствие трения.

Вывод по результатам этих экспериментов:

Подвижные электроны «перетекают» с одного предмета на другой. Предмет, на котором электронов (-) стало больше, становится заряженным отрицательно. А тот, на котором электронов стало меньше – заряжен положительно. 
Когда мы потерли шарик шерстяной тканью, подвижные электроны атомов шерсти оторвались и перешли к атомам шарика. Шарик, получив лишние электроны, наэлектризовался и приобрел способность притягивать к себе предметы, как магнит. Лишние электроны искали предмет, имеющий нулевой заряд, на который им можно «перетечь» – этим предметом стали кусочки бумаги.

Я провела несколько опытов, доказывающих, что электрические заряды возникают на поверхности некоторых материалов, как жидких, так и твёрдых.

Опыт 5. ( Приложение IV)

Мне понадобилось: янтарь, шерстяная ткань, мелко нарезанная бумага.

Ход опыта:

1. Тру янтарь о шерсть.

2. Подношу янтарь к бумаге.

Результат: кусочки бумаги прилипли к янтарю.

Вывод: При трении янтаря о шерсть в нем возникает электрический заряд. Само слово « электрический» происходит от латинского слова «electrum», означающего «янтарь».

Опыт 6. ( Приложение V )

Мне понадобилось: пластмассовая трубка, кусочки ваты, шерстяная ткань.

Ход опыта:

1.Тру трубку о ткань.

2. Подношу трубку к кусочкам ваты.

Результат: кусочки ваты прилипли к трубке.

Вывод: от трения в трубке скопился электрический заряд.

Опыт 7. ( Приложение VI)

Мне понадобилось: полоска бумаги шириной 2 см и длиной 10 см, пластмассовая трубка, шерстяная ткань.

Ход опыта:

1.Полоску свернула в колечко, склеив липкой лентой.

2. Тру трубку о шерсть.

3.Подношу трубку к бумажному колечку.

Результат: бумажное колечко катится вслед за трубкой.

Вывод: трубка наэлектризовалась и приобрела способность притягивать к себе предметы, как магнит. Лишние электроны искали предмет, имеющий нулевой заряд, на который им можно «перетечь» – этим предметом стало бумажное колечко.

Опыт 8. (Приложение VII )

Мне захотелось, как Золушке в сказке разделить перемешанные перец и соль.

Мне понадобилось: щепотка соли, щепотка молотого перца,

воздушный шарик, шерстяная ткань.

Ход опыта:

1. На тарелку я высыпала соль и перец.

2. Потерла шарик о ткань.

3. Поднесла шарик к тарелке.

Результат: перец прилип к шарику, а соль нет.

Вывод: это происходило потому, что от трения шарик получил лишнее количество электронов, и стал передавать их перцу. Поэтому он притянул перец к себе. Соль не притягивалась к шарику, так как в этом веществе электроны перемещаются плохо.

Опыт 8. ( Приложение VIII )

Мне понадобилось: тоненькая струйка воды, пластмассовая трубка, шерстяная ткань .

Ход опыта:

1.Открыла кран и сделала так, чтобы текла тоненькая струйка воды.

2. Тру трубку о шерсть.

3.Подношу трубку к струйке воды.

Результат: струйка искривилась.

Вывод: заряженная трубка стала отрицательно заряженной. Вода же имеет нейтральный заряд. Когда я приблизила трубку к струйке воды, то она под действием трубки приняла положительный заряд, а разноименно заряженные предметы притягиваются.

Вывод: проведя данные опыты, я выяснила, что электрические заряды возникают на поверхности материалов, как жидких, так и твёрдых.

2.2 Наэлектризованные тела могут и отталкиваться друг от друга.

Опыт 1. ( Приложение IX )

Мне понадобилось: два воздушных шарика, шерстяная ткань.

Ход опыта:

1.Я надула два воздушных шарика.

2. Привязала их к двум концам одной нити.

3.Потерла оба шарика шерстяной тканью.

4. Взяла за середину нити так, чтобы оба шарика повисли на одном уровне.

Результат: шарики отталкиваются друг от друга.

Вывод: предметы, наэлектризованные одинаково, приобретают одинаковый заряд. А так как одноимённые заряды отталкиваются, то шарики, оба имеющие отрицательный заряд, удаляются друг от друга.

       Опыт 2. (Приложение X )

Мне понадобилось: два воздушных шарика, шерстяная ткань, лист бумаги.

Ход опыта:

1.Я надула два воздушных шарика.

2. Привязала их к двум концам одной нити.

3.Потерла оба шарика шерстяной тканью.

4. Взяла за середину нити так, чтобы оба шарика повисли на одном уровне.

5. Вставила лист бумаги между шариками.

Результат: шарики сблизились.  

 

Вывод:  Лист бумаги не наэлектризован, он имеет одинаковое количество отрицательных и положительных зарядов; его положительные заряды притягивают отрицательные заряды шариков.

2.3 Почему волосы встают «дыбом» и мы «бьёмся током» ?

Опыт 3 (Приложение XI)

Мне понадобилось: шерстяная шапочка, помощник.

Ход опыта:

1. Помощник энергично потер шапку о волосы.

2. Снял шапку.

Результат: волосы встали «дыбом».

Вывод: когда мы снимаем с себя шерстяную шапку, она трется о наши волосы. Электроны с волос переходят в шапку. Следовательно, каждый волос на нашей голове приобретает положительный заряд. Как известно, предметы, заряженные одноименными зарядами, отталкиваются. Именно поэтому, наши волосы пытаются оттолкнуться друг от друга как можно дальше, настолько насколько это возможно. Максимальное расстояние между волосами будет, если они будут стоять “дыбом”.

Почему мы «бьемся» током?                

У каждого из нас было такое, когда при прикосновениях к другому человеку или к металлу на кончиках пальцев возникал электрический разряд.

«Дело в том, что на одежде накапливается статическое электричество», – объясняет Борис Скачко, врач-натуропат. Синтетические ткани, электромагнитные поля, статический электроток на бытовых приборах – все это приводит к тому, что человек накапливает определенный заряд. Если он касается другого человека, “не заряженного”, возникает электрическая искра. Также наэлектризованному человеку непросто открыть дверь или помыть руки – возникает разряд, причем этот процесс может быть весьма болезненным. А сейчас, зимой, мы носим много различной одежды. При движении шерсть трется о синтетику, вследствие чего возникает ток. Тело человека является хорошим проводником – ток конденсируется, собирается, и в один прекрасный момент происходит разрядка. Это может быть, кстати, не только при прикосновении руками к кому-то или чему-то, но даже при поцелуе, прикосновении носами.

2.4 Анкетирование.

Я опросила учащихся своего класса, чтобы выяснить, что знают они о статистическом электричестве.

Вопросы:

1.Что такое статистическое электричество?

2. Как оно возникает?

3.Где вы с ним встречались?

4.Как влияет статистическое электричество на здоровье человека?

Вопросы

Знают

Не знают

Что такое статистическое электричество ?

4 человека (20% )

16 человек (80%)

Как оно возникает?

3 человека (15%)

17 человек (85%)

Где вы с ним встречались?

12 человек(60%)

8 человек (40%)

Как влияет оно на здоровье человека?

2 человека (10%)

18 человек (90%)

Результат анкетирования: Из результатов анкетирования, я увидела, что учащиеся о статическом электричестве почти ничего не знают.

С целью ознакомления моих одноклассников, я расскажу о статическом электричестве на классном часе.

2. 5. Памятка «Защита от статического электричества»

Изучив литературу и проведя опыты, я составила памятку о том, как защитить себя от воздействия статистического электричества.

. Нужно следовать следующим правилам:

1. Стараться меньше носить синтетической одежды.

2. Нужно снимать электростатический заряд с тела (заземление, хождение босиком).

3. Очень полезны водные процедуры, купание в естественных водоемах.

4. Хорошо снимает электрический заряд хождение по травке и по земле.

5. Проветривать помещения и делать влажную уборку.

6. Увлажнять воздух в помещении специальными гель-спреями.

Выполняя эти несложные правила, можно обеспечить комфорт и здоровье своему организму, оградить себя от излишней раздражительности и волнений.

Вывод: проведенные мною опыты позволили убедиться мне в том, что при трении различных предметов друг о друга действительно возникает электрический заряд. Это явление получило название «статическое электричество».

Данное исследование позволило мне развить свои навыки работы с дополнительной литературой, умение проводить эксперименты, проводить анализ полученных результатов, обосновывать итоги исследований. Я узнала, что такое статическое электричество, с помощью опытов проверила некоторые его свойства, познакомился с интересными фактами использования статического электричества. Работая над темой, мне удалось достичь поставленной цели, выдвинутая мною гипотеза: действительно ли для получения статического электричества необходим тесный контакт различных веществ и материалов друг с другом, подтвердились.

Действительно статическое электричество возникает в результате трения.

Когда мы трем друг о друга два предмета, один из них захватывает отдельные электроны с поверхности другого и получает отрицательный заряд. Предмет, лишившийся части отрицательных частиц становится положительно заряженным. Известно, что разноименные заряды притягиваются, поэтому шарик, расческа, янтарь притягивали бумагу, воду, пылинки, шерстинки, а одноименные заряды отталкиваются, поэтому два шарика одинаково заряженные, отталкивались друг от друга, волос вставал «дыбом».

Я убедилась в том, что можно предупредить вредные последствия этого явления и использовать его в своих созидательных целях, но для этого нужно хорошо изучить это явление. При правильном использовании статическое электричество может приносить немало пользы. Свою работу я считаю актуальной и перспективной. Человечество уже не одно десятилетие ищет новые источники энергии. В числе таких источников рассматривается и статическое электричество. Вот почему необходимо хорошо знать его свойства и возможности. Моя работа может быть полезна ученикам на уроках окружающего мира и физики.

Энциклопедия « История открытий», Москва « Росмен», 1997

Энциклопедия « Юному эрудиту обо всем», Москва , « Махаон», 2008

. Энциклопедический словарь юного физика ,Педагогика-Пресс,1995.

Ашкинази Л.А. Что же такое электризация трением? Квант. 1985

Григорьева Г., Вопросы и ответы. Книга для любознательных. – М.: «Махаон» 1999г.

Гальперштейн Л., Занимательная физика., М.: «Росмэн», 1998г.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Статическое_электричество.

http://www.solnet.ee/ Детский портал « Солнышко»

Список приложений.

Приложение I –шарик у стены

Приложение II- шарик без бумаги

Приложение III – шарик с бумагой

Приложение IV- янтарь с бумагой

Приложение V- трубка с ватой

Приложение VI- трубка с колечком бумаги

Приложение VII- шарик с перцем

Приложение VIII-трубка с водой

Приложение IX- два шарика

Приложение X-два шарика с листом бумаги

Приложение XI- c шапочкой

Приложение I

Приложение II

Приложение III

Приложение IV

Приложение V

Приложение VI

Приложение VII

Приложение VIII

Приложение IX

Приложение X

Приложение XI

7 удивительных фактов о статическом электричестве

В своей повседневной работе специалисты Senergo не занимаются ничем связанным со статическим электричеством и его разъяснением, но оно тоже является одной из форм электроэнергии, и на самом деле может быть намного интереснее, чем кажется на первый взгляд. Мы собрали для вас семь интересных фактов об этом виде электричества.

Как рождается статическое электричество?

Каждая поверхность имеет положительный или отрицательный заряд. Статическое электричество формируется тогда, когда нарушается баланс между этими зарядами. Такой дисбаланс может возникнуть, если потереть два предмета друг об друга, что вызовет передвижение электронов с отрицательно заряженной поверхности на положительно заряженную. Когда мы прикасаемся к отрицательно заряженному предмету, его заряд перетекает в тело человека и начинает компенсировать положительный заряд, создавая электрический разряд.

• Усталость и недостаток витамина D

Каждый человек имеет свое электрическое сопротивление, которое может меняться в зависимости от уровня влажности кожи, состояния нервной системы, усталости, одежды и других факторов. Чем больше усталость и ниже уровень витамина D в организме, тем ниже и электрическое сопротивление и соответственно – больше вероятность «получить по пальцам» при выполнении каких-либо повседневных действий, например, открывая двери автомашины, гладя кота или дотрагиваясь до другого человека.

