Штукатурка стен: 70 фото основных вариантов нанесения сухой смеси

Cмеси для штукатурки стен. Описание, виды и цена смеси для штукатурки стен

Штукатурка из Вавилона. Знающие историю заметят, что первого в истории мегаполиса уже нет, а следовательно, и продукцию из него доставить невозможно. Реальный максимум – поставки материала из иракского города Эль-Хилла.

Именно рядом с ним найдены руины Вавилона. Он был столицей Месопотамии, ныне, так же, несуществующей. Меж тем, именно в Вавилоне изобрели кирпич и, практически одновременно, штукатурку.

Ей, согласно библейским упоминаниям, были покрыты стены царского дворца. Точнее, в Писании указано покрытие известью. Оно признано прототипом штукатурки. Ее современный состав и особенности изучим далее.

Описание и особенности смесей для штукатурки

Древняя смесь для штукатурки стен содержала лишь известь. Но, на сохранившейся вавилонской табличке из глины с письменами указано, что порода должна быть правильной.

Понятие не расшифровывается. Пи этом пишется, что обжигать карбонат кальция нужно при температуре в 1 000 градусов. После обработки жаром нужно смешать известь, полученную из известняка, с водой.

Переняв опыт Месопотамии, мастера других цивилизаций прошлого попытались усовершенствовать его. Так появились строительные смеси для штукатурки стен на основе мрамора. Изобрели их в Риме.

Его каменщики попытались использовать пыль, остававшуюся от резки мрамора. Строители оценили податливость нового материала. Сухая смесь для штукатурки стен разведенная с водой стала использоваться даже для отливки статуй.

Мастерам нравилось, что не нужно бороться с камнем, достаточно лишь отполировать фигуру. Подобным образом штукатурные смеси используют и в 21-ом веке. Правда, в противовес удобству раствора по-прежнему встает малая прочность. Отвлеченно твердость материала достойная, но в сравнении с камнем «меркнет».

Если ориентироваться на определение штукатурки, то это «затвердевшая строительная смесь». Смесь эта предназначена для выравнивания поверхностей, состоит из мелких фракций натуральных или искусственных камней.

В череде природных стоит упомянуть и гипсовую штукатурку. Ее основу, как и известняк в стандартной смеси, обжигают. Измельчают гипс до максимума. Крупные зерна снижают качество штукатурки, ее равномерность и прочность.

Из рукотворных материалов для покрытия поверхностей используется цементная смесь для штукатурки стен. Изначально она уступала прочим красочностью. Венецианская штукатурка, к примеру, бывает всех цветов радуги.

Цемент столетие назад окрашивать не умели. Поэтому, сначала цементный раствор наносили в качестве экономной основы под гипсовый, мраморный или известковый. Но, к 21-му веку расцвечивать научились и цемент. Теперь, штукатурка на его основе полноправна в ряду декоративных.

Раз штукатурки сделаны из разных материалов, они разнятся и по свойствам. Так, известковая смесь самая мягкая. Самые твердые варианты цементный и мраморный. Гипс наряду с известняком гидрофобен, то есть активно вбирает пары влаги.

Следовательно, купить смесь для штукатурки стен имеет смысл лишь при оформлении сухих помещений. В ванной или погребе покрытия набухнут, заселятся грибком, начнут отваливаться. Подобное можно наблюдать в швах между керамическими плитками.

Многие экономят на затирке, состав которой близок к штукатурке. Берут варианты без водозащиты. В итоге, швы меж плитками темнеют, «зацветают», портя красоту композиции.

Наряду с цементом в смеси для выравнивания стен содержится песок. Есть и смешанные типы штукатурки, к примеру, цементно-известковая. К тому же, в состав большинства современных смесей входят пластификаторы.

Искусственные полимеры придают цвет, прочность, ускоряют или, наоборот, замедляют затвердение массы. Она, кстати, бывает без воды или же с ней. Последний вариант именуют мокрой штукатуркой.

Второй тип – сухие готовые смеси. Для штукатурки стен ими является, к примеру, гипсокартон. Листовой материал используют при перепадах уровня более 3-ех сантиметров. Нанести рассыпчатые сухие смеси большим слоем проблематично.

Классические смеси разводят водой и наносят на поверхности в 3 этапа. Сначала, стены обрызгивают. Так именуют рывкообразное накидывание массы без выравнивания. Второй этап – грунт. Его наносят мастерком и заравнивают полутерком.

Остается накрывка. От обрызга отличается набрасыванием лишь на некоторые участки. Выбираются остаточные впадины. До застывания смесь разравнивают полутерком. Его двигают вертикально.

Финальный этап нанесения смеси для штукатурки бетонных стен, кирпичных или деревянных – шлифовка теркой. Нужны круговые движения против часовой стрелки. На дерево, кстати, приходится класть больше раствора. На один лишь обрызг уходит сантиметр.

Это расчеты для идеально ровных стен. В общем же, мокрая штукатурка кладется и в 30, и в 50 и, порой, даже в 70 миллиметров. Правда, приходится делать несколько слоев грунта, дожидаясь просыхания каждого из них.

Виды смесей для штукатурки

Затраты штукатурки зависят и от типа смеси. Независимо от состава, они делятся на простые, улучшенные и высокого качества. Параметры каждого типа отслежены СНиПом «3.04.01.87» для изоляционных и отделочных покрытий.

Простое не позволяет сделать идеально ровные стены. На 1 квадрат допускают перепады в 3 миллиметра. Соответственно, простую штукатурку используют в цехах, подвалах, на чердаках, в больницах и школах.

В жилых же домах предпочтительна улучшенная смесь. Перепады в высотах ее слоя на квадратный метр не должны превышать 2 миллиметра. Высоко качественная же продукция позволяет сделать идеально ровные стены.

К тому же, высший сорт штукатурки разрешается единовременно накладывать слоем свыше 1,2 сантиметра. Норма для улучшенных смесей – от 6-ти до 12-ти миллиметров. Простую же штукатурку по СНиПам нужно наносить слоем до 0,6-ти сантиметра.

Подразделяют штукатурку и по ее дополнительным свойствам. Есть, к примеру, теплоизоляционные смеси. Показатель проводимости ими тепла низок за счет полимерных добавок. Как правило, это гранулы полистерола, вермикулита.

Читайте также:  Темные обои: пол в интерьере комнаты, фото коричневых, фон светлый, подобрать для маленькой, лес как осветлить

Некоторые смеси содержат вспенивающие компоненты. Штукатурка начинает отдаленно напоминать монтажную пену. Пузырьки в покрытии – агенты, задерживающие тепло.

В итоге, штукатурка позволяет отапливать лишь дом, не отдавая тепло улице, а лишние деньги генерирующим компаниям. Дополнительно воздушная прослойка задерживает шумы.

