Польза и вред электростатики: Электростатика: польза и вред

Польза и вред электризации

Технический прогресс
не только расширяет возможности 
человека, его власть над природой.
Но одновременно ставит множество проблем.
Так, например, сегодня в различных 
отраслях промышленности используются
сильные электрические поля, широко
внедряется в быт синтетика, а 
синтетические материалы обладают
способностью накапливать электрические 
заряды. И приходится решать проблемы,
связанные с влиянием электрических 
полей на технологические процессы,
на организм человека.

Применение 
в технике явлений 
электризации и взаимодействия
наэлектризованных 
тел.

Изготовление 
наждачной бумаги.

Принцип покрытия наждачным 
порошком бумаги и получения искусственных 
ворсистых материалов можно пояснить
на следующем опыте. Диски от раздвижного 
конденсатора соединяют с кондукторами
электрофорной машины. На нижний диск
насыпают песок или узкие полоски цветной
бумаги. Поверхность верхнего диска смазывают
клеем. Приведя в действие электрофорную
машину, заряжают диски. При этом кусочки
бумаги или песок, находящиеся на нижнем
диске, получив одноимённый с ним заряд,
под действием сил электрического поля
притягиваются к верхнему диску и оседают
на нём.

После сообщения учащегося 
учитель демонстрирует электростатический
способ изготовления наждачной бумаги.

Метод
электростатической
покраски металлических 
изделий.

Представление об электростатическом
методе покраски учащиеся могут составить 
на следующем опыте. Для опыта 
используют пульверизатор. Если нагнетать 
с помощью груши воздух, находящаяся 
в пульверизаторе подкрашенная жидкость
поднимается вверх по трубе, распыляясь
в воздухе, попадает на экран а. Если
сбоку от струи расположить экран 
и подавать на него положительный 
заряд капельки красителя притягиваются 
к этому экрану, окрашивая его.

Если теперь на металлическую 
трубку пульверизатора подать отрицательный 
заряд, соединив её с другим кондуктором 
электрофорной машины, можно заметить,
что капельки красителя становятся более
мелкими и ложатся на экран, имитирующий
окрашиваемую деталь, ровным слоем. Экран-деталь
изготавливают из проводящего материала.
Чтобы улучшить видимость опыта, сверху
на экран наклеивают лист белой бумаги.

Метод окраски поверхностей
в электрическом поле – электроокраска
– впервые разработал видный русский
ученый А.Л. Чижевский. Суть его такова.
Жидкий краситель любого цвета помещают
в пульверизатор – сосуд с тонко оттянутым
концом (соплом) и подводят к нему отрицательный
потенциал. К металлическому трафарету
подводят положительный потенциал, а перед
трафаретом размещается окрашиваемая
поверхность (ткань, бумага, металл и т.д.).
Благодаря электростатическому полю между
соплом с краской и трафаретом частицы
краски летят строго по направлению к
металлическому трафарету, и на окрашиваемой
поверхности воспроизводится точный рисунок
трафарета, при этом ни одна капля краски
не падает. Регулируя расстояние между
соплом и объектом окраски, можно менять
скорость нанесения и толщину покровного
слоя, т.е. регулировать скорость окраски.

Данный метод даёт
экономию красителей до 70% по сравнению 
с обычным методом окраски 
и ускоряет примерно в три раза
процесс покрытия изделия, т. к. один
человек за пультом электропульверизатора
заменяет несколько рабочих с кистями,
кроме того, можно почти одновременно
покрывать все изделие независимо от габаритов.
Если при работе кистью краска не всегда
ложится ровно, то при электроокраске
пробелы и неровности отсутствуют, повышается
глянцевитость, снижается брак. Немаловажно
и то, что этот метод позволяет улучшить
и условия труда: управление процессом
электроокраски может производиться с
пульта, полностью изолированного от места
окраски.

В нашей стране метод 
распыления красок и покрытия ими 
поверхностей, изобретённый А.Л. Чижевским,
стали осваивать в начале 50-х 
годов XX в. В настоящее время этот
метод стал основным на крупных предприятиях,
имеющих дело с покраской изделий,
будь то вагоны метро, самолёты, океанские 
лайнеры, военное оборудование, заводские 
станки, автомобили, сельскохозяйственные
машины, мебель или игрушки.

Кроме того, метод, подобный
методу окраски в электростатическом
поле, можно использовать и в пищевой 
промышленности, например, для копчения
рыбы. В результате экономится коптильное
вещество, а эффективность процесса
копчения резко повышается.

На этом принципе основано
изготовление с помощью электрического
поля ковров, искусственного меха, замши,
декоративных материалов для обивки
мебели.

Движение заряженных
частиц краски в электрическом поле
используют в типографском производстве.

После сообщения учащегося 
учитель демонстрирует способ электростатической
покраски.

Очистка
воздуха от пыли и 
лёгких частиц.

Так как частицы 
пыли способны электризоваться, то для 
их удаления часто применяют фильтр,
внутри которых находится электрозаряженный
элемент, притягивающий к себе микрочастицы.
Для того чтобы сделать пылеудаление более
эффективным, воздух в помещении ионизируют.
Такие электрофильтры устанавливают в
цехах размола цемента и фосфоритов, на
химических заводах.

Отрицательное
влияние электризации
трением на производстве
и в быту.

На одном из целлюлозно-бумажных
комбинатов некоторое время не могли 
установить причину частых обрывов 
быстро движущейся бумажной ленты. Были
приглашены учёные. Они выяснили, что 
причина заключалась в электризации
ленты при трении её о валки.

При трении о воздух
электризуется самолёт. Поэтому 
после посадки к самолёту нельзя
сразу приставлять металлический 
трап: может возникнуть разряд, который 
вызовет пожар. Сначала самолёт 
“разряжают”: опускают на землю металлический 
трос, соединённый с обшивкой самолёта,
и разряд происходит между землёй
и концом троса. Бывали случаи, что 
быстро поднимающийся в воздухе 
воздушный шар загорался. Воздушные 
шары часто наполняют водородом,
который легко воспламеняется. Причиной
воспламенения может быть электризация
трением прорезиненной оболочки
о воздух при быстром подъёме.

В любом процессе,
где участвуют движущиеся части 
вещества или движется зерно или 
жидкость, происходит разделение зарядов.
Одна из опасностей при транспортировке 
зерна в элеватор связана с 
тем, что в результате разделения
зарядов в атмосфере, заполненной 
горячей пылью, может проскочить
искра и произойти возгорание.

Разряды электричества 
возникают и тогда, когда человек 
ходит по полимерным покрытиям полов 
современной квартиры, синтетическим 
коврам или снимает с себя нейлоновую
одежду.

Если способы и 
средства для борьбы с накоплением 
электрических зарядов? Безусловно,
есть.

На производстве – 
это тщательное заземление станков,
машин применение токопроводящих пластиков 
для полов, увлажнение воздуха, использование 
различного рода “нейтрализаторов”,
ионизаторы воздуха.

В домашних условиях
устранить заряды статического электричества 
довольно легко, повышая относительную 
влажность воздуха квартиры до 60-70
%. Электризация устраняется, если к 
воде, которой протирают пластиковые 
полы, добавить гидрофильные вещества,
например хлорид кальция, а также 
протирать электризующие поверхности 
глицерином. Химическая промышленность
выпускает препарат “Антистатик”,
который снимает электрический 
заряд с синтетической одежды.

Качественные вопросы:

Вопрос.

Струя бензина, вытекающая
из бензохранилища, электризуется, что 
может стать причиной взрыва паров 
бензина. Каким образом бензиновые,
керосиновые, нефтяные баки оберегают 
от возможного пожара?

Ответ.

Путём заземления корпуса 
нефтяного бака.

Вопрос.

Согласно правилам
пожарной безопасности, полиэтиленовые
канистры категорически запрещается 
применять для хранения бензина 
и заправки автомобиля, так как, если
бензин наливать или выливать из пластиковых 
канистр, может произойти самопроизвольное
воспламенение жидкости. Почему это 
происходит?

Ответ.

Дело в том, что 
при трении бензина о внутреннюю
поверхность полиэтиленовой канистры
на стенках ёмкости скапливается
статическое электричество. Поскольку 
полиэтилен не проводит электричества,
величина заряда может быть значительной.
Если поднести такую канистру к заливной
горловине бензобака, то между ними
произойдёт электрический разряд в 
виде искры, способной воспламенить
пары бензина. К сожалению, не все 
любители знают об это, а результат 
неведения может быть самым печальным.
Бензин можно хранить только в 
металлических канистрах.

Вопрос.

Почему нити прилипают 
к гребням чесальных машин, применяемых 
в текстильной промышленности, и 
при этом путаются и часто рвутся.
Для борьбы с этим явлением в цехах 
искусственно создают повышенную влажность 
воздуха. Зачем это делают?

Ответ.

Нити на гребнях 
чесальных машин электризуются 
и прилипают к гребням. Повышенная
влажность препятствует электризации.

Вопрос.

Электростатические 
явления гораздо лучше получаются
зимой, чем летом. Почему так происходит?
Ведь очевидно, что заряды одинаково 
хорошо разделяются в любое время 
года.

Ответ

Обычно влажность 
воздуха ниже зимой, чем летом, особенно
внутри отапливаемых строений. При 
повышенной влажности сырой не только
воздух, но становится влажной и 
поверхность тел. Водяная плёнка
на поверхности тел обеспечивает
частично проводящий путь, поэтому 
заряды могут стекать с тел, возвращая 
всё вокруг в электронейтральное
состояние.

Вопрос.

Почему огнеопасные 
объекты, например пороховые склады,
иногда покрывают металлической 
заземлённой сеткой?

Вопрос.

Для чего к корпусу 
автоцистерн, предназначенных для 
перевозки бензин, прикреплена массивная 
цепь, несколько звеньев, которой 
волочатся по земле?

Вопрос.

Почему при быстром 
перематывании плёнки на магнитофоне 
она приобретает способность 
“прилипать” к различным предметам?

Литература.

1. Методика преподавания
   физики.- М.:”Просвещение”, 1965.
2. Кл.Э. Суорц Необыкновенная
   физика обыкновенных явлений. – М.:”Наука”,
   1987.
3. Карпович А.Б. Сборник
   задач-вопросов по физике – М.: Издательство
   Академии Педагогических Наук , 1956.
4. Книга для чтения
   по физике -М.:”Просвещение”, 1986.
5. Майкл Ди Специо
   .Занимательные опыты, М.: АСТ Астрель,
   2006.
6. Физика в школе,
   №6 1998.
7. Сёмке А.И. Занимательные
   материалы к уроку, М. “Издательство НЦ
   ЭНАС”, 2004.
8. Внеклассная работа
   по физике, Саратов ОАО “Издательство
   “Лицей”, 2002.
9. “Физика” №41/03,
   с. 22.
10. “Физика” №20/05,
    с. 45.
11. “Физика” №28/1996.(Качественные
    задачи по физике, М.Е. Тульчинский)

Как влияет статическое электричество на здоровье человека

Со статическим электричеством, то есть электричеством, возникшим от трения, так или иначе, сталкивался любой человек в повседневной жизни, пишет toneto.net.