• «Электризованные» поверхности

Некоторые поверхности, например, шерсть, стекло, человеческая кожа и волосы, обычно накапливают больше электрического заряда, который увеличивает вероятность электрического разряда. Также человек «заряжается», когда носит синтетическую одежду и ходит по синтетическим материалам (ламинат, линолеум, ковер), вместо натурального деревянного пола.

• Влияние сухого воздуха

В условиях сухости воздуха, что обычно случается при очень холодной или очень жаркой погоде, растет вероятность электризации и удара статическим электричеством. Когда уровень влажности в помещении падает ниже 30%, статическое электричество может вызвать неприятные ощущения как для вас, таки для ваших питомцев. Погладив свое домашнее животное, вы оба можете получить удар разряда статического электричества. Проблема решается повышением уровня влажности, а также советуем использовать увлажняющий шампунь для купания своего питомца.

• Можно испортить компьютер

Статическое электричество может повредить электронные приборы, в которых используются чувствительные компьютерные микросхемы. Например, если вы дотронетесь до портативного компьютера «заряженной» рукой, то искра может разрядиться в компьютерную систему, приведя ее в негодность. Чтобы не допустить таких повреждений, перед прикосновением к компьютеру рекомендуем дотронуться рукой до заземленного предмета, например, стола, стены или шкафа. Особенно, если вы чувствуете, что рука наэлектризовалась.

• Помогает нам работать эффективнее

Заряды статического электричества используются также в современных технологиях, например, в принтерах и копировальных аппаратах. Они помогают притягивать чернила или тонер на бумагу, в результате чего получается фотокопия или распечатка на бумаге. Статическое электричество используется также для контроля загрязнения в электростатических осадителях, которые с помощью противоположных зарядов помогают собирать в коллектор частички пыли из воздуха.

• Огонь и взрывоопасность

Искры разряда статического электричества могут вызвать пожары и даже взрывы. Риски увеличиваются в условиях промышленного производства, а также в местах, где присутствуют воспламеняющиеся газы или высокая концентрация кислорода. Причиной тому служит электрический разряд с человека на заземленные предметы. Для устранения этих рисков важно правильное применение средств защиты: проводящие ток полы, антистатическая рабочая одежда и инструменты. Например, на фабриках микроэлектронной техники работники носят защитную одежду с добавленным электроном, чтобы всегда быть заземленными, и статическое электричество не создавало взрывоопасных ситуаций.

• Шарики и статическое электричество

Многие знают, как можно наблюдать эффект статического электричества, потерев воздушный шарик об волосы, чтобы они потянулись вслед за шариком. Но мало кто знает другой эксперимент, который тоже понравится детям: разотрите шарик об волосы и «заряженный» шарик поднесите к струйке холодной воды из крана, и вы увидите, как вода начинает менять траекторию течения, стремясь приблизиться к шарику.

Статическое электричество хранит в себе много интересного. Мы сталкиваемся с его эффектами в различных бытовых ситуациях, используем его в волшебных трюках и даже в различных технологиях, которые помогают улучшить качество нашей жизни, но не стоит забывать, что неосторожное обращение может привести к опасным ситуациям.

изучаем статическое электричество – FIZI4KA

В этой главе…

• Оцениваем электрический заряд и электрическую силу
• Сканируем электрическое поле
• Изучаем электрическое поле с помощью точечных зарядов
• Создаем простое электрическое поле между пластинами конденсатора
• Постигаем электрические потенциалы, измеряя напряжение
• Связываем электрический потенциал с точечными зарядами

Вокруг нас все пронизано электричеством. В каждом атоме его собственные заряды вращаются с невероятной скоростью. Иногда электрические заряды проявляются совершенно неожиданно, например, ощущаются, как острое покалывание в момент касания наэлектризованной металлической дверной ручки или дверцы автомашины. А порой, наоборот, включая электрический свет, мы внезапно узнаем, что так остро необходимые электрические заряды куда-то пропали.

В этой главе повествование курса постепенно “электризуется”: в ней описываются причины того, почему избыток заряда на нашей одежде (например, из-за скопления слишком большого количества электронов) доставляет нам столь острые ощущения в момент разряда. Это пример типичного проявления статического электричества. Кроме того, в этой и следующей главах говорится о том, как ведут себя электрические заряды и как они становятся тем, что принято называть электрическим током. В данной главе речь идет об электрических зарядах, электрическом потенциале, электрических полях, силах, действующих между зарядами, и о многом другом. А все это начинается с мельчайших носителей заряда.

Плюс и минус: заряды электрона и протона

Атомы состоят из ядра с заряженными протонами и нейтральными нейтронами, а также из легких заряженных электронов, стремительно вращающихся вокруг ядра.

У заряженных частиц, электронов и протонов одинаковая величина заряда, равная:

где Кл означает кулон — используемая в СИ единица заряда (см. главу 2). Заряды протона и электрона соответственно равны +1,6·10^-19 Кл и -1,6·10^-19 Кл (считать заряд электрона отрицательным — это не более чем достигнутая в свое время договоренность). Таким образом, электроны — это частицы-носители электричества: как статического — при отсутствии движения заряженных частиц, так и динамического — с учетом движения заряженных частиц (например, электрический ток, который протекает по проводам). Итак, если имеется заряд, равный целому кулону, то какому количеству электронов он соответствует? Поскольку величина заряда каждого электрона равна 1,6·10^-19 Кл, то получается, что:

Итак, чтобы получить заряд в 1 Кл, надо собрать 6,25·10¹⁸ электронов. Но если собрать вместе огромное количество электронов, то произойдет интересная вещь. Электроны разлетятся в сторону, подобно родственникам, разбегающимся в конце скучного семейного мероприятия.

Тяни и толкай: электрические силы

Воздействие электрических зарядов друг на друга проявляется в виде силы. Например, чтобы удержать в одном месте 6,25·10¹⁸ электронов, придется приложить немало усилий. Все объекты вокруг нас содержат электрические заряды, но если некий объект имеет избыточное количество электронов, то он обладает суммарным отрицательным зарядом, а если, наоборот, электронов ему не хватает, то этот объект обладает суммарным положительным зарядом.

Как известно, одноименные полюсы магнитов отталкиваются, а разноименные — притягиваются. На рис. 16.1 показаны шарики, подвешенные на ниточках и имеющие электрический заряд. Так вот, как и в случае с магнитами, пары шариков с одноименными зарядами (+ и + или — и -) будут отталкиваться друг от друга, а пары с разноименными зарядами (+ и — или — и +) — наоборот, притягиваться друг к другу.

Подбираемся к закону Кулона

Недостаточно просто говорить о положительности или отрицательности заряда, надо еще указывать их числовые значения. Насколько велики силы, действующие между заряженными телами? Это зависит от того, насколько велики заряды и насколько далеко они находятся друг от друга. В главе 5 говорится о другой силе, действующей между телами, — силе всемирного тяготения:

где ​\( F \)​ — это сила, ​\( G \)​ — универсальная гравитационная постоянная, ​\( m_1 \)​ — масса первого тела, \( m_2 \) — масса второго, а ​\( r \)​ — расстояние между ними. Аналогично, в результате лабораторных измерений можно убедиться, что сила взаимодействия электрических зарядов выражается таким образом:

В данном случае \( q_1 \) и \( q_2 \) — это два взаимодействующих заряда, измеренных в кулонах, ​\( r \)​ — расстояние между ними, а ​\( k \)​ — коэффициент пропорциональности.

(В системе СГСЭ единица измерения заряда выбрана таким образом, что коэффициент ​\( k \)​ = 1, а сам символ \( k \) принято опускать в формуле закона Кулона.2 \)​ называется законом Кулона. Этот закон определяет величину силы, действующей между электрическими зарядами. Обратите внимание, что если заряды имеют одинаковый знак, то действующая между ними сила является положительной, т.е. заряды будут отталкиваться друг от друга. А если заряды имеют противоположные знаки, то действующая между ними сила является отрицательной, т.е. заряды будут притягиваться друг к другу.

Притягиваем заряды

Важным компонентом закона Кулона является расстояние между заряженными телами (см. два предыдущих раздела). Допустим, два точечных объекта разнесли на 1 м друг от друга и придали каждому из них заряд в 1 Кл: одному — отрицательный, а другому — положительный. Какую силу нужно приложить, чтобы преодолеть их притяжение друг к другу? Подставим численные значения в формулу закона Кулона:

Чтобы не дать шарикам сойтись, нужно приложить силу в 8,99·10⁹Н. Значение неправдоподобно большое — оно равносильно весу груза с массой примерно 560000 т или весу 10 наполненных нефтяных танкеров. Забавный вывод: следует хорошо подумать, прежде чем придавать точечным объектам заряды в 1 Кл. Как видите, между такими зарядами возникает чудовищно большое электрическое взаимодействие.

Вычисляем скорость электронов

Благодаря круговой орбите электрона можно связать между собой две силы: электростатическую и центростремительную (глава 10). Известно, что каждый атом водорода состоит из одного электрона, который вращается вокруг одного протона. Размеры атома водорода слишком малы, чтобы все это увидеть, но известно, что электрон носится вокруг протона очень быстро. Тогда возникает вопрос — насколько быстро? Как известно, между протоном и электроном действует электростатическая сила притяжения. При условии, что орбита электрона круговая, эта сила обеспечивает центростремительную силу (глава 10). Таким образом, электростатическую силу по закону Кулона можно приравнять к центростремительной силе:

Масса электрона и радиус его орбиты равны соответственно 9,1·10^-31 кг и 5,29·10^-11 м. Итак, взяв значения, требуемые для вычисления электростатической силы (константу ​\( k \)​, а также заряды электрона и протона), получим:

Полученная сила, действующая между электроном и протоном, обеспечивает центростремительную силу, поэтому:

Вычисление дает для ​\( v \)​ значение 2,19·10⁶ м/с или около 7,88 млн. км/ч! Попробуйте представить себе эту скорость; она равна где-то 1% от скорости света.

Изучаем силы, действующие между несколькими зарядами

Если в задаче рассматривается взаимодействие зарядов, то совсем не обязательно, что их будет только два. И если зарядов все-таки больше двух, то для вычисления результирующей силы, приложенной к любому из них, придется использовать векторы. (Подробнее о векторах можно узнать в главе 4.)

Посмотрите на рис. 16.2, где показаны три взаимодействующие заряда: один положительный и два отрицательных. Какова результирующая сила, действующая на положительный заряд?

На положительный заряд ​\( Q \)​ действуют силы, вызванные двумя отрицательными зарядами ​\( Q_1 \)​ и \( Q_2 \); на рис. 16.2 эти силы обозначены, как \( F_1 \) и \( F_2 \). Суммой \( F_1 \) и \( F_2 \) является \( F_{рез} \). Пусть \( Q_1 \) = \( Q_2 \) = -1,0·10^-8 Кл, ​\( Q \)​ = 3,0·10^-8 Кл, а все заряды, как показано на рисунке, расположены на осях X и Y в 1,0 см от начала координат. Чему равна\( F_{рез} \)? С помощью теоремы Пифагора (глава 2) получаем ​\( \theta \)​ = 45°. По величине ​\( F_1=F_2 \)​, поэтому:

Какова величина \( F_1 \)?

Итак, \( F_1 \) равняется 1,9·10^-2 Н, и можно найти результирующую силу, действующую на положительный заряд:

Итак, величина результирующей силы, действующей на положительный заряд, получена в виде векторной суммы (глава 4) и равняется 2,7·10^-2 Н.

Действие на расстояние: электрические поля

Чтобы найти силу, действующую между двумя зарядами, надо знать величину (значение) каждого из них. А когда зарядов целое множество, то не исключено, что и их значений также целое множество. Что если к имеющемуся множеству зарядов кто-то другой захочет добавить еще и пробный заряд (т.е. заряд, используемый специально для измерения действующих на него сил)? Допустим, что величина этого нового пробного заряда не известна. Может, 1 Кл? А почему бы не 1,0·10^-8 Кл или 1,0·10³ Кл?

