Основы знаний о статическом электричестве. Статическое напряжение Как появляется статическое электричество

В нашей жизни мы каждый день сталкиваемся с действием статического электричества. Иногда это нас раздражает, кого-то даже пугает, кто-то не обращаем внимания на подобные вещи. Но всегда лучше знать, что нас окружает и как избежать незанчительных, но всегда неприятный последствий действия статического электричества. В этом совете ма как раз и расскажем вам об этом.

По теории все вещества в своём составе имеют атомы. В атоме одинаковое число протонов и нейтронов. Протоны имеют положительный заряд, электроны - отрицательный, то есть имеют противоположную полярность и взаимно притягиваются. Атом находится в равновесии. Но электроны могут перемещаться, тогда образуются положительные и отрицательные ионы. Ионы сами не перемещаются. Когда их заряд увеличивается или уменьшается, возникает дисбаланс, то есть статическое электричество. Статический заряд может быть положительным или отрицательным. Заряды с одинаковой полярностью отталкиваются, с противоположной притягиваются.

По способности проводить заряды вещества условно делят на проводники, полупроводники и диэлектрики. Статические заряды возникают на поверхности твёрдых материалов и жидкостей при больших скоростях вращения, движения, при дроблении, при контактах и разъёме между соприкасающимися материалами, при быстром увеличении температуры, при высоком ультрафиолетовом или рентген излучении, высокой радиации, при индукции в сильном электрическом поле, при низкой влажности воздуха. При влажности воздуха ниже 50% диэлектрические материалы сильнее электризуются, при влажности воздуха более 85% статическое электричество практически не возникает, так как воздух становится электропроводным.

В нашей жизни мы каждый день сталкиваемся с действием статического электричества. Мы никогда не сможем отказаться на работе и в быту от современного оборудования, приборов, машин, тканей, жидкостей, поэтому всегда будем сталкиваться с действием статического электричества.

В промышленных производствах при работе с листовыми пластиками (их соединение и разъединение), в текстильной и бумажной промышленности (сматывание и разматывание рулонов ткани и бумаги) всегда наблюдаются явления электризации. В мукомольной промышленности, в производстве сахара, в колбасном производстве (при измельчении, фильтровании, просеивании, пересыпании веществ) возникает статическое электричество. Статическое электричество возникает и в нефтепереработке, на спиртзаводах при переливании и перекачке жидкостей. Со статическим электричеством встречаются в химическом производстве при изготовлении пластмасс; в радиоэлектронной промышленности при производстве и транспортировке приборов и микросхем; в офисных помещениях, где находятся телевизоры, компьютеры и различная оргтехника. Кондиционеры и вентиляторы, выдувая наэлектризованные пылинки, повышают статический заряд в помещении; любые электроприборы создают при работе электростатические поля. Электростатические заряды возникают на поверхности самолёта при трении об воздух; на поверхности автомобиля, двигающегося в сухую погоду, если резина колёс обладает хорошей изоляцией. Статическое электричество может возникнуть в результате индукции от электрического поля высоковольтной линии электропередач (ЛЭП) или грозы. Простым примером возникновения статического заряда может быть ходьба, когда происходит контакт подошвы с ковром, затем их разделение.

Дома источником статического электричества служат любые электроприборы, телевизор, компьютер, экран монитора, синтетическая одежда, шторы из синтетики и подушки, полиэтиленовые пакеты, даже расчёска из пластика. Все мы знаем, как волосы тянутся за расчёской, так как заряжены с ней разноимённо, и встают "дыбом", так как зарядились между собой одинаковым зарядом и поэтому разлетаются в разные стороны.

Величина зарядов статического электричества зависит многих вещей: от электропроводности материалов, от их диэлектрической проницаемости, от скорости движения, от трения частиц, от температуры и влажности воздуха. Статические заряды могут частично взаимно нейтрализоваться из-за некоторой электропроводности воздуха, могут стекать на землю по поверхности оборудования.

Но в некоторых случаях заряды велики и разность потенциалов велика. Тогда происходит искровой разряд между наэлектризованными частями оборудования или происходит разряд на человека. Например, у машины под линией ЛЭП может зарядиться наведённым зарядом металлическая дверь и разрядится она на дотронувшегося до двери человека, что может быть опасно для человека. Большая опасность возникает при молниях. При движении воздушных потоков облака могут образовывать электрические разряды, также разряды могут быть между заряженными облаками и землёй. Эти разряды могут разрядиться на человека, где нет молниеотводов.

Ещё пример статического разряда. Часто бывает, что водитель получает электроудар, покидая свою машину, потому что между сиденьем и одеждой в момент подъёма возникает заряд. Однако можно избежать удара, если до подъёма водитель дотрагивается до металлической детали (до рамы), тогда заряд успевает безопасно стечь через кузов и шины на землю.

Возникновение разрядов (искрение) на производствах - нежелательно, так как препятствует нормальной работе. Статическое электричество для различных электронных приборов - транзисторов, микропроцессоров - вредно, так как возникающее искрение имеет высокое напряжение и может вывести из строя.При искрении может возникнуть опасность пожара там, где ведётся работа с горючими жидкостями, смесями, легко воспламеняющимися растворами. У таких смесей, жидкостей есть минимальная энергия воспламенения. Это приходится учитывать. Если эта энергия ниже энергии разряда, возникает возгорание.

Человеческое тело является хорошим проводником, но так же может накапливать заряды. Если оператор находится в электрическом поле и держится за заряженный объект (например, за намотанную бобину плёнки), то его тело зарядится. Заряд остаётся в теле человека, если он в обуви на изолирующей подошве. Если оператор дотронется до металлических деталей, заряд может стечь и оператор получит электроудар, то - есть проскакивает искра. Так точно при работе с воспламеняющимися жидкостями. Если тело оператора будет генерировать заряд (передвижение по диэлектрикам, одет в синтетическую ткань, обувь с изолирующей подошвой), оператор может спровоцировать возгорание жидкости или растворителя.

В ряде случаев статическая электризация человека последующий разряд с человека на землю или заземлённое оборудование или разряд с незаземлённого оборудования через тело человека могут вызвать боль или нервные ощущения у человека. Человек в результате неожиданного болевого укола может сделать в ответной реакции резкие движения, упасть с высоты, получить травму, испугаться возникшего возгорания жидкости. В этом опасность статических разрядов. При разрядах электротравмы нет, но считается, что электрическое поле повышенной напряжённости вредно для человека. При длительном пребывании в таком поле могут наблюдаться изменения в сердечно - сосудистой или в центрально - нервной системах. Может возникнуть у человека фобия из - за страха ожидаемого удара. У людей, особенно в офисах, где много компьютеров и оргтехники, встречаются жалобы на головную боль, раздражительность, нарушение сна, аппетита. Вопрос влияния статического электричества на человека мало изучен.

Большой вред статическое электричество приносит на производстве, поэтому там принимают меры для защиты от статического электричества. При этом учитываются особенности технологического процесса, свойства обрабатываемых материалов и жидкостей.

Во -первых, проводят постоянный отвод статического электричества с помощью заземления. Так, например, если плёнка будет находиться на металлическом валу, и вал заземлён, заряд стекает на землю и разряда не будет. Для устранения статического электричества делают заземление корпусов оборудования.

У самолётов на шасси и днище фюзеляжа закреплены металлические тросики, что позволяет снимать статические заряды, образовавшиеся в полёте.

Для снятия статических зарядов с кузова автомобиля к днищу прикрепляют электропроводную полоску - "антистатик". Если водитель замечает при выходе из автомобиля, что кузов искрит, он должен разрядить кузов, прикасаясь металлическим ключом. Особенно это надо сделать перед заправкой машины бензином. Для человека разрядка в данном случае не опасна.

Для диэлектрических жидкостей, например, для нефтепродуктов вводят в основной продукт специальные присадки (элеат хрома, элеат кобальта др.) Для всех диэлектрических жидкостей (бензин, спирт др.) ограничивают разбрызгивание, плескание. Не допускается наполнение резервуаров свободно падающей с высоты струёй. Сливной шланг надо опускать до самого дна цистерны. Наконечники сливных шлангов надо заземлять гибким медным проводником. В состав резиновых шлангов для перекачки легко воспламеняющихся жидкостей вводят присадки (антистатические вещества, как графит, сажа), что снижает опасность воспламенения при переливании в авто- и железнодорожные цистерны. При сливе бензина на заправке бензовоз - заправщик заземляется дополнительно.

Для снижения действия статического электричества стараются применять материалы с большей электропроводностью или вводят антистатические присадки. Так для полов применяют антистатический линолеум. Регулярно делают антистатическую обработку ковролина, синтетических тканей. Соприкасающиеся предметы лучше изготовить из одного материала. Так полиэтиленовый порошок лучше хранить в полиэтиленовых бочках.

