Цікавий матеріал з розділу « Електричне проле»

Цікавий матеріал з розділу  « Електричне проле»

Застосування електричного поля

 

1.Ви застудилися? У вас грип? Вам допоможе електричне поле. Вчені з'ясували, що бактерії гинуть в сильному електричному полі, напруга якого 2000 Вольт. Якщо хворий на грип людина впродовж 5 годин буде знаходитися в приміщенні, де створено сильне електричне поле, то він відчує полегшення і швидше одужає.

М'ясо та масло, оброблені таким способом, не уражаються бактеріями і грибками протягом більше 40 днів

 

2.А у вас бронхіт? Це вже серйозно. Вам допоможе електрофорез. Електрофорез застосовується для введення в організм хворої людини ліки за допомогою електричного поля. Їх вводять з прокладок, змочених ліками і підкладених під електроди. Ліки, введені в організм таким способом, менше руйнуються, довше затримуються в тканинах.

 

3.У вас болять зуби? Врятувати вас від зубного болю можна за допомогою електричного поля. Дослідження показали, що біль завжди пов'язана з пониженням потенціалу електричного поля біля хворого ділянки. Біль завжди "негативна". Звідси і спосіб боротьби з нею. Якщо фрезу бормашини з'єднати з позитивним полюсом джерела постійного струму і доторкнутися нею хворого зуба, потенціали зрівняються і біль припиниться.

 

4.Наші шуби виглядають не гірше натуральних! І коштують вони дешевше. А допомогла їх створити електростатика.

Створення ворсу за допомогою електричного поля – це економічний і продуктивний спосіб виготовлення замінників оксамиту, замші, хутра та інших матеріалів. Цей спосіб полягає в тому, що дрібні частинки волокон шерсті або бавовни продуваються крізь заряджену металеву сітку. Рухаючись під дією електричного поля, вони потрапляють на оброблену клеєм поверхню трикотажного полотна, розташованого поблизу іншого електрода. Частинки рівномірно розподіляються на поверхні полотна і після висихання клею утворюється ворс.

 

5.Скупий платить двічі.

– Чого ти такий сумний?

– Пофарбував автомобіль, а фарба через тиждень обсипалася.

– А як же ти фарбував?

– Ясно як. Пензликом.

– Скупий платить двічі. Потрібно було в майстерню звернутися. Там фарбують за допомогою електричного поля. Між сітками поміщають предмет для фарбування. Через сітку продувають фарбу з розпилювача. На розпилювач подається негативний заряд, а на сітки - позитивний. Заряджені негативно крапельки фарби рухаються під дією електричного поля і, зустрівшись з предметом, осідають на його поверхні.Цей метод підвищує продуктивність праці, зменшує витрати фарби на 50%. Фарба лягає рівномірно, якісно. Цим способом фарбують деталі автомобіля, наносять жаростійкі покриття, покривають деталі шаром ізоляції.

– Дякую за інформацію. Обов'язково скористаюся твоїм радою

 

 

Застосування електричного поля.

 

Статистичний душ.

Для лікування захворювань нервової системи і прискорення  засвоєння ліків через поверхню шкіри  застосовують електричне поле. Цей метод називають статистичним душем або франклізацією (на честь вченого Франкліна). Хворого поміщують  між двома електродами, з’єднаними з джерелом постійної напруги 40- 50 кВ. Один електрод у вигляді зірки з невеликими вістрями направляють до хворого, розміщують над головою на відстані  10- 15 см. Другий  електрод знаходиться під ногами на ізолюючій підставці. Електричне поле найбільшу напруженість має поблизу вістря головного електроду, де і виникає тихий електричний розряд. В зоні розряду утворюється потік іонів який направляється до тіла хворого, найбільше в області голови, шиї. Аерони діють на нервові закінчення на шкірі в тій області, а також на рецептори слизової оболонки при вдиханні іонізованого повітря.

 

Люстра Чижевського.