Чтобы описать, как имеющееся множество зарядов будет воздействовать на чей-то другой пробный заряд, физики ввели понятие электрическое поле. Для определения силы взаимодействия поля от имеющегося множества зарядов достаточно умножить величину пробного заряда на величину напряженности поля в той точке, где он находится. Вот как определяется напряженность ​\( \mathbf{E} \)​ электрического поля:

где \( \mathbf{F} \) обозначает силу, действующую на пробный заряд со стороны имеющегося множества зарядов, a ​\( q \)​ — величина пробного заряда. Напряженность выражается в ньютонах на один кулон (Н·Кл^-1). Обратите внимание, что речь идет о векторной величине, т.е. имеющей модуль и направление (глава 4).

Другими словами, напряженность электрического поля в той или иной точке — это сила, которая бы действовала в ней на пробный заряд в один кулон. Направление напряженности совпадает с направлением силы, вызываемой в данной точке каким-либо положительным зарядом.

Представим, что вы перемещаете по горизонтали заряд в 1 Кл. День солнечный, погода прекрасна, но тут нежданно-негаданно заряд оказывается в электрическом поле с напряженностью 5 Н/Кл, направленной противоположно его движению (рис. 16.3).

Что же происходит? На объект с зарядом 1 Кл внезапно действует сила, направленная противоположно его движению:

Если изменить направление движения объекта с зарядом 1 Кл, то эта сила будет направлена уже по ходу его движения. Польза понятия “электрическое поле” состоит в следующем: по напряженности поля можно определить силу, действующую на заряд в этом поле. Если заряд в точке положительный, то направление этой силы будет совпадать с направлением напряженности поля в этой точке, а если заряд отрицательный, то сила будет направлена в противоположную сторону.

Так как напряженность электрического поля в любой точке — это результирующий вектор (обладающий, как известно, величиной и направлением), то его можно вычислить путем сложения составляющих его векторов (об особенностях такого сложения говорится в главе 4). Посмотрите на рис. 16.4, где показаны (в виде векторов напряженности) два исходных электрических поля, “горизонтальное” и “вертикальное”, расположенные в одной и той же области. Образуемое ими общее электрическое поле имеет напряженность, равную векторной сумме их напряженностей.

По всем направлениям: электрические поля от точечных зарядов

Не все электрические поля выглядят так просто как те, что показаны на рис. 16.3. Как, например, выглядит электрическое поле от точечного заряда? Под точечным подразумевается заряд очень малого физического объекта. Известно, что заряд ​\( Q \)​ создает электрическое поле, но какое? Благодаря формуле напряженности электрического поля, ​\( E=F/q \)​, ответить на этот вопрос достаточно просто.2 \)​. Она является вектором (глава 4), но куда направлен этот вектор? Чтобы узнать это, вернемся к пробному заряду ​\( q \)​ и предположим, что он является положительным (помните, что напряженность электрического поля определяется как сила, действующая на положительный заряд в один кулон).

В любом месте электрического поля сила, действующая из ​\( Q \)​ на \( q \), является радиальной, т.е. направленной по прямой, которая соединяет центры двух зарядов. Если заряды \( Q \) и \( q \) положительны, то сила, действующая на \( q \), будет направлена не к \( Q \), а в противоположную сторону. Таким образом, напряженность электрического поля в любой точке будет также направлена в противоположную от \( Q \) сторону. Это можно увидеть на рис. 16.5, где электрическое поле изображено в виде так называемых линий поля, использовать которые впервые предложил Майкл Фарадей в XIX веке.

Глядя на линии поля, можно получить хорошее качественное представление электрического поля (не путать с количественным представлением, т. / чисел). И когда в точке А линии поля ближе друг к другу, чем в точке В, то это значит, что в точке А поле сильнее, чем в точке В. Кроме того, обратите внимание, что линии поля расходятся от положительных зарядов и, наоборот, сходятся к отрицательным зарядам (рис. 16.5).

Как определить величину электрического поля от нескольких зарядов? В таком случае напряженности полей в каждой точке надо складывать как векторы. Например, имея два точечных заряда, положительный и отрицательный, получим электрическое поле, показанное на рис. 16.6.

Линии поля (как те, что показаны на рис. 16.6) начинаются на положительном заряде и заканчиваются на отрицательном заряде, т.е. они не могут начинаться или заканчиваться в точке пространства без заряда.

Заряжаем конденсатор: электрические поля между плоскими пластинами

Вычисление электрического поля от множества точечных зарядов, о котором говорилось в предыдущем разделе, в общем случае представляет собой довольно сложную задачу сложения векторов (глава 4). Чтобы облегчить себе жизнь, физики используют модели простых полей. Рассмотрим модель простого поля в плоском конденсаторе. Вообще говоря, конденсатором (не обязательно плоским) называется объект, способный сохранять заряд: положительный и отрицательный заряды хранятся отдельно, чтобы они притягивались друг к другу, но не могли самостоятельно соединиться.

На рис. 16.7 показан пример конденсатора с двумя плоскими пластинами: на одной пластине равномерно распределен заряд ​\( +q \)​, а на другой — заряд ​\( -q \)​. Все компоненты напряженностей полей, созданных точечными зарядами, на этих пластинах взаимно компенсируют друг друга, за исключением тех компонент, которые направлены перпендикулярно пластинам. Другими словами, между параллельными пластинами конденсатора создаются постоянные электрические поля, работать с которыми легче, чем с полями точечных зарядов.

В результате достаточно долгих вычислений можно сделать вывод, что электрическое поле между пластинами постоянно (если пластины находятся друг от друга достаточно близко), а его напряженность равна:

где ​\( \varepsilon_0 \)​ — это электрическая постоянная, равная 8,85·10^-12 Кл²·Н^-1·м^-2 (см. один из предыдущих разделов этой главы), ​\( q \)​ — общий заряд на каждой из пластин (на одной и на другой из них заряд соответственно равен \( +q \) и \( -q \)), \( A \) — это площадь каждой пластины. Формулу еще можно записать с помощью плотности заряда ​\( \sigma \)​ на каждой пластине, где ​\( \sigma=q/A \)​ (заряд, приходящийся на единицу площади). Тогда формула будет выглядеть таким образом:

Модель плоского конденсатора значительно облегчает жизнь физика потому, что напряженность электрического поля постоянна и имеет постоянное направление (с положительной пластины на отрицательную), поэтому для вычисления напряженности поля не важно, в каком месте между пластинами измеряется напряженность поля.

Повышаем напряжение: электрический потенциал

Электрические поля (см. предыдущий раздел) — это еще не все, что относится к электричеству. Для изучения электричества придется использовать и другие понятия. Например, для работы с электрическими силами удобно использовать понятие потенциальной энергии, или энергии, “запасенной” в теле или в системе тел. В механике вполне естественно связывают работу силы и потенциальную энергию: например, подъем груза в поле силы тяжести связывается с увеличением потенциальной энергии ​\( \Delta W \)​, т.е. энергии, накапливаемой в теле благодаря его новому положению:

где ​\( m \)​ означает массу, ​\( g \)​ — ускорение свободного падения в поле силы тяжести, ​\( h_1 \)​ и \( h_2 \) — соответственно конечную и начальную высоту. Так как в электрическом поле на заряды действует сила, то можно говорить о потенциальной энергии и в электрических полях. Такой энергией является потенциальная энергия электрического поля, а ее изменение создает новую величину, которая называется напряжением и является движущей силой электрического тока.

Вычисляем потенциальную энергию электрического поля

Потенциальная энергия электрического поля — это потенциальная энергия, “запасенная” в электрическом поле. При знакомстве с понятием энергии в главе 8 мы также познакомились с понятием работы. Предположим, что положительный заряд перемещается по направлению к положительно заряженной пластине, как показано на рис. 16.8. Как они будут взаимодействовать друг с другом? Линии поля идут от положительных зарядов к отрицательным, а показанный на рисунке одиночный положительный заряд взаимодействует с положительно заряженной пластиной. Поскольку этот заряд имеет положительный знак, то действующая на него сила будет отталкивать его от положительно заряженной пластины, то есть вправо в плоскости рисунка. Кроме того, одиночный заряд будет притягиваться отрицательно заряженной пластиной справа от него.

Итак, каким будет изменение потенциальной энергии положительного заряда при перемещении его между пластинами справа налево против силы, направленной в обратную сторону? Работа ​\( A \)​ по перемещению заряда должна равняться увеличению его потенциальной энергии. Формула такой работы имеет следующий вид:

где ​\( F \)​ и ​\( s \)​ означают соответственно силу и перемещение. Сила, приложенная к положительному заряду, равна ​\( qE \)​, где ​\( q \)​ — это величина заряда, а ​\( E \)​ — напряженность электрического поля, в котором он находится. В результате получаем для формулы работы следующее выражение:

Эта величина работы равна увеличению потенциальной энергии заряда ​\( \Delta W \)​. Если электрическое поле постоянно по направлению к модулю напряженности, то можно сказать, что изменение потенциальной энергии:

Для характеристики электрического поля физики придумали понятие напряженность электрического поля, которая определяется, как сила, действующая со стороны поля на точечный объект с зарядом 1 Кл (см. один из предыдущих разделов этой главы о действии на расстоянии с помощью электрического поля). Аналогично, для характеристики изменения потенциальной энергии электрического поля между точками А и Б физики ввели понятие электрическое напряжение.

Потенциалы и напряжение

На языке физики напряжение — это разность электрических потенциалов (т.е. потенциальной энергии электрического поля, приходящейся на единицу заряда), или просто разность потенциалов. Эта величина определяется как отношение работы электрического поля при переносе пробного заряда из точки А в точку Б к величине пробного заряда. Единицей измерения напряжения в системе СИ является вольт (В), 1 В = 1 Дж/1 Кл. Напряжение обозначается символом ​\( U \)​.

Электрический потенциал ​\( U \)​ в определенной точке представляет собой электрическую потенциальную энергию ​\( W \)​ пробного заряда, деленную на величину этого заряда ​\( q \)​:

Таким образом, напряжение — это изменение потенциальной энергии заряда в один кулон. Работа ​\( A \)​ по перемещению в плоском конденсаторе положительного заряда ​\( q \)​ с отрицательной пластины на расстояние ​\( s \)​ по направлению к положительной пластине (см. выше) равна:

Эта работа равна изменению потенциальной энергии заряда при перемещении на расстояние ​\( s \)​ от отрицательной пластины, поэтому потенциал в месте нахождения заряда вычисляется по следующей формуле:

Предположим, что ваше внимание привлекла машина, стоящая на обочине дороги с открытым капотом. На вопрос: “В чем дело?” водитель отвечает: “Машина не едет”.

Желая помочь бедняге, вы достаете свой вольтметр и пытаетесь протестировать аккумулятор машины. Вольтметр показывает 12 В и, похоже, проблема совсем не в этом, но поскольку вы увлечены самим процессом изучения электричества, то вас уже не остановить.

Если 12 В — это изменение потенциальной энергии при перемещении заряда в один кулон от одной клеммы аккумулятора к другой, то какую работу нужно выполнить для перемещения между этими клеммами одного электрона? Как известно:

поэтому

Попавший в затруднение водитель с интересом наблюдает за этими манипуляциями. Поскольку величина заряда электрона равна 1,6·10^-19 Кл (см. выше первый раздел в этой главе о заряде электрона и протона), то, подставляя в эту формулу численные значения, получим:

Спустя несколько мгновений вы гордо заявляете: “На перемещение одного электрона между клеммами аккумулятора требуется 1,92·10^-18 джоулей”.

У водителя пропадает всякая надежда, и не удивительно, что после ваших слов он смотрит на вас со странным выражением лица…

Оказывается, энергия сохраняется даже в электрическом поле

Как известно, при переходе системы объектов из состояния 1 с полной энергией ​\( E_1 \)​ в состояние 2 с полной энергией \( E_2 \) (где полная энергия является суммой кинетической ​\( K \)​ и потенциальной ​\( W \)​ энергии, см. главу 8) полная энергия сохраняется:

Оказывается, что полная энергия системы объектов сохраняется и в электрическом поле. Допустим, что пылинка с массой 1,0·10^-5 кг столкнулась с отрицательно заряженной пластиной плоского конденсатора и получила заряд —1,0·10^-5 Кл. Очевидно, что отрицательно заряженная пылинка будет притягиваться положительной пластиной и начнет движение к ней.

