Статична електрика виникає у разі порушення внутрішньоатомної або внутрішньомолекулярної рівноваги внаслідок придбання або втрати електрона

Про матеріал

Як генерується статична електрика?

Основні причини появи статичної електрики:

1. Контакт між двома матеріалами та їх відділення один від одного (включаючи тертя, намотування / розмотування і пр.).

2. Швидкий температурний перепад (наприклад, в момент приміщення матеріалу в духову шафу).

3. Радіація з високими значеннями енергії, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівські X-промені, сильні електричні поля (непересічні для промислових виробництв).

4. Різальні операції (наприклад, на розкроювальних верстатах або паперорізальних машинах).

5. Наведення (викликане статичним зарядом виникнення електричного поля).

Перегляд файлу

1

 

 

Роботу виконала:

Гульман Олександр Володимирович,

вчитель математики та фізики

 

 

 

2017 рік


Зміст

Що таке статична електрика

Полярність заряду

Проблеми, пов'язані зі статичною електрикою

Електростатичне тяжіння / відштовхування

Ризик виникнення пожежі

Типи розряду

Іскровий розряд

Кистьовий розряд

Ковзний кистьовий розряд

Джерело і енергія розряду

Мінімальна енергія займання МеВ

Електричний удар

Електричний удар, спровокований обладнанням

Використання статичної електрики

Електричні явища в живій природі

Статична електрика в природі і техніці

Коли електризація тіл корисна

Маляр без пензлика

Електричні копченості

Електричний ворс

Як ловлять пил

Змішування речовин

Принцип роботи резистивних сенсорних екранів

П'ятипровідний резистивний екран

Принцип роботи ємнісних сенсорних екранів

Принцип роботи проекційно-ємнісних сенсорних екранів

Мої дослідження

Висновок

Список використаних джерел

 

 

 

 


Що таке статична електрика

Статична електрика виникає у разі порушення внутрішньоатомної або внутрішньомолекулярної рівноваги внаслідок придбання або втрати електрона. Зазвичай атом знаходиться в рівноважному стані завдяки однаковому числу позитивних і негативних частинок - протонів і електронів. Електрони можуть легко переміщуватись від одного атома до іншого. При цьому вони формують позитивні (де відсутній електрон) або негативні (одиночний електрон чи атом з додатковим електроном) іони. Коли відбувається такий дисбаланс, виникає статична електрика.

Електричний заряд електрона - (-) 1,6 * 10-19 кулон. Протон з таким же за величиною зарядом має позитивну полярність. Статичний заряд в кулонах прямо пропорційний надлишку або дефіциту електронів, тобто числу нестійких іонів. Кулон - це основна одиниця статичного заряду, визначальна кількість електрики, що проходить через поперечний переріз провідника за 1 секунду при силі струму в 1 ампер.

У позитивного іона відсутній один електрон, отже, він може легко приймати електрон від негативно зарядженої частинки. Негативний іон в свою чергу може бути або одиночним електроном, або атомом / молекулою з великим числом електронів. В обох випадках існує електрон, здатний нейтралізувати позитивний заряд.

Як генерується статична електрика?

Основні причини появи статичної електрики:

1. Контакт між двома матеріалами та їх відділення один від одного (включаючи тертя, намотування / розмотування і пр.).

2. Швидкий температурний перепад (наприклад, в момент приміщення матеріалу в духову шафу).

3. Радіація з високими значеннями енергії, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівські X-промені, сильні електричні поля (непересічні для промислових виробництв).

4. Різальні операції (наприклад, на розкроювальних верстатах або паперорізальних машинах).

5. Наведення (викликане статичним зарядом виникнення електричного поля).

Поверхневий контакт і поділ матеріалів, можливо, є найбільш поширеними причинами виникнення статичної електрики на виробництвах, пов'язаних з обробкою рулонних плівок і листових пластиків. Статичний заряд генерується в процесі розмотування / намотування матеріалів або переміщення відносно один одного різних матеріалів. Цей процес не цілком зрозумілий, але найбільш правдиве пояснення появи статичної електрики в даному випадку може бути отримане проведенням аналогії з плоским конденсатором, в якому механічна енергія при поділі пластин перетворюється в електричну:

В результаті  напруга = початкова напруга  (кінцева відстань між пластинами / початкова відстань між пластинами). Коли синтетична плівка торкається вала, який подає або приймає, то  невеликий заряд, що перетікає від матеріалу до валу, провокує дисбаланс. У міру того, як матеріал долає зону контакту з валом, напруга зростає так само, як у випадку з конденсаторними пластинами в момент їх поділу.

Практика показує, що амплітуда сумарної напруги обмежена внаслідок електричного пробою, що виникає в проміжку між сусідніми матеріалами, поверхневої провідності та інших факторів. На виході плівки з контактної зони часто можна чути слабке потріскування або спостерігати іскріння. Це відбувається в момент, коли статичний заряд досягає величини, достатньої для пробою навколишнього повітря. До контакту з валом синтетична плівка з точки зору електрики нейтральна, але в процесі переміщення і контакту з поверхнями, що подають потік електронів, які спрямовуються на плівку, вона заряджається негативним зарядом. Якщо вал металевий і заземлений, його позитивний заряд швидко спадає.