У повітрі кімнат внаслідок дії нагрівальних приладів, телевізорів, моніторів утворюється велика кількість позитивних іонів, які пригнічують дихання і є шкідливими для нашої нервової системи, викликають втому. Навпаки, негативні іони повітря, яких є багато в хвойних  лісах дуже корисні  для людини, полегшують роботу  легень і засвоєння кисню. Люстра Чижевського, іонізуючи своїм електричним полем повітря і створює негативні.

 

Диск Гончарова.

У нетрадиційній медицині використовується ебонітовий диск, який електризується тертям об поверхню шкіри і створює всередині тіла людини слабкі електричні поля, які активізують обмінні процеси і прискорюють за живлення ран і переломів.

 

Електронний структуризатор води.

Організм у процесі життєдіяльності використовує лише воду з упорядкованим розташуванням молекул, на упорядкування яких витрачає багато енергії. Якщо пити структуровану воду, вона відразу ж засвоюється організмом, а вивільнена енергія йде на боротьбу організму з хворобами, тому така вода є цілющою. Одержати таку воду можна зі звичайної, опустивши в неї провідник, що створює напрямлене електричне поле.

 

 

Електричні фільтри для вловлювання частинок сажі і диму на ТЕС.

 У димохід вставляється металевий циліндр із дротиною по центру. Між ними створюється сильне електричне поле, під дією якого частинки електризуються, злипаються та осідають.

Ксерокси та лазерні принтери. У них під дією лазерних променів електризується поверхня паперу в тих місцях, де є напис чи зображення. Створюються електричні поля, які притягують до паперу порошок  - тонер. Він прилипає, а потім розплавляється при нагріванні.

 

Шкідлива дія електричного поля.

Провідники електричної мережі, трансформатори, побутові  електроприлади створюють навколо себе змінні електричні поля які потрапляючи на вхід підсилювачів звуку, магнітофонів, телевізорів, викликають гудіння. Спотворюють звук чи зображення. Щоб захистити прилади від полів, провідники оточують металевою сіткою – екранують. Якщо ми тривалий час знаходимось близько від провідників електромережі, то у нас виникає головний біль, з’являється  втома, дратівливість, біль у м’язах, підвищення температури. Дуже шкідливо коли ліжко стоїть так, що електропроводка проходить близько від голови. Основний спосіб захисту –екранування та збільшення відстані від джерел електричного поля

 

 

Електричні явища в живій природі

 

Біоманіпулятори можуть проводити важку і складну роботу гли­боко під водою, наприклад, підготувати до підйому з дна моря затонулий корабель. Досить поширеними є і такі роботи, як узяття про­би океанічного ґрунту і т. д. , причому оператор може бути як на по­верхні води, так і в дослідницькому підвідному кораблі!

Можливе зовсім інше використання біострумів. Це повернення до трудової діяльності інвалідів, що втратили кисть руки.

Перша модель штучної руки, керованої біострумами, була виго­товлена в Росії в 1957 р. Поступово модель біоманіпулятора-протеза удосконалювалася. І от влітку 1960 р. учасники першого Міжнародно­го конгресу Федерації з автоматичного керування, що проходив в Моск­ві, стали очевидцями такої надзвичайної картини: п'ятнадцятирічний хлопчик, що не має кисті руки, узяв штучною рукою шматок крейди і написав на дошці чітко та ясно: «Привіт учасникам конгресу!».

Організм людини та електричні заряди

Як впливає на людський організм статична електрика? Корисною чи шкідливою є електризація людського організму?

Ці питання постали ще понад 200 років тому, коли електризацію почали використовувати в лікувальних цілях. Відомо, що діяч Вели­кої французької революції учений Ж. П. Марат (1743-1793) успішно застосовував електролікування і мріяв «зайнятися електрикою в га­лузі медицини, наукою, яка так цікавить суспільство». Фізіотера­певти й сьогодні широко застосовують при лікуванні деяких захво­рювань нервової системи електростатичне поле високої напруги — франклінізацію. Ця процедура триває протягом кількох хвилин. А як впливає на організм людини тривала дія електричних зарядів, які виникають на одязі, або перебуванні в приміщенні з сильним елек­тричним полем?