Разность потенциалов между пластинами составляет 30 В. Какова будет скорость пылинки, когда она столкнется с положительной пластиной (если не учитывать сопротивление воздуха)? Так как полная энергия сохраняется, то потенциальная энергия пылинки на отрицательной пластине к моменту ее столкновения с положительной пластиной уменьшится на величину возрастания кинетической энергии (​\( \Delta K={}^1\!/\!_2mv^2 \)​). Величину уменьшения потенциальной энергии пылинки можно найти с помощью формулы:

Подставляя в нее численные значения, получим:

Это уменьшение потенциальной энергии превращается в увеличение кинетической энергии:

Подставляя численные значения, получим:

В результате несложных вычислений получим:

Иными словами, пылинка столкнется с положительной пластинкой на скорости, примерно равной 7,75 м/с, или 27,9 км/ч.

Электрический потенциал точечных зарядов

Разность потенциалов, или напряжение ​\( U \)​ (см. предыдущий раздел), между пластинами конденсатора зависит от расстояния ​\( s \)​ между положительно и отрицательно заряженными пластинами (подробнее о конденсаторах рассказывается выше в этой главе):

Сложнее определить потенциал точечного объекта с зарядом ​\( Q \)​, ведь его электрическое поле совсем не такое постоянное, как между пластинами конденсатора. Как вычислить потенциал на произвольном расстоянии от точечного заряда? Сила, действующая на пробный заряд ​\( q \)​, вычисляется по формуле:

где ​\( k \)​ означает константу, равную 8,99·10⁹ Н·м²/Кл², а ​\( r \)​ — расстояние между точечным объектом с зарядом ​\( Q \)​ и пробным зарядом ​\( q \)​.

Напомним, что напряженность ​\( E \)​ в любой точке вокруг точечного заряда ​\( Q \)​ выражается формулой:

Итак, чему равен электрический потенциал точечного заряда? На бесконечности он равен нулю.

Если перенести пробный заряд на более близкое расстояние ​\( r \)​ от точечного заряда, то изменение его потенциала ​\( U \)​ будет равно выполненной работе ​\( A \)​, деленной на величину пробного заряда ​\( q \)​:

Это потенциал в вольтах, полученный для любой точки на расстоянии ​\( r \)​ от точечного заряда ​\( Q \)​ и равный нулю на расстоянии ​\( r=\infty \)​. Сказанное имеет смысл, если не забывать, что потенциал — это работа по переносу пробного заряда в определенное место, деленная на величину пробного заряда. Возьмем, например, протон ​\( Q \)​ = +1,6·10^-19 Кл, расположенный в центре атома водорода. На расстоянии 5,29·10^-11 м от протона по свой обычной орбите движется электрон. Какой потенциал будет на таком расстоянии от протона? Вам известно, что:

Подставив в формулу числа, получаем:

Итак, электрический потенциал на указанном расстоянии от протона равен 27,2 В. А это немало для столь крошечного (почти точечного) заряда.

Как и электрические поля, электрический потенциал можно представить графически (только не в виде линий поля, а в виде эквипотенциальных поверхностей). Эквипотенциальными называются поверхности с одинаковым потенциалом. Так как, например, потенциал точечного заряда зависит от расстояния (или радиуса сферы), то эквипотенциальными поверхностями точечного заряда являются сферы, расположенные вокруг этого заряда (рис. 16.9).

А как насчет эквипотенциальных поверхностей между пластинами плоского конденсатора? Как вам известно, при перемещении положительного заряда с отрицательно заряженной пластины на расстояние ​\( s \)​ по направлению к положительно заряженной пластине разность потенциалов имеет вид:

Иначе говоря, потенциал на эквипотенциальной поверхности зависит только от расстояния до пластин. Например, на рис. 16.10 две эквипотенциальные поверхности показаны между пластинами конденсатора.

Сохраняем заряд с помощью емкости

Конденсатор способен хранить противоположные электрические заряды. Они удерживаются отдельно так, чтобы они притягивались друг к другу, но не могли самостоятельно соединиться, например перейти с одной пластины на другую в плоском конденсаторе.

Каков заряд конденсатора? Он зависит от емкости ​\( C \)​ конденсатора. Заряды на обеих пластинах конденсатора равны друг другу (только противоположны по знаку) и связаны с напряжением ​\( U \)​ между пластинами и емкостью \( C \) конденсатора следующей формулой:

где \( q \) и \( C \) — это соответственно заряд и емкость. В плоском конденсаторе напряженность \( E \) электрического поля определяется следующей формулой:

где ​\( \varepsilon_0 \)​ — электрическая постоянная, а ​\( A \)​ — площадь пластины. Для связи напряжения ​\( U \)​ между пластинами, расположенными на расстоянии ​\( s \)​ друг от друга, и напряженности ​\( E \)​ электрического поля используется следующая формула:

Поэтому:

Так как ​\( q = CU \)​, то из предыдущей формулы получим:

В системе СИ единицей измерения емкости является фарада (Ф), 1 Ф = 1 Кл/1 В.

Неплохо, но это еще не все. В большинстве конденсаторов между пластинами находится не воздух, а специальный наполнитель — диэлектрик. Диэлектрик — это материал, который плохо проводит электрический ток и увеличивает емкость конденсатора пропорционально своей диэлектрической проницаемости \( \varepsilon \). Итак, если пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемостью \( \varepsilon_0 \), то емкость увеличивается в соответствии с формулой:

Например, диэлектрическая проницаемость слюды (минерала, широко используемого в конденсаторах) примерно равна 5,4, таким образом делая емкость конденсатора примерно в 5,4 раза большей, чем у того же конденсатора с вакуумом между пластинами, потому что диэлектрическая константа вакуума равна 1.

Конденсатор содержит заряды, расположенные отдельно друг от друга, но способные соединиться, и потому обладает связанной с этим потенциальной энергией. Ведь, чтобы разделить эти заряды, нужно затратить определенную работу.2 \)​ можно вычислять энергию, хранящуюся в плоском конденсаторе, и выражать ее в джоулях (Дж).

Глава 16. Электризуемся: изучаем статическое электричество

Оценка

Что такое статическое электричество? И как избавиться от этого

Многие из вас помнят классический эксперимент в классе; взорвать воздушный шар, втирать его в предмет одежды и положить его на голову. Результат? Ваши волосы будут стоять дыбом.

Это статическое электричество в действии. Но что такое статическое электричество и почему оно опасно для вашей электроники?

Что такое электричество?

Все вокруг нас во вселенной состоит из атомов. Строительные блоки нашего мира, элементы, показывают известные конфигурации атомов. Все известные в настоящее время элементы перечислены в Периодической таблице, которая является одним из основных предметов в средней школе по химии.

Атом состоит из трех частей; протоны, нейтроны и электроны. Протон несет положительный заряд, электрон несет отрицательный заряд, а нейтрон не имеет заряда. Электричество — это наличие или поток заряженных частиц — протона или электрона.

Мы регулярно испытываем электричество в материалах из металла. Это потому, что они являются проводниками; материалы, которые позволяют свободный поток электронов. Поток этих отрицательно заряженных электронов известен как электрический ток.

Что вызывает статическое электричество?

Не все материалы являются проводниками. Вот почему некоторые материалы лучше использовать в электрических настройках. Резина, например, является изолятором и не допускает движения электронов. С другой стороны, металл, как алюминий.

Ранее упомянутый баллонный эксперимент является наглядным способом показать, как даже изоляторы могут переносить электрический заряд. Атом не заряжен электрически, так как протоны, нейтроны и электроны поддерживают общий заряд нейтральным.

Однако каждый материал содержит различное количество атомов. Когда два изолятора натираются друг с другом, они могут либо потерять, либо получить электроны, чтобы стать положительно или отрицательно заряженными. В случае нашего воздушного шара одежда становится положительно заряженной, а воздушный шар — отрицательно.

Поскольку материал является изолятором, заряд не может проходить через материал. Другими словами, заряд является статическим. Когда вы идете, чтобы коснуться воздушного шара, заряд проходит через вас на землю, что приводит к шоку. Это статическое электричество.

Примеры статического электричества

Кредит изображения: Syda_Productions / DepositPhotos

Мы сталкиваемся со статическим электричеством довольно часто в нашей повседневной жизни, даже если мы не всегда замечаем это. Вы когда-нибудь гуляли по ковровому полу, а затем дотрагивались до металлического предмета, как дверная ручка, только чтобы получить небольшой шок? Это статическое электричество в действии.

Тогда бывают случаи, когда вы стирали белье, только чтобы вынуть стирку из сушилки, чтобы все это слипалось. Особенно это касается синтетических шерстяных джемперов. Эти типы одежды также генерируют статическое электричество, когда пластиковый объект проходит через них или вдоль них.

Казалось бы, приведенные выше примеры делают статическое электричество относительно безвредной проблемой. Однако есть и другие заметные примеры статического электричества, которые показывают его полный эффект. Например, молния вызвана тем, что облака трутся друг о друга, генерируя статическое электричество.

Если вы когда-нибудь отправлялись заправлять свой автомобиль на заправочной станции, вы заметили на вашем транспортном средстве и на газовом счетчике знаки, указывающие на то, что вы должны учитывать статическое электричество. Сопло обычно изготавливается из металла, а окружающие материалы — нет. Когда форсунка попадает в вашу машину, она трется о другие материалы, что делает ее подверженной накоплению статического электричества.

Опасности статического электричества

Кредит изображения: vilaxlt / DepositPhotos

В случае заправки насос и форсунка заземлены, что позволяет нейтрализовать статическое электричество. Однако, если бы это было не так, статическое электричество могло бы прыгнуть между форсункой и автомобилем. Эта передача создает искру, которая может воспламенить газ.

Этот пример показывает непреднамеренные последствия статического электричества. Современная электроника представляет собой сложные элементы, часто изготовленные из проводящих материалов, чтобы обеспечить протекание электрического тока. Передача статического электричества от изолятора к проводнику называется электростатическим разрядом (ESD).

Электрические цепи сделаны из множества различных материалов, часто с высокой точностью изготавливаемых в невероятно малых масштабах. Если произойдет ОУР, нанесенный ущерб почти наверняка не будет виден. Сначала это может даже не быть очевидным, в зависимости от того, какая часть схемы была повреждена. Это особенно сложно, если вы хотите создать свой собственный ПК. собрать свой собственный ПК. , так как у вас не будет предыдущей работы, чтобы судить против.

Однако ОУР почти наверняка что-то повредило. Эффект этого может быть заметен только при странном поведении, таком как случайные перезагрузки или несовместимая производительность. Поскольку вы не можете визуально осмотреть компоненты на наличие повреждений, вы никогда не сможете определить причину этих, казалось бы, случайных ошибок.

Вот почему вы иногда слышите, как некоторые люди говорят, что они работали с электрическими компонентами и оборудованием без защиты от электростатического разряда и не имели проблем. Это не потому, что их не было; только то, что они не заметили их в то время.

Три способа избавиться от статического электричества

Не существует надежного способа избавиться от статического электричества. Все материалы, даже наши тела, могут генерировать заряд. Ключ должен минимизировать риски статического электричества и электростатического разряда, особенно при работе с компьютерным оборудованием и электрическими компонентами.

Заземление является одним из наиболее эффективных методов предотвращения ОУР. Этот метод, также известный как заземление, обеспечивает прямое соединение с землей, позволяя току течь к земле вместо других материалов. Все электроприборы используют заземление в сочетании с изоляционными материалами, чтобы избежать электрического тока при каждом их использовании.

Чтобы заземлить себя при работе с электронными компонентами, вам нужен только антистатический браслет. Эти недорогие браслеты скользят вокруг вашего запястья и прикрепляются к подходящему проводнику. Если вы произвели статическое электричество, проводящий браслет обеспечивает выход для заряда.