Велика частина устаткування має багато валів, тому величина заряду і його полярність можуть часто змінюватися. Найкращий спосіб контролю статичного заряду - це його точне визначення на ділянці безпосередньо перед проблемною зоною. Якщо заряд нейтралізований занадто рано, він може відновитися до того, як плівка досягне цієї проблемної зони.  У теорії виникнення статичного заряду може бути проілюстровано простою електричною схемою: C - виконує функцію конденсатора, який накопичує заряд, як батарея. Це зазвичай поверхня матеріалу або виробу.

R - опір, здатний послабити заряд матеріалу / механізму (зазвичай при слабкій циркуляції струму). Якщо матеріал є провідником, заряд передається на землю і не створює проблем. Якщо ж матеріал є ізолятором, заряд не зможе передаватись, і виникають складнощі. Іскровий розряд виникає в тому випадку, коли напруга накопиченого заряду досягає граничного порогу.

Струмове  навантаження - заряд, що був генерований, наприклад, в процесі переміщення плівки по валу. Струм заряду заряджає конденсатор (об'єкт) і підвищує його напругу U. У той час як напруга підвищується, струм тече через опір R. Баланс буде досягнутий в момент, коли струм заряду буде дорівнювати струму, циркулюючому по замкнутому контуру опору. (Закон Ома:   U = I * R).

Якщо об'єкт має здатність накопичувати значний заряд, і якщо має місце висока напруга, статична електрика призводить до виникнення таких серйозних проблем, як іскріння, електростатичне відштовхування / притягання або електричного ураження персоналу.

Полярність заряду

Статичний заряд може бути або позитивним, або негативним. Для розрядників постійного струму (AC) і пасивних розрядників (щіток) полярність заряду зазвичай не важлива.

Проблеми, пов'язані зі статичною електрикою

Існує 4 основні області:

Статичний розряд в електроніці

На цю проблему необхідно звернути увагу, тому що вона часто виникає у процесі роботи з електронними блоками і компонентами, що використовуються в сучасних контрольно-вимірювальних пристроях. Струм розряду породжує тепло, яке призводить до руйнування з'єднань, перериванню контактів і розриву доріжок мікросхем. Висока напруга знищує також тонку оксидну плівку на польових транзисторах і інших елементах, що мають покриття.

Часто компоненти не повністю виходять з ладу, що можна вважати ще більш небезпечним, оскільки несправність виявляється не відразу, а в непередбачуваний момент в процесі експлуатації пристрою.

Загальне правило: при роботі з чутливими до статичної електрики деталями та пристроями необхідно завжди приймати заходи для нейтралізації заряду, накопиченого на тілі людини. Детальна інформація з цього питання міститься в документах європейського стандарту CECC 00015.

Електростатичне тяжіння / відштовхування

Це, можливо, найбільш широко поширена проблема, що виникає на підприємствах, пов'язаних з виробництвом і обробкою пластмас, паперу, текстилю та в суміжних галузях. Вона проявляється в тому, що матеріали самостійно змінюють свою поведінку - склеюються між собою або, навпаки, відштовхуються, прилипають до обладнання, притягають пил, неправильно намотуються на приймальний пристрій та ін. Притягання / відштовхування відбувається відповідно до закону Кулона, в основі якого лежить принцип протилежності квадрата. У простій формі він виражається наступним чином:

Сила тяжіння або відштовхування (у Ньютона) = Заряд (А) х Заряд (В) / (Відстань між об'єктами 2 (в метрах)).

Отже, інтенсивність прояву цього ефекту безпосередньо пов'язана з амплітудою статичного заряду і відстанню між об'єктами, що притягуються або відштовхуються. Притягання і відштовхування відбувається в напрямку силових ліній електричного поля. Якщо два заряди мають однакову полярність - вони відштовхуються, якщо протилежну - притягуються. Якщо один з об'єктів заряджений, він буде провокувати притягання, створюючи дзеркальну копію заряду на нейтральних об'єктах.

Ризик виникнення пожежі

Ризик виникнення пожежі не є спільною проблемою для всіх виробництв. Але вірогідність спалаху дуже велика на поліграфічних та інших підприємствах, де використовуються легкозаймисті розчинники.

У небезпечних зонах найбільш поширеними джерелами займання є незаземлені обладнання та рухливі провідники. Якщо на операторі, що знаходиться в небезпечній зоні, надіте спортивне взуття або туфлі на підошві, що не проводить струм, то існує ризик, що його тіло буде генерувати заряд, здатний спровокувати спалах розчинників. Незаземлені провідні деталі машин також становлять небезпеку. Все, що знаходиться в небезпечній зоні повинно бути добре заземлено.

Нижченаведена інформація дає коротке пояснення здатності статичного розряду провокувати загоряння в легкозаймистих середовищах. Важливо, щоб недосвідчені продавці були заздалегідь проінформовані про види обладнання, щоб не допустити помилки в підборі пристроїв для використання в таких умовах.

Здатність розряду провокувати загоряння залежить від багатьох змінних факторів:

- Типу розряду;

- Потужності розряду;

- Джерела розряду;

- Енергії розряду;

- Наявності легкозаймистою середовища (розчинників в газовій фазі, пилу або горючих рідин);

- Мінімальної енергії запалювання (МеВ) легкозаймистою середовища.

Типи розряду

Існує три основних типи - іскровий, кистьовий і ковзний кистьовий розряди. Коронний розряд в даному випадку до уваги не береться, оскільки він відрізняється невисокою енергією і виникає досить повільно. Коронний розряд найчастіше безпечний, його слід враховувати тільки в зонах дуже високої пожежо - та вибухонебезпечності.