Однозначно відповісти на це питання не можна. Електризація, що виникає, наприклад, під час носіння білизни з полівінілхлориду, допомагає при лікуванні радикулітів, невралгії, плекситу і навіть де­яких форм ревматизму.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

На основі досліджень, проведених у Ленінградському інституті охорони праці, було встановлено, що постійний струм силою від 0 до 20 мкА не спричинює помітних фізіологічних зрушень в організмі людини навіть при тривалій дії.

 

 

Електричні явища в живій природі

 

 

У людей з підвищеною чутливістю внаслідок дії навіть нешкідливих електричних розрядів можуть виникнути неприємні відчуття, які ведуть до електроневрозів: людина легко збуджується, в неї виникає головний біль, починає «стрибати» кров'яний тиск, погіршується сов. А ці явища можуть стати причиною побічних захворювань.

Особливо часто неприємні відчуття спостерігаються у людей, які працюють на шліфувальних верстатах у меблевій чи взуттєвій про­мисловості. У процесі шліфування оператор тримає в руках оброблю­ваний предмет або шліфувальний інструмент, і в цьому випадку шлі­фувальний верстат перетворюється у своєрідну машину Геріке. Не­приємні відчуття легко усунути, заземливши верстат, щоб запобігти накопиченню електричного заряду.                                                                                                                                                                                                                                        

Проте, виявляється, не завжди з електризацією треба боротися, не всякі електричні заряди треба негайно нейтралізувати. Людина, як і все живе, постійно перебуває в електростатичному полі Землі. Воно певним чином впливає на життєдіяльність організму, і коли лю­дину ізолювати від цього поля, то це негативно позначається на її са­мопочутті. Так, деякі люди погано почувають себе в суцільнометале­вих вагонах, літаках, кабінах автомобілів, де електростатичне поле Землі екранується металевим корпусом.

 Учені університету західнонімецького міста Саарбрюкен провели до­слідження, які показують, що статичні електричні заряди істотно впли­вають на функціонування людського організму. За допомогою  спеціаль­них пристроїв було ліквідовано статичні заряди у всіх приміщеннях однієї місцевої школи. В результаті виявилося, що знання на екзаменах цих учнів виявились значно гірші, ніж результати їхніх однолітків із сусідньої школи, які мали таку саму підготовку. Відсутність електростатичних  зарядів у залізобе­тонних приміщеннях іноді призводить до численних скарг на швидку стомлюваність, головний біль, неможливість глибоко зосередитися.

Електротерапія

Сучасна фізіотерапія дуже різноманітна — це термотерапія, водо­лікування, ультразвук і т. ін. Зупинімося на деяких методах електро­терапії. Це статичний душ та аероіонотерапія, гальванізація й елек­трофорез, терапія імпульсними низькочастотним і струмами, магнітотерапія, дарсонвалізація, УВЧ-терапія, ультразвукова терапія, ультрафіолетове опромінення і т. ін.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Електризація та її врахування

 

Сьогодні технічний прогрес не лише розширює можливості людини, її влади над природою, але одночасно ставить багато проблем. Сьогодні  в різних галузях використовуються  сильні електричні поля, в побуті використовуємо синтетичні матеріали. Такі матеріали мають властивість накопичувати електричні запряди, тому потрібно розв’язувати проблеми, які пов’язані з впливом електричного поля на технологічні процеси, на організм людини.

.На одному з целюлозно- паперових  комбінатів деякий час не могли знайти причину частого обриву паперової рухомої стрічки. Запрошені вчені вияснили ,що причина в електризації стрічки об валки. Ця самовільна електризація небезпечна так, як може бути причиною пожару. Збільшивши вологість в приміщенні комбінату, позбулись проблеми, стрічка не обривалась.

.При терті в повітрі електризується літак. Тому при приземленні літака до нього не можна приставляти металевий трап, бо можливий сильний розряд, який викликає пожежу. Тому спочатку літак розряджають, опускаючи на землю металевий трос, з’єднаний з обшивкою літака, тому розряд відбувається між землею та тросом.