Это кстати, учитывая уровень изоляции от них в 45-55 децибел. Стандарт же многоквартирного дома – 62 децибела. Лишь при такой звукоизоляции стен в помещениях можно наслаждаться полной тишиной.

Но, в реальных домах показатель, как правило, ниже минимум на 10 единиц. Вот и приходится задуматься, какие смеси для штукатурки стен использовать.

Кроме теплоизоляционной штукатурки бывает защитная. Она задерживает электромагнитные излучения. Технический регламент отслеживает степень защиты от них стен домов.

Однако, в зданиях вблизи телевышек, к примеру, нужны дополнительные меры предосторожности. Так же, защитные штукатурки рекомендованы для учреждений с ослабленными людьми, к примеру, больниц.

Пациенты чувствительнее к излучениям, волнам. Совпадение или нет, но в палатах оштукатуренных защитными смесями фиксируют улучшение сна больных, уход нервозности.

Электромагнитные волны защитные штукатурки улавливают за счет добавки шунгита. Это природный минерал. Он является переходной стадией от каменного угля к графиту. В минерале содержатся фуллерены. Это особая форма углерода. Именно она способна блокировать излучения.

Плюсы и минусы смесей для штукатурки

Отрицательные и положительные стороны покрытия во многом зависят от основного компонента. Так, штукатурка стен гипсовой смесью требует частых и небольших по объему замесов. Иначе, материал схватится еще до нанесения на стены, что ведет к перерасходу.

Учитывая дороговизну смеси, он некстати. Поэтому, приходится грунтовать бетон. Иначе, гипсовая смесь отваливается. Зато, у материала на высоте способность к выравниванию, адгезия, легкость нанесения и восстановление.

Последний термин подразумевает принятие изначального облика после инцидентов типа единичного намокания. Через некоторое время набухший гипс принимает прежний вид. К тому же, материал не склонен к растрескиванию.

Расчет смеси для штукатурки стен гипсом экономичен. Расход материала минимален по сравнению с прочими видами штукатурки. Рассмотрение их плюсов и минусов продолжим на примере цементных смесей.

Они, в противовес гипсовым, склонны идти трещинами. Разломы появляются после высыхания покрытия. Риск растрескивания растет с каждым дополнительным сантиметром штукатурки. К тому же, на основе цемента она долго сохнет и плохо схватывается со стенами.

К плюсам цементных штукатурок относят их бюджетность. Работу облегчает долговечность готового раствора. К тому же, с нанесением цементной штукатурки справляются даже дилетанты. В противовес приведем венецианские смеси.

С ними управляются лишь строители, причем с художественными навыками. Как бы ни были хороши готовые смеси для штукатурки стен, без филигранной работы мастера толку не будет. Штукатур должен создать многослойную композицию из разноцветных смесей, выдержать фактуру натурального камня.

Остается рассмотреть известковые штукатурки. Их слабое место – низкая прочность на сжатие. При этом, стоимость смесей выше, чем ценник цементно-песчаных. Зато, известь – плохая среда для грибков.

На меловой штукатурке они, как правило, не появляются. К тому же, у известковых смесей максимальная липучесть. Именно меловые составы удерживаются на деревянной дранке.

К тому же, древняя штукатурка позволяет регулировать влажность помещений. Известь легко вбирает пары и столь же легко отдает их в периоды иссушения воздуха.

Цена смесей для штукатурки и отзывы о них

Цена смесей для штукатурки стен зависит от объемов мешков. Классикой считаются 25-30- килограммовые. За такие просят около 300-500-ти рублей. Это в случае песко-цементного состава. На строительном рынке России он наиболее востребован.

Гипсовые смеси стоят примерно на 40% дороже. За мраморные составы придется отдать в 2-2,5 раза больше. Известковые штукатурки по цене сравнимы с цементными. Узнаем, сравнимы ли отзывы о покрытиях.

На одном из интернет форумов некий Wade пишет: — «У меня сырой дом, поэтому беру лишь цементную штукатурку. Она влагостойкая. Есть и гипсовые позиции. Брал Родбанд гипсовый для интереса. Но, по стоимости он мне влетел в копеечку.

Влагостойкий гипс минимум на 50-60% дороже цемента. Особой разницы в интерьере я не замечаю. С гипсовой штукатуркой работать легче, но в плане результата космоса я не вижу».

Форум, на котором высказался Wade, создал Jader. Он задал вопрос о сравнении гипсовой и цементной штукатурок. За комментариями же относительно прочих смесей отправимся на другую страницу. Здесь резонное замечание оставил Юрий57.

Мужчина пишет: — « Мне удобно работать с известковой смесью, поскольку можно сразу брать раствор. Он долго не схватывается. Завозят раствор на объект, ты там еще копошишься по текучке и только потом приступаешь к штукатурке, а та как новенькая.

Может до месяца храниться. Правда, твердость покрытия маленькая. В этом плане лучше цементно-известковые составы. Впрочем, жили же советские люди как-то. Большая часть жилого фонда СССР оформлена именно известью».

Во многих отзывах потребители связывают качество штукатурки не только с ее составом, но и производителем. У одних смеси хвалят, а у других хают. Но, избегая рекламы, избежим и перечисления марок. Здесь лучше посоветоваться с бывалыми отделочниками.

Они помогут учесть не только усредненные параметры штукатурки, но и ее пригодность в конкретном регионе. Теплосберегающие смеси, к примеру, ни к чему на югах, а защитные в лесном массиве.

Защита от статического электричества. Возникновение и действие

Статическое электричество возникает вследствие сохранения зарядов электростатического поля на диэлектрических материалах. Оно отрицательно влияет на жизнь человека и эксплуатацию электрических устройств. Образование искр от статического электричества способствует пожарам и взрывам. Мощности энергии вполне хватит для возгорания газовоздушных смесей и пыли.

Читайте также:  Утеплитель для стен пеноплекс: применение, цена

Заряд статического электричества может накапливаться на теле человека, если на нем одежда из шерсти или из химических волокон. Величина потенциала около 7 Джоулей не составляет опасности для человека, однако способна вызвать судороги и сокращения мышц. А это в свою очередь может создать условия для травмы на работе, падения с высоты и т.д.

Защита от статического электричества

Статическое электричество отрицательно влияет на функционирование точных приборов, радиосвязи, вызывает неисправности в работе. Работники, на которых постоянно воздействует статическое электричество, чаще болеют сердечно-сосудистыми заболеваниями и болезнями нервной системы.

Источники статического электричества
  • Действие различных излучений.
  • Резкое изменение температуры.
  • Взаимодействие тел друг с другом при движении.

Это явление оказывает негативное влияние и представляет опасность. Защита от статического электричества позволяет полностью предотвратить или значительно уменьшить его действие.

В бытовых условиях статическое поле часто возникает на шерсти животных, при снятии синтетической одежды, расчесывании волос, при ношении резиновой обуви, хождении по ковру в шерстяных носках, пользовании пластмассовыми изделиями.

