Статички електрицитет
Статички електрицитет је нагомилано електрично наелектрисање (набој) у мировању узроковано неравнотежом електрона на површини материјала. Неравнотежа електрона производи електрично поље које може бити мерено и може утицати на друге објекте у околини. Према самом називу, може се закључити да је статички електрицитет једна врста електричне енергије која за разлику од електричне струје мирује.[2]
Електростатско наелектрисање се у већини случајева ствара додиром и одвајањем два слична или различита материјала. Разлог њеног стварања налази се у неједнакој размери, односно неравнотежи електрона међу материјалима који се међусобно додирују. Према томе скоро сваки предмет може бити нека врста сакупљача статичког електрицитета. У свакодневном животу најчешће је то синтетичка одећа, али ова енергија се може скупити и на теписима, завесама, намештају обложеном пластиком, кућним апаратима и другим електричним уређајима.[3]
Историја уреди
Још у античко време запажена је појава да јантар (ћилибар), када се трља, добија својство привлачења ситних честица. Године 1600. енглески лекар Вилијам Гилберт, према грчком називу за јантар (грч. ἤλεϰτρον), назвао је предмете са описаним својствима електрична тела (лат. цорпора елецтрица). Електрицитет се с једнога тела може преносити на друго. Количина електрицитета назива се електрично наелектрисање или набој.
У атому је позитивно наелектрисање атомског језгра једнак негативному наелектрисању свих електрона, односно број протона једнак броју електрона, па се зато деловања тих наелектрисањ према споља међусобно поништавају или неутралишу. Тек када се у неком телу одвоји део електрона од атома, долазе до изражаја привлачне силе између позитивних и негативних честица. Те силе настоје да врате електроне на она места у атому на којима су се пре налазили. Због деловања тих сила долази до кретања електрично наелектрисаних честица или електричне струје. Одвајање електрона од припадајућих атомских језгара чини основ производње електричне енергије. У галванским елементима и акумулаторима раздвајање електрицитета изводе хемијске силе. За добијање велике количине електричне енергије служе електрични генератори.
Електрони лако пролазе кроз добре електричне проводнике (нпр метале), а тешко кроз лоше проводнике или изолаторе (нпр ваздух, каучук, порцулан). Ако се проводник стави у близину наелектрисаног тела, то ће тело, већ према врсти свог наелектрисања, електроне проводника или привући у што већу близину или одбити од себе на највећу могућу даљину. Тај начин раздвајања електрицитета у проводнику назива се инфлуенција.
Електрично наелектрисање је једно од темељних очуваних својстава елементарних честица. Појаве везане за наелектрисање у мировању описују се граном физике која се назива електростатика. Наелектрисање у мировању такође се назива статичким или електростатичким наелектрисање. Наелектрисање у кретању се назива електричном струјом, а повезане појаве се описују електродинамиком. Постојање електрицитета запажа се у простору посредством електромагнетског поља које настаје око наелектрисање. Ако наелектрисање мирује постоји само електрично поље, електростатичко поље. Наелектрисање у покрету ствара и магнетску компоненту електромагнетског поља. Електрицитет је откривен запажањем постојања електростатског поља (привлачење ситних предмета) у близини наелектризираног штапића од јантара.
Електрични феномени су изучавани од античких времена, мада је прогрес у погледу теоретског разумевања био спор до седамнаестог и осамнаестог века. Чак и тад, било је веома мало практичних примена електрицитета. Тек у деветнаестом веку инжењери су могли да нађу примену струје у индустирији и свакодневном животу. Брза експанзија електротехнике у то време је трансформисала је индустрију и друштво. Изузетна свестраност електричне енергије значила је да се могао створити готово неограничено велики скуп примена које обухватају транспорт, грејање, електрично осветљење, комуникације, и рачунање. Електрична енергија је у данашње време у основи модерног индустријског друштва.