Іскровий розряд

В основному він виникає від ізольованого об'єкта, що помірно проводить електричний струм. Це може бути тіло людини, деталь машини чи інструмент. Передбачається, що вся енергія заряду розсіюється в момент іскріння. Якщо енергія вище МеВ парів розчинника, може статися займання. Енергія іскри розраховується наступним чином: Е (у Джоулях) = ½ С U2.

Кистьовий розряд

Кистьовий розряд виникає, коли загострені частини деталей устаткування концентрують заряд на поверхнях діелектричних матеріалів, ізоляційні властивості яких приводять до його накопичення. Кистьовий розряд відрізняється більш низькою енергією у порівнянні з іскровим і, відповідно, представляє меншу небезпеку відносно займання.

Ковзний кистьовий розряд

Ковзний кистьовий розряд відбувається на листових або рулонних синтетичних матеріалах з високим питомим опором, що мають підвищену щільність і різну полярність зарядів із кожної сторони полотна. Таке явище може бути спровоковано тертям або розпиленням порошкового покриття. Ефект порівняємо з розрядкою плоского конденсатора. Він може представляти таку ж небезпеку, як іскровий розряд.

Джерело і енергія розряду

Величина і геометрія розподілу заряду є важливими факторами. Чим більше об'єм тіла, тим більше енергії воно містить. Гострі кути підвищують потужність поля і підтримують розряди.

Потужність розряду

Якщо об'єкт, що має енергію, не дуже добре проводить електричний струм, наприклад, людське тіло, опір об'єкту буде послаблювати розряд і знижувати небезпеку. Для людського тіла існує емпіричне правило: вважати, що будь-які розчинники з внутрішньою мінімальної енергією займання менше 100 мДж можуть займатися, незважаючи на те, що енергія, яка міститься в тілі, може бути вище в 2 - 3 рази.

Мінімальна енергія займання МеВ

Мінімальна енергія займання розчинників і їх концентрація в небезпечній зоні є дуже важливими чинниками. Якщо мінімальна енергія займання нижче енергії розряду, виникає ризик загоряння.

Електричний удар

Питанню ризику статичного удару в умовах промислового підприємства приділяється все більше уваги. Це пов'язано з істотним підвищенням вимог до гігієни і безпеки праці.

Електричний удар, спровокований статичною електрикою, в принципі не представляє особливої  небезпеки. Він просто неприємний і часто викликає різку реакцію.

Розглянемо загальні причини статичного удару.

Якщо людина перебуває в електричному полі і тримається за заряджений об'єкт, наприклад, за намотувальну бобіну для плівки, можливо, що її тіло зарядиться.

Заряд залишається в тілі оператора, якщо він знаходиться у взутті на ізолюючій підошві, до того моменту, поки він не торкнеться до заземленого устаткування. Заряд переходить на землю і вражає людину. Таке відбувається і в тому випадку, коли оператор торкається до заряджених об'єктів або матеріалів через ізолююче взуття, тоді заряд накопичується в тілі. Коли оператор чіпає металеві деталі обладнання, заряд може спровокувати електричний удар.

При переміщенні людей по синтетичним килимовим покриттям виникає статичний заряд при контакті між килимом і взуттям. Електричні удари, які отримують водії, залишаючи свою машину, провокуються зарядом, що виник між сидінням і їх одягом в момент підйому. Вирішення цієї проблеми - доторкнутися до металевої деталі автомобіля, наприклад, до рами дверного отвору, до моменту підйому з сидіння. Це дозволяє заряду безпечно переходити на землю через кузов автомобіля і його шини.

Електричний удар, спровокований обладнанням

Такий електричний удар можливий, хоча відбувається значно рідше, ніж удар, спровокований матеріалом.

Якщо намотувальна бобіна має значний заряд, трапляється, що пальці оператора концентрують заряд до такої міри, що він досягає точки пробою і відбувається розряд. Крім цього, якщо металевий незаземлений об'єкт знаходиться в електричному полі, він може зарядитися наведеним зарядом. З причини того, що металевий об'єкт є струмопровідним, рухливий заряд розрядиться в людини, яка торкається об'єкта.

Спостерігаючи за роботою своєї дочки, давньогрецький філософ Фалес з Мілета зацікавився незвичайним феноменом. Дівчинка намагалася очистити бурштинове веретено від ниточок, але ті знову прилипали, ніби їх щось тягнуло до каменя. Тоді, у часи Фалеса, це явище так і залишилося загадкою. Тепер ми знаємо про існування заряджених частинок, які переходять з одного предмета на інший. Найменшим негативним зарядом володіє електрон, а точно таким же по величині, але позитивним - протон. Коли бурштин натирають вовняною тканиною, відбувається обмін електронами, і два спочатку нейтральних предмета стають зарядженими. Закони нашого світу такі, що різнойменні заряди притягуються, тому дрібні ниточки і прилипають до бурштину.

Накопичення нерухомих зарядів призводить до виникнення статичної електрики. Всі ми з ним добре знайомі і самі накопичуємо заряд, коли ходимо по паркету, розчісуємося, надягаємо синтетичний одяг.