Аккумуляторам конец: гаджеты будут заряжаться от трения

Волосы, прилипшие к расчёске, потрескивающая одежда, пылевой слой на экране телевизора, резкое покалывание в пальце от случайного прикосновения к предмету.

В окружении статического электричества мы находимся постоянно – в повседневной жизни, в быту, на производстве, в офисе.Так насколько же негативно отражается на здоровье человека данный вид электричества и как можно избавиться от него доступными способами?

Влияние на здоровье

На сегодняшний день влияние статического электричества на здоровье и иммунную систему человека не исследовано в полной мере.

Но на основе уже проведённых исследований можно классифицировать негативные воздействия на организм человека в случае долговременного нахождения в поле статистического заряда:

— функциональные нарушения в Центральной Нервной Системе;- спазм сосудов, способный вызвать повышение артериального давления;

— чрезмерная эмоциональность и раздражительность;

— головные боли;

— нарушения аппетита и сна;

— возникновение фобий, постоянная боязнь вновь получить электрический разряд и ту боль, которая за ним последует.

Apple рассматривает производство антибликовых дисплеев

Как избавиться от статического электричества в повседневной жизни доступными способами

— обязательно заземлять бытовое оборудование;

— использовать бытовые увлажнители воздуха;

— завести в доме комнатные растения;

— делать влажную уборку помещения утром и вечером;

— регулярно проветривать помещение;- все синтетические ткани в квартире, такие как тюль, обивка мебели, паласы должны быть обработаны антистатическим средством;

— по возможности использовать в своём гардеробе одежду исключительно из натуральных материалов;

— желательно приобретать обувь на резиновой или кожаной подошве;

— при укладке следует нанести на расчёску несколько капель любого натурального эфирного масла, эти средства зарекомендовали себя как великолепные природные антистатики;- по возможности свести к минимуму укладку волос горячим способом.

Хотите первыми получать важную и полезную информацию о
ДЕНЬГАХ и БИЗНЕСЕ? Подписывайтесь на наши аккаунты
в
мессенджерах и соцсетях: Telegram, Twitter,
YouTube, Facebook,
Instagram.

Философия и нюансы электростатического копчения

Философия и нюансы электростатического копчения

Все, о чем я буду писать ниже – исключительно собственное видение вопросов, связанных с электростатическим копчением, не претендующего на «истину последней инстанции».

Не смотря на то, что любительское копчение с помощью электростатики становится все более популярным и доступным (хотя очень многие уже десятилетиями коптят только таким способом и чувствуют себя вполне счастливо), есть и категория профессионалов — традиционщиков, которые утверждают, что копчение таким способом не прокапчивает насквозь многие продукты и есть вкусовые отличия, что он не получил широкого распространения в промышленности (хотя очень многие частные цеха его используют), и поэтому такой способ – только  «в печку».

Многие, кто сравнивает по вкусовым качествам продукты копченые традиционным способом и электростатикой, разницы особым образом не замечают. К таким же коптильщикам отношусь и я (но и ассортимент продуктов, которые я копчу, пока не велик – скумбрия, сало, курица, колбаса), но это не означает, что качество копчения реально одинаковое. Я склоняюсь к мысли, что лучше традиции все равно ничего нет.

И жил бы я в частном доме, и было бы у меня море бесплатной щепы, да тонна свободного времени – может и не заморачивался бы я с этой электростатикой. .

Хотя.. – нет, стал бы все равно..

Один из подписчиков моего YouTube канала  написал  – вы, городские, просто не знаете вкуса настоящих копченостей и сравниваете свой «самопал» с магазинными продуктами, поэтому вас и надурить легко и т.д. и т.п.

Я не могу с ним спорить, т.к. он (по его словам) коптит рыбу же 25 лет и знает настоящий вкус, а после копчения электростатикой он не увидел глубоко прокопченной рыбы и не почувствовал нужного вкуса после снятия с нее чешуи, и поэтому сравнил электростатику с жидким дымом. Подобное сравнение я не раз встречал и на просторах интернета.

Я   не соглашусь с таким грубым сравнением, т.к.  применять жидкий дым я пробовал, и знаю, что это такое, и те, кто утверждает, что результат от этих способов одинаковый – скорее всего даже не  пробовали реально их сравнивать – это, конечно же, небо и земля..

И как бы лично мне не нравился вкус  обработанного жидким дымом продукта, у этого способа есть тоже огромная армия приверженцев, и, как говорится – «на вкус и цвет»…

Коптильный дым состоит из тысяч компонентов, часть  из которых оказывает бОльшее влияния на вкус и запах, другие  – на цвет, а некоторые — вовсе лишние и крайне канцерогенны.

При традиционном копчении происходит медленное и постепенное проникновение группы коптильных компонентов в толщу продукта, при электростатике – быстрое «наслоение» коптильных веществ на поверхности, и потом уже частичная диффузия внутрь.

Вполне возможно, что смолистые окрашивающие соединения, быстро и в больших количествах осевшие на поверхности, не позволяют настолько активно и глубоко проникать внутрь продукта легким ароматическим фракциям, как при медленном копчении, но этот процесс  все равно будет иметь место в любом случае.

Единственное, это нужно хорошенько очищать дым от тяжелых примесей и всевозможных  ПАУ.

Изначально я стремился максимально ускорить время копчения и использовал такой цикл: наполнение камеры (примерно 190 л.) при большом потоке дыма – примерно 1-1,5 мин., подача высокого напряжения – порядка 45 сек. (до практически полного оседания (исчезновения) дыма в камере).  При этом время копчения скумбрии составляло около 15 минут, сала, мяса и т. п. – около 20 мин.

Последнее время я склоняюсь к тому, что заполнение камеры дымом не стоит очень уж ускорять, ведь чем ниже скорость потока дыма, тем ниже будет температура тления щепы, а стало быть и меньше будет выделяться канцерогенов, и тем лучше будет охлаждение и очистка дымовой смеси от тяжелых примесей, которые, как я полагаю, как раз и способствуют созданию того барьера на поверхности продукта, сквозь который потом с трудом пробиваются нужные нам коптильные вкусняшки.

Сейчас я заполняю камеру примерно за 2-3 мин., а высокое включаю на 10-15 сек. (точнее включаю не я, а встроенный в мой высоковольтный генератор циклический таймер), поддерживая  тем самым в камере «полудымку». Время копчения при этом увеличивается в 1,5-2 раза. Если в конце копчения (мин. через 40-50) цвет у продукта еще «слабоват», то включаю все «на полную», как раньше, и через 5 мин. можно завершать процесс..

Хотя, откровенно говоря – хоть 30 мин. коптить, хоть 1 час, во вкусе особой разницы лично я не заметил.

А вот для того, чтобы продукт прокоптился поглубже, можно  коптить и 2, и 3 часа (это в любом случае — не сутки). Для этого надо просто увеличить время подачи дыма и уменьшить его плотность и время включения высокого напряжения.

В электростатических коптильнях  различных конструкций, с разной щепой, с разными продуктами и при разной погоде, естественно и временные интервалы будут отличаться и в каждом конкретном случае желательно подбирать именно свой режим.

НО: когда у тебя есть электростатика в коптильне, ты ее можешь использовать, а можешь — и не включать (если хочется покоптить классикой). Ее можно настроить таким образом, чтобы из камеры просто не выходил наружу дым, при этом несколько ускоряя время копчения. А можно включать ее, например, только на третьих сутках копчения, чтобы быстрее «довести»,  т.е окрасить уже прокопченную рыбу и сэкономить целые сутки, и т.д.

А вот если такой техники нет, то остается только традиция без вариантов..

К тому же, не стоит забывать, что  копчение  – это не только придание специфического вкуса и цвета продукту, но и его консервация  (т. е. – наполнение его ядами, при которых не могут  жить и размножаться различные живые организмы).

Возникает вопрос – а стоит ли прокапчивать продукт насквозь (и делать его более ядовитым),  если я не собираюсь его долго хранить, а мне нужен лишь вкус (или даже привкус)  и цвет натурального копчения?

Есть профи и гурманы, которые утверждают, что  если при копчении такой  то рыбы, не добавлять  щепу, например  яблони, а при копчении такой то птицы использовать, к примеру, дуб, то получится полный «отстой», который и есть то нельзя..

Не знаю, не знаю.. Я все копчу на ольхе и буке (они не дорого продаются в наших магазинах), и мне нравится и запах, и вкус, и цвет. Кроме того –  мне, городскому жителю покупать плодовую щепу  — дороговато, а «халявной», со своего сада – просто нет..

И самое то главное: У МЕНЯ НЕТ НИ ВРЕМЕНИ, НИ МЕСТА для копчения сутками, или даже часами!

Вокруг  гаража – одни многоэтажки,  поэтому мои вкусовые  пристрастия с задымлением даже одного двора, навряд ли понравятся окружающим!

И что же делать, какой у меня выбор? Использовать жидкий дым или покупать только готовое, и отказаться от натуральных и сделанных своими руками вкусняшек из за того, что профи не используют этот метод и что есть некоторые качественные отличия от традиционки?

Конечно – НЕТ!

Мне и ВСЕМ моим знакомым ОЧЕНЬ нравится то, что у меня получается (я не собираюсь коптить все, что можно коптить в принципе), и мои творения ну ни как не хуже того, что продается в магазинах

И нужно для этого, всего то:  небольшой участок земли (я делаю прямо в гараже, т. к. дыма – совсем не много) электростатическая коптильня (я сейчас использую раскладную, а нагнетатель и ВВ генератор на аккумуляторах), стакан щепы, да полчаса — час времени!

Правда потом надо обязательно выветривать продукт не менее 10-12 часов (лучше — сутки), а затем на 3-4 дня подержать в холодильнике для выравнивания вкуса и т.д., но ведь это уже не требует моего постоянного присутствия.

И еще такой момент — т.к при электростатике процесс осаждения и диффузии коптильных компонентов в структуру продукта происходит не естественным путем (очень долго), а с применением «внешней силы» (очень быстро), копчение можно производить в ГОРАЗДО более широком температурном диапазоне, чем при «классике», не беспокоясь при этом о размножении бактерий, для которых любимой температурой как раз и является рекомендуемая для холодного копчения  температура 20-25 град.Ц. (спасибо за напоминание об этом моменте Юрию.. см. комменты).

В принципе можно коптить даже при температуре от +1 (главное — чтобы не кусок льда) до + . . пока белок не свернется.. Об этом обо всем я рассказываю в первой части сериала о «Электростатическом копчении».