Влажный воздух имеет достаточную электропроводность. Поэтому увлажнение воздуха, например, в офисах, где много компьютеров, оргтехники, может быть одним из простых и доступных методов устранения статического электричества. Увлажнение воздуха более 70% обеспечивает постоянный отвод статических зарядов.

Есть другой метод устранения статических зарядов - ионизация воздуха. При работе ионизатора его ионы нейтрализуют заряды статического электричества. На производствах используют мощнейшие ионизаторы воздуха разной конструкции (индукционные, высоковольтные, радиационные). С помощью бытовых ионизаторов устраняют заряды на одежде, коврах, синтетических покрытиях.

Отвод статического электричества с человека на производствах осуществляют устройством электропроводящих полов, площадок, трапов. Обеспечивают средствами индивидуальной защиты - антистатические халаты, обувь на кожаной подошве или подошве из электропроводной резины.

Дома можно увлажнять воздух, поместив на батареи отопления влажные полотенца. Можно применять разные антистатики для тела, для тканей, чтобы не прилипала юбка к ногам, чтобы не трещал и не искрил свитер, когда снимаем. Для волос можно выбрать гребень из дерева, а если расчёска всё же из пластика, служит вода, масло розы, лаванды, да многое можно найти при желании придать волосам красоту и блеск себе на радость.

Последние советы раздела «Наука &Техника»:

Вам помог этот совет? Вы можете помочь проекту, пожертвовав на его развитие любую сумму по своему усмотрению. Например, 20 рублей. Или больше:)

Вы наверняка в школе сталкивались на уроках физики с таким определением как – статическое электричество. Далее мы с вами кратко разберем, о чем именно идет речь в этом определении, а также поделимся знаниями о том, из-за чего оно возникает и как бороться с этим явлением в быту и на производстве. Итак, к вашему вниманию причины возникновения статического электричества и меры борьбы с ним.

Что это такое?

Причины возникновения этого явления природы довольно таки интересные. При неправильном балансе внутри атома или внутри молекулы и в итоге потери (обретения) нового электрона возникает статическое электричество. В норме каждый атом должен находиться в «равновесии» из-за равного количества протонов и нейтронов в нем. Ну а в свою очередь, электроны, перемещаясь от атома к атому, могут формировать отрицательные ионы или положительные ионы. И в случае отсутствия равновесия получается данное природное явление.

Более подробно узнать о том, что собой представляет электростатический заряд и как его использовать с пользой, вы можете узнать в этом видео:

В чем опасность явления?

Самой главной опасностью статического электричества является риск поражения током (о нем мы поговорим ниже), однако существует еще и риск возгорания. Считается, что не для каждого производства грозит риск возгорания, но непосредственно для таких предприятий как полиграф это очень опасно, так как они используют в производстве растворители, которые легко воспламеняются.

1. Энергия, тип и мощность статического разряда.
2. Необходимость в присутствии среды, которая легко возгорается.

Наглядно опасность данного явления и правила борьбы с ним демонстрируются на видео примере:

Кстати вы должны знать, что негативное влияние статического электричества на организм человека заключается не только в получении травм, но и нарушениях нервной системы!

Причины и источники возникновения

На сегодняшний день мы уверены, что статическое электричество возникает из-за нескольких причин, а именно:

1. Из-за наличия какого-либо контакта между поверхностями 2 материалов с последующим отделением их друг от друга (например, трение резинового шарика о шерстяной свитер или на производстве при наматывании материалов).
2. Присутствие ультрафиолета, радиационного излучения и т.д.
3. При стремительном перепаде температур.

Чаще всего статическое электричество проявляется при первой причине. Данная процедура не полностью ясна, однако это является в наибольшей степени точным объяснением из всех.

Ни для кого не секрет что как на производстве, так и в быту это явление происходит чаще и для контроля над ним следует точно выявить участок проблемной зоны и принять меры для защиты. Интересный факт: это явление может вызвать «искрение» вокруг объекта, который имеет такую способность, как накапливание заряда электричества. И вы спросите, в чем опасность этого? А в том, что при накоплении большого заряда есть возможность поражения рабочего персонала на производстве. На сегодняшний день известно лишь 2 основных причины возникновения удара статическим электричеством.

Первой причиной является наведенный заряд . При условии нахождения человека в электрическом поле и если он держится руками за заряженный предмет, то тело этого человека может зарядиться.

Если на этом человеке будут одеты защитные ботинки с изолирующей подошвой, то заряд электричества будет оставаться в нем. А может ли заряд пропасть? Конечно, причиной этому будет тот момент, когда он дотронется до заземлённого предмета. Именно в этот момент рабочий и получит поражение электрическим током (в момент утечки заряда на землю). Описанный способ получения удара током получается при наличии у него на ногах обуви изолирующей электричество. Ведь при прикосновении к заряженному объекту, из-за обуви заряд остается в теле человека, а когда тот прикасается к объекту, предназначенному для защиты от него (к заземленному оборудованию), заряд стремительно проходит через тело человека и «наносит удар» током. Возникновение данного процесса возможно как в быту, так и на производстве, можно сказать, что никто не защищен от него. При воздействии синтетических ковров и обуви во время передвижения человека появляется заряд статического электричества. Меры борьбы с этим опасным явлением в быту демонстрируются на видео:

Вас когда-нибудь било разрядом электричества при выходе из машины вы до сих пор не знаете, что делать в таком случае? Это возникает при воздействии вашей руки с металлической дверью из-за того что, во время выходы из машины происходит «провокация» заряда между вашей одеждой и сиденьем. К сожалению, как уже говорилось ранее, единственным вариантом, как избавиться от данной дилеммы — это дотронутся до двери машины, чтобы через нее ток по машине «спустился» к земле. Другого более легкого способа, как снять с себя статическое электричество, нет.

Вторая причина поражения статическим электричеством на производстве — возникновение заряда на оборудовании . Данный вид поражения электрическим током случается довольно таки редко в отличие от вышеприведенного примера.

Итак для вашей защиты и для того чтобы вы знали как избавиться от данной неприятности рассмотрим весь этот процесс. Представим, что определенный предмет имеет внушительный заряд статического электричества, бывает, что ваши пальцы накопили заряд в таком количестве что происходит «пробой» и в итоге этого – разряд. Так что вот вам небольшой совет: для вашей защиты на производстве необходимо надевать резиновые перчатки (на всякий случай). Все мы рассмотрели в соответствующей статье!

Меры и средства защиты

В тот момент, когда на производстве стоит вопрос «как снять» опасность возникновения статического электричества и организовать защиту от него многие нефтяники обращаются к постановлению Госгортехнадзора. Известно, что абсолютно всё оборудование, которое заземлено, может считаться защищенным, даже если оборудование имеет окрашенный краской металлический корпус.

Честно говоря, защита оборудования от поражения статическим электричеством нами была уже обговорена ранее. О том, как бороться с этим явление в доме и квартире, доступно рассказывается в видео, предоставленном выше. Важно отметить, что увлажнители воздуха действительно хорошо способствуют снятию электростатического заряда. О том, мы рассказывали в соответствующей статье.

Еще одним примером защиты являются стекатели для автомобилей. Собственно говоря, стекатель это просто «кусок» резины, прикрепленный к машине так, чтобы одной стороной он касался машины а другой земли, этакий «передвижной заземлитель». В целях предосторожности рекомендуется устанавливать стекатели на авто, как показано на фото ниже. Это позволит убрать электростатический заряд, который может нанести вам вред.

Вот и все, что хотелось рассказать вам о том, какие бывают причины возникновения статического электричества и какие методы борьбы с данным явлением существуют на сегодняшний день. Надеемся, информация была для вас полезной и интересной!

Что же из себя представляет термин “Статическое электричество ” - совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках. Электризация происходит в процессе трения двух диэлектриков, то-есть фактически происходит отрыв электронов от вещества с образованием разности потенциалов на соприкасающихся поверхностях.

Чем опасно статическое электричество?

Но перейдем к практике, чем-же нам так мешает статика в нашей работе? На первый взгляд мы не видим этого и значит оно нам не грозит. Это неверное предположение, статика присутствует всегда, когда мы ходим или соприкасаемся с разными предметами и просто в жаркий солнечный день в воздухе, количество статического электричества может превышать все воображаемые пределы. Человек начинает ощущать статическое напряжение свыше 3000 вольт и увидеть искрение можно от 5000 вольт. Иногда мы на себе можем накапливать заряд до 10000 вольт, при том что радиоэлементы могут выйти из строя при токах возникающих при напряжении уже в 5 вольт. Согласно общей статистики от электростатического разряда выходят из строя более 50 процентов всех электронных компонентов, а цифра уже собранной и эксплуатируемой продукции превышает 60 процентов.

