проект по физике. физика проект. Статическое электричество
 Скачать 1.61 Mb.
|
|
МБОУ школа №53 Доклад по физике на тему: «Статическое электричество» Выполнил: Ученик 8А класса Пахомов Иван Проверил: Орешкина Елена Анатольевна Рязань 2023 Содержание Введение 1. Электризация в жизни человека 2. Что такое статическое электричество 3. Использование статического электричества в разных сферах 4. Защита от статического электричества в быту 5. Защита от статического электричества на производстве. Заключение Список литературы Введение В настоящее время невозможно представить нормальную цивилизованную жизнь без электричества. Ведь оно не просто светит, но и греет, дает нам возможность общаться и видеть друг друга на расстоянии. Электрический ток приводит в действие различные приборы. Поэтому, если представить, что однажды электричество вдруг исчезнет, резко изменится и жизнь человека. Мы уже не сможем обходиться без электрического тока, ведь он питает и заставляет работать все механизмы и приборы, созданные человеком, начиная с электробритвы и заканчивая поездами в метро и электричками. А всего 200 лет назад об электричестве было известно совсем немного В доисторические времена люди жили в пещерах, кутались в звериные шкуры. Статического электричества на них не было, так как люди находились в постоянном контакте с землей. Эра статического электричества началась, когда человек, начав носить одежду и обувь, все больше изолировало себя от почвы. Материалы непроводящие электричество (синтетика и резина) стали одеждой и обувью человека. Они также стали входить в состав стен, напольных покрытий, мебели. Одежда из синтетических материалов мешает «стекать» с тела человека статическому электричеству, она при каждом движении еще и вырабатывает дополнительную порцию электричества. Особенно зимой, когда на человеке больше одежды, а значит, и электроэнергии он вырабатывает больше. В итоге человек сегодня освобождается от статики, только умываясь или принимая ванну. Статическое электричество окружает людей и на работе, и в общественном транспорте, и в общественных местах. 1.Электризация в жизни человека Электризация в жизни человека играет важную роль. Ее широко используют в медицине. На ее основе создают электроаэрозоли, которые используют для лечения заболеваний органов дыхания. Также электризация синтетического белья, оказывается даже полезной. Например, полихлорвиниловое белье помогает при лечении некоторых болезней. Электризация играет положительную роль в машиностроении. На электризации и взаимодействии заряженных тел основан способ электропокраски поверхностей автомобилей. Окрашиваемое изделие заряжают положительно, а капельки краски отрицательно. В электрическом поле отрицательно заряженные капельки краски притягиваются к изделию. А так как капельки заряжены одноименно, то во время полета они отталкиваются друг от друга и оседают на поверхности изделия тонким равномерным слоем. Очень часто явление электризации используется в технике. Так, явление притяжения легких мелких предметов наэлектризованными телами используется в устройстве электрических фильтров для очистки дыма от мелких частиц пепла. Такие электрофильтры устанавливают в цехах размалывающих цемент и фосфориты, на химических заводах. На хлебозаводе, чтобы быстро замесить тесто, крупинки муки заряжают положительно, а частички воды- отрицательно. Крупинки и капельки воды притягиваются друг к другу, образуя однородное тесто. Но электризация может оказывать негативное влияние на жизнь человека. Например, в текстильной промышленности электризация нитей приводит к их взаимному отталкиванию, расщеплению, притягиванию к поверхности роликов и веретен. Заряженная ткань или пряжа притягивает к себе легкие мелкие предметы и тем самым загрязняется. Такая электризация весьма опасна, так как может стать причиной пожара. Как же с этим бороться? Нужно тщательно заземлить станки, машины, использовать различные «нейтрализаторы». При переливании горючего необходимо применять только металлические ведра и воронки, а не пластмассовые. А к бензобаку машины нужно прикреплять специальную металлическую цепь, которая тянется по земле и возникшие искры уходят в заземление. При трении о воздух электризуется самолет. Поэтому после посадки к самолету нельзя сразу приставлять металлический трап: может возникнуть разряд, который может вызвать пожар. Самолету необходимо «разрядиться»: опустить на землю металлический трос, соединенный с обшивкой самолета, и разряд произойдет между землей и концом троса. Как можно устранить накопленные заряды электричества в квартире? Это довольно легко сделать, увлажняя воздух в комнате. Для этого можно использовать электрические увлажнители и просто поставить сосуд с водой. Электризация устраняется, если к воде, которой протирают пластиковые полы, добавить хлористый кальций, а также если протирать электризующиеся поверхности глицерином. 