.Розряди електрики виникають і тоді, коли людина ходить по полімерним покриттям підлоги сучасних квартир, синтетичним коврам, або знімає з себе нейлоновий одяг. Електризація  синтетичної білизни під час її носіння стає навіть корисною: допомагає при ревматизмі, подагрі. Сильні електричні поля використовують в медицині при створенні електроаерозолей. Вони являють собою лікарські або інші біологічні речовини, розпилені в електростатичному полі і мають ряд властивостей, які відрізняються від звичайних аєрозолей: краплини невеликі, менше злипаються, глибоко проникають у відповідні органи людини. Дихаючи в такому електричному полі ліки проникають в легені, до найменших ділянок-альвеол, створюють в них запаси ліків, або інших біологічно активних  речовин. Дихаючи повітрям після грози легені людини також наповнюються озоном ,тому після грози легше дихати. При дотику наелектризованого тіла з заземленою поверхнею відбувається електричний розряд. Розрядний струм силою до 20 мкА не викликає помітних фізіологічних змін в організмі людини, навіть при довгочасному впливі. Тому розряди в побуті не шкідливі для здоров’я людини.

В результаті досліджень, проведених вченими-біофізиками, встановлено, що розрядний струм силою до 20мкА не викликає замітних фізіологічних змін в організмі людини при довготривалій дії.

В домашніх умовах нейтралізувати електричні заряди досить легко: підвищити відносну вологість до 60-70% , обробити поверхню спеціальними  речовинами: гідро хлоридом кальцію,   препаратом «антистатик».

 

 

Як люди познайомились з електричним полем?

Електричні явища людям відомі ще в давнину. Фалес Мілетський описав явище притягання бурштином дрібних пилинок та пуху, а якщо потерти кулю, відлиту із сірки або скла, вона виявить ті ж самі властивості, що й бурштин. Із давньогрецької бурштин - «електрон», тому такі випадки стали називати електризацією, а самі явища - електричними. У середні віки навчились робити електрофорні  машини, що давали іскру завдовжки кілька сантиметрів. Однак постійно працюючі джерела електрики з’явились пізніше –тільки наприкінці вісімнадцятого століття.

 

 

 

Хто довів електричну природу блискавок?

1752року американський вчений Бенджамін Франклін намагався знайти зв'язок між електрикою та блискавкою, здійснюючи небезпечний дослід: він установив на повітряного змія металеву пластинку, а на кінець каната прив’язав металевий ключ, став очікувати бурю. Повітряний змій запустив усередину грозових хмар, то на металевій пластині він побачив іскри і відчув електричний удар, спричинений електричним струмом, що пройшов по канату від змія до ключа. Цей дослід не можна повторювати самостійно –це дуже небезпечно. Саме Франклін винайшов і застосував громовідвід (або блискавковідвід). У наші дні всі будинки оснащені громовідводами, металеві провідники по яких у разі влучення блискавки спрямовують електричний заряд в землю, запобігаючи ушкодженню будинків.

 

 

 

Як об’єкти заряджаються електричними зарядами?

Будь який предмет складається з атомів. В атомах є однакова кількість протонів та електронів, якщо атом нейтральний. Позитивні заряди компенсуються негативними зарядами електронів. І якщо цей баланс порушується, то предмет отримує електричний заряд. Наприклад, якщо потерти повітряну кульку об вовняний одяг, електрони з неї переходять на кульку, надаючи їй негативного заряду. У свою чергу одяг, втративши електрони, набуває позитивного заряду. Протилежно заряджені тіла завжди притягуються один до одного. Тому  повітряна кулька приклеюється до одягу.

 

 

 

Вплив атмосфери на людину.