Электростатическое поле не угрожает жизни человека, при разряде образуется слабый ток, который не способен слишком навредить организму человека. Он может создать лишь некоторое некомфортное состояние. Для предотвращения такого эффекта необходимо соблюдать всего лишь несколько простых правил: в морозную и сухую погоду не гладить животных, медленнее снимать шерстяную одежду, либо обработать ее специальным составом, при расчесывании волос применять деревянную или металлическую расческу.

Накапливанию электростатической энергии способствуют:
  • Железобетонные стены здания.
  • Слишком сухой воздух.

Для электронных устройств заряд электростатического поля является злейшим врагом. Некоторые элементы электронных устройств не способны выдержать высокие напряжения, возникающие при разряде. Чувствительные элементы могут выйти из строя или ухудшить свои параметры работы.

Если объектом воздействия электрического поля станут легковоспламеняющиеся жидкости, это создаст условия для их воспламенения. Эти жидкости при перевозке в цистернах могут накопить статический заряд. Также заряд возникает и от механизма или человека, подошедшего к ним близко. Поэтому в промышленном производстве, где имеются легковоспламеняющиеся жидкости, большое внимание уделяют устройству заземления подвижных конструкций, механизмов. Для пошива обуви и специальной одежды на производстве также применяются специальные ткани, которые не способны накапливать электрический заряд.

Принцип действия

Как образуется статический заряд. В нормальном состоянии физические тела обладают одинаковым числом отрицательных и положительных частиц. За счет этого баланса создается нейтральное состояние тела. При нарушении нейтрального состояния тело получает электрический заряд одного полюса.

Статикой называется состояние тела в покое, когда оно находится без движения. В веществе тела может возникать поляризация, которая выражается в передвижении зарядов между частями тела, либо от находящегося рядом предмета.

Вещества электризуются из-за разделения тел, изменения зарядов во время трения, резкого изменения температуры, облучения. Заряды электрического поля находятся на поверхности тела или удалены от поверхности на расстояние, равное межатомному расстоянию. Если тела не заземлены, то заряды концентрируются на контактной площади, а при наличии заземления заряд уходит в контур заземления.

Процессы накапливания зарядов и их стекание происходят в одно время. Тело электризуется при условии получения им большего заряда энергии, по сравнению с расходуемым зарядом. В результате становится понятно, что защита от статического электричества должна отводить накапливаемые заряды на заземляющий контур.

Величина статического электричества

Все физические вещества имеют свою характеристику на трибоэлектрической шкале, в зависимости от их способности создавать электрические заряды различных полюсов при трении. Основные такие вещества изображены на рисунке.

Чтобы иметь представление о размерах возникающих статических зарядов, рассмотрим несколько примеров:
  • Вращающийся шкив с приводным ремнем способен зарядиться до 25000 вольт.
  • Кузов автомобиля, движущегося по сухой дороге, может получить заряд до 10000 вольт.
  • Человек в шерстяных носках при хождении по сухому ковру способен накопить заряд на теле до 6000 вольт.

В результате становится понятно, что напряжение электростатического поля может достигнуть значительных размеров даже в быту. Этот заряд не причиняет человеку значительного вреда ввиду его малой мощности. Разряд протекает через большое сопротивление и исчисляется в нескольких долях миллиампера.

Влажность воздуха также снижает электростатический заряд. Она влияет на значение потенциала тела во время прикосновений с разными материалами. Поэтому защита от статического электричества может заключаться в применении увлажнителей воздуха.

В природной среде существует статическое электричество, достигающее огромных значений. Например, при движении облаков между ними возникают большие потенциалы энергии, которые выражаются в разрядах молнии. Мощность этих разрядов вполне хватит, чтобы сжечь деревянный дом или расколоть ствол многолетнего дерева.

В бытовых условиях при разрядах электростатического поля человек чувствует мелкие пощипывания в пальцах, видны искры от трения шерстяной одежды, снижается работоспособность человека. Электростатическое поле негативно влияет на состояние человека, но явных повреждений не наносит.

Существуют измерительные приборы, способные точно измерить значение статического потенциала накопленного заряда на теле человека и на корпусе какого-либо устройства.

Защита от статического электричества

Существуют различные методы защиты от разрядов электростатического поля, как в быту, так и в промышленных условиях. Они имеют свои отличия. Рассмотрим подробнее каждые из них.

Читайте также:  Термическая обработка металлов
Защита в бытовых условиях

Каждый человек должен представлять опасность, которую несут статические разряды для организма. Их необходимо знать, и уметь их ограничивать. Для решения этой задачи организуются разные мероприятия по обучению людей методам защиты, в том числе телепередачи.

На этих мероприятиях людям объясняют, откуда и как появляется статическое поле, методы его измерения и приемы выполнения профилактической работы. Например, чтобы избежать неприятных ощущений статического поля, для расчесывания волос целесообразно использовать деревянные расчески, вместо пластиковых. Дерево имеет нейтральные характеристики, и во время трения не создает заряды электростатического поля. В магазинах можно без труда приобрести деревянную расческу любой формы и вида.

Чтобы предотвратить образование статического потенциала на кузове автомобиля при езде по сухому дорожному покрытию, применяют специальные антистатические ленты, которые фиксируются сзади автомобиля на днище кузова. В торговой сети можно без труда выбрать любой вариант такой ленты.

Если автомобиль ничем не защищен от возможного разряда накопленного заряда потенциала, то напряжение можно снимать временным заземлением кузова автомобиля путем его соединения с землей через металлическую часть. Для этого можно использовать ключ зажигания. Снимать напряжение в обязательном порядке необходимо перед тем, как заправлять автомобиль бензином.

Когда на одежде из химических волокон образуется статический заряд, то рекомендуется пользоваться «Антистатиком». Это специальный баллончик в виде аэрозоля, который продается в магазинах. Он снимает статическое электричество с одежды, тканей, с синтетических чехлов на сиденьях автомобиля, особенно в зимнее время, когда воздух сухой. Но, чтобы не использовать различные баллончики и химию, рекомендуется носить одежду из натуральных материалов: хлопка и льна.

Если на обуви прорезиненная подошва, то это создает условия для накопления потенциала напряжения. Чтобы этого не произошло, достаточно в обувь положить специальные антистатические стельки, которые сделаны из натуральных материалов. В результате негативное влияние на человека уменьшится.

Слишком сухой воздух зимой в городских квартирах способствует накапливанию электростатического заряда. Для этого существуют специальные устройства – увлажнители воздуха. Если такого устройства нет, то вполне подойдет большая влажная салфетка, которую необходимо положить на батарею. В результате процесс накопления заряда уменьшится, обстановка в квартире улучшится. Также рекомендуется регулярно производить влажную уборку. Это позволит вовремя удалять пыль и наэлектризованные участки. Такой способ является лучшим.