Ці прояви, можна сказати, перетворюють нас в невеликі заряджені конденсатори, готові до розряду. Звичайно, іскри від людини не такі потужні, як блискавка. Ми відчуваємо лише легкі уколи, коли торкаємося один одного або знімаємо куртку. Потужності такого заряду не вистачить для того, щоб предмети світилися, як вогні святого Ельма, але її достатньо, щоб зіпсувати мікросхему. Так, в сухому приміщенні, застеленому лінолеумом або ковроліном, між тілом людини і навколишніми предметами різниця потенціалів може досягати 20 тисяч вольт. А це вже небезпечно для електронної техніки, якою ми користуємося. Ось чому потрібно «скидати» статичну електрику перед тим, як взяти в руки МП3-плеєр або стільниковий телефон.

Є небезпека і при роботі з діелектричними легкозаймистими рідинами і сипкими матеріалами: достатньо невеликого розряду, щоб спалахнула пожежа.

Електризуються і літаки. Це відбувається в польоті і при гальмуванні на злітній смузі. Тому після зупинки до них не відразу приставляють металеві трапи, а спочатку розряджають лайнери, опускаючи на землю металевий трос, інакше можуть постраждати і люди, і техніка.

Використання статичної електрики

При правильному використанні статична електрика може приносити чимало користі. Позитивно діє на організм так званий статичний душ, а органи дихання лікують за допомогою спеціальних електроаерозолів. Щоб очистити повітря від пилу, сажі, кислотних і лужних парів, вдаються до електростатичних фільтрів. Риба буде коптитися швидше, якщо її помістити в спеціальну електрокамеру, де конвеєр з продуктом заряджений позитивно, а електроди - негативно. Робота ксероксів і лазерних принтерів також заснована на дії статичної електрики: позитивні заряди утворюють на барабані зображення оригіналу і притягують частинки фарби, створюючи картину. Потім порошок переноситься на лист зарядженого паперу, де гарячі валики коткують її в папір.

Чи знаєте ви, що, навіть коли гладимо кішку, ми отримуємо електричний заряд? Правда, щоб запалити звичайну лампочку, нам доведеться одночасно гладити кілька мільйонів кішок.

Був час, коли для освітлення використовували звичайний дуговий розряд, тобто безперервно палаючу іскру. Пристосувати її для освітлення вперше спробували російський вчений-самоучка Василь Петров та англієць Гемфрі Деві на початку 19 століття. Але у них нічого не вийшло: для цього потрібні були потужне джерело струму і система, що забезпечує безперервне горіння дуги в газі. Початок практичного використання електричного струму для освітлення поклав російський інженер Павло Яблочков. У 1876р. він зробив дугову вугільну лампу змінного струму. Через два роки вчений висвітлив Всесвітню виставку в Парижі, а його винахід назвали «Російським світлом». У 1879р. американський винахідник Томас Едісон запропонував непогану конструкцію лампи розжарювання вакуумного типу з вугільною ниткою. Пізніше з'явилися лампи, що працюють завдяки нагріванню вольфрамової спіралі, розміщеної у скляному балоні, заповненому інертним газом.

Електричні розряди сьогодні використовуються не тільки для освітлення. З їх допомогою хіміки прискорюють реакції, фізики «накачують» лазери, інженери і техніки зварюють і ріжуть металеві вироби, а медики іонізують повітря тихим коронним розрядом.

Електричні явища в живій природі

 «Як не дивовижні електричні явища, притаманні неорганічній матерії, вони не йдуть ні в яке порівняння з тими, які пов'язані з діяльністю нервової системи і життєвими процесами», - писав Майкл Фарадей.

В кінці 18 століття італійський учений Луїджі Гальвані, проводячи досліди з задніми лапками жаби, підвішеними на мідних гачках, виявив, що вони скорочувалися, коли торкалися чавунної решітки на балконі. Вчений розтлумачив цей досвід як свідчення існування в м'язі «тваринної електрики». При з'єднанні м'язу з нервом за допомогою металевого провідника ця електрика діє на нерв і тим самим скорочує лапку жаби. Чи не ці досліди спонукали юну Мері Шеллі написати моторошний роман «Франкенштейн», в якому вчений воскрешає мерця розрядом електрики?

Одне із самих вражаючих властивостей живих істот - здатність накопичувати заряд. Так, з його допомогою деякі риби - вугри, соми і скати - полюють, роблячи свою здобич нерухомою. Органи, які розташовані по обидва боки голови електричного ската, здатні генерувати напругу до 200 вольт. Акули використовують електрику інакше. Під шкірою їхньої голови ховається багато маленьких електрочутливих органів, що називаються ампулами Лоренціні. Завдяки їм хижаки знаходять свою жертву - по малим електричним полям, які створюють її м'язи. Величина таких полів у воді всього 5 мікровольт, але цього виявляється достатньо, щоб акула могла знайти рибку, що притаїлась.

Крім того, електричні явища нерозривно пов'язані з життєдіяльністю клітин і впливають на фізіологічні процеси в організмі. Так, по електропровідності живих тканин можна судити про їх життєздатність. Цю особливість сьогодні використовують медики. Різні електричні реакції супроводжують всю нашу діяльність, наприклад, скорочення м'язів, робота головного мозку або серця. Вивчаючи електричну активність мозку, вчені проводять діагностику нервових і психічних розладів, електрокардіограми виявляють хвороби серцево-судинної системи.

Добре проводять постійний струм кров, лімфа, м'язи, а нігті й волосся не проводять зовсім. Гірше пропускають струм нерви, сухожилля, жирові тканини і кістки. Наприклад, питомий опір м'язів - 200 Ом * см, жиру - 3000 Ом * см, тоді як металів - близько 10-6 - 10-4 Ом * см.