Поэтому считаю, что электростатическое копчение  — это палочка выручалочка для тех, у кого нет места или времени для традиционного копчения, а копченостей хочется, и для тех, кто стремится узнать и освоить что то новое, не забывая старое!

Так же рекомендую обратить внимание на  дымогенераторы и сборно-разборную автономную электростатическую коптильню холодного копчения ЭВК-100, которые изготавливает «АТФ-Сервис» (г. Королев).

Посмотреть стоимость на мои  устройства для электростатики, а так же сделать заказ вы можете здесь.

Успехов вам, здоровья, достатка и самодельных вкусняшек!

Методическая разработка урока — деловой игры «Электростатика в моей профессии» — Информио

Методическая разработка урока — деловой игры по физике по теме «Электростатика в моей профессии».

Урок проведен на первом курсе в группе по специальности «Электронные приборы и устройства».

На уроке физики имитируется деятельность сотрудников четырех отделов: радиотехнического, электротехнического, технологического и ремонтно-эксплуатационного.

В начале урока происходит ввод в игру: формулируется цель занятия, обосновывается постановка проблемы, сообщается план работы, регламент и правила деловой игры, распределяются роли, формируются группы.

На стадии проведения игры происходит групповая работа над заданием в виде тренинга, мозгового штурма, дискуссии. На этом этапе активизируется познавательная и мыслительная деятельность участников игры.

На стадии анализа и обобщения подводятся итоги, отмечаются ошибки. Обучающиеся заполняют лист самооценки.

Результативность данного урока заключается в возможности отработки профессиональных и общих компетенций:

ПК 2.1. Участвовать в планировании и организации работы структурного подразделения.

П. К. 2.2. Участвовать в руководстве работой структурного подразделения.

ПК 2.3. Участвовать в анализе процесса и результатов деятельности подразделения.

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, определять методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Решать проблемы, оценивать риски и принимать решения в нестандартных ситуациях.

ОК 4. Осуществлять поиск, анализ и оценку информации, необходимые для постановки и решения профессиональных задач, профессионального и личного развития.

ПЛАН УРОКА

Тема программы: Электростатика. Постоянный ток.

Тема урока: Электростатика в моей профессии.

Тип урока: Обобщение и систематизация знаний.

Вид урока: Имитационная игра.

Время урока: 1 час 30 минут.

Цель урока, его развивающие и воспитательные задачи:

1. К концу урока обучающиеся будут:

Знать/понимать

• смысл понятий: электризация, электрическое поле, электроемкость, напряженность.
• закон Кулона, формулы для расчета напряженности электрического поля, электроемкости конденсатора, формулы для расчета общей емкости параллельного и последовательного соединения конденсаторов.

Уметь

• изготовить бумажный конденсатор по заданным параметрам,
• приводить примеры практического применения электризации конденсаторов в технике и в быту,
• обобщать и систематизировать изученный материал,
• планировать и систематизировать совместную деятельность,
• использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для обеспечения безопасности жизнедеятельности в процессе использования, производственных и бытовых электроприборов, средств радио- и телекоммуникационной связи.

2. В ходе урока содействовать воспитанию:

• внимательности,
• самостоятельности,
• ответственности,
• толерантности.

3. Способствовать развитию:

• наблюдательности,
• умению делать выводы,
• профессиональных и коммуникативных компетенций,
• навыков самопрезентации.

Методическая цель:

Формирование и развитие ключевых компетенций обучающихся через групповую работу на уроке.

Формы организации деятельности обучающихся: индивидуальная работа, работа в группах.

Оборудование:

• медиапроектор,
• компьютер,
• информационные листы.

ХОД УРОКА

I. Вступительное слово учителя: Здравствуйте. Сегодня у нас зачетный урок по теме «Электростатика в моей профессии». Мы повторим материал по заданной теме, попытаемся решить расчетные задачи, а также задачи творческого и экспериментального характера, рассмотри применение электризации и конденсаторов в технике и в быту.

Работа на уроке будет состоять из двух форм деятельности: коллективной и индивидуальной.

Во время коллективной работы предлагаю вам стать сотрудниками четырех отделов: радиотехнического, электротехнического, технологического и ремонтно-эксплуатационного. Конкурс состоит из пяти этапов:

• разминка (физический диктант),
• пресс-сообщение по теме «Электростатика» (домашнее задание),
• практический этап конкурса,
• технический этап конкурса,
• этап «Что бы это значило?»

Во время индивидуальной работы – решение задач с последующей сдачей на проверку и на оценку.

Критерии оценки

а) во время коллективной работы сотрудники отделов получают:

за 30 – 36 баллов оценку «5»,

за 25 – 30 баллов – «4»

за 20 – 25 баллов – «3»

б) во время индивидуальной работы:

за 3 правильно выполненных задания – оценка «5»

за 2 правильно выполненных задания – оценка «4»

за 1 правильно выполненное задание – оценка «3»

II. На этапе проведения игры проводится конкурс на лучший отдел.

Участникам предлагается участвовать:

1. В разминке (физический диктант). Максимальное количество баллов за данный конкурс – 16. За каждый ответ – 1 балл. Время – 10 минут (текст диктанта прилагается. Приложение № 1). Листы с диктантом выдаются каждой группе. Правильные ответы проецируются на экране по окончанию разминки.
2. Пресс-сообщение по теме «Электростатика» каждая команда готовит заранее по темам:

• электризация. Ее вред и польза,
• из истории создания «Лейденской банки»,
• причины возникновения грозы,
• земля и ионосфера – обкладки огромного конденсатора.

При защите презентации по данным темам оценивать по следующим критериям:

• оригинальность работы,
• степень личного вклада автора,
• качество доклада и презентации (структура, логичность),
• эрудиция докладчика.

Максимальное количество баллов за данный конкурс – 4.

Время конкурса – 20 минут. (Приложение 2).

3. Практический этап «Рассчитай емкость батареи конденсаторов».

Команды получают планшеты с заданиями (Приложение 3). В течение 10 минут отвечают на вопросы. После выполнения данного задания ответы проецируются на экран (Приложение 4). Максимальное количество баллов – 8.

4. Технический этап конкурса. Изготовить конденсатор по заданным параметрам. Каждой команде выдается карточка-задание, циркуль, линейка, калькулятор, фольга, парафинированная бумага.
5. Конкурс «Что бы это значило?»

На экране проецируется слайд с изображением электрической схемы с применением конденсаторов.

Какая команда первой ответит на следующие вопросы:

• Название прибора (схемы),
• Назначение прибора (схемы),
• Принцип действия.

Полный ответ оценивается в 3 балла. Если ответ неполный, остальные могут дополнить его, за что получают дополнительно 1 балл.

Прилагаются следующие слайды с изображением схемы:

• Автогенератор (Приложение 6).
• Простейший детекторный приемник (Приложение 7).
• Емкостный датчик для автоматического контроля диаметра шариков на подшипниковом заводе (Приложение 8).

Перемещение толкателя первичного измерителя диаметра шариков приводит к сближению или удалению обкладок, что приводит к изменению емкости конденсатора.

Время выполнения – 15 минут.

III. На этапе анализа и обобщения происходит подведение итогов (оценочный лист. Приложение № 9)

Заключительное слово преподавателя.

Следующие 20 минут обучающиеся решают задачи в своих тетрадях по индивидуальным карточкам. В конце урока тетради сдают на проверку и получают оценку.

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЛИСТ

При изготовлении конденсатора на парафинированную бумагу толщиной 0,2 мм наклеивают с обеих сторон по кружку алюминиевой фольги. Каким должен быть диаметр кружков, если при подаче напряжения 50 В, заряд на пластинах конденсатора будет равен 10 Кл? Диэлектрическую проницаемость парафина смотреть в справочнике.

После выполнения данного задания правильный ответ проецируется на экране (Приложение 5).

Время выполнения – 15 минут.

Максимальное количество баллов – 5.

Технологическая карта урока по теме «Электростатика в моей профессии»

Приложения

Литература

1. Бабаев В. С., Тарабанов А. В. Физика, весь курс: для выпускников и абитуриентов. – М.: Эксмо, 2012.-400 с.
2. Гладкова Р. А. Цодиков Ф. С. Задачи и вопросы по физике: учебное пособие: для средних специальных учебных заведений, 9-е изд., испр. и доп. – М.: Физматлит, 2012.-384 с.
3. Дмитриева В.Ф. Физика. / Учебное пособие для средних специальных учебных заведений, 10-е изд., стер. – М.: Академия, 2013.
4. Касьянов В. А. Физика. Учебник для общеобразовательных учреждений, 5-е изд., дораб. –М.: Дрофа, 2013.- 416 с.

1_Физика _10 класс_ Электростатика_ Электризация тел

1.      
Актуализация знаний. Вопросы
учащимся.

Вспомним изученный в 8 классе материал:

1. Что изучает электродинамика?

2.Что такое электрический заряд?

3. Каково строение атома?

4.Какой заряд называют элементарным?
Каково его значение?

5.Можно ли делить электрический заряд
бесконечно?

6.Как найти заряд тела? Какое тело
является электрически нейтральным?

7.Что называют положительным и
отрицательным ионом?

8. Какие 2 рода зарядов существуют в
природе. Как взаимодействуют эти заряды?

  2. 
Экспериментальные задания. Организация работы в группах.
(Продолжительность работы в группах 10 минут)

Оборудование: линейка, лампа, вкрученная в патрон на подставке,
эбонитовая палочка.

Опыт 1. Натирание (электризация) воздушных шаров.

Опыт 2: Наэлектризованная эбонитовая палочка подносится к
деревянной линейке. Линейку уравновешиваем на лампе. Натираем эбонитовую
палочку о мех и подносим к линейке. Результат: Линейка начинает вращаться.

Опыт 3: Наэлектризованная стеклянная палочка подносится к живому
цветку. Листочки отклоняются к палочке.

Опыт 4:
Наэлектризованная эбонитовая палочка подносится к струйке воды. Струйка
отклоняется к эбонитовой палочке.

Опыт 5:  Мелкие частицы бумаги притягиваются к наэлектризованной
эбонитовой палочке, авторучке.

 Обсуждение опытов, выводы:

ü 
Явления, в которых
тела приобретают свойства притягивать другие тела, называют электризацией.

ü 
Электризация это
процесс сообщения телу электрического заряда.

Опыт 6: Демонстрационные эксперименты с электрофорной машиной и
султанчиками. султанчики
подсоединены к разным полюсам машины: султанчики подсоединены к одному полюсу
электрофорной машины.

Демонстрация
с помощью электрофорной машины искрового разряда (молния).

Вывод:
в природе существуют два вида электрических зарядов. Тела, имеющие
электрические заряды одинакового знака отталкиваются, а тела имеющие заряды противоположного
знака притягиваются.