Важно знать что величина статического электричества зависит от многих факторов, основной это относительная влажность воздуха:

Так что не обязательно нам что-то специально натирать что-бы получить статический разряд, это происходит всегда без нашего на то желания.

Как бороться со статическим электричеством?

Первое и самое важное правило, рабочий инструмент и приборы должны быть обязательно заземлены. При работе с радиоэлементами и собранными устройствами на руку человека надевается специальный антистатический браслет который соединяется с точкой заземления через резистор в 1 МОм.

Рабочий стол тоже должен быть заземлен, на рабочей поверхности должно быть покрытие которое имеет может максимально проводить электрические разряды, оно должно иметь малое сопротивление. Также необходимо соблюдать чистоту в рабочем помещении или мастерской. Проводить как можно чаще влажную уборку. В помещении где производится ремонт положить специальное проводящее напольные покрытие обеспечивающие отвод накопившегося зарядка с соприкасающихся поверхностей к точке заземления.

Это лишь малая часть информации касающейся антистатической безопасности, на просторах интернета есть массу сайтов посвященных именно данной теме на которых написано много полезных советов и правил соблюдая которые вы сможете максимально обезопасить свое рабочее место. При этом самым повысив рентабельность и качество всех выполняемых работ.
______________________
Вы собираетесь купить дом масса выгодных предложений.

Под статическим электричеством подразумевают совокупность явлений, связанных с возникновением электрических зарядов на поверхности диэлектриков или изолированных проводящих тел и различным их проявлением. В основе образования статического электричества лежат очень сложные процессы, зависящие от многих факторов. В настоящее время нет единой теории, объясняющей статическую электризацию, а существует ряд гипотез. Общим для них является положение о том, что при электризации образуется двойной электрический слой, который служит непосредственным источником возникновения статических зарядов (Л. Леб, 1963).

Наибольшее распространение имеет гипотеза контактной электризации вещества. Согласно этой гипотезе электризация происходит при соприкосновении двух различных веществ в силу неуравновешенности атомных и молекулярных сил на поверхности соприкосновения. При этом происходит перераспределение электронов или ионов вещества и образование двойного электрического слоя (по одному на каждой поверхности) с противоположными знаками. Такая электризация наблюдается при контакте металла с полупроводником или диэлектриком, резин и других тел (Й. Староба, Й. Шиморда, 1960). Величина контактной разности потенциалов неодинакова и зависит от диэлектрических свойств соприкасающихся поверхностей, состояния поверхности, давления между ними, а также от влажности и температуры. При разделении поверхностей каждая поверхность сохраняет свой заряд.

По другим гипотезам, статическую электризацию обусловливают явления эффекта удара и отрыва; поверхностная ориентация нейтральных молекул, содержащих электрические диполи; пьезо-электрические явления при трении, образование электролитов на контактирующих поверхностях и другие процессы. Экспериментально установлено, что электрические заряды накапливаются на поверхности соприкасающихся материалов, диэлектрическая проницаемость которых различна. Положительные заряды накапливаются на поверхности материала, диэлектрическая проницаемость которого больше. Незаряженное, электрически нейтральное, тело означает присутствие в одно и то же время в равных количествах двух противоположных видов зарядов.

Возникновение электрических зарядов на телах сопровождается появлением статического электрического поля (СЭП), в котором они взаимодействуют друг с другом. Отрицательная электризация, т. е. избыток электронов в полимере, не может вызвать подвижности электронов в молекулах и перераспределения их в объеме. За счет избыточных свободных электронов при снижении взаимодействия положительно заряженных частиц могут образовываться дополнительные химические связи, протекать различные химические реакции.

В последние годы получили широкое применение в быту и различных отраслях техники синтетические полимеры. Это - одежда, белье, обувь, покрытия из пластмасс, коврики из латекса и поливинилхлорида, посуда из полиэтилена, корпуса автомашин, судов, самолетов, различного оборудования. Синтетические полимеры представляют собой диэлектрик, на поверхности которого накапливается электрический заряд. Человек может и не подозревать, что на его теле распределяются электрические заряды, но если зарядов накопилось много, он может ощутить их присутствие, прикоснувшись к металлическому предмету, например, к водопроводному крану или к батарее парового отопления. В этом случае человек почувствует удар тока.

Особенно сильно электризация проявляется при контакте резиновой обуви на синтетической подошве с резиновыми дорожками, пластмассовыми покрытиями полов и при трении одежды о тело (К. А. Рапопорт, 1965). При выполнении различных производственных операций или ходьбе по ковру на поверхности тела человека могут возникать электрические заряды до 10- 15 кВ. На некоторых видах одежды из синтетических тканей тоже возникают большие заряды статического электричества - около 3000-5000 В/см.

В химической, текстильной, полиграфической и многих других отраслях промышленности при любом технологическом процессе, где присутствует динамическое взаимодействие (смешение, распыление, перемещение по трубам, "дробление, разделение, механическая обработка диэлектрических материалов, и др.) на поверхности оборудования и обрабатываемого материала образуются электрические заряды. Возникающие при этом СЭП оказывают отрицательное влияние на течение производственного процесса и качество продукции.

Электрические заряды вызывают взаимное отталкивание одноимённо заряженных нитей, слипание листов бумаги, диэлектрической пленки. Создаются значительные трудности в процессе производства, переработки, упаковки и транспортировки синтетических материалов.

В одних случаях заряды быстро стекают в землю, рассеиваются и нейтрализуются, в других - накапливаются на отдельных элементах оборудования. При этом создаются СЭП высоких напряжений, вызывающие электрические разряды. Во взрывоопасных производствах, связанных с применением легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, горючих газов и пылей, искровые разряды статического электричества могут вызывать взрывы и пожары, приводящие к значительным убыткам, увечьям или человеческим жертвам.

Механизм искрового разряда напоминает явления атмосферного электричества. Обладая энергией, в миллионы раз меньшей по сравнению с молнией, разряды статического электричества способны тем не менее поджечь любую горючую смесь, образующуюся или присутствующую в производственных процессах.

Там, где применяются легковоспламеняющиеся среды, реальную опасность их воспламенения от разрядов статического электричества представляет человек. При постоянном контакте с заряженным оборудованием или материалом, а также при ходьбе по пластмассовым полам тело человека, будучи хорошим проводником, накапливает электростатические заряды. Разность потенциалов между телом человека и окружающими предметами может достигать огромных величин - десятков тысяч вольт. И стоит только такому наэлектризованному человеку приблизиться к металлическим заземленным конструкциям, как возникает искровой разряд.

При средней электрической емкости человека 200 пФ и потенциале тела относительно земли 10 000 В величина энергии разряда будет составлять 10 мДж. Это во много раз больше той энергии, которая необходима для воспламенения или взрыва целого ряда взрывчатых веществ, а также паро- и газовоздушных горючих смесей. Например, для воспламенения наиболее чувствительных к тепловому импульсу воздушных смесей водорода, метана или бензола требуется энергия искрового разряда, соответственно, 0,02, 0,33, 0,55 мДж.

Статическое электричество и взрывы могут наблюдаться также при транспортировке сыпучих продуктов или жидкостей по трубопроводам из полимерных материалов. Возникновение зарядов при движении жидкости объясняется гипотезой, предполагающей, что на поверхности раздела жидкой и твердой фаз образуется двойной электрический слой. Любая молекула, расположенная внутри объема жидкости, испытывает со стороны молекул воздействие сил Ван-дер-Ваальса и Кулона. При этом действие всех сил взаимно уравновешивается, тогда как на молекулы, находящиеся в пограничном слое, действуют неуравновешенные силы, направленные к поверхности раздела, создающие силовое и электрическое поле. Ориентированные в этом поле молекулы образуют двойной электрический слой - отрицательно заряженные частицы располагаются с наружной стороны слоя жидкости, положительно заряженные - внутри.

В случае нарушения равновесия двойного слоя, как это наблюдается при движении жидкости, происходит пространственное разобщение зарядов, в результате чего поверхности трубопроводов и жидкости оказываются заряженными электричеством противоположного знака. Величина образующегося электрического заряда возрастает обратно пропорционально скорости течения жидкости, шероховатости и длине трубы. Большие скопления зарядов отмечаются в местах повышенного динамического сопротивления, т. е. при выходе жидкости, на поворотах, в сужениях, расширениях и пр.

Опыты показали, что скорость транспортирования по трубопроводам горючих жидкостей с высоким электрическим сопротивлением порядка 10-10 Ом во избежание скопления опасного потенциала не должна превышать 1 м/с. Для ацетона скорость протекания должна быть не выше 10 м/с.