В кінці 19 століття було відкрито позитивний вплив електричного струму і на вегетативні функції рослин, його неодноразово намагалися використати для підвищення врожайності сільськогосподарських культур. У цьому напрямку працювало багато вчених, були отримані патенти. Так, в Росії, в інституті фізіології рослин РАН, показали, що при пропущенні струму через стебло лінійний ріст пагонів може збільшуватися на 30%, а на інтенсивності фотосинтезу позначається різниця електричних потенціалів між землею і атмосферою. Але практичного застосування ці роботи так і не знайшли.

Статична електрика в природі і техніці

1. Вперше електризація рідини при дробленні була помічена у водоспаді в Швейцарії в 1786 р. З 1913р. явище отримало назву баллоелектричного ефекту. Ефект електризації спостерігається не тільки у водоспадів на відкритій місцевості, але і в печерах. Повітря біля водоспадів заряджають мікроскопічні крапельки води і молекулярні комплекси, які при дробленні відриваються від водної поверхні і несуться в навколишнє середовище. Найбільш значний ефект електризації повітря спостерігається у найбільших водоспадів світу - Ігуассу на кордоні Бразилії та Аргентини (висота падіння води - 190 м, ширина потоку - 1 500м) і Вікторія на річці Замбезі в Африці (висота падіння води - 133 м, ширина потоку - 1600 м). Біля водоспаду Вікторія за рахунок дроблення води виникає електричне поле напруженістю 25 кВ / м. При дробленні прісної води в повітря переходить негативний заряд. Тому в повітрі біля водоспадів кількість негативних іонів перевищує кількість позитивних. Біля невеликого водоспаду Учан-Су в Криму співвідношення негативних іонів до кількості позитивних дорівнює 6,2.

2. Біля берегів морів повітря здобуває позитивний заряд, внаслідок розбризкування солоної води. На поверхні морів і океанів розбризкування води починається при швидкості вітру більше 10м / с, коли на хвилях з'являються гребінці піни. Співвідношення позитивних зарядів до негативних в повітрі над Чорним і Азовським морями досягає при бурхливому морі 2,04, при бризах-1,48.

3. Підкорювач Джомолунгми Н. Тенсінг в 1953 р. в районі південного сідла цієї гірської вершини на висоті 7,9 км над рівнем моря при -30 ° С і сухому вітрі до 25 м / с спостерігав сильну електризацію зледенілих брезентових наметів. Простір між наметами був наповнений численними електричними іскрами.

4. Рух лавин у горах в безмісячні ночі іноді супроводжується зеленувато-жовтим світінням, завдяки чому лавини стають видимими. Зазвичай світлові явища спостерігаються у лавин, що рухаються по сніжній поверхні, і не спостерігаються у лавин, що проносяться по скелях. На озерах Антарктики під час полярної ночі іноді виникає світіння при розламуванні великих мас озерного льоду.

5. Блискавка вибирає найкоротший шлях до землі, тому потрапляє в будівлі або в дерева. Високі будинки обладнують металевими смугами (прутами), за допомогою яких електричний розряд іде в землю. Це громовідвід. Грозовий розряд йде в землю і назад по одному і тому ж шляху. Це відбувається з такою швидкістю, що наше око бачить тільки один спалах. На своєму шляху блискавка розжарює повітря, яке, швидко розширюючись, створює звукову хвилю. Це викликає громовий гуркіт. Ми чуємо його після того, як побачимо блискавку, так як звук поширюється значно повільніше, ніж світло.

Коли електризація тіл корисна

Статична електрика може бути вірним помічником людини, якщо вивчити її закономірності і правильно їх використовувати. У техніці застосовують метод, сутність якого полягає в наступному. Дрібні тверді або рідкі частинки матеріалу потрапляють в електричне поле, де на їхню поверхню «осідають» електрони та іони, тобто частки набувають заряд і далі рухаються під дією електричного поля. У залежності від призначення апаратури можна за допомогою електричних полів по-різному керувати рухом частинок у відповідності з необхідним технологічним процесом. Ця технологія вже пробила собі дорогу в різних галузях народного господарства.

 

 

 


Маляр без пензлика

Рухомі на конвеєрі деталі, яким необхідно надати забарвлення, наприклад корпус автомобіля, заряджають позитивно, а часткам фарби надають негативний заряд, і вони спрямовуються до позитивно зарядженої деталі. Шар фарби виходить тонкий, рівномірний і щільний. Однойменно заряджені частинки барвника відштовхуються один від одного - звідси рівномірність забарвлюючого  шару. Частинки, що відштовхуються електричним полем, з силою вдаряються по виробу - звідси щільність забарвлення. Витрата фарби знижується, так як вона осідає тільки на деталі. Метод фарбування виробів в електричному полі зараз широко застосовують у нашій країні.

Електричні копченості

Копчення - це просочування продукту деревним димом. Частинки диму не тільки надають продуктам смак, але і оберігають їх від псування. При електрокопченні частинки коптильного диму заряджають позитивно, а негативним електродом служить, наприклад, тушка риби. Заряджені частинки диму осідають на поверхні тушки і частково поглинаються нею. Весь процес електрокопчення триває кілька хвилин, а раніше копчення вважалося тривалим процесом.

Електричний ворс

Щоб отримати в електричному полі шар ворсу на якомусь матеріалі, треба матеріал заземлити, поверхню покрити клеючою речовиною, а потім через заряджену металеву сітку, розташовану над цією поверхнею, пропустити порцію ворсу.