Опыт
7: Фронтальный эксперимент.

a.      
Наэлектризуйте
шарики трением о газету (поочередно).

b.      
Подвесьте их на
длинных нитях рядом.

c.      
Что вы наблюдайте?
Объясните наблюдаемые явления.

d.      
 Как, имея в своем
распоряжении стеклянную палочку и кусочек шелковой ткани (бумаги), определить
знак заряда на шарике. Проделайте опыт, подтверждающий ваше предположение. Объясните
результаты опыта.

4.  Объяснение   нового
материала

1. Виды электризации.

2. Польза и вред электризации:

Просмотр фрагмента кинофильма из серии
Ералаш «Электризация. Короткое замыкание». https://www.youtube.com/watch?v=ocjfQNbT2Qo

2.      
Закон сохранения заряда.

Вывод:

1. Существуют два вида электрических
   зарядов.
2. Все электрические заряды кратны
   элементарному заряду е.
3. Алгебраическая сумма зарядов в
   изолированной системе постоянна. Сумма всех отрицательных зарядов в теле
   равна по абсолютному значению сумме всех положительных зарядов, а тело в
   целом не имеет заряда
4. Тело электризуется, когда оно
   приобретает или теряет электроны.
5. При электризации заряды не
   создаются, а только разделяются.
6. Тело заряжено отрицательно – тело
   имеет избыточное число электронов, по сравнению с нормальным состоянием.
7. Тело заряжено положительно – тело
   имеет недостаточное число электронов, по сравнению с нормальным
   состоянием.
8. Чем больше тело, которому передают заряд,
   тем большая часть зарядов на него передается.

5.      
Закрепление материала. «Проверь себя» (лист самоконтроля с вопросами)

1) В каком случае взаимодействие зарядов
указано правильно?

2) Определите знак заряда палочки

3)

4)     
В чем состоит явление
электризации? Объясните это явление с точки зрения электронной теории.

5)     
Сформулируйте закон сохранения
заряда?

Убивать коронавирус статическим электричеством научились в Бердске | Здоровье – Бердск

Речь идёт о рециркуляторах или обеззараживателях воздуха, которые производит бердская компания «Тион». Установки-убийцы COVID-19, в которых используется принцип электростатики, уже работают в некоторых ресторанах и на промышленных предприятиях.

Горсайт обратился к этой актуальной теме не случайно. Ведь 9 января — День статического электричества. Придумали праздник в США, но сейчас он разошёлся уже и по другим странам мира. В России этот День пока не популярен. Как его праздновать, толком не понятно. Некоторые физики советуют отметить День статического электричества, посвятив некоторое время изучению информации об этом явлении, или даже провести соответствующие эксперименты. Прислушаемся к их совету. А к бердской установке по борьбе с коронавирусом ещё вернёмся.

Мир состоит из атомов. Это крошечные частицы, из которых построено всё во Вселенной, включая наши тела. Внутри атомов есть более мелкие элементы: ядро из протонов и нейтронов, а также электроны, которые вращаются вокруг него. Протоны заряжены со знаком плюс, электроны — со знаком минус. Обычно у атома одинаковое число таких плюсов и минусов, поэтому у него нулевой заряд. Но иногда электроны покидают орбиты и притягиваются к другим атомам. Чаще всего это происходит в результате трения. Движение электронов от одного атома к другому создаёт энергию, которую называют электричеством. Если направить её через провод или другой проводник, получится электрический ток, напоминает портал lifehacker.ru

Со статическим электричеством всё иначе. Оно «ленивое», не течёт и будто отдыхает на поверхности. У предмета появляется положительный заряд, если ему не хватает электронов, и отрицательный, когда они в избытке.

Может статическое электричество принести вред человеку?

Как правило, нет. Электростатический разряд происходит при очень высоком напряжении и чрезвычайно низких токах. Даже простое расчёсывание 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.

Откуда берётся электрический разряд?

Если надеть на ноги чистые сухие носки из шерсти и пошаркать ими по нейлоновому ковру, можно получить электрический разряд. Во время трения электроны будут перепрыгивать с носков на ковёр и наоборот. В итоге они получат противоположный заряд и захотят уравновесить число электронов. Если разница в их количестве достаточно большая, вы получите видимую искру, как только снова прикоснётесь носками к ковру.

Притягивание предметов:

Если расчесать волосы пластиковой расчёской, она получит заряд статического электричества. После этого она начнёт притягивать небольшие кусочки бумаги, пытаясь избавиться от дефицита или избытка электронов за их счёт.

Отталкивание предметов:

Если натереть лист бумаги шерстяным шарфом, он получит статический заряд. Когда вы попытаетесь согнуть бумагу, половинки начнут отталкиваться друг от друга именно из-за дисбаланса электронов.

Статическое электричество всё таки может быть опасно?

Оно может стать причиной пожара там, где используются легковоспламеняющиеся материалы — например, на полиграфических предприятиях. На таком производстве много чернил и бумаги, которые быстро загораются. Они трутся об оборудование во время печати, возникает статическое электричество, появляется искра и начинается пожар.

Статическое электричество может стать причиной брака на производстве:

Особенно страдают предприятия, которые производят пластмассу или текстиль. Когда эти материалы положительно или отрицательно заряжены, они могут притягиваться или отталкиваться от рабочей поверхности. Это нарушает процесс производства, поэтому предприятия используют ионизаторы воздуха, которые помогают предотвратить возникновение заряда.

В исключительном случае статическое электричество может даже убить:

Во время перемещения воздушных потоков, которые насыщены водяными парами, возникает статическое электричество. Из-за трения создаются грозовые облака с разным зарядом, которые разряжаются друг о друга или об озоновый слой. Так получаются молнии. Предотвратить появления молний обычный человек, конечно, не может, а вот в быту бороться этим явлением людям по силам.

Повышайте влажность:

Сухой воздух в помещении — «лучший друг» статического электричества. Но оно практически не проявляется, если влажность превышает 85%. Чтобы повысить этот показатель, регулярно проводите влажную уборку и используйте увлажнители воздуха. Когда включено отопление, на батарею можно просто положить мокрую тряпку, чтобы вода испарялась и делала воздух менее сухим.

Применяйте натуральные материалы:

Большинство натуральных материалов сохраняют влагу, синтетические — нет. Поэтому именно синтетика часто «бьёт» нас током. Если расчёсывать волосы пластиковой расчёской, они получат статический заряд и начнут разлетаться друг от друга, портят причёску. Этого можно избежать, используя аксессуар из дерева. Похожая история с обувью на резиновой подошве. Она провоцирует создание статического электричества на теле. Но стельки из натуральных материалов нивелируют этот эффект.

Заземляйтесь:

С помощью заземления статическое электричество можно отвести. Это касается не только громоотводов, которые перенаправляют заряд молний, но и работы с электрическим оборудованием. Когда мастер раскрывает ноутбук, чтобы почистить его от пыли, он обязательно использует специальный шнур заземления, закреплённый на руке, — антистатический браслет. Он нужен, чтобы избежать попадания разряда статического электричества от рук на микросхемы. Если это произойдет компьютер может выйти из строя, — советует портал lifehacker.ru.

Польза от электростатики:

Оказывается статическое электричество не всегда бывает врагом техники. Более того, есть даже приборы, принцип работы которых основан именно на электростатике. Речь идёт о промышленных обеззараживателях воздуха. Бердские производители предлагают применять их для борьбы с коронавирусом, сообщает портал nsknews. info. Внутри такой установки воздух проходит через систему фильтров.

— Происходит почти стопроцентный захват микроорганизмов на поверхности фильтрующих материалов. В электростатическом блоке частицам примесей придают заряд. Далее – на одном из этапов – образуется озон, который убивает бактерии и вирусы. Затем озон полностью распадается на кислород, — приводит слова специалиста предприятия-производителя Андрея Воробьёва портал nsknews.info.

Максим Картавых, фото pixabay 

Массаж пульсирующим электростатическим полем (Хивамат – терапия)

Этот вид лечения основан на способности разно заряженных объектов притягиваться друг к другу при возникновении между ними электростатического поля. Такими взаимодействующими поверхностями являются кожа пациента и руки врача в специальных перчатках, которые не проводят ток. Во время процедуры пациент и терапевт подключены к прибору, который генерирует пульсирующее электростатическое поле с заранее заданными параметрами. При касании поверхности кожи пациента аппликатором или руками врача в специальных перчатках возникает притяжение к ним подкожной ткани. Таким образом, при проведении процедуры создаются легкие возвратно-поступательные движения в массируемых тканях пациента, ощущаемые самим пациентом в виде комфортной вибрации.

В отличие от классического массажа, электростатические импульсы, ведут к повышенному трению между остальными частями, а во время интервалов между импульсами ткань эластично сопротивляется этому воздействию. Таким образом, ткань, подвергаемая воздействию, «проминается» на всю глубину, оказывая влияние, прежде всего, на микроциркуляцию в интерстициальной соединительной ткани.

Лечебные эффекты

• обезболивающий
• противовоспалительный
• противоотечный
• антифибротический
• трофико-регенераторный
• местный детоксицирующий
• повышение эластичности кожи
• улучшение кровоснабжения и лимфооттока
• спазмолитический
• улучшение обмена веществ

Показания:

1. Боли различного генеза (последствия травматических повреждений опорно-двигательного аппарата, рефлекторные и корешковые синдромы остеохондроза позвоночника, мигрень и др).
2. Нарушения венозного кровообращения (хроническая венозная недостаточность конечностей).
3. Нарушения лимфообращения, в т.ч. лимфедемы в послеоперационном периоде.
4. Нарушения трофики тканей (болезнь Зудека, деформирующий остеоартроз, остеопороз, болезнь Бехтерева, ревматоидный полиартрит, трофические язвы голени, пролежни).
5. Нарушения тонуса и/или сократительной способности мышц (ДЦП, последствия геморрагических и ишемических инсультов, черепно-мозговых и спинальных травм, травм нервов и сплетений, рассеянный склероз, полиневриты, полинейропатии).
6. Заболевания органов дыхания (бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь легких, хронический бронхит, муковисцидоз, ранний послеоперационный период после операций на органах грудной клетки).
7. Нарушения целостности кожи (ожоги, открытые раны).
8. Рубцовые изменения тканей (посттравматические, послеожоговые, последствия воспалительных инфильтратов), суставные контрактуры.
9. Комплексная терапия нарушений речи (логоневрозы, дизартрии различного генеза).
10. Комплексное решение эстетических проблем.
11. В спортивной медицине: восстановление после активных тренировок, уменьшение мышечного утомления, коррекция последствий травм, мышечного перенапряжения.

Противопоказания:

• беременность
• острые инфекционные и гнойные заболевания
• неоперабельные злокачественные опухоли и заболевания крови
• хронические заболевания сердца и сосудов в стадии декомпенсации
• наличие имплантированных электронных приборов (водителей ритма и других)

Хивамат-терапия отлично сочетается с другими методами медикаментозного лечения, физиотерапии, и способствует повышению эффекта мануальной терапии, классического массажа.