2.Что такое статическое электричество Статическое электричество – частое явление, которое объясняется избытком свободных электронов, переносчиков природного тока. Появляется оно и запасается чаще всего на поверхности или в середине того или иного материала, который не имеет способности проводить ток. Если сказать по-другому, то статическое электричество собирается и храниться до определенного времени на диэлектрике или же на изолированном проводнике. В физике электризацией называют процесс, при котором происходит перераспределения зарядов, на поверхностях разнородных тел. При этом на телах скапливаются заряженные частицы противоположных знаков. Наэлектризованные тела могут передавать часть накопленных заряженных частиц другим предметам или окружающей среде, контактирующей с ними. Заряженное тело передаёт заряды при непосредственном контакте с ним нейтральных или противоположно заряженных предметов, либо через проводник. По мере перераспределения взаимодействие электрических зарядов уравновешивается, и процесс перетекания прекращается. Важно помнить, что при электризации тел новые электрические частицы не возникают, а лишь перераспределяются уже существующие. При электризации действует закон сохранения заряда, согласно которому алгебраическая сумма отрицательных и положительных зарядов всегда равна нулю. Другими словами – количество отрицательных зарядов, переданных другому телу при электризации, равняется количеству оставшихся заряженных протонов противоположного знака. Известно, что носителем элементарного отрицательного заряда является электрон. Протоны же обладают положительными знаками, но эти частицы прочно связаны ядерными силами и не могут свободно перемещаться при электризации (за исключением кратковременного высвобождения протонов в процессе разрушения атомных ядер, например, в различных ускорителях). В целом атом, обычно, электрически нейтрален. Его нейтральность может нарушить электризация. Однако, отдельные электроны из облака, окружающего многопротонные ядра, могут покидать свои отдалённые орбиты и свободно перемещаться между атомов. В таких случаях образуются ионы (иногда называемые дырками), имеющие положительные заряды. См. схему на рис. 1.  В твёрдых телах ионы связаны атомными силами и, в отличие от электронов, не могут изменить своё расположение. Поэтому только электроны являются переносчиками заряда в твёрдых телах. Для наглядности мы будем считать ионы просто заряженными частицами (абстрактными точечными зарядами), которые ведут себя так же, как и частицы с противоположным знаком – электроны.  Физические тела в естественных условиях электрически нейтральные. Это значит, что их взаимодействия уравновешены, то есть, количество ионов заряженных положительно равно количеству отрицательно заряженных частиц. Однако, электризация тела нарушает это равновесие. В таких случаях электризация является причиной изменения баланса кулоновских сил. Основными причинами возникновения Статического электричества являются: 1) Контакт между двумя материалами и их отделение друг от друга 2) Быстрый температурный перепад 3)Наведение - вызванное статическим зарядом возникновение электрического поля Статическое электричество встречается и в природе, отличным примером является молния. Огненные зигзаги, распарывающие небо, это разновидность искрового электрического разряда. Он возникает в грозовом облаке, когда между частями самого облака или между облаком и землей появляется большая разность потенциальной энергии. Разделение зарядов внутри грозового облака происходит благодаря конвективным потокам, переносящим наэлектризованные из-за трения капельки воды. Перед самой вспышкой молнии от облака к земле устремляется поток электронов, которые, соударяясь с молекулами воздуха – кислорода и азота, - ионизируют их. В результате в газовой среде возникает яркий разряд тока силой в десятки тысяч ампер. Быстро нагреваясь, атмосферный газ расширяется, порождая ударную звуковую волну, и мы слышим гром. Когда удалось измерить температуру в канале молнии, оказалось, что она достигает 25-27 тысяч градусов. И чуть ли не три четверти энергии грозового разряда расходуется именно на нагревание воздуха в канале молнии. Понятно, что воздух, температура которого за несколько десятимиллионных долей секунды поднимается почти до 1500 градусов, расширяется столь сильно, что процесс этот становится сравним со взрывом. 