 Ворсинки швидко орієнтуються в полі і, розподіляючись рівномірно, осідають на клей строго перпендикулярно поверхні. Так отримують покриття, схожі на замшу або оксамит. Легко отримати різнокольоровий візерунок, заготовивши порції різного за кольором ворсу і кілька шаблонів, якими в процесі електроворсування покривають по черзі окремі ділянки виробу. Так можна зробити багатобарвні килими.

Як ловлять пил

Чисте повітря потрібне не тільки людям,а ще  і точним виробництвам. Всі машини через пил передчасно зношуються, а канали їх повітряного охолодження засмічуються. Крім того, часто пил летить з газами, що відходять. Очищення промислових газів стала необхідністю. Практика показала, що це добре робить електричне поле. По центру металевої труби встановлюють дріт Б, який служить одним з електродів, другим є стінки труби В. В електричному полі газ в трубі іонізується. Негативні іони «прилипають» до часток диму, що надходять разом з газом через вхід А, і заряджають їх. Під впливом поля ці частинки рухаються до труби і осідають на ній, а очищений газ прямує до виходу Д. Трубу час від часу струшують, і уловлені частки надходять у бункер Г. Електричні фільтри на великих теплових електростанціях вловлюють 99% золи, що міститься у вихідних газах .


Змішування речовин

Якщо дрібні частинки однієї речовини зарядити позитивно, а іншого - негативно, то легко отримати їх суміш, де частинки розподілені рівномірно. Наприклад, на хлібозаводі тепер не доводиться здійснювати велику механічну роботу, щоб замісити тісто. Заряджені позитивно крупинки борошна повітряним потоком подаються в камеру, де вони зустрічаються з негативно зарядженими крапельками води, що містить дріжджі. Крупинки борошна і крапельки води, притягуючись один до одного, утворюють однорідне тісто. Можна навести багато інших прикладів корисного застосування статичної електризації. Заснована на цьому явищі технологія зручна: потоком заряджених частинок можна керувати, змінюючи електричне поле, а весь процес легко автоматизувати.

 

Принцип роботи резистивних сенсорних екранів

Описание: http://progulki.com.ua/wp-content/uploads/2011/06/Touchscreen.pngРезистивні сенсорні екрани бувають двох видів: чотирьохпровідні і п'ятипровідні. Розглянемо принцип роботи кожного з типів окремо.

Чьотирьохрезистривний екран

 

Принцип дії 4-проводового резистивного сенсорного екрану

 

Резистивний сенсорний екран складається зі скляної панелі та гнучкої пластикової мембрани. І на панель, і на мембрану нанесено резистивні покриття. Простір між склом і мембраною заповнено мікроізоляторами, які рівномірно розподілені по активній області екрану і надійно ізолюють провідні поверхні. Коли на екран натискають, панель і мембрана замикаються, і контролер за допомогою аналогово-цифрового перетворювача реєструє зміну опору і перетворює його в координати дотику (X і Y). У загальних рисах алгоритм зчитування такий:

1. На верхній електрод подається напруга +5 В, нижній заземлюється. Лівий із правим з'єднуються накоротко і перевіряється напруга на них. Ця напруга відповідає Y-координаті екрану.

2. Аналогічно на лівий і правий електрод подається +5 В і «земля», з верхнього та нижнього зчитується X-координата.

П'ятипровідний резистивний екран

Описание: http://progulki.com.ua/wp-content/uploads/2011/06/TouchScreen_5wires.pngП'ятипровідний екран більш надійний за рахунок того, що резистивні покриття на мембрані продовжують працювати навіть з прорізаною мембраною. На задньому склі нанесено резистивні покриття з чотирма електродами по кутах.

Принцип дії 5-проводового резистивного сенсорного екрану

 

 

Спочатку всі чотири електроди заземлені, а мембрана «підтягнута» резистором до +5 В. Рівень напруги на мембрані постійно відстежується аналогово-цифровим перетворювачем. Коли нічого не торкається сенсорного екрану, напруга дорівнює 5 В.

Як тільки на екран натискають, мікропроцесор вловлює зміну напруги мембрани і починає обчислювати координати торкання наступним чином:

1. На два правих електрода подається напруга +5 В, ліві заземлюються. Напруга на екрані відповідає X-координаті.

2. Y-координата зчитується підключенням до +5 В обох верхніх електродів і до «землі» обох нижніх.

Принцип роботи ємнісних сенсорних екранів

Описание: http://progulki.com.ua/wp-content/uploads/2011/06/TouchScreen_capacitive.pngЄмнісний (або поверхнево-ємнісний) екран використовує той факт, що предмет великої ємності проводить змінний струм.

 

 

Принцип дії ємнісного сенсорного екрану

 

Ємнісний сенсорний екран являє собою скляну панель, вкриту прозорим резистивним матеріалом (зазвичай застосовується сплав оксиду індію та оксиду олова). Електроди, розташовані по кутах екрана, подають на провідний шар невелику змінну напругу (однакову для всіх кутів). При торканні екрану пальцем або іншим провідним предметом з'являється витік струму. При цьому чим ближче палець до електрода, тим менше опір екрану, а значить, сила струму більше. Струм у всіх чотирьох кутах реєструється датчиками і передається в контролер, що обчислює координати точки дотику.

В більш ранніх моделях ємнісних екранів застосовувався постійний струм - це спрощувало конструкцію, але при поганому контакті користувача з землею призводило до збоїв.