Преимущества и недостатки электрофильтров

В настоящее время электрофильтры повсеместно используются на тепловых электростанциях из-за постоянно растущей озабоченности по поводу загрязнения окружающей среды. Электростатический осадитель использует электрическое поле высокой напряженности для ионизации частиц пыли в воздушном потоке, после чего частицы пыли собираются противоположно заряженными коллекторами (электродами). Собранные частицы пыли периодически удаляются с коллекторных пластин путем ударов по коллекторам с помощью другого механизма.

Но у всех устройств есть свои плюсы и минусы, об этом мы и поговорим в этой статье. После ознакомления с преимуществами и недостатками электрофильтров мы собираемся решить, повышают ли общую ценность их наличие на теплоэлектростанции.
Примечание: ESP будет означать электростатический осадитель всякий раз, когда он используется в статьях.

Преимущества электрофильтра

• Высокая эффективность удаления частиц/загрязняющих веществ
Эффективность электрофильтра зависит от множества факторов, таких как удельное сопротивление частиц, коэффициент мощности коронного разряда и т. д.Для удаления частиц в нормальных условиях их эффективность очень высока, до 99% удаления частиц пыли. Электростатические осадители имеют относительно высокую эффективность улавливания (99–100%) в широком диапазоне размеров частиц (∼0,05–5 мкм).
• Сбор как сухих, так и влажных загрязняющих веществ
Существует два типа электрофильтров: мокрые и сухие. Сухие электрофильтры используются для сбора сухих загрязняющих веществ, таких как зола или частицы цемента. Мокрые ЭСП используются для удаления влажных частиц, таких как смола, масло, краска, смола, кислота или все, что не является сухим в обычном смысле.
• Низкие эксплуатационные расходы
Эксплуатационные расходы на электрофильтры низки и в долгосрочной перспективе экономически целесообразны.

Недостатки электрофильтра

• Высокие капитальные затраты
Электрофильтры имеют высокие первоначальные капитальные затраты, что делает их неприемлемыми для небольших производств. Их покупка и установка стоят дорого.
• Требуется большое пространство
Помимо того, что они дороги, они требуют большого пространства для установки.Опять же, ценностное предложение для малых предприятий снижается, поскольку они являются дорогостоящими, а также требуют много места для создания.
• Отсутствие гибкости после установки
Электрофильтры не обеспечивают гибкости в эксплуатации. После установки трудно изменить мощность ESP или переместить его в другое место. Поэтому необходимо правильно спланировать мощность, тип и место установки ESP.
• Их нельзя использовать для сбора газообразных загрязнителей.
Электростатический осадитель можно использовать только для сбора сухих и влажных загрязнителей, но не для газообразных загрязнителей.Это главный недостаток ESP .

Итак, рассмотрев преимущества и недостатки электрофильтров, мы можем сделать вывод, следует ли нам устанавливать ЭЦН на теплоэлектростанции. Первоначальная стоимость определенно высока, и это затрудняет ее установку на малых предприятиях. Но при государственной поддержке стоимость этих секторов может быть снижена. При правильном планировании и распределении земли можно свести на нет такой недостаток, как негибкость и потребность в больших площадях.ЭСП можно эффективно использовать как для сухих, так и для влажных загрязняющих веществ. Следовательно, их установка может принести много преимуществ заводу в долгосрочной перспективе и сохранить окружающую среду в безопасности.

Опасности и применение статического электричества

По выходной мощности статическое электричество далеко от других известных электромагнитных проявлений электричества. Он может быть столь же опасным и требует хорошо спланированной защиты от его угроз. Но он также имеет практическое применение в нашей повседневной жизни.

Рис. 1. Статическое электричество может варьироваться от раздражителя до опасности и полезного инструмента.

В этой статье объясняется, как может неожиданно образоваться статическое электричество, и как принять безопасные конструкции и методы, чтобы избежать несчастных случаев. В нем также рассматриваются некоторые приложения, которые извлекают выгоду из статического электричества.

Условия, повышающие генерацию заряда

Ниже перечислены некоторые особенности, влияющие на скорость генерации заряда:

• Тип материалов: Для накопления статического электричества необходим контакт двух разнородных материалов. Проводящие свойства материалов являются фундаментальными.
• Наличие примесей: сюда входят пыль и неожиданные ионы.
• Поверхность раздела между объектами: большая площадь контакта облегчает миграцию электронов между материалами.
• Скорость разделения: Чем выше скорость разделения, тем меньше вероятность того, что электроны вернутся в родительское тело, и тем выше накопление заряда.
• Скорость: Движение между поверхностями способствует накоплению заряда, увеличивая контактирующую поверхность за счет повышения способности неровностей на обеих поверхностях соприкасаться, а тепло, выделяемое трением, облегчает перемещение электронов.Статические заряды обычно возникают в быстрых производственных линиях с интенсивным контактом.
• Влажность: Увеличивает утечку заряда через воздух, окружающий заряженный объект, уменьшая накопление. Чем суше атмосфера, тем больше заряд.

Некоторые примеры и области накопления статического электричества

Накопление статического электричества можно обнаружить практически везде, где возникает трение. Вот несколько примеров.

• Зубчатые колеса и ремни: клиновые ремни, в основном плоские линии электропередач, особенно подвержены накоплению статического заряда из-за трения между ремнем и шкивом.Резиновые конвейерные ленты, используемые в системах обработки материалов, не вызывают заметного накопления заряда из-за их низкой линейной скорости.
• Насыпание порошков: Насыпание измельченных непроводящих твердых частиц в желоба или желоба.
• Транспортировка пыли: Пневматическая транспортировка порошков и твердых веществ.
• Струйные сопла: воздух, газы, жидкости, выбрасываемые из струй, или такие процессы, как пескоструйная обработка и торкретирование (набрызг-бетон).
• Металлические резервуары: при установке на непроводящее основание, такое как автоцистерна, на резиновых шинах, в основном при заполнении через купол.
• Металлические емкости с непроводящим покрытием.
• Резервуары или сосуды из непроводящего материала.
• Жидкость, попавшая в бак во время наполнения.
• Непроводящие трубы, такие как стекловолокно или ПВХ, могут накапливать статический заряд снаружи из-за потока жидкости.
• Изолированные секции металлических трубопроводов, например, секции, разделенные фланцевыми соединениями с прокладками или поворотными соединениями.
• Резиновые колеса на мебели, движущейся по непроводящему полу, и автомобильные шины на дороге.
• Тела людей из-за трения резиновой обуви.
• Заряды на тканях.

Риски статического электричества

Некоторые опасности, связанные со статическим электричеством:

• Поражение электрическим током из-за прохождения тока через тело, вызывающее у человека все: от неприятного удара до падения, ожога или остановки сердца.
• Пожары или взрывы в результате воспламенения горючих или взрывоопасных смесей.
• Производственные нарушения при переработке бумаги, пластмасс, композитов, порошков, гранул и жидкостей.
• Повреждение электронного оборудования и компонентов из-за электростатического разряда (ЭСР).
• Повреждение механических компонентов, таких как подшипники, из-за искрения через масляные пленки на поверхностях подшипников.

Крайне важно проанализировать возможность накопления статического электричества на объектах и ​​установить защитные процедуры.

Искровой разряд и энергия воспламенения

Искры являются причиной большинства промышленных пожаров и взрывов в результате воздействия статического электричества.

Искра – это разряд статического электричества между двумя проводниками. Возможно, вы почувствовали или увидели искру, прыгающую от ключа или пальца к заземленному металлическому предмету после прогулки по ковру.

Искровой разряд возникает, когда заряды, накопленные на проводящих объектах, создают электрическое поле, превышающее электрическую напряженность окружающей атмосферы. На рис. 2 показан искровой разряд между двумя проводниками.

Рис. 2.Разряд статического электричества между двумя проводниками. Изображение предоставлено Миссури S&T.

Энергия, выделяющаяся при разряде статического электричества, изменяется в широких пределах. Передача энергии в искровом разряде может достигать значений до 10000 мДж. Значение 0,2 мДж может представлять опасность воспламенения, хотя эта низкая энергия искры часто ниже порога человеческого слухового и зрительного восприятия.

Количество заряда, которое накапливает объект, зависит от его емкости.Токопроводящий предмет не способен удерживать значительное количество электростатического заряда, когда он заземлен.

Напряжение обозначает силу заряда. Человеческое тело может достигать 10 000 В и более в сухой среде и несколько сотен вольт во влажной среде.

Существуют и другие разряды, тип разряда которых зависит от характеристик используемых материалов – кистевой разряд, распространяющийся кистевой разряд, конусный разряд и коронный разряд. Эти разряды имеют разные возможности передачи энергии и свойства воспламенения.

Соединение и заземление во избежание искр

Одним из эффективных способов предотвращения искрения является подключение всех объектов к проводнику (замыкание) и к земле (заземление).

Склеивание — это надежное соединение металлических деталей, образующих электропроводящую дорожку, в результате чего разность потенциалов снижается почти до нуля. Тем не менее, может быть разница в напряжении относительно земли или другого объекта. Связывание предотвращает прыжки искр между двумя вещами с одинаковым потенциалом.

Заземление – это соединение между объектами и землей, позволяющее отводить электростатическое электричество на землю.

Помимо помещений, иногда необходимо заземлять людей. Для заземления персонала используются специализированные настилы и заземляющие изделия, надеваемые на запястья или поверх обуви.

Применение электростатики

Хотя статическое электричество опасно и его необходимо избегать во многих ситуациях, оно имеет множество практических применений. Некоторые примеры:

• Электростатические пылеуловители удаляют дым из отходящих газов до того, как они выйдут из дымоходов на электростанциях, работающих на ископаемом топливе. В домашней системе ОВКВ фильтры удаляют загрязняющие частицы, аллергены и раздражители.
• Струйные фотокопировальные аппараты и принтеры используют статическое электричество, чтобы направить мельчайшую струю чернил в точное положение на странице.
• Лазерные принтеры и копировальные аппараты, использующие ксерографический процесс.
• Электростатический генератор Ван де Граафа применяется в исследованиях по ядерной физике.

Рис. 3. Искра, создаваемая самым большим в мире генератором Ван де Граафа с воздушной изоляцией, расположенным в Бостонском музее науки. Изображение предоставлено Z22 через Wikimedia. [CC BY-SA 4.0]

Об опасностях и применении статического электричества

Некоторыми характеристиками, которые увеличивают образование электростатики, являются низкая проводимость материала, примеси, большая контактная поверхность, высокая скорость разделения, высокая скорость и низкая влажность воздуха.