В атмосфері діють доволі сильні електричні поля. За нормальних умов електричне поле Землі має більш високий потенціал, ніж хмари, тому воно напрямлене знизу вгору. Зміни силової або енергетичної характеристики цього поля впливають на самопочуття і здоров’я  людей. У 1960 році лікар К. Жердель опублікував цікаві дані про вплив зміни електричного потенціалу на хворих: у них спостерігалося збільшення кількості випадків безсоння, посилення болю, напади мігрені... Біофізики вважають , що внаслідок потрапляння в організм більшої, ніж звичайно, кількості електрично заряджених частинок,  збільшується  напруженість поля людини, що приводить до розладу нервової системи та інших функцій системи.

Історія створення конденсаторів - Лейденська банка

У 1745 році в Лейдені німецький фізик Евальд Юрген фон Клейст та голландський фізик Пітер ван Мушенбрук створили перший конденсатор — «лейденську банку». Назву винаходу дав французький фізик Жан-Антуан Нолле. Це була закупорена наповнена водою скляна банка, обклеєна всередині і зовні фольгою. Крізь кришку у банку був уведений металевий стрижень. Лейденська банка дозволяла накопичувати і зберігати порівняно великі заряди, порядку мікрокулона. Завдяки Лейденській банці вдалося вперше штучним шляхом отримати електричну іскру. Дослід з лейденською банкою було повторено Ж.Нолле в присутності французького короля. Вчений утворив ланцюг із 180 солдатів-гвардійців, що тримались за руки, причому перший у ланцюгу тримав банку в руці, а останній — торкався дроту, викликаючи проскакування іскри. Ймовірно, звідси бере початок термін «електричний ланцюг».

Винайдення лейденської банки стимулювало вивчення електрики та електропровідних властивостей деяких матеріалів. Досліди з лейденською банкою стали проводити фізики різних країн, а в 1746–1747 роках перші теорії лейденської банки розробили знаменитий американський вчений Бенджамін Франклін та англієць В. Уатсон. З'ясувалося, що метали — кращі провідники електрики. Одним з найважливіших наслідків винаходу лейденської банки стало встановлення впливу електричних розрядів на організм людини, що привело до зародження електромедицини — це було перше порівняно широке практичне застосування електрики, котре зіграло значну роль у поглибленні вивчення електричних явищ.

При проведенні досліджень з банкою було встановлено, що кількість електрики, накопиченої у банці, пропорційна до розміру обкладок і обернено пропорційна товщині ізоляційного шару. Перший плоский конденсатор створив у 1783 італійський фізик Алессандро Вольта.

Історичний матеріал про конденсатор

 

1.Історична довідка: 1. У 17 – 18 ст. електрику уявляли як деяку рідину, невагому й електричну, яка могла  «вливатись» і «виливатись»  у провідник. Звідси зрозуміле виникнення терміну «ємність» провідника.

 

2.Слово конденсатор походить від латинського слова що означає згущення. Цим словом  підкреслюють, що прилад дозволяє зібрати та зберігати електричні заряди і зв’язане з ними електричне поле.

 

3. Найперший конденсатор – лейденська банка- створена в 18 ст. –це наповнена ртуттю склянка із станіольовою пластиною ззовні. Давала великий заряд.  В. Рентген проводив досліди, використовуючи лейденську банку.

 

 

Електростатичне поле і людина

 

Електростатичне поле діє на живі організми. Ще в 1745 році І. Краценштейн намагався лікувати параліч електричними «ударами», імпульсами. У1802 році учень Гальвані  Альдіні вперше зробив спробу повернути до життя серце померлого за допомогою електричного розряду. В 1922 році хірург Бостон застосував розряд конденсатора і повернув до життя пацієнта, що перебував у стані клінічної смерті.

Електричні потенціали, що виникають у клітинах, тканинах організму називають біопотенціалами .Вони утворюються внаслідок концентрації позитивних та негативних іонів всередині та ззовні клітини. Підчас збудження клітини змінюється знак і значення потенціалу. Це явище назвали біопотенціальною дією. Це імпульс струму. Ліва частина тіла людини від вісі, що проходить через серце, ліве плече і праве підребер’я має від’ємний потенціал, права – додатний. Електричне поле людини також характеризується еквіпотенціальною поверхнею.