Ємнісні сенсорні екрани надійні, витримують близько 200 млн натиснень (близько 6 з половиною років натискань з проміжком в одну секунду), не пропускають рідини і не пропускають забруднення. Прозорість на рівні 90%. Втім, їх покриття вразливе. Тому ємнісні екрани широко застосовуються в автоматах, встановлених у приміщенні, що охороняється. Не реагують на руку в рукавичці.

Принцип роботи проекційно-ємнісних сенсорних екранів

Описание: http://progulki.com.ua/wp-content/uploads/2011/06/TouchScreen_projective_capacitive.pngНа внутрішній стороні екрану нанесена сітка електродів. Електрод разом з тілом людини утворює конденсатор; електроніка вимірює ємність цього конденсатора (подає імпульс струму і вимірює напругу).

Принцип дії проекційно-ємнісного сенсорного екрану

 

Прозорість таких екранів до 90%, температурний діапазон надзвичайно широкий. Дуже довговічні. На ПЕЕ може застосовуватися скло завтовшки аж до 18 мм. На забруднення не реагують. Тому проекційно-ємнісні сенсорні екрани застосовуються в автоматах, що встановлюються на вулиці. Багато моделей реагують на руку в рукавичці. У сучасних моделях конструктори домоглися дуже високої точності.

ПЕЕ реагують навіть на наближення руки - поріг спрацьовування встановлюється програмно. Крім натискання рукою працюють від натискання пером. У деяких моделях підтримується мультитач. Тому така технологія застосовується з тачпадом і в мультитач-екранах.

Варто зауважити, що через відмінності в термінології часто плутають поверхнево-і проекційно-ємнісні екрани. За класифікацією, застосованою в даній статті, екран iPhone є проекційно-ємнісним.


Мої дослідження

 

В процесі еволюційного розвитку живі організми певною мірою адаптувалися до природного фону електромагнітних полів. Підвищення сонячної активності на деякий час викликає зростання напруженості геомагнітного поля ("магнітні бурі"), що позначається на життєдіяльності живих організмів. Науково-технічний прогрес не лише збільшив електромагнітний фон Землі, але і вніс якісні зміни. В результаті техногенної діяльності з’явилися електромагнітні випромінювання міліметрового діапазону.

Процеси взаємодії магнітного або електромагнітного поля (ЕМП) з живою клітиною і живим організмом досить складні і на даний час не достатньо з’ясовані. Живі організми, що складаються з багатьох клітин, які в свою чергу містять велике число молекул та йонів, самі є джерелом електромагнітних коливань в широкому діапазоні частот. Еволюція біооб’єктів проходила під дією зовнішніх (екзогенних) та внутрішніх (ендогенних) ЕМП. Окреме місце займає питання впливу зовнішніх ЕМП на середовище, в якому відбуваються біохімічні процеси, тобто на воду. Коли ЕМП низької інтенсивності не викликають нагрівання тканини, але виявляють інші значні ефекти, говорять про інформаційну або керівну дію ЕМП.

Відомо, що в основі механізмів індивідуальної резистентності організмів до зовнішніх впливів, і в тому числі до дії електромагнітного поля, лежать процеси, які розвиваються на клітинному рівні. Мембрани еритроцитів, що циркулюють в капілярному руслі, можуть змінювати свої бар’єрні властивості при дії випромінювання  і виявляти регуляторну дію на весь організм взагалі та на окремі органи.

Чисельними дослідами встановлено, що внаслідок дії магнітного поля підвищується проникливість біологічних мембран. Після магнітної обробки фізіологічного розчину до нього додавали 1% свіжої крові та інкубували при кімнатній температурі пртягом 15 – 18 год.  Еритроцити поступово набухали і розтріскувалися. Кінетика цього процесу була на 21 – 25% вищою, ніж в контрольному розчині.

Проводилося дослідження впливу магнітного поля на проникливість клітинних мембран шкіри жаби. Для цього в шкірний мішечок вводили забарвлену речовину. Виявилося, що якщо в мішечку знаходився омагнічений розчин, то забарвлена речовина виходила в навколишню воду з більшою швидкістю, ніж в контрольних дослідах.

Я вирішила провести наступний дослід: взяла  3 зразки по 30 зернят пшениці  для пророщення в звичайних умовах, на «магнітній воді», і безпосередньо під дією магнітного поля.(11.01.2013р)

Коли зернята проросли (10.02.2013р.), я відібрала пророщені зразки з кожної групи зернят і отримала наступний результат: найкраще проросли зернята, вирощені в звичайних умовах, трохи гірше – на «магнітній воді», і зовсім погано проросли зернята, які безпосередньо знаходились під дією магнітного поля.

Нижче я надаю фотознімки свого досліду та його результатів, які я робила через певні проміжки часу (2-5 днів).

 

 

 

 

 

  
Висновок

 

Вплив електрики на різноманітні процеси пов'язано в першу чергу з тим, що його елементарні порції - електрони, з одного боку, вкрай легкі і рухливі, а з іншого - саме вони з'єднують атоми в молекули і цементують тверді предмети. Завдяки електричним силам існує вода, їздять трамваї, а в голові народжуються думки. Без цього феномену не світило би Сонце і не зародилось би життя.