Электростатические искры могут иметь достаточную энергию, чтобы вызвать поражение электрическим током, повредить электронику, повредить механические компоненты, нарушить производственные процессы и вызвать пожары и взрывы. Но статическое электричество имеет практическое применение, например электростатические фильтры, копировальные аппараты, принтеры и генераторы Ван де Граафа.

Соединение и заземление являются простыми, эффективными и дешевыми методами предотвращения электростатических разрядов.

Фото на обложке предоставлено Менно ван дер Крифтом.

Статическое электричество. Использование и опасность статического электричества. GCSE Physics (Single Science) Revision — Other заземлен, и вы касаетесь чего-то, что заряжено.

Например, когда вы идете по виниловому полу или нейлоновому ковру, вы «заряжаетесь» из-за трения. Вы можете заземлиться и таким образом получить электростатический разряд, прикоснувшись к металлической дверной ручке, водопроводной трубе или даже к другому человеку.

В этом слайд-шоу человек улавливает электроны, когда идет по ковру:

1. Ковер покрыт электронами

2. Когда человек идет, он улавливает электрические заряды

3. Когда они обмениваются рукопожатием электрический разряд проходит через женщину, вызывая у нее удар током

Проблемы со статическим электричеством

Вот несколько примеров проблем, связанных со статическим электричеством:

• Это неприятно, когда пыль и грязь притягиваются к изоляционным материалам, таким как экраны телевизоров и компьютерные мониторы.
• неприятно, когда одежда из синтетических материалов прилипает друг к другу и к телу, особенно сразу после того, как она была в сушильной машине

Антистатические аэрозоли, жидкости и салфетки предотвращают накопление заряда позволяя ему проводить прочь.

Опасность статического электричества

Статическое электричество может накапливаться в облаках. Это может привести к образованию огромной искры между землей и облаком. Это вызывает молнию — поток заряда через атмосферу.

Вот несколько примеров опасностей, связанных со статическим электричеством:

• Опасность при наличии легковоспламеняющихся газов или высокой концентрации кислорода. Искра может воспламенить газы и вызвать взрыв.
• Опасно прикасаться к предметам с большим электрическим зарядом. Заряд будет проходить через ваше тело, вызывая удар током . Это может вызвать ожоги или даже остановить ваше сердце. Человек может умереть от удара током.

Заправка самолетов и танкеров также представляет особую опасность. Если бы топливо, проходящее по шлангу к автомобилю, могло накопить статический заряд, образовавшаяся искра могла бы воспламенить топливо. Шланги заземлены, чтобы предотвратить это.

Каковы преимущества статического электричества? – Greedhead.net

Каковы преимущества статического электричества?

Статическое электричество можно использовать для очистки воздуха. Удаление пыли с помощью очистителей воздуха использует статическое электричество для изменения заряда частиц пыли, чтобы они прилипали к пластине или фильтру очистителя. Пластина имеет заряд, противоположный заряду пыли (разноименные заряды притягиваются).

Где статическое электричество полезно в промышленности?

Статическое электричество в промышленности Например, некоторые полезные применения в промышленности связаны с контролем за загрязнением окружающей среды, например, в очистителях воздуха. Очиститель воздуха применяет статический заряд к частицам грязи в воздухе, а затем пропускает воздух через электростатическую пластину с противоположным электрическим зарядом.

Каковы преимущества и недостатки электростатического?

Информация об электрофильтрах

Преимущества	Недостатки
Очень высокая эффективность улавливания даже очень мелких частиц.	Невозможно контролировать выбросы газов
Может работать с агрессивными материалами, влажными материалами и высокими температурами.	Сильно зависит от удельного электрического сопротивления частиц.

Каковы преимущества и недостатки электричества?

Не зависит от стоимости урана, нефти или другого топлива.

Станции

Каковы 4 способа использования статического электричества?

Использование статического электричества включает борьбу с загрязнением, ксероксы и покраску. Они используют свойство притягивания противоположных электрических зарядов. Есть и другие применения, связанные со свойствами отталкивания и созданием искр статического электричества.

Какие 5 фактов о статическом электричестве?

Интересные факты о статическом электричестве

• Искра статического электричества может измерять тысячи вольт, но имеет очень малую силу тока и длится лишь короткий период времени.
• Молния — мощный и опасный пример статического электричества.
• Какой бы опасной ни была молния, около 70% людей, пораженных молнией, выживают.

Каковы 2 важных факта о статическом электричестве?

Чем опасно статическое электричество?

Опасно прикасаться к предмету с большим электрическим зарядом.Заряд будет проходить через ваше тело, вызывая удар током. Это может вызвать ожоги или даже остановить ваше сердце. Человек может умереть от удара током.

Каковы преимущества и недостатки статического электричества?

Машины Xerox и копировальные аппараты используют электрическое притяжение, чтобы «приклеить» заряженные тональные частицы к бумаге. Освежители воздуха не только придают комнате приятный запах, но и действительно устраняют неприятные запахи, сбрасывая статическое электричество на частицы пыли, тем самым скрывая неприятный запах.

Преимущества электроэнергии. Электроэнергию очень легко распределять и транспортировать. Благодаря электричеству мы можем повысить свою производительность благодаря широкому спектру устройств, облегчающих нашу деятельность в офисе или дома.

Опасно ли прикасаться к предметам со статическим электричеством?

Объекты могут быть заряжены положительно, отрицательно или нейтрально. Статическое электричество может быть полезным, но опасным. Статичное электричество. Вы можете получить электростатический шок, если вы электрически «заряжены» и прикасаетесь к чему-то заземленному, или если вы заземлены и прикасаетесь к чему-то заряженному.

Когда возникает искра статического электричества?

Статическая электрическая искра возникает, когда связанный в уходе объект с избытком отрицательных электронов оказывается на грани другого объекта с меньшим электрическим зарядом, а избыток электронов достаточно велик, чтобы электроны «прыгали».

Электростатика: бесконтактная сила

Эта фокусная идея исследуется через:

Противопоставление студенческих и научных взглядов

Студенческий повседневный опыт

У студентов есть много опыта, такого как правильная установка батарей в устройства и «подзарядка» батарей, которые «разряжены», что побуждает учащихся конструировать значения этих терминов.Эти значения часто очень тесно связаны с конкретными переживаниями.

Многие учащиеся испытали небольшие, но запоминающиеся удары электрическим током в результате «статического электричества» при выходе из машины в теплый сухой день или намеренно царапали обувью синтетический ковер и касались металлической дверной ручки или друг друга. Некоторые учащиеся также играли с использованием «статического электричества», чтобы притягивать или отталкивать очень легкие предметы, например собирание маленьких кусочков бумаги или притягивание волос натертой пластиковой расческой или линейкой.

Учащиеся часто не связывают события, связанные с получением удара электрическим током (например, игра на батутном коврике), с аналогичными событиями, связанными со статическим электрическим притяжением (например, наблюдение за прилипшей одеждой, выходящей из сушильной машины, или сахарными крупинками, которые притягиваются к внутреннюю поверхность пластикового контейнера при встряхивании). Для младших школьников эти события не связаны общим представлением об их «электростатическом» происхождении, и ученик не может сделать эту связь без поощрения.

Понятно, что многие младшие школьники не видят необходимости различать электростатические силы и магнитные силы. Для них это кажется обычным переживанием одной и той же бесконтактной силы. Например, воздушный шар, «натертый» тканью, в результате чего он притягивается к потолку, часто путано описывается учащимися (и некоторыми взрослыми) как «намагниченный» каким-то образом.

Для многих студентов драматическое наблюдение разряда молнии является одним из самых запоминающихся переживаний «видения» эффектов движения больших количеств электрического заряда, хотя этот опыт часто ошибочно приписывают другим явлениям.

Исследования: Benseghir & Closset (1996), Guisasola (1995), Harrington (1999), Henriques (2000), McIntyre (1974), Park, Kim, Kim & Lee (2001), Seroglou, Koumaras & Tselfes (1998)

Научный взгляд

Притяжение и отталкивание электрических зарядов — одна из трех фундаментальных бесконтактных сил в природе. Остальные — это магнетизм и сила гравитации (см. основную идею
Силы без контакта).

Есть только два различных типа известных зарядов, которые ученые обозначили как «положительные» и «отрицательные».Эти имена были выбраны исторически, чтобы показать, что они каким-то образом «противоположны» друг другу, чтобы подчеркнуть две различные наблюдаемые формы. Ученые не знают точно, что такое заряд или чем два вида заряда отличаются друг от друга; однако каждый воздействует на себя и на свою противоположную форму.

Объекты с положительным и отрицательным зарядом притягиваются или притягиваются друг к другу, в то время как объекты с одинаковым зарядом (2 положительных или 2 отрицательных) отталкиваются или отталкиваются друг от друга. Заряженным объектам не нужно соприкасаться, чтобы между ними возникали силы отталкивания или притяжения; я.е. можно наблюдать, как они влияют друг на друга на коротких расстояниях и без необходимости в каком-либо промежуточном веществе, например. воздуха.

Когда предмет, сделанный из хорошего электрического изолятора, такого как пластик или стекло, энергично трется о другой гибкий электрический изолятор, сделанный из меха, хлопка или шерсти, заряд одного типа может перемещаться с поверхности одного изолятора на поверхность другого другой. На рис. 1 ниже перед трением каждый элемент электрически балансируется. На рис. 2 ниже после трения пластиковая линейка стала отрицательно заряженной, а хлопок заряжен положительно.Трение не создает зарядов, а перераспределяет заряд между двумя объектами. Вследствие их разного общего заряда две разделенные поверхности будут притягиваться друг к другу.

Заряженные объекты могут быть созданы с использованием методов, альтернативных трению или скольжению, но во всех случаях требуется, чтобы две поверхности находились в тесном контакте, а затем разделялись. Другими примерами являются разделение двух пластиковых листов или удаление клейкой ленты со стеклянного листа. Заряженные объекты также будут влиять на все другие небольшие «незаряженные» объекты, чтобы они стали частично противоположно заряженными, когда они приближаются к ним.Это вызывает их влечение друг к другу. Например, заряженный гребень будет притягивать мелкие предметы, такие как крупинки сахара, если приблизить их к себе. Если крупинки сахара соприкоснутся с сотами, то через некоторое время некоторые из крупинок приобретут такой же заряд, что и соты, и будут быстро отталкиваться.

Количество заряда на поверхности любого объекта со временем будет медленно уменьшаться, поскольку заряд в конечном итоге уносится водяным паром в окружающем воздухе. Например, заряженный воздушный шар в конечном итоге упадет с потолка, когда его заряд уменьшится.

Естественные проявления движения зарядов, такие как молнии, в основном происходят в грозовых облаках и реже над извергающимися вулканами или во время пыльных бурь. В грозовых облаках заряд перераспределяется неравномерно (часть будет положительной, а часть отрицательной). Этот дисбаланс может увеличиваться до точки, когда воздух становится проводником, и дисбаланс уменьшается за счет быстрой искры внутри облака или на Земле. . Это вспышка молнии, которую мы видим. Гром, который мы часто слышим, является результатом того, что эта мощная искра быстро нагревает воздух.

