Statiskā elektrība — kas tā ir, cēloņi, izlāde un dzirksteles

Uzzini, kas ir statiskā elektrība, tās cēloņi, izlāde un dzirksteles — skaidrojums, piemēri un praktiski padomi, kā novērst triecienus un droši rīkoties.

Statiskā elektrība ir elektriska lādiņa palielināšanās uz priekšmetu virsmas. Tā rodas, kad virsmai tiek pievienots vai no tās atņemts elektronu daudzums — tas ir, mainās elektriskā lādiņa sadalījums. Šis lādiņš var saglabāties uz objekta, līdz tas tiek novadīts uz zemi vai līdz notiek ātra izlādēšanās, piemēram, dzirkstele. Lādiņa apmaiņa bieži notiek, kad dažādi materiāli berzējas, saskaras vai tiek ātri atdalīti viens no otra. Statiskā lādiņa saglabāšanās ir iespējama tad, ja virsmai vai materiālam ir liela elektriskā pretestība (zems vadītspējas līmenis). Daudzi cilvēki ir saskārušies ar statisko elektrību — to var redzēt, sajust vai pat dzirdēt kā dzirksteli vai “triecienu”, kas rodas lādiņa neitralizācijas procesā.

Kā rodas statiskā elektrība (cēloņi)

• Triboluminiscence un berze: visizplatītākais statiskās elektrības avots — divu materiālu beršana vai strauja atdalīšana (piemēram, apavu soļošana pa paklāju, džemperu novelkšana vai plastmasas iepakojuma atraisīšana).
• Kontaktā un atdalīšanās: pat viegls pieskāriens starp dažādiem materiāliem var izraisīt elektronu pārvietošanos, ja materiāli atrodas triboelektriskajā diapazonā (vieni materiāli vieglāk atdod, citi — pieņem elektronus).
• Indukcija: lādēts objekts var izraisīt pretēju lādiņu sadalījumu tuvējos vadītājos bez tieša kontakta, radot vietējas elektriskās lādiņa izmaiņas.
• Augsta pretestība un izolācija: tādi materiāli kā plastmasa, gumija, audumi un sausas virsmas saglabā lādiņu ilgāk, jo lādiņi nevar viegli izplūst uz zemi.

Izlāde un dzirksteles — kā tas notiek

Izlāde notiek tad, kad uzkrātais lādiņš nonāk vadā vai zemē, parasti ar īsu strāvas impulsu. Ja potenciālu starpība starp divām vietām kļūst pietiekami liela, gaisa dielektriskais izturējums tiek pārvarēts un rodas dzirkstele — redzams, skaļš un straujš lādiņa izlādējums. Dzirkstele var būt pavisam maza (piemēram, pieskaroties metālam) vai spēcīga (piemēram, no lidmašīnas degvielas tvertnes krasi izlādējoties piepildīšanas laikā).

Piemēri no ikdienas

• Pieskāriens metālam pēc staigāšanas pa paklāju — viegls triecienjūtīgums.
• Matu “stāv uz urrā” pēc novelkot sintētisku džemperi — visi mati kļūst lādēti ar vienas polaritātes lādiņu.
• Elektronikas ierīču bojājumi — statiskā elektrība var iznīcināt jutīgus mikroshēmu elementus.
• Degvielas uzpilde — statiskā lādiņa izlāde pie degvielas tvertnes var radīt aizdegšanās risku, ja apkārt ir uzliesmojošas tvaiku koncentrācijas.

Faktori, kas ietekmē statiskās elektrības veidošanos

• Gaisa mitrums: mitrā vidē statiska elektrība parasti rodas retāk, jo ūdens molekulas palielina virsmu vadītspēju un lādiņi vieglāk izplūst. Sauss gaiss veicina uzlādes saglabāšanos.
• Materiālu tips: dažādi materiāli pieder pie triboelektriskās skalas — daži vieglāk pieņem elektronus, citi vieglāk tos atdod.
• Temperatūra un pretestība: paaugstināta temperatūra dažkārt maina vadāmību, bet ļoti izturīgi izolatori viegli notur lādiņu.

Kā mazināt statiskās elektrības risku (piesardzība un aizsardzība)

• Zemēšana (grounding): pieslēgt vadītājus zemē, lai lādiņi neuzkrājas. Tas ir svarīgi rūpniecībā un elektronikas ražošanā.
• Antistatiskas virsmas un materiāli: antistatiskas paklāji, plēves, apģērbs un iepakojums palīdz novērst lādiņa uzkrāšanos.
• Mitrināšana: telpu gaisa mitruma paaugstināšana līdz ~40–60% var samazināt statiskās elektrības rašanos mājās un birojos.
• Pielāgoti apavi un siksnas: ESD (electrostatic discharge) apavi un aproces, ko izmanto elektronikas montāžā, novērš lādiņa uzkrāšanos uz ķermeņa.
• Drošas uzpildes procedūras: degvielas uzpildē un darbos ar uzliesmojošām vielām ievērot specifiskas procedūras, lai nepieļautu lādiņa uzkrāšanos.

Mērīšana un tehniskā kontrole

Statiskās elektrības lielumu var mērīt ar elektroskopiem, elektrostatiskajiem mērītājiem un zemes pretestības testeriem. Rūpniecībā izmanto ESD monitorus un uzraudzības sistēmas, lai nodrošinātu drošu vidi un aizsargātu jūtīgu aprīkojumu.

Kad statiskā elektrība ir bīstama

• Ja apkārt ir uzliesmojamas gāzes vai tvaiki — dzirkstele var izraisīt eksploziju vai ugunsgrēku.
• Elektronikas jomā — statiskā izlādēšana var neatgriezeniski sabojāt mikroshēmas un citas komponentes.
• Lielas lādiņa atšķirības (piemēram, uz elektrostatiski lādētas transporta platformas) var radīt drošības risku darbiniekiem.

Noslēgums

Statiskā elektrība ir ierasta parādība, kuru parasti izjūtam kā nelielu triecienu vai dzirksteli. Lai gan ikdienā tā parasti nav bīstama, tai jāpieiet nopietni rūpnieciskās vidēs un strādājot ar uzliesmojošiem materiāliem vai jutīgu elektroniku. Vienkārši pasākumi — zemēšana, antistatiskas iekārtas, pareiza mitrināšana un drošas darba prakses — efektīvi samazina statiskās elektrības riskus.

Meklēt pēc burta