Начин настанка уреди
Атом материјала без статичког наелектрисања има једнак број позитивних протона у језгру и негативних електрона у орбити око језгре. Када се два слична или различита материјала ставе у положај да се додирују, а онда се одвоје, негативно наелектрисани електрони прелазе из површине једног на површину другог материјала. Који материјал губи електроне а који добија зависи од природе материјала, односно од саме унутрашње структуре материјала и од тога колико су електрони чврсто везани. Физичари су све материјале рангирали по редоследу у којем губе или добијају електроне.[4]
Материјал који губи електроне постаје позитивно наелектрисан а материјал који прима електрон негативно наелектрисан. Једном када је створено наелектрисање на материјалу настало је „електростатичко наелектрисање”.
Статички електрицитет може настати на један од следећа четири начина:
1. Ако се две изоловане електроде прикључе на извор једносмерног напона и онда одвоје од извора.
2. Ако се две различита предмета тару један од другог а потом нагло раздвоје.
3. Електричном инфлуенцијом (која настаје ако се проводник стави у близину наелектрисаног тела. У том тренутку ће тело, већ према врсти свог наелектрисања, електроне проводника или привући у што већу близину или одбити од себе на највећу могућу даљину).
4. Када се са кондензатора или неког другог уређаја великог електричног капацитета искључии наизменични напон.
- Муња као облик статичког електрицитета
Муња је један од облик статичког електрицитета, која настаје када облаци постану негативно наелектрисани, а кристали леда се у њима тару једни о друге. У међувремену се површина земље све више позитивно наелектрише (јер електрони у облацима одбијају електроне у земљи). Кафо облаци постану толико јако наелектрисани да електрони могу прескочити са облака на земљу, настаје велика искра на небу, односно настаје муња.
Опште информације уреди
До електростатичких наелектрисања долази у свакодневном животу и техничкој пракси због електричне инфлуенције, а још чешће због трења две различите материје (нпр при претакању бензина, нафте или током изласка гасова под притиском из цеви).
Електрично наелектрисање ако се нагомила на некој релативно малој површини може створити врло високе потенцијале према другим ненаелектрисаним предметима и земљи, који могу достићи вредности до 150.000 V.
- Q = ЦУ (Ас)
Електрично наелектрисање, упркос великим потенцијалним разликама према земљи, не представља директну опасност за човека због своје јако мале енергије, изузев ако се ради о високонапонским кабловима, кондензаторима и муњи.
Избијање електростатичког наелектрисања преко тела човека може бити болно, или може изазвати несвесне покрете, али не и смрт, изузев ако није изазвано избијањем високонапонских каблова или кондензаторских батерија.
Највећа опасност од електростатичких наелектрисања настаје онда кад створено наелектрисање избијаја стварањем искре (варничења) у запаљивој или експлозивној атмосфери.
- 2 WИ ≤ аWмин WИ = 0,5ЦУ
Људи доживљавају статички електрицитет као струјни удар када додирну нпр. метални оквир или другу особу, ако напон на њиховом телу прелази око 4 кВ (4.000 V).[5]
Фактори који утичу на количину електростатичког наелектрисања тела уреди
Човеково тело је свакодневно изложено широком распон фактора који могу утицати на количину електростатичког наелектрисања које може повећати напон у телу. Неки од најчешћих главних фактора су:
- Материјал пода и његов електрични отпор и отпорност на земљу
- Лична обуће, посебно материјали потплата ципеле и његов електрични отпор
- Атмосферска влажност
- Начин на који особа хода, нпр. хабањем и трење ципела на поду
- Радње четкања намештај, седење и подизање са седишта.
Здравствени значај статичког електрицитета уреди
Ткива људског тела се састоје од 60% или више воде, и као влажна средина тело добар је проводник струје! Али сува људска кожа је нешто друго. Статичко наелектрисање се може појавити у телу човека када се трљају ноге или руке по изолацијском материјалу, као што је нпр. вуна или пластика. Важно је знати да се статичко наелектрисање, где год се накупило, чак и на људској кожи, траје само кратко време. Ако се то наелектрисање не заустави, онда оно одлази, јер природа не воли неравнотежу. За човека је најбољи начин да избегне статички удар контакт са земљом, или зидом, или дрвеним вратима, пре него што додирнемо било шта метално. |
Када су некада људи ходали боси, или кад нису постојали синтетички материјали, они нису били изложени различитим зрачењима, а статички електрицитет се на природан начин одводио уземљењем. Међутим данас, готово сваки предмет у човековом окружењу може бити скупљач статичког ектрицитета. Његово накупљање у људском организму посебно је изражено зими због сувог ваздуха и ношења синтетичке зимске градеробе. Вештачки материјали као што су полиестер, акрил, најлон, као и провођење пуног радног времена уз рачунар, најчешћи су извор статичког електрицитета.