Ученые все еще пытаются выяснить, почему в грозовых облаках создается дисбаланс заряда.

См. веб-сайты, перечисленные в
Раздел дополнительных ресурсов для получения дополнительной информации.

Критические идеи обучения

• Электростатические силы являются бесконтактными силами; они тянут или толкают предметы, не касаясь их.
• Растирание некоторых материалов друг о друга может привести к перемещению так называемого «заряда» с одной поверхности на другую.
• Заряженные объекты притягивают другие незаряженные объекты и могут толкать или тянуть другие заряженные объекты.
• Существует два вида оплаты; ученые не знают точно, что такое заряд или чем отличаются два вида заряда; они называют эти два вида «позитивными» и «негативными».
• Молния возникает в результате быстрого движения зарядов в грозовых облаках.

Исследуйте взаимосвязь между представлениями о заряде и неконтактных силах в
Карты развития концепции – Электричество и магнетизм

На этом уровне основное внимание должно быть уделено поощрению учащихся к наблюдению и исследованию электростатических явлений в игровой форме, что ведет к выработке простых объяснений наблюдаемого притяжения и отталкивания заряженных объектов.Учащихся следует поощрять различать электростатические силы и магнитные силы как разные примеры бесконтактных сил.

Включение действий, связанных с растиранием
двух одинаковых пластиковых объектов из одного и того же материала важно, так как только в этих случаях вы можете видеть, как два объекта с одинаковым зарядом отталкивают друг друга, что является проявлением отталкивания одинаковых зарядов.

Основная идея, которую должны понять учащиеся, заключается в том, что электростатические силы являются бесконтактными силами; на этом уровне не важно подчеркивать учащимся, что «одинаковые заряды отталкиваются, а разные — притягиваются».Более уместно продемонстрировать, что заряженные объекты притягивают незаряженные объекты и могут либо притягивать, либо отталкивать другие заряженные объекты.

Постарайтесь сосредоточить внимание учащихся на повседневных «электростатических» переживаниях. Обычно это связано с тем, что один объект заряжается при трении, а другой — нет. Обычно используются натертые пластиковые расчески и линейки, притягивающие кусочки бумаги, но студенческие исследования не должны ограничиваться только ими.

Идеи, которые учащиеся привнесут в эту область, разнообразны и в большинстве своем не очень сильны.Использование демонстраций и просьба к учащимся предсказать, что может произойти, обычно являются сильными подходами к выявлению существующих представлений учащихся об электростатике на этом уровне.

Исследование: Guisasola (1995), McIntyr​e (1974)

Преподавательская деятельность

Когда в воздухе много влаги (например, когда погода влажная и/или идет дождь), очень трудно создать электростатический эффект и испытать описанные результаты. Планируйте выполнять эти действия, когда погодные условия будут теплыми и сухими.

Открытое обсуждение через обмен опытом

Рассмотрите возможность использования действия Predict-Observe-Explain, чтобы вызвать обсуждение. В тихой теплой комнате полностью надуйте круглый воздушный шар и подвесьте его к потолку или ферме крыши, используя длинную нейлоновую нить (или тонкую леску).

Теперь потрите воздушный шар куском шерсти/синтетики или джемпером, чтобы он заряжен. Попросите учащихся спрогнозировать, что произойдет, если вы поднесете материал или джемпер, которым вы его протирали, близко к воздушному шару.

Натирающий материал будет иметь заряд, отличный от заряда воздушного шара, поскольку заряд перемещается от одного объекта к другому. Воздушный шар и натирающий материал должны притягиваться друг к другу, демонстрируя силу притяжения.

Теперь добавьте еще один шарик так, чтобы он висел рядом с первым. Еще раз протрите каждый шарик тем же куском шерсти/синтетики или джемпером, который вы носите. Теперь они должны стать одинаково заряженными. Отойдите подальше, и вы и ученики увидите, как два воздушных шара расходятся, пытаясь отталкиваться друг от друга.

Предложите учащимся предсказать, произойдут ли изменения с течением времени. Изменится ли положение воздушных шаров? Студент должен понять, что воздушные шары будут медленно терять заряд и сближаться по мере уменьшения заряда со временем.

Бросьте вызов существующим взглядам учащихся

Снова используйте надутый воздушный шар, подвесьте его, как и раньше, на отрезке тонкой хлопчатобумажной ткани или лески. Ни в коем случае не пытайтесь тереть или заряжать баллон. Теперь попросите учащихся предсказать, что произойдет, если вы поднесете стержневой магнит к воздушному шару.

Полезно принимать любые предложения о различных способах поднесения магнита к воздушному шару (например, «Попробуйте перевернуть магнит», «Держите его плоско возле воздушного шара»). Вполне вероятно, что многие студенты предсказывают, что воздушный шар и магнит будут притягиваться (и поэтому, вероятно, захотят попробовать магнит рядом с воздушным шаром разными способами, когда впервые не увидят никакого эффекта). Однако очень немногие студенты будут иметь какие-либо основания для поддержки этого предсказания — для большинства студентов предсказано притяжение, потому что они никогда не различали магнитные и электростатические силы.Не используйте заряженный воздушный шар, потому что он будет притягиваться к большинству незаряженных объектов, и это может ошибочно подтвердить предсказания учащегося.

Предложите открытую проблему, которую можно исследовать с помощью игры или решения задач.

Дайте воздушный шар каждому члену класса. Попросите учеников сделать так, чтобы их воздушный шар как можно дольше оставался притянутым к потолку. Студенты должны будут надуть и зарядить свой воздушный шар, выбрав один из нескольких синтетических материалов, предназначенных для этой цели.Вы можете предложить учащимся измерять секундомером время до момента падения воздушных шаров.

Предложите учащимся подумать о следующем, чтобы добиться успеха:

• Насколько большим они должны надуть воздушный шар? Будет ли это иметь значение?
• Какой материал следует использовать для протирания (зарядки) своего воздушного шара?
• Как долго они должны пытаться потереть или зарядить воздушный шар перед своей попыткой?
• Какую форму шарика выбрать – круглую или колбаску? Будет ли это иметь значение?

Подходы к этой деятельности могут быть разными.Студенты могут поиграть с материалами и обсудить свой опыт позже. Им также можно предложить выбрать один вопрос и систематически исследовать его.

Предоставить учащимся ряд синтетических и натуральных материалов, таких как обрезки меха и хлопка, для выбора и опробования. Подумайте также об использовании воздушных шаров в форме круглых и колбасных изделий.

Открытое обсуждение на основе обмена опытом

Еще одна демонстрация, которая продемонстрирует тот же эффект, что и воздушные шары, требует двух прозрачных пластиковых линеек и небольшой пластиковой бутылки (вода или безалкогольный напиток – бутылка с крышкой шириной 2-3 сантиметра). .Потрите одну линейку шерстью (если вы носите шерстяной джемпер, очень эффективно быстро потрите линейку под мышкой) и сбалансируйте ее на крышке бутылки. Теперь потрите другую линейку и поднесите натертый конец второй линейки к натертому концу первой линейки. Вы увидите, как линейка на бутылке с напитком отклоняется от второй линейки, потому что две линейки одинаково заряжены и отталкивают друг друга. Если поднести противоположно заряженную «натертую» шерсть к одной из линеек, они притянутся друг к другу.

Одним из способов стимулирования обсуждения может быть демонстрация этого упражнения, а затем побуждение учащихся найти связь с упражнением, включающим зарядку двух воздушных шаров, описанных выше.

Обратите внимание учащихся на упущенную из виду деталь

Соберите множество простых предметов домашнего обихода, в которых можно увидеть действие электростатических сил. Их можно изучить в классе с небольшими группами учащихся.

Примеры предметов домашнего обихода могут включать:

• ряд пластиковых бутылок, содержащих небольшое количество легких предметов, таких как сотни и тысячи украшений для тортов, мелкие сухие сахарные крупинки, шелуха подорожника или воздушный рис.Предложите учащимся встряхнуть контейнеры, в результате чего содержимое зарядится, когда они коснутся внутренних стенок контейнера, к которому их притягивает.
• ряд пластиковых бутылок, содержащих небольшое количество легких предметов, таких как сотни и тысячи украшений для тортов, мелкие сухие сахарные зерна, шелуха подорожника или воздушный рис. Предложите учащимся встряхнуть контейнеры, в результате чего содержимое зарядится, когда они коснутся внутренних стенок контейнера, к которому их притягивает.

Уточнение и закрепление идей для общения с другими

После исследования учащимися предметов домашнего обихода их можно попросить сообщить классу о своих выводах. Это можно сделать с помощью коротких презентаций, в которых указывается любое связанное с этим наблюдение электростатических сил в действии. Исследование можно расширить, включив в него студентов, которые пишут короткие предложения, описывающие то, что они наблюдают, и рисуют помеченные диаграммы предметов и наблюдаемых эффектов.Учащихся можно попросить найти примеры электростатического опыта дома, которыми можно поделиться в школе. Может быть полезно, если учащиеся принесут фотографии или рисунки, которыми они могли бы поделиться.

Электростатический заряд — обзор

6.2 Проблемы электростатического заряда в чистых помещениях

Взаимосвязь между электростатическим зарядом и контролем загрязнения в высокотехнологичных чистых помещениях является тесной и представляет собой значительный источник осаждения частиц на заряженных объектах в чистом помещении. Скорость ESA мелких частиц для заряженных объектов была рассчитана для контролируемой среды ¹ , и было обнаружено, что данные об осаждении частиц, зарегистрированные в чистых помещениях, согласуются с расчетом. ^{2 , 3}

В нескольких исследованиях использовался источник питания высокого напряжения (ВН) для смещения одной пластины до напряжения не менее 2 кВ, в то время как другая была электрически соединена с землей. В одном из исследований ³ пластин диаметром 200 мм подвергались воздействию окружающей среды в изолированной части чистого помещения класса 3 по ISO.Движение людей через территорию было устранено путем оцепления территории, где было сделано облучение. Чтобы убедиться, что получен статистически достоверный образец, использовалось время экспозиции 6 недель. Пластины сканировали с помощью Tencor Surfscan с порогом размера частиц 0,2 мкм. Результаты Surfscan показаны на рисунке 6.1. Хотя количество частиц, наблюдаемое на двух пластинах, не является репрезентативным для реальных уровней загрязнения при обработке полупроводников, соотношение количества частиц на нейтральной пластине (3389) по сравнению с количеством частиц на пластине при напряжении 2000 V (22 764) является точным. В данном случае соотношение составляет 6,7:1.

Рисунок 6.1. Сравнение загрязнения частицами заряженной (а) и нейтральной (б) кремниевой пластины.