 

Біопотенціали. Біоритми. Біопотенціалами називають різницю електричних потенціалів, які виникають у клітинах, тканинах і органах живого організму. Біопотенціалами окремих клітин, сумуючись, утворюють результуючу різницю потенціалів, зміна якої в часі характерна для організму (біоритми). Цю різницю можна  зареєструвати. Найпоширеніша реєстрація потенціалів серця (ЕКГ – ел серця – (0,10 – 5,00)*10^-3 В;

Біопотенціали м’язів –(0.1 – 50,0)*10^-3 В.

 

Електроанестезія та електросон.

Електроанестезія досягається дією на мозок нешкідливих імпульсів електричного с ектрокардіографія), головного мозку(ЕЕГ – електроенцефалографія), а також периферійних нервових стволів і м’язів (ЕМГ – електроміографія):

Біопотенціали мозку –(0.01 -0.50)*10^-3 В;

Біопотенціали струму через електроди, які прикладаються до шкіри людини. Імпульси поперемінно подаються з трьох пар електродів, закріплених на голові  хворого. Завдяки цьому струм діє практично на всі структури людського мозку, які відповідають за блокаду больового подразнення. За допомогою технічного пристрою можна задавати програму в формі електричних імпульсів, а живий організм здійснюватиме цю програму. Така система є в апараті для лікування електросном. Імпульси, що діють на мозок викликають гальмування нервових процесів, і людина  засинає.

 

Зубний біль та електричне поле.

Кожному відомі неприємні відчуття, викликані зубним болем. Виникнення болю завжди пов’язане зі зменшенням потенціалу. Біль завжди електрично « від’ємний»! звідси і метод боротьби з ним: негативний полюс з’єднують з тілом людини, а  до хворого зубу прикладають позитивний полюс, то біль проходить. Тому на бормашину подають негативний полюс.

 

Людина – конденсатор.

У структурі тканин є системи, які складаються з двох середовищ, що добре проводять струм, але розділених поганим провідником або діелектриком. В основному структурному елементі-клінині-біля зовнішнього шару протоплазми(клітинної мембрани або оболонки) дуже низька електропровідність, а протоплазма, яка омиває клітину, має досить високу провідність. Такі системи подібні до конденсаторів. Під час проходження електричного струму спостерігаються поляризаційні явища, наприклад, відбувається накопичення зарядів(йонів) у напівпроникнених перегородках.

 

Людина – конденсатор

При проходженні через тіло людини заряду відбувається розкладання крові та інших рідин. У структурі тканин є системи, що складаються з двох середовищ, які добре проводять струм (тихорецька рідина ), вони розділені діелектриком. Клітина людини має два провідні шари, протоплазму (клітинна мембрана )Тому клітина цим  схожа з конденсатором.

Як приклад: м’язи  руки людини мають ємність  0,01-0,02 мкФ

 

В Українському інституті  охорони праці  дослідили, що одночасний заряд до 30 мКл за 1с вже може  викликати фізіологічні зміни в організмі людини.

Стан нервової системи людини визначається збудженням та гальмуванням нервових клітин. Процеси в нервових клітинах пояснюються передачею імпульсів до органів людини на рівні клітин. Цей процес регулює  заряд та ємність клітин

 

.Чи завжди слід боротись із «електричним зарядом»?

Але не завжди з електризацією потрібно боротись, не кожні заряди потрібно негайно нейтралізувати. Якщо людей зовсім нейтралізувати від  електричного поля – це позначиться на її самопочутті: відчуття страху, тривоги,  нервозність, депресія, головна біль, зміна тиску.

Похід до перукаря – миття голови – знімає статистичний заряд з волосся людини. У людини стає краще самопочуття. Гребінець для волосся краще підбирати кістяний, або дерев’яний. Зволожене волосся втрачає електричний заряд . Людина поліпшує свій «електричний» стан  коли ходить босою по землі, траві – тим самим нормалізує свій потенціал, зрівнює з потенціалом Землі. А  як чудово нам дихати після грози!

В Саарбрюкенському місцевому університеті , Німеччина  проводили дослідження студенти . Їх результати досліджень приголомшили: певний статистичний заряд поліпшує роботу мозку, дихання, опорно- рухового апарату.