Для жизни человека разряды статического электричества не представляют смертельной угрозы: они либо кратковременны, либо малых токов. Однако физиологическое воздействие на организм человека они оказывают. Частые разряды статического электричества вызывают нервозность у рабочих, что приводит иногда к нарушению технологических режимов, снижению производительности труда. В результате мышечной реакции, вызванной электрическими ударами возможны механические увечья от подвижных и плохо защищенных частей оборудования. Отмечены случаи падения людей с высоты при получении ударов от разряда статического электричества.

Образование на синтетических материалах статического электричества приводит к быстрому загрязнению их поверхности. В связи с этим возникают определенные неудобства при эксплуатации мебели, осветительных приборов, предметов домашнего обихода, изготовленных из пластмасс и др.

Установлено, что загрязняемость одежды из синтетического волокна в 300-500 раз больше, чем одежды из хлопчатобумажной ткани. При ношении такой одежды из синтетической ткани у человека быстро ухудшается микроклимат, в результате чего нарушается кожное дыхание, теплообмен и т. д.

Электризация синтетических материалов способствует более интенсивному выделению из них составных компонентов (В. А. Цендровская, А. М. Шевченко, 1969) и увеличивает скорость их химической деструкции. Опасность статического электричества, образуемого на поверхности полимеров, заключается еще и в том, что выделяющиеся из них летучие токсичные вещества, приобретая потенциал, легче проникают в организм.

Ученые многих стран сейчас заняты проблемой борьбы с электризацией. Но, оказывается, не каждую электризацию нужно уничтожать. Так, СЭП Земли постоянно влияет на жизнедеятельность организма, но изоляция человека от этого поля неблагоприятно скажется на его самочувствии. Примером может служить плохое самочувствие некоторых лиц во время путешествия в цельнометаллических вагонах и самолетах, когда СЭП Земли экранизируется металлическим корпусом (Ю. Морозов, 1969).

Для измерения электростатических зарядов в естественных условиях используются различные измерительные приборы, применение которых зависит от вида синтетического материала и окружающей среды. Для измерения величины потенциала, накапливаемого на полимерных материалах, в лабораторных условиях создан прибор, моделирующий основные факторы - скорость трения, нагрузку на образцы материалов (К. И. Станкевич, В. А. Цендровская, 1970).

Степень электризации полимерных материалов в значительной мере зависит от химического состава и электропроводящие свойств. Например, электризация поливинилхлоридных (ПВХ) плит на латексной смоле более чем в 20 раз меньше, чем на суспензионной смоле. Низкой степенью электризации обладают ПВХ-плиты, изготовленные на смеси латексной и суспензионной смол. Наименьшей электризуемостью обладают пластмассы, имеющие в своем составе наполнители, обладающие гидрофильными свойствами.

Существенное влияние на электризуемость полимерных материалов оказывает влажность (рис. 1). При влажности 60- 80% величина заряда уменьшается в 2-3 раза. При влажности 80% образуется мономолекулярный слой, что обусловливает потерю способности материала накапливать на поверхности заряды статического электричества. Уменьшение содержания влаги в воздухе приводит к увеличению проводимости полимерного материала.

Адсорбированная на поверхности материала вода при изменении влажности среды десорбируется, а образец в течение нескольких месяцев сохраняет свои диэлектрические свойства. Однако при длительном хранении на воздухе способность пластмасс накапливать заряды статического электричества падает. Это, по-видимому, объясняется деструктивными изменениями

Рис. 1.

Накапливаемого на полимерах, от влажности окружающего воздуха.

Рис. 2.

Накапливаемого на полимерах, при относительной влажности: А- 30%, Б, В-50%, Г, Д - 60%. материала под действием не только воды, но и других факторов внешней среды.

Существует также определенная математическая зависимость между величиной заряда, накапливаемого на полимерном материале, и температурой окружающей среды (рис. 2). Зависимость величины заряда от температуры носит обратный характер - с уменьшением температуры при одной и той же влажности наблюдается увеличение заряда. Однако влияние температуры на величину заряда значительно менее выражено, чем влажности.

Для некоторых синтетических материалов например, одежды на основе нейлона, зависимость от температуры может быть выражена следующей формулой (Capt James, 1963):

Где Q -величина заряда;

А и В = постоянные величины;

Т -температура воздуха.

При исследовании одежды в условиях Крайнего Севера было подтверждено, что расчеты по этой формуле можно проводить для определения электризации при температуре от -45 до 10° С. Зная величины зарядов в условиях двух температур, можно рассчитать величину заряда, возникающего при любой другой температуре.

Из полимеров, используемых для покрытий пола, наибольшей электризуемостью обладают ПВХ-линолеум и плиты. При влажности воздуха 15-30% величина заряда на покрытиях полов из ПВХ-линолеума может достигать около 2000 В. При относительной влажности воздуха и температуре 20±3°С возникает стабильное поле статического электричества, величина которого зависит от наличия и характера электрической аппаратуры. В помещениях с паркетными полами напряженность поля у поверхности пола и на теле человека не превышает 50 В/см. В то же время в помещениях с большим количеством аппаратуры на поверхности пола, покрытого ПВХ-линолеумом, величина заряда достигает нескольких десятков киловольт. При хождении по этим полам на теле рабочих накапливаются заряды до 40 кВ и более. Более низкими электрическими свойствами обладает релин, нитролинолеум, кумароновые плиты.

Исследования электризуемости покрытий пола из полимерных материалов в естественных условиях разных климатических зон СССР показали, что величина заряда статического электричества колеблется в основном в пределах 300-500 В/см. Иногда она достигает 1500-2000 В/см при низкой влажности воздуха (20-25%), в основном на импортных пластиках, содержание связующего вещества в которых составляет около 50% всей массы материала. Мнение о том, что в условиях Заполярья и Казахстана, где бывает низкая относительная влажность атмосферного воздуха (10-20%), электризуемость покрытий пола из полимерных материалов достигает десятков киловольт, не оправдалась. Это обусловлено тем, что низкая относительная влажность отмечается только в открытой атмосфере, а внутри помещения она нивелируется во всех климатических зонах.

При массовом опросе населения, проживающего в помещениях с пластмассовыми покрытиями полов, выявлено, что жалобы на действие статического электричества в основном сводятся к головным болям, быстрой утомляемости, боли в области сердца.

Существенное значение при электризации пластмассовых покрытий пола имеет вид подошвенного материала обуви. Из 9 (ВМШ, кожа, БШ, БМ, ВМ, вулканит, ж, кожволокарнит, войлок) подошвенных материалов наибольшую электризуемость ПВХ-линолеума при 60% влажности воздуха вызывает кожзаменитель марки ВМШ (1400 В), а наименьшую - войлок (710 В).

Величина заряда, возникающего при трении, позволяет не только судить о влиянии электростатического поля в гигиеническом аспекте, но и дать оценку степени электризации по сравнению с потенциалом. Величина потенциала определяется с помощью вольтметра (киловольтметра) и зависит от емкости его. Поэтому одно и то же значение потенциала, регистрируемое с помощью вольтметра, соответствует различному количеству электричества на исследуемой поверхности.

Большое влияние на уровень электризуемости полимерных материалов оказывает мытье полов, оборудования, стирка одежды и т. д. Установлено, что после однократного смачивания и сушки образцов в течение 15 мин величина заряда на их поверхности уменьшается в 2-3 раза, а после многократного смачивания и сушки в течение 14 сут-в 10-12 раз. Следовательно, в условиях эксплуатации после многократной и продолжительной обработки поверхности водой, способность их к накоплению зарядов статического электричества, уменьшается примерно в 10-12 раз.

Известно, что поверхностное сопротивление материалов, определяет его способность к статической электризации (Л. Леб, 1963). Исследования показали, что после кратковременного смачивания и сушки образцов на воздухе в течение 15 мин их поверхностное сопротивление уменьшается в 5-10 раз, а после сушки в течение суток-1,5-3 раза. Если эти образцы подвергнуть многократному смачиванию, то их диэлектрические свойства не восстанавливаются даже через 10 сут после последнего смачивания. Вероятно, это объясняется тем, что образцы содержат в своем составе вещества, которые могут адсорбировать влагу в больших количествах (глину, тальк, барит, известковую муку). Смачивание образцов приводит к поглощению влаги во всем материале. Десорбция из внутренних слоев происходит значительно медленнее, чем с поверхностных.

Из факторов, влияющих на уровень накопления статического электричества на полимерных материалах, следует отметить также нагрузку на образец. Величина заряда прямо пропорциональна нагрузке. Увеличение нагрузки в 2 раза приводит к увеличению заряда в 1,3-1,5 раза.

На уровень электризации синтетических тканей существенное влияние оказывают их проводимость и сорбционные свойства. Наибольшей электризуемостью обладают материалы с низкой проводимостью и сорбционными свойствами (Э. X. Цирин, 1973).