1. антистатический ремешок на руку Rosewill

Ремешок, подобный антистатическому браслету Rosewill , не сломает банк, но может сэкономить сотни долларов на поврежденном электрическом оборудовании. Прежде чем прикасаться к каким-либо компонентам, наденьте ремешок на запястье и прикрепите зажим аллигатора к металлической поверхности корпуса компьютера.

2. Статическая гвардия 12-Pack

Вы также можете минимизировать накопление статического электричества, выбрав соответствующую одежду или используя антистатический спрей, такой как Static Guard .

3. LJY Набор из 75 антистатических пакетов

Другие продукты предназначены для предотвращения передачи статического электричества от вашего тела, но сами компоненты также нуждаются в защите при транспортировке. Лучший способ сделать это — использовать антистатическую сумку. Хорошим выбором здесь будет набор из 75 антистатических сумок LJY . Есть 25 пакетов каждого из трех размеров, что делает их идеальными для целого ряда компонентов.

Понимание статического электричества

Статическое электричество — сложная и сложная задача, когда речь идет о наших современных электронных устройствах. Один неподходящий статический электрический заряд может поставить на колени даже самые сложные механизмы.

Перед тем, как приступить к любым электрическим проектам DIY или компьютерным обновлениям, вы должны быть уверены, что защищены. Только тогда вы сможете начать думать о том, что делать со своими старыми модулями ОЗУ , или как убрать пыль с вашего шумного PS4 убрать пыль с вашего шумного PS4 убрать пыль с вашего шумного PS4

Кредит изображения: amphoto / Depositphotos

Исследовательская работа «Статическое электричество» | Проект (1 класс):

Слайд 1

Исследовательская работа: «Статическое ЭЛЕКТРИЧЕСТВО» Выполнили: Кукушкин Даниил, Коренев Дмитрий ученики 2 «А» класса; МОУ «Разуменской средней школы №2» Руководитель: Пистун Оксана Александровна, учителя начальных классов МОУ «Разуменской средней школы №2» п. Разумное 2016

Слайд 2

Однажды, придя домой после школы, снимая свитер в темноте, я видел, как между мной и свитером проскакивают искры, и слышал тихий треск. После, причесываясь перед зеркалом, я заметил, что мои волосы притягиваются к расчёске.

Слайд 3

Гипотеза: предположим, что статическое электричество способно притягивать и отталкивать различные предметы.

Слайд 4

Цель работы : изучить статическое электричество, причины его возникновения, воздействие статического заряда на организм человека. Предмет исследования : изучение взаимодействия электрических зарядов на предметах и телах.

Слайд 5

Объект исследования: заряженные частицы, способные притягивать различные предметы. Задачи исследования: – изучить научную литературу по данной проблеме; – познакомиться с понятием «статическое электричество»; – выяснить причины взаимодействия электрических зарядов на предметы и тела; -определить влияние статического электричества на человека.

Слайд 6

Методы исследования: 1.Изучение научной литературы 2.Анализ 3. Проведение опытов. 4. Наблюдения. 5.Обобщение.

Слайд 7

Мы узнали, что все тела состоят из мельчайших частиц, называемых атомами. В свою очередь, атомы состоят из ещё более мелких частиц. Их называют протонами и электронами. Протоны имеют положительный заряд, обозначаемый знаком плюс (+), электроны – отрицательный заряд, обозначаемый знаком (-). Заряды с противоположными знаками притягиваются, заряды с одноимёнными знаками отталкиваются.

Слайд 8

Атомы содержат одинаковое количество протонов и электронов, поэтому положительные заряды уравновешиваются отрицательными. Протоны находятся в неподвижном состоянии и представляют собой ядро атома. Электроны, напротив, постоянно вращаются вокруг ядра .

Слайд 9

Это может быть вызвано:

Слайд 10

Когда мы трём шарик о шерстяную ткань, отдельные электроны атомов шерсти отрываются и переходят на шарик. Шарик, получив избыток электронов, электризуются. Тело электризуется, если количество электронов в нем увеличивается или уменьшается. А когда количество заряда становится достаточно большим, происходит электрический разряд, проскакивает искра.

Слайд 11

Опыт № 1 Статическое электричество способно притягивать бумажный предмет Мы потерли шарик о шерстяную вещь и поднёс к конфетти. Бумага, как по волшебству, прилипнет к шарику. Это потому, что при трении шарика о шерстяную ткань, они электризуются и приобретают способность притягивать к себе тела, как магнит. Вывод : статическое электричество притягивает бумажные предметы подтвердилась.

Слайд 12

Опыт № 2 Статическое электричество притягивает воду. Мы потерли шарик о шерстяную вещь (шаль) и поднёс к струе воды, льющейся из крана. Струя воды изгибается в сторону шарика. Вывод : при трении шарика о шерстяную ткань он заряжается электричеством, то есть электризуется, после чего может притягивать к себе другие предметы, как магнит. Гипотеза подтвердилась.

Слайд 13

Опыт № 3 Статическое электричество способно удерживать предметы на вертикальной поверхности.. Надуем воздушный шарик и поднесём его к стене. Ничего особенного мы не увидели – шарик падает. Теперь хорошо потрём шарик шерстяной тканью. Снова поднесём его к стене. Шарик пристает. Вывод : гипотеза подтвердилась, статическое электричество способно удерживать предметы в вертикальном положении.

Слайд 14

Опыт № 4 Статическое электричество притягивает волосы. Надуем воздушный шарик и поднесём его, не касаясь, к волосам. Всё осталось без изменений. Но стоит потереть шарик о шерстяную ткань и вновь поднести его к волосам, как они начнут подниматься и прилипать к шарику. Вывод: гипотеза подтверждена.

Слайд 15

Опыт № 5 Статическое электричество способно притягивать и отталкивать предметы. Наэлектризованные тела либо притягиваются, либо отталкиваются. Для этого проведём ещё один опыт, чтобы узнать, когда это происходит. Потрём оба шарика шерстяной тканью. Возьмём за середину нити так, чтобы оба шарика повисли на одном уровне и увидим, что они отталкиваются друг от друга. Но только стоит между шариками вставить лист бумаги… – шарики сближаются. Лист бумаги не наэлектризован, он имеет одинаковое количество отрицательных и положительных зарядов; его положительные заряды притягивают отрицательные заряды шариков. Вывод: тела, имеющие заряды одинакового знака, отталкиваются. Тела, имеющие заряды разного знака – притягиваются. Гипотеза доказана

Слайд 16

Опыт №6 Получение электрического тока с помощью прибора. Учитель физики нашей школы Лесников Владислав Сергеевич познакомил нас с электрометром – прибором, позволяющим определить, заряжено ли тело, какой величины заряд и знак заряда. С помощью электрометра мы убедились, что в электризации при трении всегда участвуют два тела и при этом они приобретают заряды разного знака: эбонитовая палочка отрицательно заряжена, на ней избыток электронов, кусочек меха положительно заряжен, у него недостаток электронов. И эти заряды одинаковы по величине. Вывод: Заряды при электризации не создаются, а распределяются между телами. Гипотеза наша подтверждена.

Слайд 17

Мы выяснили как влияет статическое электричество на организм человека. Действие его выражается в ухудшении состояния человека. Люди, подвергающиеся его воздействию жалуются на повышенную утомляемость, раздражительность, плохой сон, быстро утомляются.

Слайд 18

В результате выполнения исследовательской работы мы пришли к следующим выводам: Статическое электричество – это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией (перемещением) свободного электрического заряда. В ходе исследования мы нашли ответ на свой вопрос «Статическое электричество». Гипотеза наша подтвердилась, мы узнали много нового про статическое электричество, как оно влияет на здоровье человека, способы устранения статического электричества. Конечно, есть еще много того, что мы не понимаем, например физические понятия, законы, формулы, но, думаем, в старших классах сможем разобраться в этом вопросе подробнее. Таким образом, результатом нашего исследования стало следующее: мы можем объяснить, почему трещит и искрится одежда, почему раздаются щелчки, когда гладим свою кошку, почему «дерется» машина, почему вслед за расческой поднимаются волосы. Тела при трении электризуются. На них накапливаются заряды разного знака (положительного и отрицательного). Если на теле избыток электронов, оно заряжено отрицательно, если недостаток электронов – положительно. Между сильно наэлектризованными телами происходит электрический разряд.

Слайд 19

Мы подготовили рекомендации по борьбе со статическим электричеством.

Слайд 20

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !

Наука о статике: насколько хорошо разные материалы создают статическое электричество?

Bring Science Home

Упражнение с электрическим зарядом от Science Buddies

Реклама

Ключевые концепции
Электричество
Материалы
Электропроводность
Электроны

Введение
Вы когда-нибудь замечали, что некоторые типы одежды более подвержены статическому электричеству, чем другие? Например, шерстяной свитер может сильно прилипать к статическому электричеству, но одежда из хлопка прилипает не так сильно.Насколько хорошо другие материалы в доме производят статическое электричество? В этом научном упражнении вы исследуете это, сделав простой самодельный электроскоп (прибор, обнаруживающий электрические заряды) и проверив его. Результаты могут вас шокировать!

Фон
Статическое электричество – это накопление электрического заряда на объекте. Этот заряд может внезапно разрядиться (например, когда в небе сверкает молния) или он может привести к притяжению двух объектов друг к другу.Сцепляющиеся друг с другом носки, только что вынутые из сушилки, являются хорошим примером этого притяжения в действии. В частности, статическое прилипание – это притяжение между двумя объектами с противоположными электрическими зарядами, одним положительным и одним отрицательным.

Статическое электричество может быть создано путем трения одного предмета о другой предмет. Это связано с тем, что трение высвобождает отрицательные заряды, называемые электронами, которые могут накапливаться на одном объекте, создавая статический заряд. Например, когда вы шаркаете ногами по ковру, электроны могут переходить на вас, создавая статический заряд на вашей коже.Вы можете внезапно разрядить статический заряд в виде электрошока, когда прикоснетесь к другу или каким-либо предметам.

В то время как объекты с противоположным зарядом притягиваются друг к другу (например, липкие свежевысушенные носки), объекты с одинаковым зарядом отталкиваются. Этот принцип используется при создании электроскопа – научного прибора, обнаруживающего электрические заряды.

Материалы

• Стакан из пенополистирола
• Острый карандаш или шпажка
• Пластиковая трубочка для питья
• Алюминиевый противень
• Лента
• Глина (по желанию)
• Ножницы
• Резьба
• Алюминиевая фольга
• Пластина из пенополистирола (В качестве альтернативы подойдет и крышка из пенополистирола от контейнера для еды на вынос.)
• Воздушный шар
• Стол или стол из неметалла (Подойдет, например, деревянный, пластиковый или стеклянный стол или стол).
• По крайней мере, один материал для тестирования (он должен быть не больше пластины или его можно сложить, чтобы он был маленьким и мог лежать ровно. Некоторые из различных материалов, которые вы можете проверить, включают полиэстер, нейлон, хлопок, шерсть, шелк, алюминий, полиэтиленовая пленка, медь, дерево и папиросная бумага.)

Подготовка

• Чтобы сделать самодельный электроскоп, сначала проделайте два отверстия возле дна чашки из пенополистирола (на противоположных сторонах чашки), например, протолкнув чашку острым карандашом или шпажкой.(Всегда проявляйте осторожность и помощь взрослых при манипуляциях с острыми предметами.) Протолкните пластиковую соломинку через оба отверстия.
• Затем используйте скотч или четыре маленьких глиняных шарика, чтобы прикрепить отверстие чашки к алюминиевой сковороде (перевернув чашку вверх дном). Если вы используете глину, приклейте четыре маленьких глиняных шарика (каждый примерно полдюйма в диаметре) к краю чашки, затем переверните чашку вверх дном и прикрепите ее к алюминиевой сковороде. Отрегулируйте положение соломинки так, чтобы один конец соломинки находился прямо над краем поддона.
• Отрежьте кусок нити длиной примерно в два или три раза больше, чем расстояние между соломкой и краем сковороды. Завяжите на одном конце нити несколько узлов.
• Вырежьте квадрат толщиной один дюйм из алюминиевой фольги. Используйте его, чтобы сделать клубок вокруг узлов на нити. Мяч должен быть размером с шарик или меньше и быть достаточно плотным, чтобы он не упал с нити.
• Прикрепите нить к кончику соломинки так, чтобы клубок фольги свешивался прямо с соломинки, едва касаясь края кастрюли. Как вы думаете, почему важно, чтобы мяч касался сковороды? При необходимости отрегулируйте положение соломинки. (Если конец нити без шарика свисает вниз и касается сковороды, обрежьте его так, чтобы он не касался сковороды.)
• Ваш самодельный электроскоп готов к тестированию! При работе с электричеством соблюдайте меры предосторожности и остерегайтесь поражения электрическим током.