3.Использование статического электричества в разных сферах Использование в быту: Электричество может быть вашим хорошим помощником. Но для этого следует досконально знать его особенности и умело использовать их в нужном направлении. В технике применяют различные способы, которые основываются на следующих особенностях. Когда маленькие твёрдые либо жидкие частицы веществ попадают под воздействие электрического поля, то они притягивают ионы и электроны. Происходит накапливание заряда. Их движение продолжается уже под воздействием электрического поля. В зависимости от того, какое использовать оборудование, можно при помощи этого поля осуществлять различное управление движением данных частиц. Всё зависит от процесса. Такая технология стала часто применяться в народном хозяйстве. Электрокопчение -- копчение представляет собой пропитку продукта с помощью «древесного дыма». Благодаря его частичкам, продукт получается очень вкусным. Это помогает предотвратить и его быструю порчу. Электрокопчение основывается на следующем: частички «коптильного дыма» заряжают положительными зарядами. В качестве отрицательного электрода выступает, как вариант, туша рыбы. Эти частицы дыма опускаются на неё, где происходит их частичное поглощение. Данный процесс длится всего лишь считанные минуты. А обычное копчение – это очень длительный процесс. Так что выгода очевидна. Сбор пыли -- в чистоте воздуха нуждается не только сам человек, но ещё и очень точные технологические процессы. Из-за наличия большого количества пыли всё оборудование приходит в негодность раньше своего срока. Например, засоряется система охлаждения. Улетающая пыль с газами – это очень ценный материал. Обусловлено это тем, что очистка различных промышленных газов сегодня крайне необходима. Сейчас данную проблему очень легко решает электрическое поле. Использование на производстве: Статическое электричество, используемое для борьбы с загрязнением Прибор, называемый электростатическими осадителями, широко используется в борьбе с загрязнением. В этом приборе используется статическая составляющая платы, которая распыляет частицы в воздухе, а затем они собираются на пластине, состоящей из противоположных зарядов. Это важный пример статического электричества. Очистители воздуха и ионизаторы воздуха, которые мы используем дома, являются важными примерами статического электричества. Молекулы этих освежителей воздуха высекают молекулы дыма и пыли. Это действие создает накопление зарядов, что приводит к статическому электричеству. Молекулы притягиваются к устройству с противоположным зарядом. Статическое электричество также используется при покраске автомобилей. Промышленность широко использует этот метод, индуцируя краску электрическими зарядами. Когда автомобиль помещается в покрасочную камеру, брызги краски отпечатываются на поверхности автомобиля, показывая накопление зарядов. 4 Защита от статического электричества в быту. Статическое электричество в некоторых случаях представляет опасность для человека. Она выражается в следующем: Поражение электрическим током. Обычно разряд неопасен. Это обусловлено его небольшой мощностью. Однако если в каком-либо предмете накопился слишком сильный заряд, он может причинить существенный вред здоровью человека. Он может выражаться в травмах или повреждении кожных покровов в результате ожога. В отдельных случаях возможна смерть пострадавшего. Выход из строя электроприборов. При попадании разряда на бытовую электронику она обычно выходит из строя. Для того, чтобы ее сломать, достаточно даже очень слабого разряда, совершенно не опасного для здоровья человека. Особенно чувствительны к подобному воздействию «умные» устройства: компьютеры, смартфоны. Риск возникновения пожара. Во время высвобождения заряда обычно возникают маленькие искры. Если они попадут на легковоспламеняющееся вещество (горюче-смазочные материалы, высокомолекулярные растворители), произойдет возгорание, которое способно повлечь пожар. Методы избавления от статики на одежде. Чаще всего статическое электричество накапливается на синтетической одежде, что вызывает неприятные ощущения – небольшие заряды тока, наэлектризованность волос и прочее. Справиться с