З віком статичний заряд людини зменшується,  у робітників інтелектуальної діяльності вищий ніж у працівників фізичної праці.

 

   Рослини - конденсатори

Бактерії деяких подорослів можна вважати конденсаторами. Адже водорості накопичують в своєму стеблі заряд  10 ^-8 Кл, при напрузі   0,5-1В.

Росянку – рослину, що живиться мухами, також можна вважати конденсатором.  Ця «мухоловка» накопичує заряд при напрузі 0,001В за 20с. Цим зарядом паралізує  здобич.

 

 

 

 

 

Історичний матеріал про конденсатор

 

1.Історична довідка: 1. У 17 – 18 ст. електрику уявляли як деяку рідину, невагому й електричну, яка могла  «вливатись» і «виливатись»  у провідник. Звідси зрозуміле виникнення терміну «ємність» провідника.

 

2.Слово конденсатор походить від латинського слова що означає згущення. Цим словом  підкреслюють, що прилад дозволяє зібрати та зберігати електричні заряди і зв’язане з ними електричне поле.

 

3. Найперший конденсатор – лейденська банка- створена в 18 ст. –це наповнена ртуттю склянка із станіольовою пластиною ззовні. Давала великий заряд.  В. Рентген проводив досліди, використовуючи лейденську банку.

 

4 Найбільший  природний конденсатор-хмара –Земля. Його розряд – блискавка. Людина, що загинула від експериментів таким конденсатором – товариш М.В.Ломоносова  Ріхман.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З історії електростатики

 

 

Дуже давно (десь 2500 років тому) люди помітили, що після натирання бурштину шерстю він починає притягувати до себе дрібні предмети. Легенда розповідає, що юна дочка знаменитого давньогрецького математика і філософа Фалеса Мілетського не могла ніяк відчистити бурштинове веретено від пилинок, які до нього пристали. З давньогрецької бурштин – електрон. Термін «електрика» був уведений у 1600 р. англійським природознавцем і придворним лікарем королеви Єлизавети I Уїльямом Гілбертом (1544 – 1603).

 

 

 

 

Звідки ж беруться електричні заряди?

 

Відповідь на це запитання пов’язана зі структурою речовини. Атоми складаються із заряджених частинок: ядро, в якому є протони і нейтрони, заряджене позитивно, і електрони, заряджені негативно.

Заряд протона і електрона найменший (елементарний). У протона він додатній q_пр=-1,6*10^-19 Кл, а в електрона – від’ємний q_ел=-1,6*10^-19 Кл.

Нейтрони не мають заряду (нейтральні).

Оскільки в атомі кількість протонів у ядрі така сама, як кількість електронів, то атом в цілому нейтральний. Тому у звичайному стані речовина не виявляє електричних властивостей. При натиранні тіла з його знімається чи додається на неї деяка кількість зарядів. Наприклад, при натиранні скла шовком частина негативних зарядів (електронів) переходить зі скла на шовк, скло заряджається позитивно (не вистачає електронів), а шовк негативно (забагато електронів).

Атом, який утратив один або кілька електронів, називається позитивним йоном, а атом, який приєднав до себе один або кілька електронів – негативним йоном (це також заряджені частинки). Навколо зарядів виникає електричне поле. Саме електричне поле змушує вільні частинки рухатися.

Якщо заряди куль досить великі, а відстань між ними дуже мала, то електрони можуть «перескочити» від від’ємної кулі на додатну і без провідника. Тоді ми спостерігаємо іскру.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цікаво про блискавки

 

Блискавка – це гігантська електрична іскра, яка виникає між наелектризованими хмарами чи хмарами і землею. При цьому протікає величезний струм, який розігріває дуже швидко повітря і воно ніби вибухає – ми чуємо грім.

Коли ми в темряві проводимо рукою по поліетиленовому пакету чи знімаємо синтетичний одяг, то бачимо іскри чи чуємо тріск – це і є мініатюрні іскри-блискавки.