Между электризуемостью тканей и их сорбционными свойствами отмечается четкая корреляция (табл. 3).

Таблица Зависимость электризуемости текстильных материалов от их сорбционных свойств

В сновальном цехе статическое электричество на теле рабочих не регистрируется, а на оборудовании составляет 1 кВ. Примерно в тех же пределах определяются величины статического электричества на технологической линии трикотажной фабрики. Наибольшие уровни статического электричества накапливаются на ворсовальной машине, в частности при изготовлении хлопчатобумажных изделий (до 20-30 кВ), полушерстяных (до 20 кВ), шелковых с вискозой (до 30 кВ), капроновых (до 40 кВ).

Электризуемость рабочих, участвующих в различных технологических процессах, составляет: при работе на ворсовальной машине - от 0,5 до 2 кВ (в зависимости от вида ткани), на стригальной машине - от 1,5 до 3 кВ. В основовязальном цехе и на других участках электризации не наблюдается.

Весьма важной и актуальной задачей является разработка мероприятий, исключающих или снижающих возможность воздействия статического электричества на человека на производстве и в быту. Для снижения электризуемости диэлектриков разработано несколько методов: ионизация окружающей среды, установка специальных приборов - нейтрализаторов и увеличение проводимости материалов. Среди них наиболее эффективным является увеличение проводимости полимеров за счет внесения в их состав антистатических агентов. С помощью этих веществ удаляют статические заряды, которые могут накапливаться на поверхности материала, поэтому они должны быть гидрофильными или ионными по природе.

Применение антистатических препаратов на производствах в нашей стране находится в стадии становления. Результаты первых экспериментальных исследований полимерных материалов с введенными в их состав антистатиками подтвердили перспективность этого метода. Нанесение на поверхность антистатика снижает электризуемость материала в 2-5. раз.

Большое значение имеют антистатические свойства препарата и его количество. Среди изученных 8 антистатических препаратов (стеарокс-6, стеарокс-920, оксалин G-2, синтанол ДТ-7, синтанол ДС-10, оксанол УС-17, оксанол 0-18, препарат ОС-20) наиболее эффективными были оксанол 0-18, оксалин С-2 и синтанол ДС-10.

Основные требования, предъявляемые к антистатическим агентам, следующие. Они должны препятствовать аккумуляции статических зарядов или очень быстро их разряжать. Кроме того, антистатические агенты должны увеличивать поверхностную проводимость пластмасс таким образом, чтобы ассоциированные заряды быстро стекали в окружающую атмосферу. Увеличение поверхностной проводимости может быть достигнуто либо повышением концентрации влаги в материале за счет увеличения гигроскопичности его поверхности или создания органических проводящих слоев.

Одним из эффективных методов снижения аккумуляции статического электричества является уменьшение коэффициента трения между полимером и материалом, контактирующим с ним. Для этого необходимо, чтобы антистатический агент образовывал на поверхности пластмассы резиноподобную пленку.

В настоящее время огромное количество веществ предложено в качестве антистатических агентов. Большинство из них принадлежит к одному из 5 классов: нитросоединения (длинные цепи аминов, амидов и четвертичные основания или соли), сульфокислоты или арилалкилсульфонаты, фосфорсодержащие кислоты или арилалкилфосфаты, полигликоли и их производные, включающие полигликолевые эфиры жирных кислот и полигликольарилалкилпроизводные, многогидролизные спирты и их производные.

Антистатические агенты наносят на поверхность пластмасс или вводят в состав их. Более эффективными являются антистатические добавки, вводимые в состав пластмассы. Материалы, применяемые для этих целей, должны обладать небольшим электрическим сопротивлением и образовывать пленку на поверхности с низкой поверхностной энергией растворов воды или других летучих растворителей.

Эффективность всех антистатических агентов в значительной степени понижается с уменьшением атмосферной влажности. Это, вероятно, связано с тем, что небольшие количества сорбционной влаги оказывают влияние на ионизацию, которая может происходить в неионных антистатических агентах.

Образовывать антистатическую поверхность могут многие химические соединения. В то же время для введения этих веществ в состав полимеров выбор более ограниченный, поскольку их эффективность может быть специфичной для каждого типа пластмассы. Например, четвертичные аммонийные соединения более предпочтительны для использования в полистироле, а полиэтиленгликолевые эфиры - в полиэтилене. Кроме того, эти добавки должны обладать определенной совокупностью свойств. По химическим свойствам они должны обладать определенной совместимостью с пластмассой, так как существуют пределы, при которых эффективность бывает самой высокой. Очень большая совместимость ведет к полному растворению агента в пластмассе. Следовательно, на поверхности материала должно быть всегда определенное количество вещества, сообщающего антистатические свойства. Если поверхностный слой смывается, то антистатик остается в массе материала и не поднимается на поверхность. Весьма низкая совместимость приводит к расслоению массы. Это может произойти с соединением низкого молекулярного веса и привести к такому нежелательному результату, как выпотевание. Опыты и наблюдения в естественных условиях показали, что агент должен обладать средней совместимостью с пластмассой.

Совместимость определяют по способности антистатического агента диффундировать через материал. Это свойство особенно важно и является показателем продолжительности эффективной жизни агента. Очевидно, что соединения с низким молекулярным весом будут свободно перемещаться в массе материала к его поверхности. В таких случаях, несмотря на то что эффективность агента может быть хорошей, его жизнь будет недолгой. При обычном использовании агент может быть легко стерт, а поскольку количество его ограничено, то его активность не может быть продолжительной. В то же время соединения с высоким молекулярным весом или высокой совместимостью будут перемещаться медленнее и активность их будет продолжительней. Кроме того, если совместимость добавки с пластмассой очень высока, то требуется больше антистатического агента, в связи с чем ухудшаются его механические свойства.

Скорость диффузии определяется временем, которое необходимо, чтобы на поверхности создавалась максимальная концентрация, или временем между производством продукта и получением им антистатических свойств. Равновесие между совместимостью и скоростью диффузии можно регулировать двумя методами. Прежде всего действие антистатического агента можно изменять, добавляя второй компонент, при этом увеличивается или уменьшается совместимость и последующее перемещение. Другим способом может быть создание такого антистатического агента, в молекулярную структуру которого входят химические соединения, устанавливающие равновесие между совместимостью и способностью к перемещению. Например, серия спиртовых четвертичных аммонийных соединений может быть приготовлена с различными катионными и анионными соединениями.

Многие антистатические агенты не применяются вследствие их термической нестабильности при производстве и обработке пластмасс. В настоящее время существует мало соединений с устойчивой химической структурой, которые могут дать постоянный антистатический эффект и одновременно выдержать высокую температуру и давление, не разрушаясь. Например, установлено, что четвертичные аммонийные соединения нестабильны при высокой температуре и при обработке пластмасс

Такая реакция опасна не только потому, что добавляемое вещество теряет свои антистатические свойства, но и тем, что освобождается кислота, увеличивающая коррозию оборудования, употребляемого в производстве пластмасс.

Антистатические агенты должны обладать низкой летучестью и нетоксичностью и оказывать длительный антистатический эффект. Предусмотреть продолжительность действия антистатического агента очень трудно, так как в процессе эксплуатации пластмасс постоянно нарушается поверхностный слой его, диффузия и равновесие антистатика.

Вносимые в пластмассу антистатические добавки должны составлять определенный процент по отношению к ней. Оптимальная концентрация антистатических агентов зависит главным образом от их родства к полимеру и поверхности в единице объема, т. е. насколько поверхность частиц в единице объема в добавке больше, чем в полимере. Наблюдения показали, что для образования долговечного поверхностного слоя нужна минимальная концентрация соединений. Дальнейшее повышение концентрации не дает немедленного эффекта, хотя, возможно, при этом образуется резерв для пополнения потерь соединения при распаде.

Агент должен иметь молекулярный вес настолько низкий, чтобы мигрировать к поверхности, и в то же время достаточно высокий, чтобы обладать некоторым сопротивлением и не быть легко удаленным с поверхности. Антистатики должны быть бесцветными или же иметь слабую окраску, так как сильно окрашенные соединения вызывают определенные затруднения в получении бледных тонов.

Действие антистатических агентов должно основываться на одном или нескольких физических явлениях: на гигроскопичности - собирать воду из атмосферы, полярности - агент представляет полярное соединение и проводит ток, вязкости - агент должен иметь такую степень вязкости, чтобы он захватывал электроны, движущиеся к поверхности.

Универсальных антиэлектростатических агентов не может быть, поскольку они определяются видом пластмассы, ее назначением и т. д.