проблемой помогут следующие средства: антистатики, специальные средства для стирки, антистатические салфетки для сушки белья. Современные достижения химической промышленности позволяют быстро и надолго избавиться от проблемы, однако ими необходимо пользоваться регулярно, если в гардеробе преобладает синтетика; пищевая сода. Во время стирки добавьте в барабан стиральной машины четверть стакана средства (можно больше, в зависимости от количества вещей). Сода создает защитный слой, который препятствует скоплению электронов и появлению статики; уксус. После окончания основного цикла стирки поставьте машинку-автомат на паузу и добавьте 50 мл яблочного уксуса. Запустите стиральную машину в режиме полоскания и отжима; английская булавка. К внутренней стороне одежды приколите металлическую шпильку. Металл, который является хорошим проводником тока, будет снимать заряд электронов, препятствуя образованию статики на изделиях. Аналогичным способом действует мелочь, сложенная в карманах, и металлические вешалки, на которых хранятся вещи; натуральная ткань. Во время стирки синтетических изделий положите вместе с ними пару вещей из хлопка или льна. Натуральный материал заберет основную часть статического заряда. Во время стирки положите в барабан стиральной машинки небольшой шарик из фольги. Это позволит нейтрализовать электроны и предотвратит возникновение статического электричества. Снятие статического электричества в доме Статическое электричество может накапливаться на различных предметах в доме. Если прикосновение к некоторым вещам сопровождается небольшим электрическим разрядом, воспользуйтесь следующими советами: регулярно протирайте пыль на всех поверхностях, особенно на мониторе компьютера, ноутбука или телевизоре, используя специальные средства. Такая обработка избавит от наэлектризованности предметов и воздуха в целом; позаботьтесь об увлажнении и проветривании помещения. С этой целью необходимо использовать увлажнитель воздуха с ионизирующими способностями. Также подойдет более простой и дешевый способ – расставьте в квартире емкости с водой, а затем хорошо проветрите помещение; уберите по максимуму из квартиры предметы, способные накапливать статическое электричество, – синтетические пледы, шторы, подушки, игрушки и прочее. Отдайте предпочтение натуральным материалам в оформлении интерьера, выбирая лен, хлопок, шерсть или шелк; займитесь разведением комнатных растений, которые не только очищают воздух и синтезируют кислород, но и снижают электростатическое поле. Эффективностью в данном вопросе отличается драцена, фикус, лимон, бегония, эхеверия и др.; не размещайте большое количество электроприборов с микросхемами в одной комнате и по возможности не используйте их все одновременно в работе.  Как избавиться от статического электричества на теле и волосах Представительницы прекрасного пола часто сталкиваются с проблемой наэлектризованности волос, что вызвано их трением о разные поверхности (расческу, шапку, аксессуары) или перепадом температур. Такое явление портит прическу, создает эффект «одуванчика» и растрепанности, что негативно отражается на внешнем виде и вызывает раздражение. Помогут простые советы: используйте несмываемые средства (спреи, масла, лосьоны), которые препятствуют накоплению электронов. Распыляйте небольшое количество средства по всей длине еще влажных локонов или распределите ладонями, избегая области у корней; мойте голову раз в 2-3 дня. При ежедневном мытье синтезируется недостаточное количество себума, что приводит к повышенной сухости волос и создает благоприятные условия для накопления электронов; используйте качественные расчески из дерева или силикона с натуральным ворсом. Чтобы уменьшить область трения, выбирайте аксессуары с редкими зубчиками; используйте современные гаджеты для волос с функцией ионизации (фены) и турмалиновым покрытием (плойки, щипцы); грамотно подходите к выбору головного убора. Не носите изделия из синтетических материалов, замените их шерстяными или хлопковыми.  5 Защита от статического электричества на производстве. Наибольшую опасность накопившееся статическое электричество представляет на промышленном производстве. Может произойти неожиданное воспламенение горючего материала искрами от прикосновения оператора с оборудованием на заземлении и последующим взрывом. Энергия электростатических разрядом иногда составляет около 1,4 джоулей – это более чем достаточно для приведения смесей пыли, пара, газа и воздуха, присутствующих в любых горючих веществах, в состояние горения. По ГОСТу наибольшая энергия накопленных зарядов на поверхности промышленного объекта не должна быть более 40 процентов от наименьшей энергии для загорания материала.  