Процедура

• Чтобы проверить свой электроскоп, создайте статическое электричество, потерев надутый воздушный шар о пластину из пенополистирола.Несколько раз протрите пластину из пенополистирола воздушным шариком. Как вы думаете, как это создает статическое электричество?
• Быстро поместите электрически заряженную пластину на стол или стол (не металлический). Затем поместите сделанный вами электроскоп на пластину. Держите электроскоп только за чашку из пенополистирола, а не за алюминиевый поддон, иначе он не сработает! Как вы думаете, почему?
• Вы должны увидеть, как шарик из алюминиевой фольги отодвигается от края сковороды. Как вы думаете, почему мяч так движется? Вы можете объяснить, что происходит?
• Теперь коснитесь мяча пальцем. Что происходит?
• Теперь, когда вы знаете, что ваш электроскоп работает, вы можете использовать его для проверки статического электричества, присутствующего в других материалах. Для этого сначала разрядите электроскоп, коснувшись сковороды пальцем. Затем несколько раз протрите баллончиком материал, который вы хотите протестировать, чтобы зарядить материал. Затем быстро поднимите электроскоп (удерживая его за чашку из пенополистирола) и поместите тестируемый материал на пластину из пенополистирола так, чтобы материал лежал на пластине.Убедитесь, что материал не касается стола. Затем поместите электроскоп на объект. Что происходит с шариком из алюминиевой фольги? Как вы думаете, почему это так?
• Снова коснитесь мяча пальцем. Что происходит на этот раз?
• На основании ваших наблюдений, мог ли исследуемый вами материал удерживать статический электрический заряд?
• Extra: Используйте самодельный электроскоп, чтобы проверить еще больше материалов. Какие из них могут удерживать статический заряд, а какие нет?
• Дополнительно: Вы также можете использовать свой электроскоп, чтобы исследовать, какие материалы проводят больше всего статического электричества. Это связано с тем, что чем дальше алюминиевый шар отодвигается от алюминиевого поддона, тем больше заряд исследуемого материала. Какие обычные бытовые материалы могут накапливать наибольший электрический заряд; какие из них меньше всего?
• Дополнительно: Некоторые объекты становятся отрицательно заряженными, а другие – положительно заряженными статическим электричеством.Попробуйте найти способ исследовать это. Обнаруживает ли этот вид электроскопа оба типа? Как определить разницу между ними?
• Extra: Статическое электричество плохо, когда оно попадает в вашу одежду! Попробуйте поэкспериментировать, потерев предмет мягкой тканью для сушки (например, Bounce) после того, как натерете предмет о воздушный шар. Как работают сушильные листы? Что происходит с показаниями электроскопа после трения заряженным предметом о лист сушилки? Как можно сравнить разные листовые сушильные изделия?

Наблюдения и результаты
Отодвинулся ли алюминиевый шарик электроскопа от посуды, когда вы поместили электроскоп на заряженную пластину из пенополистирола? Другой материал, который вы тестировали, вел себя аналогичным образом или вообще не двигал мячом?

Когда объект, такой как пластина из пенополистирола, становится электрически заряженным, он может быть как положительным, так и отрицательным.(Если у объекта много электронов, он заряжен отрицательно; если у него мало электронов, у него положительный заряд. Будет ли объект иметь или терять электроны, зависит от типа материала, из которого он сделан.) Когда заряженный объект (например, заряженная пластина из пенополистирола) касается алюминиевого поддона электроскопа, заряд (или электроны) легко перемещается через металлический поддон. Поскольку алюминиевый шар касается сковороды, шар приобретает тот же заряд, что и сковорода – они либо положительные, либо отрицательные.Поскольку объекты с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга, мяч отталкивается от посуды. Материалы, которые имеют тенденцию приобретать или терять электроны, включают шерсть, человеческие волосы, сухую кожу, шелк, нейлон, папиросную бумагу, полиэтиленовую пленку и полиэстер – и при тестировании этих материалов вы должны были обнаружить, что они перемещали алюминиевый шар так же, как пластина из пенополистирола. сделал.

Больше для изучения
Что такое статическое электричество ?, из Science Made Simple
Влияние материалов на статическое электричество, из Школы чемпионов Рона Куртуса,
Электроскоп, из PBS Kids
Как разные материалы реагируют на статическое электричество?, Из Science Друзья

ОБ АВТОРЕ (-АХ)

Последние статьи от Science Buddies

Прочтите следующее

Информационный бюллетень

Станьте умнее.Подпишитесь на нашу новостную е-мэйл рассылку.

Поддержите научную журналистику

Откройте для себя науку, меняющую мир. Изучите наш цифровой архив 1845 года, в который входят статьи более 150 лауреатов Нобелевской премии.

Подпишитесь сейчас!

Как создать статическое электричество своими руками

Еще в 600 году до нашей эры люди знали, что трение мехом различных предметов дает этим предметам электрические заряды. Современные ученые понимают, что перенос электронов между объектами производит статическое электричество – ту мистическую «шокирующую» силу, которая могла потрясти вас, когда вы коснулись металла в зимний день.

Количество заряда, возникающего при трении, зависит от условий окружающей среды. Статическое электричество более заметно в сухих условиях, потому что вода во влажном воздухе помогает рассеивать заряд – вода в воздухе конденсируется в крошечный слой на поверхности, который проводит заряд и распространяет эти электроны вокруг, поэтому они с меньшей вероятностью собираются. в скопление, которое разрядит и шокирует вас!

Люди часто думают, что холодные условия вызывают накопление статического электричества, но это просто совпадение – в холодные дни воздух, как правило, более сухой, и именно сухость способствует накоплению статического электричества.

Получите заряд, потерев

Положите пластиковую пленку на стол и потрите ее мехом в течение нескольких секунд. Во время втирания сильно надавите на пленку, чтобы она разгладилась на столе.

Поднимите один конец пленки. Обратите внимание, как стол притягивает его из-за электрического заряда обертки.

Поднимите повязку подальше от стола и посмотрите, как она цепляется за руку. Это происходит потому, что трение переносит электроны между мехом и повязкой, придавая ей электрический заряд.Стол и ваша рука не заряжены, но они притягивают обертку, потому что они заряжены относительно друг друга – нейтральные объекты менее отрицательны и, следовательно, более положительны, чем отрицательно заряженные объекты – если разница достаточно велика, они будут притягиваться, и предметы будут прилипать.

Электрические забавы с воздушными шарами

Надуйте воздушный шарик и привяжите его конец.

Крепко возьмитесь за связанный конец воздушного шара и потрите его одной стороной о кусок шерсти.Не трите взад и вперед – вместо этого втирайте в одном направлении.

Поднесите воздушный шар к стене и обратите внимание, что произойдет. Трение создает заряд на той части воздушного шара, которая коснулась шерсти. Если в этой точке накопится достаточно заряда, воздушный шар прилипнет к стене. Если воздушный шар не прилип, прикоснитесь им к куску металла, чтобы снять заряд, затем повторите эксперимент. На этот раз потрите шар еще немного. Повторяйте эксперимент, пока воздушный шар не наберет достаточно заряда, чтобы оставаться на стене.

Как избавиться от статического электричества в теле

Статическое электричество может быть проблемой, если оно неожиданно поражает вас электрическим током, но в зимние месяцы и при работе с электроникой статические разряды могут стать частыми и болезненными – и катастрофическими, если неожиданный шок разрушает электронный компонент. Если вы часто бываете электрошоком, примите меры, чтобы снять статический заряд с вашего тела и защитить себя от электрошока в будущем.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Статическое электричество – это накопление электрического заряда в заданном месте.Некоторые материалы, такие как стекло, волосы и некоторые ткани, легко отдают электроны. Когда они испытывают трение, электроны накапливаются и вызывают электрический ток. Самый простой способ снять статический заряд с вашего тела – прикоснуться к заземленному объекту, например, к винтам на панели выключателя света. Чтобы полностью предотвратить накопление статического электричества, увеличьте уровень влажности в комнате, увлажните кожу или используйте ионизатор, чтобы сбалансировать электроны в области, чтобы предотвратить образование статического электричества в первую очередь.

Static Developments

Статическое электричество является результатом накопления электрического заряда в определенном месте.Когда электроны отводятся такими материалами, как стекло, волосы или определенные типы ткани, через трение, и эти электроны создают напряжение, материал может притягивать электрический ток, который мы ощущаем как статический шок, также известный как электростатический разряд. Есть несколько простых способов предотвратить накопление электронов.

Дайте ему время

Самый простой способ снять статическое электричество с вашего тела – это подождать. Если вы чувствуете, что ваши волосы начинают встать дыбом, и знаете, что приближается шок, вы можете спокойно сесть.Прекращая трение, которое в первую очередь создало накопление электронов, статическое электричество естественным образом рассеивается в течение нескольких минут.

Заземлите свое тело

Самый быстрый способ избавиться от статического электричества в теле – это позволить электричеству делать то, что ему нужно – разряжаться от вашего тела в землю. Для этого прикоснитесь к любому проводящему материалу, не изолированному от земли, например к винту на панели выключателя света или металлической опоре уличного фонаря. Вы также можете снять обувь и носки и встать на землю, если вы находитесь на улице.

Предотвращение статического электричества

Чтобы предотвратить накопление статического электричества, примите меры для уменьшения величины потенциального трения в данном пространстве. Один из самых простых способов сделать это – нанести увлажняющий крем на сухую кожу, особенно зимой, когда холодный сухой воздух позволяет электронам легче перемещаться. Вы также можете использовать ионизатор, чтобы сбалансировать потерянные электроны в комнате и предотвратить накопление статического электричества. Если ваша одежда представляет собой проблему, минимизируйте количество полиэстера и нейлона, которое вы носите, или – особенно зимой – убедитесь, что вы носите материал, который создает меньше статического электричества, например, 100-процентный хлопок или шерсть между проблемной тканью и вашей кожей.

Статическое электричество: определение, как это работает, факты (с примерами)

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Ли Джонсон

Электрический заряд окружает вас повсюду, но вы действительно замечаете его только в редких случаях, например, когда волосы встают дыбом после того, как вы снимаете шляпу, или когда вы получаете резкий удар, когда вы протягиваете руку, чтобы прикоснуться к чему-то после того, как потираете ногами ковер.

Эти два явления являются примерами статического электричества , о котором вы, вероятно, узнали в детстве.Но как статический заряд заставляет ваши волосы встать дыбом и почему он может вызвать статический разряд?

Что на самом деле происходит на атомарном уровне, порождающем эти универсальные переживания? Изучение статического электричества в деталях даст вам более подробное представление об этом удивительном свойстве материи.

Основы электрического заряда

Электрический заряд – фундаментальное свойство материи. Он разделен на положительные и отрицательные заряды, и хотя некоторые частицы электрически нейтральны – например, нейтрон – на самом деле они состоят из еще более фундаментальных частиц, которые с по несут электрический заряд.

Две самые важные заряженные частицы, о которых нужно знать, когда вы изучаете статическое электричество, – это два основных компонента атома: протоны и электроны.

Протоны заряжены положительно, с зарядом + e , в то время как электроны заряжены отрицательно при – e , где e = 1,602 × 10 ^{– 19} C. C здесь означает кулонов , что является единицей СИ для электрического заряда. 10 ^{– 19} говорит вам, что заряженные частицы имеют очень малых значений заряда по сравнению с одним кулоном – два заряда всего в 1 Кл, разделенные метром, будут генерировать силу, большую, чем тяга ракеты Сатурн V. пусковая тяга!