В последнее время большое внимание уделяется изучению биологического действия статического электричества. Этот интерес не случаен. Известно, что статическое электричество, возникающее, например, при ношении хлоринового белья оказывает лечебное действие (К. А. Рапопорт, 1965) при некоторых неврологических заболеваниях (ревматизме, радикулите, плекситах и т. д.). Вероятно, здесь наблюдается тот же эффект, что и при одном из методов электротерапии - франклинизации. Под франклинизацией понимают лечение статическим электричеством, которое включает в себя комбинированное действие ионизированного воздуха, поля высокого напряжения и небольших разрядов между телом и электродами франклинизатора. Однако широкое применение статического электричества как лечебного средства вызывает скептическое отношение. Это объясняется тем, что еще не выяснено, какие явления - физические или химические приводят к улучшению.

В то же время известно, что ионы не только обусловливают кислородную обеспеченность кожи, но и активизируют обменные процессы в клетке. Поэтому при ношении одежды очень важно, какой полярности на ней будет СЭП. Например, при ношении одежды из лавсановой ткани вокруг тела возникает СЭП отрицательной полярности, которое не пропускает аэроионы с отрицательным зарядом. При ношении одежды из искусственной шерсти вокруг тела образуется электростатическое поле с положительным зарядом, препятствующее проникновению аэроионов кислорода в кожу (Н. Н. Алфимов, В. В. Белоусов, 1973).

Биохимические процессы в организме невозможны без обмена электрических зарядов на молекулах белков, жиров, углеводов и солей.

Нарушение проникновения аэроионов может способствовать развитию трофических изменений в коже и рефлекторным путем к ряду других патологических сдвигов в организме, особенно со стороны сердечно-сосудистой и нервной систем.

Экспериментально установлено, что существует тесная корреляция электрического; сопротивления кожи с такими показателями состояния центральной нервной системы, как скрытое время реакции на свет, звук, тепло, а также связь уровня электрического сопротивлений кожи с порогом ощущений, возникающих при разрядах статического электричества (Н. С. Смирницкий, Г. А. Антропов, 1969). Отмечается также индивидуальная чувствительность кожи у людей к действию статического электричества. Вероятно, это объясняется неодинаковым состоянием кожи у различных людей. Кожа может быть жирной, нормальной и сухой. Чем суше, тем больше удельное электрическое сопротивление ее и, следовательно, больше зарядов в ней сохраняется. С возрастом клетки организма, в том числе и эпидермиса, претерпевают некоторые изменения, кожа становится суше. Люди пожилого возраста чаще жалуются на электрические заряды при прикосновении к незаряженным предметам или другому человеку (С. Ю. Морозов, 1969). Высыхает кожа и при частом мытье горячей водой с мылом.

В остром эксперименте обнаружено (Ф. Г. Портнов, 1968), что в результате кратковременного (15-60 мин) действия СЭП 4000 В/см количество эритроцитов, процентное содержание гемоглобина и вегетативные функции организма (частота сердечных сокращений и дыхания) отклоняются от исходного уровня.

В хроническом эксперименте при действии СЭП напряженностью в 2000 ф/см в течение 1,5 мес по 4 ч в день 6 раз в неделю гематологические показатели и состояние сердечно-сосудистой системы статистически достоверно не изменялись. Хронический эксперимент показал тенденцию к ослаблению реактивности организма животных по отношению к действию СЭП.

В условиях производства, где СЭП достигало 30-40 кВ, чаще отмечались заболевания нервной и сердечно-сосудистой систем, нарушения овариально-менструального цикла, грипп и катар верхних дыхательных путей. Эти данные свидетельствуют о том, что у лиц, подвергшихся длительному воздействию СЭП, резистентность организма к инфекционным заболеваниям понижена.

У лиц, подвергающихся воздействию статического электричества, снижается сопротивление кожи к электрическому току, уменьшается сила и выносливость мышц, костей, замедляются нервные реакции на свет и звук, отмечается более высокое количество дней нетрудоспособности, чем у людей, не подвергшихся действию СЭП (Л. И. Максимова, 1972). Под воздействием СЭП значительно снижается рН желудочного сока и сокращается время свертывания крови.

При воздействии СЭП напряженностью 400-500 В/см у экспериментальных животных отмечаются субстанциальные и конформационные изменения в клетках головного и спинного мозга, надпочечниках, печени, почках, селезенке, скелетных мышцах, уменьшается гематокрит, увеличивается время термического свертывания белков плазмы, эозинофилия (Б. М. Медведев, С. Д. Ковтун, 1969). Электрофизиологические исследования функционального состояния периферических нервов свидетельствуют о том, что СЭП увеличивает время скрытого периода, длительность потенциала действия и абсолютную рефракторную фазу возбуждения. Повышение этих показателей во времени авторы рассматривают как некоторое снижение подвижности процессов-возбуждения в нервных волокнах смешанных периферических нервов. Это происходит за счет нарушения клеточной проницаемости для ионов калия и натрия, которая, как известно, непосредственно связана с изменением электрических реакций в клетках.

Установлено, что СЭП напряженностью 500 В/см снижает тактильную и болевую чувствительность, снижает тонус и реактивность сосудистой системы кожи, кровообращение в коже, увеличивает сопротивление кожи, понижает окислительно-восстановительный потенциал (М. Г. Шандала, В. Я. Акименко, 1973). СЭП напряженностью 1000 В/см кроме указанных изменений снижает уровень функциональной стабильности холодовых рецепторов, бактерицидность кожи и величину кожно-гальванических рефлексов, повышает потенциалы в /активных точках сердца и легких. СЭП 250 В/см не вызывает (каких-либо биологических сдвигов, а поэтому рекомендуется как ДУ накопления на одежде. В качестве ДУ накопления/ СЭП на одежде К. А. Рапопорт и соавторы (1973) на основании опроса испытуемых рекомендуют напряженность 300 В/см.

С целью регламентации СЭП, накапливаемого на полимерных материалах, используемых в строительстве, нами проведены исследования на белых крысах в моделируемых условиях (К. И. Станкевич и соавт., 1972). Созданная нами установка состоит из камеры размером 45 X 30 X 13 см. С помощью кронштейнов электроды могут приближаться и отдаляться от камеры, а также изменять свое положение по отношению к камере (горизонтально или вертикально). Это позволяет исследовать влияние направления силовых линий по отношению к телу экспериментальных животных. В камере можно изучать биологическое действие как СЭП, так и его заряда.

В качестве генератора статического электричества используются аэрофранклинизаторы, подключенные к сети. Для контроля за подаваемым аэрофранклинизаторами напряжением в камере устанавливается киловольтметр. Расчет напряженности СЭП (Е) в камере осуществляется по формуле:

Где G - напряжение, отмечаемое на шкале киловольтметра;

Н - расстояние между электродами.

Исследования в моделируемых условиях мы проводили при напряженности СЭП 1800, 1100, 300, 150 В/см, т. е. при наиболее характерных натурных условиях. По данным этих исследований, наиболее чувствительными показателями при действии на организм животных СЭП являются окислительно-восстановительные ферменты - пероксидаза, каталаза, сукцинатдегидрогеназа. При напряжении поля 300 В/см и выше у подопытных животных статистически достоверно снижались активность пероксидазы, пероксидазный и каталазный индексы, однако эти сдвиги начинались лишь со 2-го месяца опыта.

Спустя 2 нед после начала опыта статистически достоверно увеличивалось содержание адреналина в моче, повышалась свертываемость крови и снижалась осмотическая резистентность эритроцитов.

Стабильный характер имело снижение терморезистентности белков плазмы и лейкоцитов крови, а также увеличение количества ионов натрия в плазме крови. Последнее, вероятно, обусловлено повып1енной проницаемостью клеточных мембран под воздействием СЭП. А, как известно, ионы Na+ влияют на возбудимость нервной системы, водный баланс и формирование адаптационных свойств организма. Показатели крови (количество эритроцитов, эозинофилов, ретикулоцитов, процент гемоглобина, содержание сахара) носили фазовый характер, что, по-видимому, можно объяснить раздражающим действием СЭП на кроветворную функцию костного мозга и первоначальным стрессом в организме с последующей адаптацией.

Наряду с исследованиями на животных клиницистами было проведено комплексное обследование обслуживающего персонала междугородной телефонной станции, где электризуемость покрытий пола на основе ПВХ-линолеума и тела рабочих достигает 10-30 кВ. У 71% служащих наблюдались функциональные нарушения со стороны нервной системы, а у 44% - со стороны сердечно-сосудистой. Служащие жаловались на постоянные головные боли, повышенную раздражительность и утомляемость, боль в области сердца, которые усиливались в течение рабочего дня. При гематологических исследованиях установлена выраженная лейкопения и снижение гематокритного показателя.