Электрические устройства в быту при эксплуатации также накапливают статический заряд на корпусе. Для снижения действия статического заряда выполняют систему уравнивания потенциалов. Она подключается к заземляющему контуру всего дома. Акриловая ванна подвержена накоплению на ней статического заряда, и ее необходимо защищать системой уравнивания потенциалов. Даже чугунная ванна с акриловым вкладышем также подвержена этому негативному явлению.

Защита от статического электричества на производстве
В промышленном производстве применяют несколько способов сохранения функциональности оборудования:
  • Увеличение стойкости устройств и оборудования к воздействию электростатического разряда.
  • Блокировка проникновения заряда на рабочее место.
  • Недопущение возникновения электростатических зарядов.

Два последних способа дают возможность осуществлять защиту многих устройств, а первый способ применяется только для отдельных видов оборудования.

Высокую защиту от разрядов статического поля и сохранения функциональности устройства обеспечивает клетка Фарадея. Это металлическая клетка в виде сетки с мелкой ячейкой. Клетка ограждает оборудование со всех сторон. Она подключается к заземляющему контуру. Внутрь клетки не проходят электрические поля, в то же время магнитному статическому полю, клетка Фарадея не мешает. По такому же принципу защищают кабели, оснащая их металлическим экраном.

Защита от статического электричества делится по методам выполнения:
  • Конструкционно-технологические.
  • Химические.
  • Физико-механические.

Последние два метода дают возможность снизить образование зарядов и повысить скорость их ухода в землю. Первый метод выполняет защиту устройств от зарядов, но не отводит их на заземление.

Оптимизировать снижение электростатического заряда можно следующим образом:
  • Увеличением токопроводимости материалов.
  • Созданием коронирования.
Такие задачи решают с помощью:
  • Выбора материалов с хорошей объемной проводимостью.
  • Увеличением рабочих поверхностей.
  • Ионизацией воздушного пространства.

Для реализации этих задач создают магистрали для протекания на землю статических зарядов, минуя рабочие компоненты устройств. Если материалы имеют высокое сопротивление, то применяют другие способы.

Статическое электричество — что такое, причины возникновения

Люди постоянно сталкиваются со статическим электричеством, точнее с его проявлениями (в своей квартире, в автомобиле, на производстве и т.д.). Однако не многие из нас всерьез задумывались о природе его возникновения, физических свойствах, характеристиках, средствах защиты от статического электричества. Настоящая статья посвящена поиску ответов на перечисленные вопросы.

Что такое статическое электричество

Для молекулы или атома любого вещества нормальным является равновесное состояние, т.е. число положительных (протонов) и отрицательных (электронов) частиц в атоме одинаково. Но электроны вещества могут легко (у разных материалов по разному) перемещаться от одного атома к другому, тем самым формируя положительный (недостающий электрон) или отрицательный (избыточные электрон) заряд атома. Именно такой дисбаланс в атомах и молекулах формирует статическое электрополе. Такие поля нестабильны и при первой же возможности разряжаются.

ГОСТ 17.1.018-79 “Статическое электричество. Искробезопастность» трактует термин «статическое электричество» как способность свободных электрических зарядов возникать, сохраняться и релаксировать в объеме и на поверхности полупроводников и диэлектриков.
Обязательным «спутником» статического поля является сухой воздух. При влажности выше 80% такие поля практически никогда не формируют т.к. вода является отличным проводником и не позволяет избыточному электричеству накапливаться на поверхности материалов.

Источники возникновения статического поля и причины его генерирования

Все мы помним со школьного курса физики опыт с эбонитовым стержнем, или пластмассовой расческой и куском шерстяной ткани. После натирания стержня тканью он был способен притягивать к себе мелко нарезанные кусочки бумаги.

Читайте также:  Что делать, когда не работает вентиляция в квартире: личный опыт решения проблемы

Опыт с эбонитовым стержнем

Трение двух поверхностей является самым распространенным источников возникновения статического поля. Необязательно тереть два материала друг о друга. Статическое поле может возникнуть при одиночном контакте, к примеру, в случае наматывания/разматывания тканевой ленты.

Также источниками генерирования статического поля могут служить:

  • Резкие температурные перепады;
  • Высокий уровень радиации.

Статическое поле может быть «самоприобретенным» и «наведенным», т.е. полученным от другого сильно наэлектризованного объекта без непосредственного контакта с ним. Такой метод «принудительной электризации» называют индукцией.

Всем нам хорошо известен электрический треск при снятии верхней одежды или «электрический удар» от кузова автомобиля. Мы наблюдаем и нередко испытываем на себе действие статических разрядов при расчесывании волос, нарезании бумаги, переливании бензина и т.д.

Обязательным условием для генерирования статического электрополя является наличие магнитных полей. Таким образом, следует констатировать, что свободные заряды окружают нас постоянно. Но человеку этого мало и он активно использует в своей повседневной жизни и работе огромное количество различных электрических устройств, тем самым только увеличивая общую «электрическую напряженность» среды обитания.

Сфера использования

Электростатические приборы и устройства, принцип действия которых основывался на трении, так и не смогли покинуть лабораторных полок и учебных, где они, преимущественно, используются в качестве демонстрационного материала.

Попытки использовать статические поля для генерации электрического тока тоже не принесло особых успехов. Генераторы Ван Дер Граафа и Феличи, которые были созданы в 30-ом и 40-ом году прошлого столетия, тоже не нашли себе широкого применения, т.к. это оборудование было достаточно громоздко.

Генераторы Ван Дер Граафа

К тому же их функционирование и техническое обслуживание обходилось очень дорого.

Очень полезным с точки зрения промышленного применения, оказалось открытие коронного разряда, который широко применяется в различных областях промышленности. В частности, с его помощью, можно очищать газы от различных примесей и наносить краску на поверхность любой конфигурации.

Проблемы, связанные со статическим электричеством

Значительно большее внимание сегодня уделяется проблемам, которые являются прямым следствием накопленного электростатического напряжения. Электроудары различной мощности могут поражать человека, как в домашних условиях, так и на работе.

Статическое электричество в быту

К примеру, свитер из синтетической ткани, в результате трения со спинкой кресла или с материалом верхней одежды, способен накапливать разряд, который «даст о себе знать» при его снимании. Гораздо мощнее бьет при прикосновения к кузову автомобиля, который наэлектризовался от трения об воздух.

Любой электрический прибор, будь то кухонный комбайн, ноутбук, монитор компьютера или пылесос, обязательно несет в себе электростатический заряд, который «охотно» переходит в человека при контакте. Такой «переход» может вызывать, а может и не вызывать болезненные ощущения, но он однозначно вреден для человеческого организма.

Ученые давно доказали, что воздействие энергии статического электричества представляет опасность для здоровья человека, в частности для сердечно-сосудистой и центральной нервной системы.

Защита

В упоминаемом ранее, ГОСТе детально рассматриваются способы защиты от влияния статических полей, самым простым из которых является надежное заземление оборудования.