При расчете электростатического загрязнения суммируются компоненты скорости осаждения из-за каждого механизма осаждения. Скорость осаждения, в широком смысле, представляет собой скорость, с которой частицы движутся к поверхности объекта из-за сил, действующих на частицу. Частицы оседают на пластинах, плоских дисплеях, компонентах дисководов и поверхностях оборудования под действием силы тяжести, диффузии и других сил.Высокоэффективная фильтрация твердых частиц (HEPA) направлена ​​на то, чтобы не допустить попадания частиц в чистое помещение, а ламинарный поток воздуха предназначен для сведения к минимуму скорости осаждения загрязняющих частиц путем их вовлечения в воздушный поток. Несмотря на то, что чистое помещение поддерживается на высоком уровне чистоты, частицы все еще образуются в чистом помещении из-за персонала, движения оборудования и процессов.

Силы, действующие на частицу, имеют аэродинамическую (вязкостное сопротивление), гравитационную, диффузионную и электростатическую природу.Гравитационные силы уменьшаются по мере уменьшения размера (массы) частицы. Точно так же величина вязкостного сопротивления частицы также меньше для малых размеров частиц. Напротив, величина диффузионных сил больше для более мелких частиц из-за большей эффективности передачи импульса частицам, которые по массе ближе к ударяющим их атомам газа.

Расчет ¹ показывает, что сила ЭИЛ превышает другие физические силы для условий, обычно присутствующих в чистом помещении.Условия включают поверхностное напряжение в несколько тысяч вольт и частицы размером от микрона до субмикрона. Расчет предполагал, что частицы в воздухе в среднем нейтральны, но имеют распределение зарядов с шириной, которая монотонно связана с общим числом электронов на частице. Таким образом, более крупные частицы могут иметь больший заряд и могут испытывать большие электростатические силы, но они также более массивны. Таким образом, скорость осаждения из-за электростатических сил имеет максимум для определенного размера.

Теоретически повышенное осаждение частиц из-за электростатических сил будет иметь место при любом напряжении, но при напряженности поля 200 В/см и более эффекты значительны и их легко измерить. Напряженность поля 4000 В/см и более не является редкостью в чистых помещениях.

На рис. 6.2 показаны некоторые силы, которые притягивают частицы к поверхности. ⁴ Для мелких частиц (размером 0,01–1,0 мкм) электростатические силы являются основной причиной повышенного осаждения частиц.

Рисунок 6.2. Скорость осаждения как функция диаметра частицы для основных сил, действующих на частицу.

Какой размер частиц можно ожидать в современном высокотехнологичном чистом помещении? Рисунок 6.3 дает некоторое представление об ожидаемом диапазоне размеров. На рисунке показано, что природа HEPA-фильтра заключается в том, чтобы задерживать практически все частицы, попадающие на него, но эффективность фильтра является самой низкой в ​​субмикрометровом диапазоне (~ 0,1–0,2 мкм). В этом диапазоне размеров и с силами, показанными на рисунке 6.2, ожидается, что основной вклад в загрязнение при 500 В/см вносит ЭСА.

Рисунок 6.3. Эффективность фильтра в зависимости от размера частиц для двух разных конфигураций фильтра.

Предоставлено корпорацией Camfil-Farr, Ривердейл, Нью-Джерси, США.

Насколько важны расчеты и измерения, рассмотренные выше? Является ли ESA важным фактором в высокотехнологичном производстве? В типичном чистом помещении, используемом в высокотехнологичном производстве, где нет программы контроля электростатического заряда, изоляторы в помещении (например,например, сетки, пластины с оксидным покрытием и носители для дисков) обычно достигают уровней напряжения 5–20 кВ. Таким образом, на основании данных, представленных выше, большинство загрязнений вызывается электростатическим воздействием. Часто этот важный фактор остается незамеченным, потому что уровень чистоты в чистых помещениях очень высок. В чистых помещениях класса 3 ниже ISO количество «добавок частиц» (частиц на проход пластины или PWP) в типичном современном процессе может составлять всего 0,1 мкм (> 75 нм). При обработке многих слоев изделия это может быть от 2 до 20 частиц, но это очень мало.Если средний уровень статического заряда в технологическом процессе составляет всего 500 В из-за того, что на некоторых этапах технологического процесса имеется статический контроль, обеспечиваемый производителем технологического инструмента, доля загрязнения, вносимая ЭСА, будет довольно низкой (~ 0,25 В). -10 частиц). В процессе с такими низкими уровнями загрязнения очень сложно разработать метод измерения вклада одного конкретного источника. Тем не менее, экономический эффект от удаления этого источника загрязнения огромен.Например, мы предполагаем, что только одна из частиц, притянутых статическим электричеством, вызывает потери кристалла на 10 полупроводниковых пластинах. Если бы на пластине было 100 кристаллов, это означало бы потерю выхода 0,1%. Если фабрика по производству пластин производит 500 000 пластин в год, это будет потеря 50 000 штампов в год. С учетом того, что хорошие штампы продаются по цене до 500 долларов США каждый, это значительная потеря. На самом деле частицы, притягиваемые статическим электричеством, вызывают большие потери, чем в этом примере.

Электростатическое притяжение и его влияние на контроль загрязнения — не единственный негативный эффект статического заряда.Как упоминалось ранее, статический заряд вызывает электростатический разряд из-за разряда с одного объекта на другой. Такой разряд может привести к физическому повреждению изделия, подвергшегося такому разряду, либо из-за электрического перенапряжения, либо из-за повреждения, вызванного выделением энергии разряда (искрой). Электростатический разряд особенно важен в случае сборки дисковода (ручное обращение с магниторезистивными (МР) головками) и в фотолитографии (повреждение сетки, вызванное либо зарядом на сетке, либо индуцированными разрядами, вызванными электрическими полями от других заряженных объектов в ближайшее окружение).Совсем недавно полупроводниковые пластины с наименьшими размерами элементов (≤ 0,15 мкм) продемонстрировали пробитие оксида затвора из-за этапов обработки, которые, как известно, вызывают высокий заряд, таких как очистка и некоторые этапы влажной обработки.

Оставшаяся проблема, вызванная электростатическим разрядом, связана с неисправностью робота. Когда происходит разряд металл-металл, частотный состав разряда чрезвычайно высок (~ несколько ГГц). Разряд рассеивает большую часть своей энергии в виде переходных процессов электромагнитных помех, которые находятся в пределах полосы пропускания микропроцессоров, управляющих роботами.Иногда (примерно ежедневно или еженедельно) такой разряд может привести к тому, что микропроцессор будет выполнять бессмысленные или недопустимые инструкции. Когда это происходит, робот либо останавливается и отображает трудно интерпретируемое сообщение об ошибке, либо, что еще хуже, ведет себя странно, например, натыкаясь на стену или пытаясь вставить пластину в неправильное место. Чаще всего такое поведение считается ошибкой программного обеспечения. Хотя это может иметь место, проблема также может быть результатом переходных процессов ЭМП, генерируемых электростатическим разрядом.

Контроль электростатического заряда в чистых помещениях должен предотвращать повреждение изделия, сбои в работе оборудования и ЭСА, вызванные накоплением заряда.

вариантов использования статического электричества, Рон Куртус

SfC Home > Физика > Электричество > Статическое электричество >

Рона Куртуса

Несмотря на то, что статическое электричество может доставлять неудобства — например, удар током при прикосновении к дверной ручке или прилипание статического электричества к одежде — у него есть несколько полезных применений .

Силы притяжения между заряженными частицами, вызванные статическим электричеством, используются в борьбе с загрязнением воздуха, ксерографии и покраске автомобилей.

Возможные вопросы:

• Как статическое электричество используется для борьбы с загрязнением воздуха?
• Как работает ксерокс?
• Как статическое электричество используется для покраски автомобилей?

Этот урок ответит на эти вопросы. Полезный инструмент: Преобразование единиц измерения

Борьба с загрязнением

Статическое электричество используется для борьбы с загрязнением путем приложения статического заряда к частицам грязи в воздухе и последующего сбора этих заряженных частиц на пластине или коллекторе с противоположным электрическим зарядом. Такие устройства часто называют электрофильтрами.

Дымовые трубы

Заводы используют статическое электричество, чтобы уменьшить выбросы дымовых труб. Они придают дыму электрический заряд. Когда он проходит мимо электродов противоположного заряда, большая часть частиц дыма прилипает к электродам. Это предотвратит попадание загрязнений в атмосферу.

Как работает электрофильтр для дымовых труб

От BBC — Электростатические фильтры

Освежители воздуха

Некоторые люди покупают так называемые ионизаторы воздуха, чтобы освежить и очистить воздух в своих домах.Они работают по тому же принципу, что и дымоходы. Эти устройства удаляют электроны из молекул дыма, частиц пыли и пыльцы в воздухе точно так же, как это происходит при создании статического электричества.

Эти заряженные частицы пыли и дыма затем притягиваются к пластине устройства с противоположным зарядом и прилипают к ней. Через некоторое время большая часть загрязнения всасывается из воздуха.

Поскольку заряженные частицы также прилипают к нейтральным поверхностям, некоторые из них могут прилипать к стене рядом с ионизатором, делая ее очень грязной и трудно очищаемой.

Ксерография

Копировальный аппарат или ксерокс использует статическое электричество для копирования отпечатков на страницу. Это делается с помощью ксерографии.

Одна версия этого устройства электрически заряжает чернила, чтобы они прилипали к бумаге в обозначенных местах. Другая версия фотокопировального устройства использует заряды для прилипания чернил к барабану, который затем переносит их на бумагу.

Покраска автомобилей

Некоторые производители автомобилей используют статическое электричество для окраски своих автомобилей.Это работает следующим образом: они сначала подготавливают поверхность автомобиля, а затем помещают его в покрасочную камеру. Затем они дают краске электрический заряд, а затем распыляют краску в кабине. Заряженные частицы краски притягиваются к машине и прилипают к кузову, как заряженный воздушный шар прилипает к стене. Когда краска высыхает, она намного лучше прилипает к автомобилю и становится более гладкой, потому что распределяется равномерно.

Резюме

Использование статического электричества включает борьбу с загрязнением, ксероксы и покраску.Они используют свойство притягивания противоположных электрических зарядов. Есть и другие применения, связанные со свойствами отталкивания и созданием искр статического электричества.

Используйте свои знания о статическом электричестве на благо человечества

Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

веб-сайтов

Использование статического электричества — HubPages.com

Использование статического электричества — PassMyExams.co.uk

Использование статического электричества — Cyberphysics.co.uk

Электрофильтры

Ресурсы статического электричества

Книги

(Примечание: Школа Чемпионов может получать комиссионные от покупки книг)

Лучшие книги по электростатике

Вопросы и комментарии

У вас есть вопросы, комментарии или мнения по этому вопросу? Если это так, отправьте электронное письмо с вашим отзывом.