Список використаних джерел

  1. «Вокруг света»: научно-популярный журнал №5, май 2006 года. С.12-20. к. физ.-мат. н. О. Баклицкая.
  2. Я познаю мир: Дет. энцикл.: Природные катастрофы / Авт. Н.Н. Непомнящий. С.208-209.
  3. http://www.wmts.ru/
  4. http://xreferat.ru/102/92-1-molniya-i-staticheskoe-elektrichestvo.html
  5. http://www.electrolibrary.info/history/statik.htm
  6. http://www.ttservice.by/pages-view-20.html
  7. http://www.lemax-static.ru/teoriia-elektrostatiki/teoriia-elektrostatiki
Зміст слайдів
Номер слайду 1

учитель фізики Гульман О. В

Номер слайду 2

Статичний електричний струм. Статична електрика виникає у разі порушення внутрішньоатомної або внутрішньомолекулярної рівноваги внаслідок придбання або втрати електрона.

Номер слайду 3

Шкідливі прояви електризації Ще в минулому столітті були відомі випадки виникнення статичної (від грец. Слова statos-стоїть) електрики на виробництві. Наприклад, електризувалися шкіряні ремені про обертовий шків на борошномельних млинах. Виникаючий при цьому іскровий заряд міг викликати пожежу і вибух. на виробництвах зі вибухонебезпечною атмосфероюна текстильних підприємствахпри монтажі електронних схемпри терті об повітря літаказаземлення у автомобілів

Номер слайду 4

Основні причини появи статичної електрики: 1. Контакт між двома матеріалами та їх відділення один від одного (включаючи тертя, намотування / розмотування і пр.). 2. Швидкий температурний перепад (наприклад, в момент приміщення матеріалу в духову шафу). 3. Радіація з високими значеннями енергії, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівські X-промені, сильні електричні поля (непересічні для промислових виробництв). 4. Різальні операції (наприклад, на розкроювальних верстатах або паперорізальних машинах). 5. Наведення (викликане статичним зарядом виникнення електричного поля).

Номер слайду 5

Типи розряду Існує три основних типи іскровий розряд; кистьовий розряд;ковзний кистьовий розряди.

Номер слайду 6

Маляр без пензлика Рухомі на конвеєрі деталі, яким необхідно надати забарвлення, наприклад корпус автомобіля, заряджають позитивно, а часткам фарби надають негативний заряд, і вони спрямовуються до позитивно зарядженої деталі. Процес нанесення полімерної порошкової фарби заснований на        електризації частинок фарби,        транспортуванні їх стислим        повітрям до забарвлюється        виробу, де вони за рахунок        електростатичного зарядупритягуються до офарблюєповерхні з наступнимформуванням покриття при140-200 С.

Номер слайду 7

Лазерні принтери. У лазерних принтерах використовується електрографічний принцип створення зображення: зображення переноситься на папір з барабана, до якого за допомогою електростатичного потенціалу притягуються частинки фарби. Відмінність лазерного принтера від звичайного копіювального апарату полягає в тому, що друкує барабан електризується за допомогою напівпровідникового лазера за командами комп'ютера.

Номер слайду 8

Електричні копченості Копчення - це просочування продукту деревним димом. Частинки диму не тільки надають продуктам смак, але і оберігають їх від псування. При електрокопченні частинки коптильного диму заряджають позитивно, а негативним електродом служить, наприклад, тушка риби. Заряджені частинки диму осідають на поверхні тушки і частково поглинаються нею.

Номер слайду 9

Електричний ворс Ворсинки швидко орієнтуються в полі і, розподіляючись рівномірно, осідають на клей строго перпендикулярно поверхні. Так отримують покриття, схожі на замшу або оксамит

Номер слайду 10

Змішування речовин Якщо дрібні частинки однієї речовини зарядити позитивно, а іншого - негативно, то легко отримати їх суміш, де частинки розподілені рівномірно. Наприклад, на хлібозаводі тепер не доводиться здійснювати велику механічну роботу, щоб замісити тісто.

Номер слайду 11

Принцип роботи резистивних сенсорних екранів Резистивні сенсорні екрани бувають п’яти видів: чотирьохпровідні п'ятипровідніп'ятипровідний резистивний екран ємнісно сенсорний екранпроекційно-ємнісний сенсорний екран

Номер слайду 12

Мої дослідження. В процесі еволюційного розвитку живі організми певною мірою адаптувалися до природного фону електромагнітних полів. Підвищення сонячної активності на деякий час викликає зростання напруженості геомагнітного поля , що позначається на життєдіяльності живих організмів. Науково-технічний прогрес не лише збільшив електромагнітний фон Землі, але і вніс якісні зміни. В результаті техногенної діяльності з’явилися електромагнітні випромінювання міліметрового діапазону.

Номер слайду 13

Мої дослідження

Номер слайду 14

Висновок. Вплив електрики на різноманітні процеси пов'язано в першу чергу з тим, що його елементарні порції - електрони, з одного боку, вкрай легкі і рухливі, а з іншого - саме вони з'єднують атоми в молекули і цементують тверді предмети. Завдяки електричним силам існує вода, їздять трамваї, а в голові народжуються думки. Без цього феномену не світило би Сонце і не зародилось би життя.

zip
Пов’язані теми
Фізика, 9 клас, Матеріали до уроків
Інкл
До підручника
Фізика 9 клас (Сиротюк В.Д.)
До уроку
2. Електричний струм
Додано
22 листопада 2018
Переглядів
1190
Оцінка розробки
Відгуки відсутні
Безкоштовний сертифікат
про публікацію авторської розробки
Щоб отримати, додайте розробку

Додати розробку