Основное правило работы электрического заряда состоит в том, что противоположные заряды притягиваются, а подобные заряды отталкиваются.Итак, если вы поднесете электрон к другому электрону, они оттолкнутся друг от друга, а если вы поднесете электрон к протону, он будет притягиваться к нему.

Определение статического электричества

На самом базовом уровне статическое электричество означает просто неподвижные заряды. Однако это еще не все! Ключевым моментом в статическом электричестве является то, что оно возникает, когда существует дисбаланс заряда, и этот дисбаланс по существу создает электрического потенциала , что означает, что существует возможность протекания электрического тока (для восстановления баланса заряда) из-за положения заряженных частиц.

В атомах и, в более широком смысле, в большинстве повседневных предметов существует баланс между положительными и отрицательными зарядами (то есть между протонами и электронами), поэтому они электрически нейтральны, если рассматривать их все вместе.

Итак, если вы поднесете один атом близко к другому, между ними не будет электрической силы, потому что все положительные заряды уравновешиваются отрицательными зарядами, поэтому нет чистого заряда для создания силы.

Хотя на самом деле это немного сложнее (потому что электроны всегда движутся, поэтому они не всегда блокируют положительный заряд от протонов), эта нейтральная ситуация создает явный контраст с тем, что происходит, когда есть накопление статического заряда.

По сути, когда объект (например, ваши волосы после того, как потерли о них воздушный шар) приобретает избыток или недостаток заряда (т.е. больше или меньше электронов, чем в обычном состоянии), он больше не является нейтральным и может генерировать то, что вы называете статическим электричеством. Напротив, обычное электричество – это непрерывное движение заряда, заряда (в форме электронов в электрическом токе), в то время как статическое электричество не включает движение с до , заряды уравновешивают друг друга – и, возможно, дают вам резкий удар в процессе!

Как работает статическое электричество

Статическое электричество в основном зависит от дисбаланса между положительными и отрицательными зарядами, но на самом деле это только электроны, которые действительно движутся, чтобы создать этот дисбаланс.

В атоме протоны тесно связаны в ядре (вместе с нейтронами), и оба они значительно тяжелее, чем отрицательно заряженные электроны, которые остаются в «облаке» вокруг ядра.

Поскольку эти более легкие частицы находятся снаружи, когда один объект вступает в контакт с другим, между ними могут передаваться электроны, и трение их друг о друга увеличивает скорость накопления заряда. Таким образом, если объект собирает лишние электроны, он становится отрицательно заряженным, а если он теряет электроны, он становится заряженным положительно.

Изоляционные материалы хорошо удерживают статический заряд, тогда как хороший проводник будет поддерживать статический заряд только в определенных ситуациях. Проводник с дополнительными электронами не удерживает статический заряд, потому что электроны могут свободно перемещаться по материалу (что является определением хорошего проводника).

Таким образом, любой накопленный заряд рассеивается слишком быстро, чтобы создать заметное статическое электричество, и он может передаваться на другие объекты, если он полностью не изолирован от остальной окружающей среды.Поскольку ток не может течь через изолятор, накопление статического электричества быстро создает заметный дисбаланс заряда и, таким образом, генерирует статическое электричество.

Поскольку одинаковые заряды отталкиваются, а противоположные заряды притягиваются, когда что-то имеет статический заряд, он будет прилипать к противоположно заряженным предметам, а также может иногда поляризовать атомов в нейтральном объекте и прилипать к нему – способ воздушный шарик прилипает к стене после того, как вы потираете его о голову.

Если накопление заряда достаточно велико и между двумя поверхностями или объектами достигается относительно высокое напряжение, заряд может перескакивать с одного объекта на другой.Вот почему вы можете получить удар статическим электричеством, если потрете ногой об пол, а затем коснетесь дверной ручки.

Примеры статического электричества

Есть много примеров статического электричества, с которыми вы столкнетесь в повседневной жизни, даже если вы не обязательно задумываетесь о роли, которую статический заряд играет в их работе.

Одним из наиболее распространенных примеров является статическое прилипание к одежде, особенно после использования сушилки, которая поддерживает идеальные условия для развития статического электричества, а также включает трение одежды друг о друга и потенциальное улавливание лишних электронов по пути.Статический шок от одежды, заряженной таким образом, как правило, довольно небольшой, но вы определенно все равно заметите его, когда получите его!

Копировальные аппараты – отличный пример того, как статическое электричество может быть эффективно использовано. Яркий свет, который сканирует документ, создает электрическую «тень» изображения на фотопроводящей (то есть светочувствительной) ленте, и, когда лента вращается, она улавливает отрицательно заряженные частицы тонера из-за статического заряда.

Под ним другой ремень перемещает лист бумаги, создавая ему сильный положительный статический заряд.Когда отрицательные заряды тонера встречаются с положительными зарядами на бумаге, тонер отпечатывается на листе бумаги по той же схеме, что и тень, улавливаемая фотопроводящей лентой.

Другой пример должен вернуть вас к уроку физики в школе: генератор Ван де Граафа и классическая демонстрация, когда у кого-то, касаясь сферы, волосы встают дыбом. Генератор работает на основе движения статических электрических зарядов с движущейся лентой, проходящей по длине устройства, и двумя металлическими «гребешками» для контроля статического заряда.

Положительно заряженная гребенка внизу (подключенная к источнику электричества) вытягивает электроны из ремня, оставляя на нем чистый положительный заряд, и этот заряд улавливается гребнем наверху, который распределяет его по большой купол наверху. Если вы коснетесь купола во время процесса зарядки, отдельные пряди ваших волос собирают одинаковые заряды и отталкиваются друг от друга, заставляя их встать дыбом!

Эксперимент с воздушным змеем Бенджамина Франклина

Молнии – очень яркая демонстрация силы статического электричества, и Бенджамин Франклин доказал это в одной из самых известных научных демонстраций всех времен, привязав ключ к мокрому воздушному змею. струна во время грозы.

Хотя это миф, что в змей на самом деле ударила молния (это, вероятно, убило бы Франклина), электрическое поле от шторма было уловлено струной, которая – во многом аналогично демонстрации классического генератора Ван де Граафа – заставили прядки шпагата встать дыбом. Наконец, Франклин дотронулся до ключа и почувствовал удар статического электричества, ясно продемонстрировав связь между электричеством и молнией.

Конечно, со времен Бенджамина Франклина ученые добавили гораздо больше подробностей об этом процессе.Подобно трению одежды друг о друга в сушилке или трению воздушного шара о волосы, статический заряд, который создает молнию, возникает от трения и от кристаллов льда в холодном воздухе, встречающихся с каплями воды из теплой воздушной массы.

Заряд накапливается в разных местах облака, и когда между этими местами существует достаточно большая разница в электрическом потенциале (то есть достаточно высокое напряжение), он высвобождается в виде молнии. Обычно это происходит в пределах облаков или между двумя облаками, но иногда болт ударяется о землю.

Трибоэлектрическая серия

Накопление статического заряда, вызванное трением и трением, технически называется трибоэлектрическим эффектом, и, основываясь на этой статье, вы уже знаете подробности того, что вызывает это и как это работает. Соприкосновение объектов друг с другом приводит к тому, что один из них собирает лишние электроны (все с отрицательными зарядами), а другой создает дефицит электронов и, следовательно, положительный результирующий заряд.

Однако степень, в которой различные материалы улавливают отрицательный заряд или теряют электроны и приобретают положительный заряд, зависит от характеристик материала.Хотя изоляторы обычно лучше собирают статический заряд, разные изоляторы улавливают его с разной скоростью.

Например, большинство типов резины, и в частности тефлон, очень легко улавливают электроны и, как таковые, отлично подходят для демонстраций и технологических элементов, зависящих от статического электричества. Материалы различаются по своей «электроотрицательности», что в основном означает их сродство к электрону или их склонность улавливать их от других объектов.

Трибоэлектрическая серия упорядочивает различные материалы в зависимости от их способности принимать положительный или отрицательный статический заряд.Элементы, расположенные в верхней части трибоэлектрического ряда, склонны собирать положительный заряд, в то время как элементы, расположенные внизу, с большей вероятностью приобретают электроны и в результате получают отрицательный заряд. Чем больше расстояние между двумя элементами в трибоэлектрическом ряду, тем больше их трение друг о друга создает статический заряд в них обоих.

Опасности статического электричества

Хотя большинство демонстраций статического электричества – это забавные демонстрации или незначительные курьезы, с которыми вы сталкиваетесь в повседневной жизни, важно помнить, что нежелательный статический заряд может иметь серьезные последствия.

Например, одиночная искра от статического электричества может воспламенить горючие жидкости или газы и потенциально привести к взрыву. Накопление статического электричества от скольжения по автокреслу может даже потенциально вызвать проблемы, когда дело доходит до заправки бензина, поэтому вы всегда должны касаться металлической части автомобиля перед заправкой.

Конечно, большую часть времени статическое электричество действительно является просто интересным явлением, но понимание того, как оно работает, может помочь вам избежать катастрофы в некоторых ситуациях.

Как работает статическое электричество?

Ответ

Нарушение баланса между отрицательными и положительными зарядами в объектах.

Две девочки «наэлектризованы» во время эксперимента в Центре науки о свободе «Camp-in», 5 февраля 2002 г. «История Америки», Библиотека Конгресса.

Вы когда-нибудь шли через комнату, чтобы погладить свою собаку, но вместо этого получали шок? Возможно, вы сняли шляпу в засушливый зимний день и испытали на себе «волосы дыбом»! Или, может быть, вы прилепили воздушный шарик к стене после того, как потерлись им о свою одежду?

Почему это происходит? Это волшебство? Нет, это не волшебство; это статическое электричество!

Прежде чем понять статическое электричество, нам сначала нужно понять основы атомов и магнетизма.

Молодой человек сидит рядом с машиной электростатического воздействия Хольца, Колледж Дикинсона, 1889 год. Каталог эстампов и фотографий, Библиотека Конгресса.

Все физические объекты состоят из атомов. Внутри атома находятся протоны, электроны и нейтроны. Протоны заряжены положительно, электроны заряжены отрицательно, а нейтроны нейтральны.

Следовательно, все состоит из зарядов. Противоположные заряды притягиваются друг к другу (от отрицательного к положительному).Одинаковые заряды отталкиваются друг от друга (от положительного к положительному или от отрицательного к отрицательному). В большинстве случаев положительный и отрицательный заряды уравновешиваются в объекте, что делает этот объект нейтральным.

Статическое электричество является результатом дисбаланса между отрицательными и положительными зарядами в объекте. Эти заряды могут накапливаться на поверхности объекта, пока не найдут способ высвободиться или разрядиться. Один из способов разрядить их – через цепь.

Группа молодых женщин, изучающих статическое электричество в обычной школе, Вашингтон, округ Колумбия.К. Фрэнсис Бенджамин Джонстон, фотограф, около 1899 г. Отдел эстампов и фотографий, Библиотека Конгресса

При трении некоторых материалов друг о друга могут передаваться отрицательные заряды или электроны. Например, если вы потереть обувь о ковер, ваше тело собирает лишние электроны. Электроны цепляются за ваше тело до тех пор, пока их не освободят. Когда вы дотрагиваетесь до своего пушистого друга, вы испытываете шок. Не волнуйтесь, это только избыточные электроны, которые вы передаете ничего не подозревающему питомцу.

А как насчет того опыта «пробуждения волос»? Когда вы снимаете шляпу, электроны переходят от шляпы к волосам, создавая интересную прическу! Помните, объекты с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга. Поскольку у них одинаковый заряд, у вас волосы встанут дыбом. Ваши волосы просто пытаются уйти как можно дальше друг от друга!

Морской пехотинец использует жезл статического разряда для снятия избыточного статического электричества перед тем, как прикрепить гаубицу M777 к вертолету CH-53E Super Stallion во время комплексной тренировки с перегрузкой в ​​базовом лагере морской пехоты в Пендлтоне, 12 апреля 2017 года.Капрал Фрэнк Кордова, фотограф. Галерея изображений Министерства обороны США

Когда вы трете воздушный шар о свою одежду, и он прилипает к стене, вы добавляете избыток электронов (отрицательные заряды) на поверхность воздушного шара. Стена теперь заряжена более положительно, чем воздушный шар. Когда два соприкоснутся, воздушный шар будет прилипать из-за правила притяжения противоположностей (от положительного к отрицательному).