Против вредного и опасного проявления накопленного статического электротока в производственных условиях разрабатывается и применяется комплекс защитных мероприятий. В их основе лежат следующие методы: повышение проводящих свойств материалов и окружающей рабочей среды, что приводит к рассеиванию в пространстве периодически появляющихся электрозарядов статики; снижение скоростей обработки и перемещения материалов, что значительно уменьшает возможности генерирования статических электрозарядов; полномасштабное применение грамотно устроенного заземления, что помогает исключить накопление опасных потенциалов; повышение устойчивости самих машин и механизмов к действию статистических разрядов; недопущение проникновения электрического тока в рабочую зону. Все способы, применяемые для предотвращения статических электрических разрядов, разделяют на конструкционные, технологические, химические, физические и механические. Три последних направлены главным образом на снижение активности генерирования электрозарядов и быстрейшему их уходу в почву. В то же время первые из перечисленных методов с заземлением не связаны. В качестве высоконадежного средства защиты от статического электричества выступает так называемая клетка Фарадея. Она выполняется в виде мелкоячеистой сетки, ограждающей машины по всей площади, у нее имеется подключение к контуру заземления.  Благодаря такой конструкции, поля электричества не проникают внутрь клетки Фарадея, а на магнитное поле она никак не влияет. Электрические кабели, покрытые предварительно экраном из металлического листа, защищаются по таким же принципам. Электростатический заряд можно оптимально уменьшить посредством возрастания токопроводимости промышленных материалов и проведением коронирования (т.е. создания на поверхности материалов воздушной плазмы коронным разрядом комнатной температуры). Достигается это с помощью специального подбора материалов, имеющих повышенную объемную проводимость, наращиванием рабочих площадей и повышением ионизации воздуха вокруг защищаемых механизмов. Специальные агрегаты – ионизаторы, генерируют положительно и отрицательно заряженные ионы, которые притягиваются к противоположно заряженным диэлектрикам и нейтрализуют их заряды. Важно, что для веществ с высоким электросопротивлением такие способы защиты от статики не подходят. Обязательным в перечне мероприятий по защите от статического электричества является заземление. В состав заземляющего устройства входит заземлитель (проводящий элемент) и проводник заземления между заземляющей точкой на почве и заземлителем. Достаточным заземление против электростатики считается при сопротивлении в любой точке оборудования не выше 1 мегаОм. Для оборудования часто используются проводящие пленки, покрывающие рабочую поверхность. В рабочих помещениях настилаются антистатические полы, операторы должны работать в антистатической одежде и обуви (при этом сопротивление материала подошв не выше 100 ом). Заключение С эффектом статического электричества мы каждый день сталкиваемся неоднократно: погладив кошку, мы можем получить небольшой разряд током; надевая шерстяной свитер в темноте видны искры; полиэтиленовый пакет притягивает к себе кассовый чек или кошачий волос. Это лишь малая доля примеров из быта, когда статическое электричество проявляет себя. Основной причиной возникновения статического электричества является взаимодействие тел друг с другом посредством трения. Так, при соприкосновении двух разнородных веществ различия их атомных и молекулярных сил на их поверхности приводят к перераспределение электронов В проекте было рассмотрены полезные и вредные воздействия статического электричества Статическое электричество было, есть и будет в нашей жизни всегда. Можно пользоваться «антистатиками», можно заземлить все вокруг, но до конца убрать статическое не удастся. Поэтому необходимо помнить о том, что оно рядом и может быть опасным. Список литературы. Интернет-ресурсы https://www.myunivercity.ru/ https://eldomocom.ru/spravochnik/glava-16-elektrizuemsya-izuchaem-staticheskoe-elektrichestvo https://aspektcenter.ru/plyusy-i-minusy-staticheskogo-elektrichestva-tablitsa/ https://odinelectric.ru/elektrosnabzhenie/bezopasnost/kak-izbavitsya-ot-staticheskogo-elektrichestva https://school-science.ru/8/11/42419 |