Что можно сделать защиты от статических полей помещений частного дома и промышленных помещений?

Видео: как избавиться от статического электричества.
https://www.youtube.com/watch?v=ls-hBlqJu9Y

Для защиты людей и высокоточного оборудования от воздействия статического электричества на производстве используют специальные экраны и другие электромеханические приспособления. Для подавления электризации в жидких полимерах применяют специальные присадки и растворители. Широко используются в качестве для защиты от статического электричества в быту и на производстве различные антистатики.

Антистатическая спец. одежда

Это химические вещества, имеющие низкую молекулярную массу, что позволяет их молекулам легко перемещаться и, в дополнение к этому, вступать реакцию с атмосферной влагой. Совокупность этих характеристик позволяет им рассеивать очаги возникновения статических полей и снимать статистическое напряжение с человека.

Статическое электричество и защита от него

Если электрические заряды свободно перемещаются по проводнику, это называется электрическим током. Если они останавливаются без движения, начинают накапливаться на чем-либо, следует говорить о статическом электричестве. В соответствии с ГОСТом, статикой называют совокупность возникновения, сохранения и свободного накопления электрического заряда на внешней поверхности диэлектризованных материалов или на изоляторах.

Возникновение статического электричества

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

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

Например:

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

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

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

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

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

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

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

В промышленности часто встречается образование статических зарядов в случаях:

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

Опасность статического электричества

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

При протекании некоторых технологических операций, например:

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

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

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

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

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

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

Способы защиты от статики на производстве

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

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

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

Читайте также:  Электропила или бензопила: сравнение, особенности, применение

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

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

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

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

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

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

Защита от статического электричества в быту

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

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

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

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

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

Видео

Опасные и вредные факторы статического электричества

В настоящее время во всех отраслях промышленности широко используются диэлектрические материалы и органические вещества. В первую очередь, это полимеры и бумага, а также углеводороды и продукты нефтепереработки в разной форме. На их поверхности образуется электростатический заряд. Его накопление приводит к затруднению технологических процессов.

Оглавление

Что такое статическое электричество

Точное определение этому явлению дает ГОСТ 12.1.018, в котором статическое электричество рассматривается как совокупность явлений, связанных с появлением на поверхности (или в объеме) определенных материалом свободного электрического заряда. Накопление статического электричества на поверхности, возможно при двух условиях:

  • Имеет место контакт поверхностей, в том числе путем трения, в результате возникает двойной электрический слой, формирование которого обусловлено переходом электронов в результате донорско-акцепторных актов.
  • Одна из контактирующих поверхностей является диэлектриком.

Чаще всего электростатический заряд образуется либо при трении двух диэлектриков, либо при контакте диэлектрика с металлолом. Накапливающийся на трущихся поверхностях заряд может легко и без последствий стекать на землю, но только в том случае, если само тело является проводником электричества, и было заземлено.

Заряд может оставаться на поверхности в течение длительного времени после того, как контакт прекратится. Для сохранения нужно, чтобы время разрушения контакта было меньше, чем время, за которое происходит уменьшение напряжения и возвращение материалов в состояние равновесия.

Почему возникает статическое электричество

Основные причины образования статического электричества (статики) сводятся к следующему:

  • наличие контакта между поверхностями, изготовленными из разных материалов;
  • ультрафиолетовое излучение и радиация;
  • разделение физических тел;
  • быстрый перепад температуры.

Чаще всего причиной возникновения статики является именно контакт между двумя поверхностями. Хотя это явление еще недостаточно изучено, ясно, что оно связано со сложными процессами перераспределения ионов и электронов. Причем это касается не только твердых предметов. Статическое электричество может возникать и при контакте диэлектриков в жидких и газообразных формах. Главное условие – эти вещества должны иметь разную диэлектрическую проницаемость. Поэтому в чистом виде газ и не электризуется, а вот при утечке из баллона это вполне возможно. Кроме того, газ или жидкость могут содержать примеси. Например, в баллоне или резервуаре, в трубопроводе или другом коммуникационном устройстве внутри может оказаться ржавчина, и это спровоцирует образование и сохранение электростатического заряда. Вот почему очистке газов и жидкостей следует уделить максимум внимания.

На производстве статика чаще всего образуется при распылении, дроблении, смешивании вещества, а также при их транспортировке.

Опасные и вредные факторы статического электричества

Статика опасна по многим причинам. Прежде всего, на производстве она мешает нормальному технологическому процессу:

  • в электронной промышленности притягивается пыль к чувствительным узлам и деталям;
  • в полиграфии – из-за притягивания пыли может загрязниться запечатываемая поверхность;
  • прилипание материалов замедляет подготовку;
  • статика может вывести из строя детали оборудования;
  • разряд может привести к искре и возгоранию, что особенно опасно для предприятий, использующих в качестве сырья легковоспламеняющиеся материалы.
Читайте также:  Укладка двп на деревянный пол под линолеум. Укладка ДСП на полу под линолеум, как подготовить

Опасность статического электричества – это еще и негативное влияние на здоровье человека. Это не так опасно, как разряд тока, но при длительном воздействии может привести к неприятностям с нервной и сердечно-сосудистой системой.

Защита от электростатики

Правила защиты от статики прописаны в некоторых нормативных документах. Главным образом это ГОСТ 12.4.124, полностью посвященный стандартам безопасности труда, в том числе и соответствующим защитным мерам. Также есть «Правила защиты от статики», разработанные для предприятий химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Защита от статики предполагает решение следующих задач:

  • Предотвращение накопления статики на узлах оборудования, проводящих ток – это достигается путем заземления соответствующих устройств (не только самого оборудования и станков, но и коммуникаций – например, трубопроводов).
  • Снижение электрического сопротивления материалов, подлежащих обработке.
  • Уменьшение интенсивности заряда статики. Для этого необходимо подобрать такую скорость движения веществ, при которой исключается их разбрызгивание и дробление, а также распыление.
  • Очистка жидкостей и газов от примесей – это также делается для снижения интенсивности заряда.
  • Отвод заряда статики, который скапливается, на людей.

На предприятии должны быть устроены специальные заземленные зоны и рабочие площадки. Обязательно нужно позаботиться о заземлении дверных ручек и лестничных поручней, рукояток различного оборудования. Все операторы, работающие с такой техникой, должны быть снабжены спецодеждой.

Защита рабочего места

Человеческое тело само по себе является проводником тока. Поэтому защита от статики требуется работникам предприятия, нужно обезопасить каждое рабочее место. Оборудование должно быть заземлено, на полу должен быть постелен токопроводящий коврик. Также на каждом рабочем месте должен быть излучатель ионизированного воздуха, который нейтрализует заряд. Существуют разные виды защитного оборудования – это антистатические планки, ионизирующий пистолет и т.д. Выбирать нужный вариант следует, исходя из особенностей производства.