Для получения дополнительной информации о статическом электричестве и экспериментах см. Список веб-ресурсов и разделы для дополнительной литературы.

ВМС США выпускают пороховые фляги из латуни для предотвращения случайного воспламенения пороха из-за искр или статического электричества. Поле битвы в Уилсон-Крик, 2010 г. Служба национальных парков США, NP Gallery

Опубликовано: 19 ноября 2019 г. Автор: Справочная секция по науке, Библиотека Конгресса

Что это такое, как от этого избавиться

ЗАКРЫТЬ

Осенняя сухая и приятная погода в Фениксе делает дни приятными, но один из ее раздражающих побочных эффектов весьма шокирует.(Фото: Getty Images / iStockphoto)

Вы можете считать осень лучшим временем года в Фениксе благодаря мягкой погоде. Тем не менее, условия, которые создают этот прекрасный сезонный перерыв, являются причиной одного из маленьких неприятностей в жизни.

В шоке? Точно.

Из-за отсутствия влажности и многослойной шерстяной одежды (среди прочего) это время года, когда вы очень осторожно приближаетесь к металлической дверной ручке или дверной ручке холодильника. Возможно, даже когда вы наклоняетесь, чтобы поцеловать своего партнера, зная, что искра между вами не будет той, на которую вы рассчитывали.

Вместо этого это разряд статического электричества.

Это могло случиться практически в любое время и в любом месте. Все, что вам нужно, – это кратковременное накопление статического электричества с последующим контактом с проводящим материалом – чаще всего с металлом, но это может быть другой человек, собака или ваш начальник (не то чтобы для этого была какая-то причина контактировать с вашим начальником).

Когда дело доходит до статического электричества, каждый является проводником. Наши тела собирают электроны, что приводит к негативу, не имеющему ничего общего с эмоциями и полностью связанному со статическим электричеством.

Что такое статическое электричество?

Проще говоря, это накопление электрического заряда на поверхности.

Вы, вероятно, потерли голову воздушным шариком, и ваши волосы встали дыбом, когда вы его убрали, убедив своего двухлетнего ребенка в том, что вы волшебник.

Даже когда ваш ребенок восхищается вашими способностями, все, что произошло, – это перенос электронов. Некоторые поверхности выделяют электроны, придавая им положительный заряд (ваши волосы), в то время как другие собирают электроны, придавая им отрицательный заряд (воздушный шар).Противоположности притягиваются, поэтому воздушный шар становится магнитом для волос.

Вредно ли статическое электричество для человека?

Добро пожаловать в мир электронов, путешествующих автостопом.

Эти свободно распространяющиеся частицы атомарной материи любят путешествовать, но время от времени они собираются в кучу, создавая невыносимое скопление. Представьте себе Диснейленд в Рождество.

Им нужно уйти, быстро и сразу. Но им нужно куда-то деваться.

Эй, эта металлическая дверная ручка выглядит неплохо, и в ней относительно мало людей.И это определенно лучше текущего местоположения, которым, по-видимому, являетесь вы.

Когда ваш указательный палец приближается к ручке, бей! Это покалывание, которое вы чувствуете, – это ваши болевые рецепторы, говорящие вашему мозгу, как неприятно, когда через него проносятся электроны. Вы можете даже увидеть искру, если разряд электронов достаточно велик.

Хорошая новость в том, что статическое электричество не может серьезно навредить вам. Ваше тело состоит в основном из воды, и вода является неэффективным проводником электричества, особенно в таких небольших количествах.

Не то чтобы электричество не могло вам навредить или убить. Но статическое электричество для молнии то же самое, что капля воды для ревущей реки.

ЗАКРЫТЬ

С этим во многом связан зимний воздух. Видео предоставлено Newsy

Почему это происходит сейчас?

Во всем виноваты сухой воздух и более низкие температуры.

Воздух – изолятор, он не позволяет электронам свободно перемещаться. Эти электроны имеют тенденцию собираться на вас, пока вы не коснетесь поверхности, которая их приветствует.

Накопление электронов летом не так заметно. Более теплый воздух содержит больше воды, что позволяет электронам перемещаться. Вот почему в теплые влажные дни вы можете прикасаться к друзьям, близким и рукам, не опасаясь шока.

Как избавиться от статического электричества?

Вы не можете устранить все потрясения, в том числе из-за обилия электронов в природе. Но вы можете уменьшить их частоту и интенсивность.

Одним из самых простых и эффективных решений является увлажнение вашего дома, обеспечение водяного пара, необходимого для перемещения электронов. Увлажнители стоят от 15 до 250 долларов, в зависимости от размера и характеристик.

Для более целенаправленного применения попробуйте антистатический спрей (5–9 долларов за банку). Нанесите небольшое количество жидкости на одежду и мебель, чтобы избавиться от скопления электронов.

Листы для сушки также могут снизить статическое электричество. Если протирать ими ковровое покрытие один раз в неделю, можно снизить риск статического электричества, но, учитывая время и объем работы, вы можете подумать, что несколько ударов стоит потратить больше времени на просмотр телевизора.

Вы можете избегать обуви на резиновой подошве . Вы ходите по изоляторам, которые позволяют статическому электричеству накапливаться с каждым шагом, особенно на шерстяном ковре. Попробуйте вместо этого обувь на кожаной подошве.

И, может быть, не носят шерсть . Ткань является более эффективным проводником, чем хлопок, а это означает, что она может накапливать статический заряд. Вы даже можете услышать потрескивание статического электричества, когда натягиваете фланелевую рубашку или укутываетесь в шерстяное одеяло. Это почти как если бы вы включали генератор.

Есть бесполезные советы?

Почему да, спасибо за вопрос.

Во-первых, избегайте одевания слоями. Накопление статического электричества – это естественный результат трения тканей друг о друга, поэтому чем больше слоев вы наденете, тем выше вероятность шокировать себя или окружающих. Мы говорим об этом, полностью осознавая, что когда здесь доходит до 50 и ниже, мы одеваемся так, как будто идет снег. (Перестаньте смеяться над нами, миннесотцы.)

Во-вторых, приготовьтесь к неизбежному шоку. Прикоснитесь к потенциально опасной поверхности запястьем или предплечьями, гораздо менее чувствительными, чем кончики пальцев.

Если, конечно, вы не хотите кого-то умышленно шокировать.

Есть какие-нибудь советы по относительно неизвестным, обязательным для посещения местам в Аризоне? Свяжитесь с корреспондентом по адресу [email protected] или по телефону 602-444-8773. Следуйте за ним в Twitter @ Scott_Craven2.

Поддержка местной журналистики . Подпишитесь на azcentral.com сегодня.

Прочтите или поделитесь этой историей: https://www.azcentral.com/story/entertainment/life/2019/11/13/what-causes-static-electricity-how-do-i-get-rid-of -it / 4165052002/

6 забавных экспериментов со статическим электричеством, которые вы можете провести дома!

Электричество – неотъемлемая часть нашей жизни, и это происходит не только тогда, когда мы щелкаем выключателем.Незначительные электрические токи в вашем теле – это то, что позволяет вам чувствовать, думать и двигаться. Вы когда-нибудь чувствовали легкий шок во время рукопожатия? Это из-за статического электричества, которое мы все способны производить!

На самом деле, недавно были сделаны прорывы, которые могут позволить нам заряжать телефоны статическим электричеством, что может оставить в прошлом ношение аккумуляторов.

Но статическое электричество предназначено не только для практического использования, оно может быть довольно забавным!

Вот 6 экспериментов со статическим электричеством, которые вы можете провести не выходя из дома, чтобы лично убедиться в силе статического электричества!
Хотя в них нет ничего сложного, проводите их на открытом пространстве под присмотром взрослых.Всегда будьте в безопасности!

1. Летающий пластиковый пакет

Помните, как актеры Гарри Поттера левитировали свои перья, используя амулет «Wingardium Leviosa»? Теперь вы тоже можете это сделать с помощью статического электричества!

Что вам понадобится:

• пластиковый стержень
• кусок ткани
• легкий полиэтиленовый пакет

Шагов:

• Протрите поверхность стержня тканью в течение 40 секунд
• Разровняйте полиэтиленовый пакет и потрите его тканью в течение 40 секунд
• Освободите пластиковый пакет и наблюдайте, как он левитирует, когда вы взмахиваете стержнем ниже

Как это работает: (Подсказка: это не волшебство!)

После того, как вы протерете их тканью, стержень и тканевый прирост становятся отрицательно заряженными.Как будто заряды отражаются, пластиковый пакет, кажется, отталкивается.

2. Сверните банку статическим электричеством

С помощью статического электричества вы даже можете заставить банку кататься, не касаясь ее!

Что вам понадобится:

• пустая банка
• пластиковый стержень
• кусок ткани

Шагов:

• Протрите поверхность стержня тканью в течение 40 секунд
• Поставьте баллончик на ровную гладкую поверхность
• Держите ткань близко к банке, не касаясь ее, и наблюдайте, как она следует за движением стержня!

Как это работает:

При трении стержня тканью возникает статическое электричество.Прут, набравший электроны, становится отрицательно заряженным. Следовательно, банка, которая заряжена положительно, притягивается к ней, как притягиваются противоположности.

3. стоячие волосы со статическим электричеством

У вас когда-нибудь появлялись вьющиеся, расплывающиеся волосы во время полета на самолете? Что ж, теперь вы можете создать такой же эффект с помощью воздушного шара!

Что вам понадобится:

• надутый баллон
• кусок ткани

Шагов:

• Протрите поверхность баллона тканью в течение 40 секунд
• Держите воздушный шар на небольшом расстоянии над головой и смотрите, как к нему прилипают волосы!

Как это работает:

Воздушный шар получает электроны от ткани и становится отрицательно заряженным, поэтому он притягивает ваши волосы, которые по сравнению с ними заряжены положительно.

4. Разделительная соль и перец

Если соль и перец не подходят вам, почему бы не провести эксперимент со статическим электричеством, чтобы разделить эти приправы!

Что вам понадобится:

• пластиковая ложка
• соль
• перец
• кусок ткани

Шагов:

• Тщательно смешайте по чайной ложке соли и перца
• Потрите ложку тканью в течение 40 секунд
• Держите ложку над смесью.Перец подпрыгнет и прилипнет к ложке (если держать ложку в нужных местах)

Как это работает:

И соль, и перец заряжены положительно. Ложка, получившая электроны от ткани, притягивает положительные заряды в смеси. Но перец, который легче, легче подпрыгнет и прилипнет к ложке.

5. изгиб воды с помощью статического электричества

В фильме «Последний маг воздуха» Племя Воды, которое научилось изгибать воду, наблюдая за приливной силой Луны, теперь вы можете делать то же самое со статическим электричеством!

Что вам понадобится:

• пластиковый стержень
• кусок ткани
• проточная вода

Шагов:

• Протрите поверхность стержня тканью в течение 40 секунд
• Откройте кран, чтобы вода текла ровно
• Поднесите удочку к воде и посмотрите, как она «гнется».

Как это работает:

Когда отрицательно заряженный стержень приближается к воде, он отталкивает электроны в воде.Это дает воде, ближайшей к стержню, положительный заряд. Притяжение между этим положительным зарядом и отрицательно заряженной гребенкой создает результирующую силу на воде. Это позволяет «гнуть» воду.

6.Подъемные пластины

Магниты – не единственное, что отталкивает друг друга.

Что вам понадобится:

• Кусок ткани
• 2 плиты пенополистирола

Шагов:

• Протереть тряпкой основание тарелки
• Поставьте пластину на ровную поверхность
• Попробуйте поставить вторую пластину (основанием вниз) на другую пластину и наблюдайте, как они отталкиваются.

Как это работает:

Этот трюк работает из-за статического электричества, которое возникает при трении вещей друг о друга. Пластина забирает электроны из ткани и становится отрицательно заряженной.