Данас се човеков директнан контакт са земљом и удео природних материјала у одећи, обући, намештају, свео на минимум. Све то доводи до повећаног стварања услова за појаву статичког електрицитета, који може имати бројне негативне последице на човеково здравље Ако се ова „струја“ дуже задржи заробљена у телу она моће имати неке од ових последица:
- Убрзан метаболизам калцијума – који узрокује симптоме умора
- Губитак витамина C – повећава ниво шећера у крви
- Оштећења осетљиве коже – узрокују дерматитис
- Ометање деловања ензима за варење – узрокује желудачно-цревне сметње
- Привлачење честица прљавштине и бактерија – погоршање алергија, ризик од инфекција
Производни процес и статички електрицитет уреди
Поред здравствених проблема, статички електрицитет може имати посебно штетне последице у раду са осетљивим електронским компонентама,[6] у производњи оружја, у нафтној индустрији,[7] и у раду са другим запаљивих средстава, када једна електрична варница може довести до велике штете и губитака људских живота.
Истраживања су показала да неадекватна заштита узрокује више од 70% оштећења електронских компоненти. Како се ове негативне последице избегле неопходна је употреба адекватне ЕСД заштитне опреме – рукавица, одеће и обуће.
Превенција уреди
Основно правило заштите од статичког електрицитета је стварање таквих услова да струја наелектрисања никада нема могучносст да се створи. Другим речима, мора се створити неки електрични круг који може безопасно преносити било који електрично наелектрисање.
Човек у настојању да не дође до незгоде изазване статичким електрицитетом (пожар, експлозија) данас, превентивно у свим производним и другим погонима спрооводи различите заштитне мере, најчешче, више њих заједно, пре свега применом анти-статичких производа, који се све више корсите да на различите начине, понекад физичким, а понекад и хемијским методама спрече стварање статичког електрицитета.[8][9]
Тим мерама и средствима се првенствено се настоји спречавање стварање електростатичког наелектрисања или ако то није могуће, тако настало наелектрисање се одводи у земљу:
- уземљивањем металних делова на којима се скупља наелектрисања,
- међусобним повезивањем делова уређаја због изједначења потенцијала,
- одржавањем високе влаге у ваздуху,
- повећањем проводљивости електрички непроводних предмета и
- јонизацијом в ваздуха.
Како се опасна електростичка наелектрисања јављају у електропривреди (најчешће), термоелектранама при претакању горива, при струјању гасова и прашине, или на сваком месту где се изводе радова на високонапонским кабловима и кондензаторима,[10] неопходно је повремено вршити мерење статичког електрицитета[11].
Примена статичког електрицитета уреди
Статички електрицитет може бити и користан и ми га користимо на разне начине.
- Фотоапарати
Када снимите фотографију са фотоапаратом, на пример, морате сачекати неколико секунди да се статички електрицитет накупи у кондензатору (уређај за складиштење електричне енергије). Када се кондензатор у вашем фотоапарату потпуно напуни, пали се светло, а када притиснете окидач, кондензатор се брзо пуни кроз снажну ксенонску жаруљу, стварајући кратки бљесак светла и често изненађујуће гласну пуцањ, попут мини муње.
- Фотокопирни апарати и ласерски штампачи
Статички електрицитет је тај на коме се заснива рад фотокопирапарат и ласерске штампача, који не би могли да раде без овог ефекта, односно наелектрисања тонера, јаком светлошћу (као врсти струје) која потом оставља свој траг на супротно наелектрисаном папиру.