Человек должен носить защитную одежду. Обязательно следует снабдить операторов специальной обувью на токопроводящей подошве, чтобы заряд как будто стекал и отводился в землю.

Статическое электричество – что такое, причины возниковения

Люди постоянно сталкиваются со статическим электричеством, точнее с его проявлениями (в своей квартире, в автомобиле, на производстве и т.д.). Однако не многие из нас всерьез задумывались о природе его возникновения, физических свойствах, характеристиках, средствах защиты от статического электричества. Настоящая статья посвящена поиску ответов на перечисленные вопросы.

  • 1 Что такое статическое электричество
  • 2 Источники возникновения статического поля и причины его генерирования
  • 3 Сфера использования
  • 4 Проблемы, связанные со статическим электричеством
  • 5 Защита

Что такое статическое электричество

Для молекулы или атома любого вещества нормальным является равновесное состояние, т.е. число положительных (протонов) и отрицательных (электронов) частиц в атоме одинаково. Но электроны вещества могут легко (у разных материалов по разному) перемещаться от одного атома к другому, тем самым формируя положительный (недостающий электрон) или отрицательный (избыточные электрон) заряд атома. Именно такой дисбаланс в атомах и молекулах формирует статическое электрополе. Такие поля нестабильны и при первой же возможности разряжаются.

ГОСТ 17.1.018-79 “Статическое электричество. Искробезопастность» трактует термин «статическое электричество» как способность свободных электрических зарядов возникать, сохраняться и релаксировать в объеме и на поверхности полупроводников и диэлектриков.
Обязательным «спутником» статического поля является сухой воздух. При влажности выше 80% такие поля практически никогда не формируют т.к. вода является отличным проводником и не позволяет избыточному электричеству накапливаться на поверхности материалов.

Источники возникновения статического поля и причины его генерирования

Все мы помним со школьного курса физики опыт с эбонитовым стержнем, или пластмассовой расческой и куском шерстяной ткани. После натирания стержня тканью он был способен притягивать к себе мелко нарезанные кусочки бумаги.

Опыт с эбонитовым стержнем

Трение двух поверхностей является самым распространенным источников возникновения статического поля. Необязательно тереть два материала друг о друга. Статическое поле может возникнуть при одиночном контакте, к примеру, в случае наматывания/разматывания тканевой ленты.

Также источниками генерирования статического поля могут служить:

  • Резкие температурные перепады;
  • Высокий уровень радиации.

Статическое поле может быть «самоприобретенным» и «наведенным», т.е. полученным от другого сильно наэлектризованного объекта без непосредственного контакта с ним. Такой метод «принудительной электризации» называют индукцией.

Всем нам хорошо известен электрический треск при снятии верхней одежды или «электрический удар» от кузова автомобиля. Мы наблюдаем и нередко испытываем на себе действие статических разрядов при расчесывании волос, нарезании бумаги, переливании бензина и т.д.

Обязательным условием для генерирования статического электрополя является наличие магнитных полей. Таким образом, следует констатировать, что свободные заряды окружают нас постоянно. Но человеку этого мало и он активно использует в своей повседневной жизни и работе огромное количество различных электрических устройств, тем самым только увеличивая общую «электрическую напряженность» среды обитания.

Сфера использования

Электростатические приборы и устройства, принцип действия которых основывался на трении, так и не смогли покинуть лабораторных полок и учебных, где они, преимущественно, используются в качестве демонстрационного материала.

Попытки использовать статические поля для генерации электрического тока тоже не принесло особых успехов. Генераторы Ван Дер Граафа и Феличи, которые были созданы в 30-ом и 40-ом году прошлого столетия, тоже не нашли себе широкого применения, т.к. это оборудование было достаточно громоздко.

Читайте также:  Счастье в квадрате: часть третья — комнаты для двух мальчиков, 7 вариантов с планами

Генераторы Ван Дер Граафа

К тому же их функционирование и техническое обслуживание обходилось очень дорого.

Очень полезным с точки зрения промышленного применения, оказалось открытие коронного разряда, который широко применяется в различных областях промышленности. В частности, с его помощью, можно очищать газы от различных примесей и наносить краску на поверхность любой конфигурации.

Проблемы, связанные со статическим электричеством

Значительно большее внимание сегодня уделяется проблемам, которые являются прямым следствием накопленного электростатического напряжения. Электроудары различной мощности могут поражать человека, как в домашних условиях, так и на работе.

Статическое электричество в быту

К примеру, свитер из синтетической ткани, в результате трения со спинкой кресла или с материалом верхней одежды, способен накапливать разряд, который «даст о себе знать» при его снимании. Гораздо мощнее бьет при прикосновения к кузову автомобиля, который наэлектризовался от трения об воздух.

Любой электрический прибор, будь то кухонный комбайн, ноутбук, монитор компьютера или пылесос, обязательно несет в себе электростатический заряд, который «охотно» переходит в человека при контакте. Такой «переход» может вызывать, а может и не вызывать болезненные ощущения, но он однозначно вреден для человеческого организма.

Ученые давно доказали, что воздействие энергии статического электричества представляет опасность для здоровья человека, в частности для сердечно-сосудистой и центральной нервной системы.

Защита

В упоминаемом ранее, ГОСТе детально рассматриваются способы защиты от влияния статических полей, самым простым из которых является надежное заземление оборудования.

Что можно сделать защиты от статических полей помещений частного дома и промышленных помещений?

Видео: как избавиться от статического электричества.
https://www.youtube.com/watch?v=ls-hBlqJu9Y

Для защиты людей и высокоточного оборудования от воздействия статического электричества на производстве используют специальные экраны и другие электромеханические приспособления. Для подавления электризации в жидких полимерах применяют специальные присадки и растворители. Широко используются в качестве для защиты от статического электричества в быту и на производстве различные антистатики.

Антистатическая спец. одежда

Это химические вещества, имеющие низкую молекулярную массу, что позволяет их молекулам легко перемещаться и, в дополнение к этому, вступать реакцию с атмосферной влагой. Совокупность этих характеристик позволяет им рассеивать очаги возникновения статических полей и снимать статистическое напряжение с человека.

Что такое статическое электричество и как от него избавиться

Статическое электричество – неподвижный заряд, то есть не имеющий никакого направления. Он появляется на различных поверхностях, проводниках, на диэлектриках. Он может образоваться от трения двух поверхностей друг об друга. В некоторых случая статический заряд может иметь внушительный потенциал и быть даже опасным для жизни человека.

Принцип образования такого явления объясняется тем, что атом находится в равновесии, когда имеет одинаковое число протонов и электронов. Перемещаясь от атома к атому возникают заряженные ионы. Если происходит их дисбаланс, появляется статическое напряжение. В данной статье будет подробно описан механизм его появления и все физические особенности. Дополнением служат два ролика и одна скачиваемая статья в формате PDF.