Таким образом, исследования показали, что величина СЭП 300 В/см является пороговой, а 150 В/см подпороговой и может быть регламентирована как «недействующая».

Весьма важным теоретическим и практическим вопросом рассматриваемой проблемы является выяснение механизма биологического действия СЭП. Из представленных данных видно, что раскрытие механизмов ответных реакций на СЭП представляет значительные трудности.

Б. М. Медведев и С. Д. Ковтун (1969) считают, что в основе механизма биологического действия СЭП лежат нарушения конформационных процессов в. белковых клеточных компонентах как следствие сдвигов электростатических внутриклеточных сил и нарушения клеточного метаболизма. В качестве одного из звеньев механизма биологического действия СЭП Ф. Г. Портнов и соавторы (1973) рассматривают участие адренорецепторов.

Наши исследования свидетельствуют, что в механизме биологического действия СЭП важную роль играет проницаемость клеточных мембран и нарушение активности оксидоредуктаз.

Ю. Л. Холодов (1966) считает, что физиологическое влияние СЭП на организм осуществляется рефлекторным способом. Раздражая окончания тройничного и других нервов, СЭП может вызвать изменение функционального состояния центральной нервной системы. Кроме того, при этом наблюдаются изменение кожной чувствительности, стимуляция капиллярного кровообращения, нормализация сосудистого/тонуса, сдвиг морфологического состава крови, улучшение газообмена и деятельности желудочно-кишечного тракта.

Каждый из нас знаком с электростатическим электричеством. Типичным примером стати ческого электричества будет снятие одежды в темной комнате, в таких случаях можно видеть явление схожее даже с разрывом небольшой молнии. Статическое электричество широко распространено в обыденной жизни. Если, например, на полу лежит ковер из шерсти, то при трении об него человеческое тело может получить электрический заряд минус, а ковер получит заряд плюс. Другим примером может служить электризация пластиковой расчески, которая после причесывания получает минус заряд, а волосы получают плюс заряд. Накопителем минус-заряда нередко являются полиэтиленовые пакеты, полистироловый пенопласт. Сегодня мы поговорим о том, какие угрозы для здоровья может представлять собой электростатическое электричество и как простыми способами избежать этого. Забавно, но люди научились защищать от вредного воздействия статического электричества здания, промышленную технику, бытовые приборы и даже специальный аэрозоль, чтобы к о дежде ничего не липло (антистатик). Позаботились обо всем, кроме своего здоровья.

Немного теории.

Откуда берется электростатическое электричество? Причиной явления становится трение или же соприкосновение двух разнородных веществ диэлектриков. В этом случае атомы одного из веществ отрывают электроны другого. Между двумя телами возникает разность потенциалов. После того как тела разъединятся, каждое сохранит свой заряд, а разность потенциалов.

Электростатические заряды генерируются, в основном, при разделении различных материалов. Например, при отслаивании пленки, смешивании не проводящих ток жидкостей или при хождении по полу с изолирующим покрытием, таким, как покрытие PVC (ПХВ), ковровое или ламинатное (тонкослойное) покрытие. Электростатические поля нельзя осознанно ощутить органами чувств. То, что мы можем почувствовать, представляет собой либо сильное электрическое поле, либо электрический импульс разряда. В таком случае, однако, он по величине не больше электростатического заряда.

Человек-генератор.

Способностью накапливать положительные заряды характеризуются все части тела человека, начиная с кожи и волос. Возникновение статического заряда становится возможным при любом контакте с полимером. Чаще всего оно возникает в результате трения, в сутки ты совершаешь миллионы телодвижений, именно поэтому ты являешься отличным генератором статического электричества. И чем больше на тебе синтетических вещей, тем большие яркие «карманные молнии» ты можешь метать.

Трибоэлектрический заряд.

Примерами могут послужить самые элементарные вещи: ходьба является одним из самых больших источников трибоэлектрического заряда. При ходьбе происходит контакт подошвы обуви с напольным покрытием, а затем их последующее разделение. При этом данное действие происходит многократно. Человеческое тело является хорошим проводником, что позволяет ему проводить и накапливать заряды, образующиеся в ходе разделения двух материалов. Еще одним примером могут служить конвейерные ленты, приводные ремни и другие движущиеся части механизмов и машин, которые становятся источником трибоэлектрического заряда.

Количество сгенерированного заряда зависит от типа материалов, окружающей среды и скорости разделения материалов. Такие материалы, как пластики, генерируют статическое электричество во много раз интенсивнее, чем проводящие материалы. Хорошим примером является такой изоляционный материал как скотч-лента, изготовленная из пластика. Обратите внимание, что грязь стремится к пластиковой ленте, всякий раз, когда происходит ее отделение от рулона. Это вызвано тем, что на ленте генерируется статический заряд во время разделения материалов. При помощи заряженной ленты может быть приподнят кусочек бумаги.

Новые материалы в нашем окружении.

Наши далекие предки вели тяжелую жизнь. Жили в пещерах, кутались в звериные шкуры и, уходя на охоту, не знали, удастся ли что-нибудь добыть. Статического электричества на них практически не было, так как люди находились в постоянном контакте с землей.

Время шло, человечество все больше изолировало себя от почвы, начав носить одежду и обувь. Правда, шили их все-таки из натурального сырья. А кроме того, люди «заземлялись», когда мокли во время дождя. Однако человечество развивалось и придумало зонтик. Следом — резину, а затем синтетические материалы.

Так началась эра статического электричества. Непроводящие электричество синтетика и резина стали одеждой и обувью человека. Они также стали входить в состав стен, напольных покрытий, мебели. Мало того, что одежда из этих материалов мешает «стекать» с тела человека статическому электричеству, она при каждом движении еще и вырабатывает дополнительную порцию электричества. В итоге человек становится похож на генератор.

Прямое негативное влияние электростатического электричества на здоровье.

Статическое электричество в быту не формирует мощных зарядов, однако может вызывать некоторые неприятности со здоровьем. Длительное воздействие энергии статического электричества представляет некоторую опасность для здоровья человека, в частности для сердечно-сосудистой и центральной нервной системы. К сожалению сейчас очень мало исследований по отдаленному действию избытка электростатического заряда на здоровье, поэтому точно оценить степень вреда не возможно . Но в любом случае она не критична. В настоящее время проблема непосредственного воздействия слабых электрических полей на здоровье человека интенсивно изучается.

Нарушения сна.

Если человек спит, статическое электричество проявляет себя в раздражении нервных окончаний на коже. У человека меняется сосудистый тонус, наблюдаются системные сдвиги, могут возникнуть отклонения в работе нервной системы, повышается утомляемость, а сон не приносит облегчения. Всем синтетическим изделиям, в том числе подушкам и одеялам с искусственным наполнителем, присущи отрицательные свойства: они электризуются, насыщаясь зарядами статического электричества. Как правило, ткани, использующиеся для изготовления чехлов подушек с синтетическим наполнителем, имеют состав — 100% полиэстер.

Повышенная электростатичность может влиять на здоровье и самочувствие человека. Особенно это заметно во время сна, когда человек максимально спокоен и расслаблен. Двигаясь во сне, человек создает напряжение между матрасом, постельным бельем и собственной одеждой. Это можно понять по характерному треску и щелчкам электрических разрядов. Разряды могут быть достаточно чувствительны, в результате человек не может полностью расслабится.

Разряд.

Когда человек, тело которого наэлектризовано, дотрагивается до металлического предмета, например трубы отопления или холодильника, накопленный заряд моментально разрядится, а человек получит легкий удар током. Электростатический разряд происходит при очень высоком напряжении и чрезвычайно низких токах . Даже простое расчесывание волос в сухой день может привести к накоплению статического заряда с напряжением в десятки тысяч вольт , однако ток его освобождения будет настолько мал, что его зачастую невозможно будет даже почувствовать.

Именно низкие значения тока не дают статическому заряду нанести человеку вред, когда происходит мгновенный разряд. Скачкообразная электрическая искра может вызвать ощущение боли и, следовательно, привести к опасным ситуациям, например, падению тяжелых объектов, проливанию горячих или огнеопасных жидкостей, а также ранению вследствие неконтролируемых движений. Возможно также возгорание от воздействия электрических искр легковоспламеняющихся чистящих составов и растворов.

Разряд статического электричества для человека в принципе не представляет особой опасности. Но не стоит забывать о возможных вторичных последствиях. Разряд неприятен и часто вызывает непроизвольную резкую реакцию и сокращение мышц. Иногда такое сокращение может вызвать травму — например, при работе с оборудованием.

Большое количество электроприборов вокруг нас.