Извори уреди
- ^ Соотин, Харрy. Еxпериментс wитх статиц елецтрицитy. Неw Yорк, Нортон, 1969. 85 п.
- ^ Оxладе, Цхрис. Елецтрицитy & магнетисм. Дес Плаинес, ИЛ, Хеинеманн Либрарy, ц.2000. п. 32
- ^ „Шта је то статички електрицитет?”. Свезнан (на језику: бошњачки). 2016-10-08. Приступљено 2021-01-22.
- ^ Билл W. Лее, Давид Е. Орр Тхе ТрибоЕлецтриц Сериес На: www.алпхалабинц.цом (2018).
- ^ „Wхy статиц цхарге буилдс уп он пеопле”. www.елецтростатицс.нет. Приступљено 2. 2. 2019.
- ^ ИЕЦ 60079-10:1995 „Елецтрицал аппаратус фор еxплосиве гас атмоспхерес. Цлассифицатион оф хазардоус ареас, 1995
- ^ Драговић Н. „Опасности изазване статичким електрицитетом у нафтној индустрији“, Дипломски рад, Електротехнички факултет, Бања Лука, 2011
- ^ Wоодфорд, Цхрис. „Хоw анти-статиц продуцтс wорк Ин:Анти-статиц продуцтс анд цоатингс”. www.еxплаинтхатстуфф.цом (2018). Приступљено 2. 2. 2019.
- ^ „ПРАВИЛНИК О ТЕХНИЧКИМ НОРМАТИВИМА ЗА ЗАШТИТУ ОД СТАТИЧКОГ ЕЛЕКТРИЦИТЕТА (Објављен у "Сл. листу СФРЈ", број 62/73)”. www.подаци.нет. Приступљено 2021-01-22.
- ^ Мооре, А.D. Елецтростатицс: еxплоринг, цонтроллинг, анд усинг статиц елецтрицитy. 1ст ед. Гарден Цитy, Њ, Доубледаy,1968. 240 п.
- ^ „Мерење статичког електрицитета”. Мерења (на језику: српски). Приступљено 22. 1. 2021.
Литература уреди
- Мил-Стд 883Ц Метход 3015.7, Нотице 8, 1989
- Интернатионал Елецтротецхницал Цоммиссион, ИЕЦ, Стандард 801-2, Сецонд Едитион, 1989
- Х. Хyатт анд Х. Меллберг, "Брингинг ЕСД Тестинг инто тхе 20тх Центурy", ИЕЕЕ Интернатионал Сyмпосиум он ЕМЦ, 1982.
- Х. Меллберг, M. Санеси, Ј. Нуебел, анд А. Хисх, "Рецент Девелопментс ин ЕСД Wавеформ Евалуатион", ЕОС/ЕСД Сyмпосиум Процеедингс, 1991
- Р. Фисхер, "А Севере Хуман ЕСД Модел фор Сафетy анд Хигх Релиабилитy Сyстем Qуалифицатион Тестинг", ЕОС/ЕСД Сyмпосиум Процеедингс, 1989
- W. Бyрне, "Девелопмент оф ан Елецтростатиц Дисцхарге Модел фор Елецтрониц Сyстемс", ИЕЕЕ Интернатионал Сyмпосиум он ЕМЦ, 1982
- Х. Рyсер, "Тхе Релатионсхип Бетwеен ЕСД Тест Волтаге анд Персоннел Цхарге Волтаге", ЕОС/ЕСД Сyмпосиум Процеедингс, 1990
- Б. Унгер, "Елецтростатиц Дисцхарге Фаилурес оф Семицондуцтор Девицес", ИЕЕЕ Интернатионал Релиабилитy Пхyсицс Сyмпосиум Процеедингс, 1981
- Х. Хyатт, "Тхе Ресистиве Пхасе оф ан Аир Дисцхарге анд тхе Форматион оф Фаст Рисетиме ЕСД Пулсес", ЕОС/ЕСД Сyмпосиум Процеедингс, 1992