История изучения явления

Ах, какие это были эффектные и увлекательные опыты! Как восхитительно вскрикивали и бледнели дамы, когда преисполненные важности ученые демонстраторы извлекали из разряженных кавалеров длинные голубовато-фиолетовые искры, когда простым поднесением руки они воспламеняли спирт и горстки пороха, когда несколько десятков кавалеров, взявшихся за руки, получали ошеломляющий удар, стоило только двум крайним прикоснуться к внешне безобидной стеклянной банке…

Все эти поразительные эффекты вызывались до смешного простыми средствами: стеклянной палочкой, натертой сухим мехом, вращающимися стеклянными шарами и цилиндрами, трущимися о ладони человека, изолированного от пола. Всеобщее увлечение электричеством от трения во второй половине XVIII века можно сравнить лишь с энтузиазмом, за сто лет до этого вызванным открытием атмосферного давления.

Согласно определению, статическое электричество как эффект – опасное явление, угрожающее здоровью и практической деятельности любого человека. Чтобы осмыслить и понять его природу, следует вспомнить, что все известные вещества состоят из молекул, а последние из мельчайших частичек, называемых атомами. В их центре находится ядро с протонами и нейтронами, а вокруг него по различным орбитам вращаются группы электронов. Суммарный заряд этих частиц соответствует тому же показателю для протонов, поэтому атом в целом нейтрален.

Даже самые трезвые ученые поддались всеобщему опьянению. Как некогда пытались свести все к действию атмосферного давления, так теперь ухитрялись проявление электричества увидеть и во вращении планет вокруг Солнца, и в возникновении землетрясении, и в течении многих болезней. Не случайно 1750 — 1780-е годы вошли в историю физики как «период электричества от трения».

Конец этому периоду положило «создание прибора, который по своим действиям сходен с лейденской банкой… но который, однако, действует непрерывно, то есть его заряд после каждого разряда восстанавливается сам собой». Так в 1799 году А. Вольта описывал свою электрическую батарею — великое изобретение, резко изменившее весь ход электрических исследований.

Вольтов столб, давший возможность получать сравнительно большие токи при невысоких напряжениях, сосредоточил внимание ученых на магнитных, механических и тепловых действиях электрического тока, которые к концу XIX века уже лежали в основе всей электротехники. Но лишь в XX веке начал возрождаться интерес к некогда заброшенному «электричеству от трения». И причиной этого возрождения стало важное изобретение, сделанное на рубеже столетий, — коронный разряд …

Читайте также:  Чертежи для печи для бани: строим своими руками

«Коронный» разряд

Промышленный опыт прошлого столетия свидетельствовал главным образом об отрицательных действиях «электричества от трения». Сами того не подозревая, инженеры строили электростатические генераторы огромных размеров и, увы, достаточно высокой эффективности. Мы говорим: «увы», поскольку их эффективность подтверждалась сильнейшими взрывами на пороховых заводах, мукомольных мельницах и сахарных фабриках.

Оказывается, невозможно транспортировать сахар, муку и вообще любой сухой порошок по трубам или транспортерам без того, чтобы они не накапливали в себе электрический заряд. Кожаные и прорезиненные ремни на вращающихся шкивах тоже наэлектризовываются до весьма высокого напряжения. Бумага, ткани, резиновые шнуры и ленты — и они сильно электризуются в процессе обработки. А если в воздухе висит мелкая горючая пыль — скажем, мука или сахарная пудра, — то проскочившая от наэлектризованного тела искра может вызвать взрыв.

XX век неимоверно расширил сферу вредного проявления электростатического электричества. Бесчисленные пластмассы, искусственные и синтетические волокна, лаки и краски, нефть, нефтепродукты и другие электризующиеся жидкости — вот далеко не полный перечень.

Электризуются самолеты во время полета. Электризуется нефть во время перекачки по трубопроводам, электризуется даже пар в процессе испарения и движения по трубам. Поэтому и в нашем веке внимание специалистов поначалу было направлено главным образом на то, чтобы снизить эффективность нечаянных электростатических генераторов, избавиться от электризации и ее неприятных последствий. И в дополнение к увлажнению обрабатываемых материалов и появляются методы ионизации воздуха — радиоактивные изотопы и коронный разряд .

Если к двум пластинам, разделенным сантиметровым промежутком, приложить напряжение, превышающее 30 тыс. в, происходит пробой — проскакивает искра, воздух перестает быть изолятором и становится проводником. А что произойдет, если приложить отрицательное напряжение в 100 тыс. в к проводу, проходящему в центре заземленного цилиндра радиусом 10 см?

Так оно и было бы, если бы речь шла о параллельных пластинах, создающих однородное электрическое поле в зазоре. Тонкий же провод в цилиндре создает неоднородное поле, около стенок цилиндра оно слабее, а в зоне, примыкающей к проводу, на 1 см может приходиться напряжение больше 30 тыс. в.

Для этого он и применялся поначалу. Но потом оказалось, что в подобном явлении таился ключ к широкому промышленному применению статического электричества. В 1905 году английский изобретатель Ф. Коттрелл стал пропускать сквозь трубу с коронным разрядом газ, загрязненный частицами сажи и золы. Получающиеся в разряде ионы «налипали» на твердые частицы и сообщали им большой отрицательный заряд, после чего такие частицы быстро отбрасывались электрическим полем на стенки заземленной трубы, из которой в результате выходил очищенный газ.

Коронный разряд, позволивший сообщать диэлектрическим телам заряды, во много раз большие тех, которые можно было сообщить им за счет трения, придал промышленное значение статическому электричеству. Опыты, прежде служившие для развлечения, легли в основу важных технических устройств и процессов. Появились установки для разделения всевозможных сыпучих смесей с помощью электростатики. Она стала широко применяться в технологических процессах полиграфии, обработки бумаги и пленок.

В электростатическом поле производится окраска, нанесение абразивных частиц, сухих порошков и даже коротких волокон на всякого рода подложки. Электростатическое поле и коронный разряд — главные участники ксерографического процесса для быстрого воспроизведения текстов и методов бесконтактной печати. Так входит в промышленность и в жизнь «электричество от трения», которым увлекались во второй половине XVIII века и которым мало занимались на протяжении последующих 150 лет. И в этом быстро растущем практическом применении электростатики секрет повышенного интереса к электростатическим генераторам, необходимым для приведения в действие всех этих важных технологических процессов.

Причины появления

Оно может возникать на изолированных проводниках, на поверхности или в объеме диэлектриков. Трение, возникающее при соприкосновении двух веществ разного рода, ведет к электризации диэлектриков. Это происходит из-за различных молекулярных и атомных сил. Можно сказать, что статическое электричество получается при нарушении их равновесия благодаря приобретению или потере электрона.

Объяснить этот процесс очень просто. Состояние равновесия атома достигается при наличии одинакового числа протонов и электронов. Перемещаясь от одного атома к другому, электроны формируют положительные и отрицательные ионы.