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. Компьютеры, оргтехника, да и любые электроприборы создают при работе электростатические поля, в зоне действия которых попадают самые разные предметы - от мебели и корпусов этих самых электроприборов до мельчайших пылинок. В системном блоке каждого компьютера имеется как минимум 2 вентилятора. Гоняя воздух, эти вентиляторы выдувают наружу наэлектризованные пылинки, которые затем, не теряя заряда, оседают в том числе и на нашей коже, и в дыхательных путях. Еще один значимый «накопитель» зарядов статического электричества – экран монитора и телевизоры.

Пыль

Очень серьезной угрозой для здоровья и электроприборов является накопление пыли при скоплении электростатического электричества. Пыль может переносить и накопаливать большое количество аллергенов и токсинов, серьезно раздражать дыхательные пути. Также пыль затрудняет поддержание чистоты помещений. Большинство пластиков могут накапливать статические заряды и, вследствие этого, притягивать к себе различные загрязнения, которые становились причиной различных домашних и производственных проблем.

Пожарная безопасность

Конечно, маловероятно, что от статического электричества воспламенятся предметы из твердых материалов. А вот с горючими жидкостями дела обстоят иначе. Мощности искры, которая образуется от разряда, возникающего на синтетической одежде или обуви, вполне хватит, чтобы воспламенить смесь паров воздеха и таких общедоступных бытовых легковоспламеняющихся жидкостей, как бензин, керосин, растворители. Пользоваться этими жидкостями в плохо проветриваемом, сухом помещении, находясь при этом в синтетической одежде и обуви с резиновой подошвой, крайне небезопасно.

Все эти факторы увеличивают возможность образования статического заряда. Любые вращающиеся детали машин, которые не заземлены, тоже являются генераторами статического заряда. Помимо этого генерировать заряд запросто могут сами жидкости, находящиеся в изолированной среде, — например, в пластиковой канистре. Как только ты попытаешься вылить из токонепроводящей канистры топливо в заземленную среду — возникнет воспламенение. Именно по этой причине все бензовозы ездят с металлическими цистернами и свисающей цепочкой, скользящей по асфальту.

Влажность воздуха.

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. не ленись проводить влажную уборку. Протрешь мебель сухой тряпкой — пыль тут же вернется, протрешь влажной — надолго сохранишь свое жилище в чистоте. Влажная уборка снимает заряд электричества с поверхности, а значит, предмет перестанет быть магнитом хоть на некоторое время.

В помещениях с хорошей изоляцией, с использованием кондиционеров и нагревательных приборов, как правило, влажность низкая, а электростатический эффект довольно высокий. Необходимо: установить увлажнитель воздуха и периодически открывать окна для проветривания.

Одежда и обувь.

При нормальных атмосферных условиях натуральные волокна (из хлопка, шерсти, шелка и вискозы) хорошо впитывают влагу (гидрофильны) и поэтому слегка проводят электричество. Когда такие волокна касаются других материалов или трутся о них, на их поверхностях появляются избыточные электрические заряды, но на очень короткое время, поскольку заряды сразу же стекают обратно по влажным волокнам ткани, содержащим различные ионы.

В отличие от натуральных, синтетические волокна (полиэфирные, акриловые, полипропиленовые) плохо впитывают влагу (гидрофобны), и на их поверхностях имеется меньшее количество подвижных ионов. При контакте синтетических материалов друг с другом они заряжаются противоположным зарядами, но так как эти заряды стекают очень медленно, материалы прилипают друг к другу, создавая неудобства и неприятные ощущения. Кстати, волосы по структуре очень близки к синтетическим волокнам и тоже гидрофобны, поэтому при контакте, например, с расческой они заряжаются электричеством и начинают отталкиваться друг от друга.

Простой способ перестать быть ходячим источником статического электричества – отказаться (ограничить) от одежды из синтетических материалов. Альтернатива – лен, хлопок, шелк, кашемир, шерсть. Конечно, это не панацея, но положительный эффект будет ощутимым. В натуральной, хорошо впитывающей влагу ткани «озорные» электроны тихо сидят и не выстраивают пространственные структуры в виде электростатических полей.

Обмануть статическое электричество можно при помощи металлических предметов. Пристегнутая к внутренней стороне пиджака булавка, металлические плечики в шкафу и даже мелочь в кармане брюк обладают особой притягательностью для статического электричества. В процессе накопления электрический потенциал будет отбираться металлическими предметами, находящимися в контакте с вашей одеждой. Протяните вашу одежду через металлический тремпель. Сразу, перед тем как наденете одежду, протяните металлический тремпель через внутреннюю поверхность одежды. Металл разрядит электрический заряд, тщательно удаляя его. Вы можете добиться такого же эффекта, протянув любой другой металлический предмет через одежду.

Любая обувь с подошвой из синтетических материалов является накопителем электрического потенциала. Другое дело – полностью натуральные туфли, ботинки, сапоги. Конечно, это не самый доступный, а иногда и удобный вариант. Но все-таки такой обуви следует отдавать предпочтение. Она выигрывает не только возможностью естественного «заземления», но и более гигиенична.

Заземление.

Обязательно заземлять бытовое оборудование, но можно этим не ограничиваться. Коврик, помещенный на письменный стол, проводит контакт через предплечья или кисти, разложенный на полу — через ступни, если покрыть им сиденье стула — через ягодицы, а если его поместить в кровать — то через любую часть тела, которая соприкасается с ним. Нормальное отделение пота, проступающего через слои ткани одежды, нижнего белья, носков или длинных рукавов, обеспечивает различные степени проводимости.

В производстве ковриков используется металлизированное волокно и проводники вкупе с проводом, подсоединенным к заземляющей розетке в стене или к заземленному стержню снаружи помещения. Старайтесь не применять модные ныне нейлоновые покрытия - такой коврик только увеличивает возможность накопления электростатического заряда. В далекие советские времена, в производстве с полевыми полупроводниками фигурировал способ снятия статического электричества ионизацией воздуха.

Одним из наиболее действенных способов борьбы со статическим электричеством считается заземление оборудования, ёмкостей или промышленных трубопроводов. С помощью такого заземления образующиеся на поверхности оборудования статические заряды отводятся («стекают») в землю, что препятствует их накапливанию до величины, которая способна вызвать искру. Для большей надёжности все заземлители соединяются между собой и превращаются, таким образом, в идеальную заземляющую конструкцию.

Антистатические материалы (половые материалы, добавки к краске и др.)

Чтобы избавиться от статического электричества, поверхность одежды или другого предмета можно смазать веществом, которое удерживает влагу и этим увеличивает концентрацию подвижных ионов на поверхности. После такой обработки возникший электрический заряд быстро исчезнет с поверхности предмета или распределится по ней.

Гидрофильность поверхности можно увеличить, смазав ее поверхностно-активными веществами, молекулы которых похожи на мыльные молекулы — одна часть очень длинной молекулы заряжена, а другая нет. Вещества, препятствующие появлению статического электричества, называют антистатиками. Антистатиком является, например, и обычная угольная пыль или сажа, поэтому, чтобы избавиться от статического электричества, в состав пропитки ковролиновых покрытий и обивочных материалов включают так называемую ламповую сажу. Для этих же целей в такие материалы добавляют до 3% натуральных волокон, а иногда и тонкие металлические нити.

С особой осторожностью нужно относиться к современным строительным и отделочным материалам. Взять хотя бы ковролин – это готовый генератор статического электричества. Для того, чтобы понять, зачем нужны антистатические полы, достаточно перечислить проблемы, к которым приводит накопление статического электрического заряда на поверхности пола: наэлектризованная поверхность удерживает пыль и грязь, поэтому гораздо труднее убирается; накопление заряда влияет на работу электронных систем, особенно чувствительных электронных приборов, вплоть до выведения их из строя; негативно влияет на здоровье.

Антистатическая добавка обеспечивает передачу электрического заряда на влагу воздуха. На антистатических лакокрасочных материалах не накапливается грязь и пыль. Поэтому убирать такие помещения несложно. Способность лакокрасочных материалов отталкивать грязь и пыль сохраняется в течение всего периода эксплуатации обработанной поверхности. Процент ввода антистатической добавки зависит от степени требуемого антистатического эффекта, как правило, достаточно 1-2%. Показателем действия антистатического агента является время стекания заряда (разряда), то есть время в течение которого заряд уменьшается наполовину от первоначального значения. При введении в пленку из ПЭВД толщиной 30мкм антистатика в количестве 2% время разряда составляет 0.01сек, т. е. немедленный разряд.

Учебник физики

Наука и жизнь

http://www.mhealth.ru/blog/grajdanskaya-samooborona/24892.php

http://electroandi.ru/elektrichestvo-i-magnetizm/staticheskoe-elektrichestvo.html

http://stroy-profi.info/archive/11420

http://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431100/Chto_mozhet_elektrostatika

http://bestolkovyj.narod.ru/kak-ubrat-elektrostatiku/