Цікаво знати, звідки беруться заряди у хмар і що відбувається під час блискавки?

Виявляється на Землю з космосу падає потік космічного випромінювання, джерелом якого є зорі. Космічні промені вибивають з атомів атмосфери електрони і в повітрі з’являються вільні позитивні йони та електрони. 

Космічні промені значно послаблюються атмосферою, тому біля поверхні Землі вільних зарядів мало. Але під час переміщення повітряних потоків,  що містять водяну пару і маленькі крапельки води (хмари), відбувається електризація: одні хмари заряджаються позитивно, інші – негативно. Електричне поле, яке при цьому виникає, може настільки сильним, що розганяє електрони в повітрі до величезної швидкості. А вони при зіткненні з молекулами повітря іонізують їх, тобто вибивають з них електрони. Саме тоді починається блискавка.

  Фронтові грози спричинюються не  підніманням повітряних мас внаслідок конвекції, а зміщенням їх під час вклинення в теплі маси холодних, щільних. Клин такого холодного фронту піднімає вгору маси теплого фронту. Рухаються вони розтягнутим фронтом з великою швидкістю в напрямі руху циклону. Швидке піднімання повітряних мас спричинює, як і у випадку сильної конвекції, утворення грозових хмар.

     Це все про утворення хмар та їх рух. А до чого тут електрика? Адже блискавка – це гігантські електричні іскри !

     Електричні явища грози безпосередньо зв’язані з бурхливим процесом опадів: складні процеси тертя, ударів, розщеплення краплинок або крижаних кристаликів на частини приводять до утворення в хмарах електричних зарядів. При цьому позитивно заряджені краплинки звичайно повітряним потоком відносяться у верхню частину хмари.

 

Перетворюючись у крижані кристалики, вони утворюють шапку газової хмари.

Нагромадження у грозовій хмарі великих зарядів спричинює потужні іскрові розряди, які між окремими частинами хмари, так і між двома різними бачимо як блискавки. Напругу між хмарами і землею оцінюють десятками і сотнями мільйонів вольтів. Довжина іскри досягає 10 км. Блискавці передує виникнення слабко світного каналу, що тягнеться в напрямі до землі. Коли канал досягне землі, по ньому проходить основний заряд блискавки з швидкістю в десятки тисяч кілометрів за секунду. Отже, тривалість блискавки – близько 0,001 с.

    Тому, якщо вам доведеться колись спостерігати рух пішоходів і автомашин уночі під час грози, при світлі блискавки, то ви побачити дивну картину. Рух ніби зупинився, колеса нерухомості. Пішоходи ніби застигли у тій позі, в якій їх застав спалах блискавки. Слабкосвітний канал, який передував блискавці, це скупчення іонізованих частинок. У повітрі завжди є деяка кількість таких частинок. Під впливом сильного електричного поля між хмарою і землею  кількість частинок лавиноподібно зростає. Під час розщеплення молекул у процесі утворення нових іонів виникає проміння, яке поширюється з швидкістю світла.  Це проміння спричинює нові розщеплення і виникнення нових лавин. Раніше утворені лавини наздоганяють їх і зливаються з ними в слабко світлий канал, по якому й прямує потужний потік електронів – основний заряд блискавки.

     Статистика твердить, що на всій земній кулі одночасно відбувається 1800 гроз і що близько 100 блискавок спалахує щосекунди. Це дає велику потужність.

     Організація величезної єдиної мережі грозових станцій, можливо, зацікавить інженерів у майбутньому. А поки що люди більше уваги приділяють не використанню гроз, а захисту від шкідливих їх наслідків. Вважається, що блисковідвід приймає на себе й відводить у землю грозові розряди. В окремих випадках це можливо, але все-таки основне призначення блисковідводу не приймати на себе удар, а не допускати, щоб такий удар стався. Це досягається тим, що з вістря блисковідводу відбувається тихий розряд. При цьому напруженість електричного поля в деякому об’ємі простору навколо блискавковідводу зменшується, внаслідок чого зменшується й імовірність удару блискавки.