При их дисбалансе и возникает статическое электричество. Протоны и электроны имеют одинаковый электрический заряд, но с разной полярностью. Он измеряется в кулонах и определяет количество электричества, которое проходит за 1 сек. в поперечном сечении проводника. Статический заряд прямо пропорционален числу неустойчивых ионов, то есть дефициту или избытку электронов.

Статическое электричество способно генерироваться. Это происходит за счет отсутствия у положительного иона одного электрона, вследствие чего он может принимать от отрицательной частицы свободный электрон. В свою очередь отрицательный ион может представлять собой атом либо молекулу, обладающую большим количеством электронов. В этих случаях имеется один электрон, который способен нейтрализовать положительный заряд.

Основными причинами, влекущими за собой возникновение статического электричества, являются:

  • отдаление или контакт двух материалов;
  • быстрые температурные перепады;
  • УФ-излучение, радиация, сильные электрические поля;
  • операции, производимые путем нарезания (раскроечные станки или бумагорезальные машины);
  • наведение, то есть возникновение электрического поля, вызванного статическим зарядом.

Явление, называемое статическим электричеством, встречается повсеместно в быту. Электростатический разряд происходит при очень высоких показателях напряжения, но при низких токах. При этом не возникает опасности для человека. Несмотря на это, защита от статического электричества необходима, так как оно может быть опасным для многих элементов электроприборов. От него очень часто страдают транзисторы, микропроцессоры, схемы и т.д.

Читайте также:  Счастье в квадрате: часть третья — комнаты для двух мальчиков, 7 вариантов с планами

Меры защиты

Работая с радиоэлектронными компонентами, необходимо принимать меры и предотвращать накопление статического заряда. Прямая опасность существует при молниях, возникающих в процессе образования грозовых облаков. Облака вследствие движения воздушных потоков, которые насыщены водными парами, могут образовывать Также такие разряды часто возникают между заряженными облаками и землей. В этом случае нужна защита от статического электричества в виде молниеотводов.

Легкие получаемые в результате различных проявлений статического электричества, с первого взгляда безобидны, но это далеко не так. Это явление может скрывать в себе большую опасность, так как возникающая искра способна вызывать возгорание. Статическое электричество и защита от него – это два понятия, которые должны быть известны каждому, так как из-за незнания случаются порой серьезные неприятности. В быту и на производстве необходимо предупреждать возникновение такой разновидности электричества. Для этого следует проводить регулярно Легковоспламеняющиеся жидкости – это еще одна серьезная угроза. Ими необходимо пользоваться в хорошо проветриваемых местах, что позволяет частично предотвратить статическое электричество (и защита от него в таком случае вам почти гарантирована). Используйте в процессе работы с такими жидкостями натуральную одежду, заземление вращающихся механизмов и только металлическую тару для хранения жидкостей, способных быстро воспламеняться.

Причины возникновения и проявления

Статическое напряжение возникает из-за нарушения общего баланса электрически заряженных частичек, имеющихся в любой материи. Формируется оно не только по заранее спланированному сценарию: по желанию учителя или экспериментатора. На практике оно чаще всего проявляется без участия и вопреки его воле.

Простой пример: надевание одежды, изготовленной на основе синтетических тканей. Из-за трения о тело и последующего за этим возникновения статических зарядов материя начинает плотно облегать его и не позволяет придать наряду желанный вид. Единственно возможный выход в этой ситуации – обрызгать его специальным средством, называемым «антистатиком». Только таким способом удается снять излишки заряда с синтетического материала.

Другими характерными причинами образования статического заряда являются:

  • ощутимые перепады температур, происходящие к тому же очень резко;
  • высокий уровень радиации, приводящий к повышению энергии электронов и появлению в материале разнородно заряженных частиц;
  • наличие сильных индукционных и магнитных полей.

Первые две причины, из-за которых человека начинает «бить током», не нуждаются в особых пояснениях. В отличие от них, магнитная индукция представляется серьезной проблемой, особенно в последнее время.

С постоянным ростом количества бытовых приборов, во многих из которых имеются индуктивные элементы, влияние электромагнитных полей на человека резко возрастает. Одно из таких проявлений – электризация атмосферы из-за разделения частиц воздуха на заряженные электроны и ионы, что является по сути тем же проявлением статического электричества.

Постепенное накапливание факторов риска, связанных с самыми различными источниками посторонних полей, привели к отдельному направлению в науке, занимающимся исследованием степени их опасности. С другой стороны, ученые с давних пор задумывались о полезных свойствах электризации и возможности поставить этот эффект на службу человеку.

Минусы и плюсы проявления статики

К опасным проявлениям электростатики в первую очередь относят постоянное трение некачественной одежды о тело человека и накапливание на коже электрических зарядов. В технической области этот эффект особо остро проявляется при работе монтажников-специалистов по пайке микросхем. В данном случае он угрожает выходом из строя дорогостоящих чипов или даже целых устройств, собираемых на их основе. При сборке ценных и редких микрочипов требованиями безопасности предусмотрены специальные меры защиты от этих неприятных проявлений.

В технологиях, связанных с пайкой некоторых микросхем, электростатическая защита предполагает одевание на руку заземленного браслета, при наличии которого опасность устраняется за счет стекания зарядов на землю. Такие предупредительные меры касаются в основном устаревших К-МОП структур, все чаще вытесняемых современными микрочипами, имеющими встроенную защиту от статического электричества.

Опасность для человека

К опасным для человека проявлениям статики как таковой относят:

  • грозовые разряды, сопровождающиеся молнией – их причиной является длительное трение воздушных потоков; по возможным последствиям, включая пожарную опасность, они намного превосходят все остальные проявления;
  • воздействие зарядов на биологический покров (кожу) и появление сильных раздражений на ней;
  • опасные и неприятные разряды электричества через тело человека при прикосновении к металлическим частям незаземленного оборудования.

Последнее явление не имеет никакого отношения к критическим ударам тока, вызванным аварийными ситуациями, когда опасное напряжение попадает на корпус бытового прибора. Все эти вопросы касаются лишь внешней стороны проявлений статического электричества, избавиться от которых удается с помощью технических средств защиты. При более внимательном изучении этого процесса выясняется, что воздействие статики на соматику и организм человека способны привести к более серьезным последствиям:

  • систематические нарушения сна;
  • изменения тонуса сердечно-сосудистой системы;
  • сильная утомляемость;
  • возникновение проблем с нервной системой;
  • небольшие отклонения в работе мышечных тканей.

Хотя эти нарушения поначалу не очень заметны, со временем в организме накапливаются изменения, способные привести к серьезным отклонениям. Следствием плохого сна становятся проблемы с психикой, а та в свою очередь приводит к другим заболеваниям. Вред от этого эффекта в данном случае не вызывает сомнений.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: