إن مفهوم ظاهرة طبيعية تسمى "الكهرباء الساكنة" معروف لمعظم الناس في مقرر الفيزياء المدرسية. يصف تجربة عندما تبدأ قطع الورق المقطعة ناعماً في الالتصاق بمشط أو عصا إيبونيت المتهالكة على الشعر. يتم تقديم الظاهرة قيد الدراسة في هذا المثال على أنها جاذبية العناصر المشحونة غير المتشابهة ، وهو ما يفسر بفصل الشحنات بسبب العمل المنجز عن طريق الاحتكاك. ومع ذلك ، هناك مظاهر أخرى لهذا التأثير في الطبيعة ، والتي لا تشبه على الإطلاق تجربة أو تجربة ترفيهية. بعد أن تعرفت عليها ، أصبح من الأسهل فهم ماهية الإجهاد الساكن وكيف يمكن التعامل معه في الإنتاج وفي الظروف المحلية.
تحديد الكهرباء الساكنة
في بعض المواد ، تكون الإلكترونات سالبة الشحنة بعيدة جدًا عن المركز بحيث يتم إزاحتها من مداراتها الدائمة عند أدنى اضطراب في توازن الطاقة. يحدث هذا عادة نتيجة الاحتكاك ، عندما يتم إطلاق كمية صغيرة من الطاقة الحرارية في المادة.
عندما تبتعد الإلكترونات عن النواة ، فإنها تكتسب شحنة موجبة ، ويظهر عدد كبير من الجسيمات ذات الشحنات المعاكسة (الأيونات) في جسم المادة. هم المصدر والسبب الرئيسي لما يسمى "الكهرباء الساكنة".
أسباب الحدوث والظهور
مثال بسيط: ارتداء الملابس المصنوعة من الأقمشة الاصطناعية. بسبب الاحتكاك بالجسم والظهور اللاحق للشحنات الساكنة ، تبدأ المادة في تطويقها بإحكام ولا تسمح لها بإعطاء المظهر المطلوب بجانبها. الطريقة الوحيدة الممكنة للخروج في هذه الحالة هي رشها بعامل خاص يسمى "مضاد للكهرباء الساكنة". هذه هي الطريقة الوحيدة لإزالة الشحنة الزائدة من المواد الاصطناعية.
الأسباب الشائعة الأخرى للشحنة الساكنة هي:
- تغيرات ملموسة في درجات الحرارة ، وهي أيضًا حادة جدًا ؛
- مستوى عالٍ من الإشعاع ، مما يؤدي إلى زيادة طاقة الإلكترونات وظهور جسيمات مشحونة غير متجانسة في المادة ؛
- وجود الحث القوي والمجالات المغناطيسية.
السببان الأوليان اللذان بسببهما يبدأ الشخص "بالصدمة" لا يحتاجان إلى تفسيرات خاصة. في المقابل ، يبدو أن الحث المغناطيسي يمثل مشكلة خطيرة ، خاصة في الآونة الأخيرة.
مع النمو المستمر لعدد الأجهزة المنزلية ، التي يحتوي العديد منها على عناصر استقرائية ، يزداد تأثير المجالات الكهرومغناطيسية على الإنسان بشكل حاد. أحد هذه المظاهر هو كهربة الغلاف الجوي بسبب فصل جزيئات الهواء إلى إلكترونات وأيونات مشحونة ، وهو في الأساس نفس مظهر الكهرباء الساكنة.
أدى التراكم التدريجي لعوامل الخطر المرتبطة بمجموعة متنوعة من مصادر المجالات الخارجية إلى اتجاه منفصل في العلم يتعامل مع دراسة درجة خطورتها. من ناحية أخرى ، لطالما فكر العلماء في الخصائص المفيدة للكهرباء وإمكانية وضع هذا التأثير في خدمة الإنسان.
سلبيات وإيجابيات المظهر الثابت
تشمل المظاهر الخطيرة للكهرباء الساكنة في المقام الأول الاحتكاك المستمر للملابس منخفضة الجودة بجسم الإنسان وتراكم الشحنات الكهربائية على الجلد. في المجال التقني ، يكون هذا التأثير واضحًا بشكل خاص أثناء عمل أخصائيي التركيب في لحام الدوائر الدقيقة. في هذه الحالة ، فإنه يهدد بفشل الرقائق باهظة الثمن أو حتى الأجهزة بأكملها التي يتم تجميعها على أساسها.
عند تجميع الرقائق الدقيقة القيمة والنادرة ، تنص متطلبات السلامة على تدابير حماية خاصة ضد هذه المظاهر غير السارة.
في التقنيات المرتبطة بلحام بعض الدوائر الدقيقة ، تتضمن الحماية الكهروستاتيكية وضع سوار مؤرض في اليد ، حيث يتم التخلص من الخطر بسبب تصريف الشحنات على الأرض. تتعلق هذه التدابير الوقائية بشكل أساسي بهياكل K-MOS المتقادمة ، والتي يتم استبدالها بشكل متزايد بشرائح ميكروية حديثة مزودة بحماية مدمجة ضد الكهرباء الساكنة.
خطر على البشر
تشمل مظاهر الاستاتيكا ، التي تشكل خطورة على الإنسان ، ما يلي:
- تصريفات البرق مصحوبة ببرق - تحدث بسبب الاحتكاك المطول للتيارات الهوائية ؛ من حيث العواقب المحتملة ، بما في ذلك مخاطر الحريق ، فهي أعلى بكثير من جميع المظاهر الأخرى ؛
- تأثير الشحنات على الغلاف البيولوجي (الجلد) وظهور تهيج شديد عليه ؛
- التصريفات الخطيرة وغير السارة للكهرباء عبر جسم الإنسان عند لمس الأجزاء المعدنية من المعدات غير المؤرضة.
هذه الظاهرة الأخيرة لا علاقة لها بالصدمات الحالية الحرجة التي تسببها حالات الطوارئ عندما يصطدم الجهد الخطير بغلاف الأجهزة المنزلية.
- اضطرابات النوم المنتظمة
- تغييرات في لهجة نظام القلب والأوعية الدموية.
- التعب الشديد
- حدوث مشاكل في الجهاز العصبي.
- انحرافات طفيفة في عمل الأنسجة العضلية.
على الرغم من أن هذه الاضطرابات ليست ملحوظة للغاية في البداية ، إلا أنه بمرور الوقت تتراكم التغيرات في الجسم ، مما قد يؤدي إلى حدوث تشوهات خطيرة. يؤدي قلة النوم إلى مشاكل عقلية تؤدي بدورها إلى أمراض أخرى. الضرر من هذا التأثير في هذه الحالة لا يدع مجالا للشك.
يوصي الأطباء بإيلاء اهتمام وثيق ليس فقط لمواد الملابس التي يتم ارتداؤها باستمرار ، ولكن أيضًا لاختيار الفراش المنزلي ، الذي تتراكم عليه شحنة خطيرة.
فوائد الكهرباء الساكنة
يتم استخدام الإمكانيات الفريدة لهذه الظاهرة ليس فقط في الإنتاج ، ولكن أيضًا في الظروف المنزلية العادية. نظرًا لتطور الأساليب الحديثة للتحكم في الظواهر الكهروستاتيكية ، يتم استخدامها على نطاق واسع في العمليات التكنولوجية التالية:
- طلاء قواعد الإطار ، وكذلك أسطح الهياكل المعدنية وغيرها من المنتجات الجاهزة ؛
- تنقية الغازات من الشوائب في صناعة التعدين ؛
- تستخدم في العديد من المجالات المتعلقة بمعالجة المواد (تكنولوجيا النانو الحديثة).
وجد التفريغ التاجي أيضًا تطبيقًا واسعًا في الطب ، حيث يتم استخدامه للتعرض المحدود للتصريفات الكهروستاتيكية على الأعضاء البشرية المريضة. بالإضافة إلى ذلك ، وبناءً على هذا التأثير ، تم تطوير العديد من الأجهزة التي يمكنها تأيين الهواء ليس فقط في المباني الصناعية وورش المصانع ، ولكن أيضًا في شقة نموذجية في المدينة. أحد هذه الاختراعات المفيدة هو مرشح إلكتروستاتيكي مصمم لإزالة الهباء الجوي والجسيمات الميكانيكية من الهواء المحيط. بفضل استخدامه ، يمكن التخلص من السخام والسخام والدخان وكذلك جزيئات الغبار الصغيرة التي تتراكم بشكل زائد في أي منزل حديث.
كيفية إزالة الكهرباء الساكنة من الشخص والأشياء المحيطة به
تتمثل أسهل طريقة للتخلص من التراكم الاستاتيكي على المعدات المنزلية (على جهاز كمبيوتر شخصي أو غسالة ملابس ، على سبيل المثال) في تأريضها عن طريق توصيل الهيكل المعدني بحافلة أرضية خاصة.
إن أبسط طريقة لإزالة الشحنة من أي جهاز يمكن ارتداؤه هي رشها بشكل دوري بزجاجة رذاذ بالماء ، وهي أرضية جيدة.
لمنع شحنة خطيرة من التراكم على جسم السيارة ، يتم توصيل شريط خاص من المطاط الموصّل (حزام) بمصدها الخلفي. بالإضافة إلى ذلك ، أثناء الرحلات الطويلة في المركبات الخاصة ، من الضروري دراسة مسألة عدم جواز تراكم الرسوم بسبب التغيير في وضع الجسم بالنسبة للمقعد. نتيجة للاحتكاك الناتج عن الأغطية ، تتراكم أحيانًا كمية كافية منها ، مما يؤدي غالبًا إلى تفريغ كهربائي ملموس وغير محبب. لذلك ، يجب عليك ترطيب المقاعد بشكل دوري عن طريق رشها بزجاجة رذاذ خاصة مضغوطة.
تدابير ووسائل الحماية الشخصية
أسهل طريقة للحماية من الظواهر الكهربائية أثناء ارتداء الملابس هي استخدام مركب مضاد للكهرباء الساكنة يزيل الشحنة من سطح القماش المنسوج.
أصبحت مساحيق الغسيل الخاصة منتشرة على نطاق واسع والتي تحتوي على إضافات خاصة تحيد تأثير التأثير الكهروستاتيكي
سيساعد التخلص من الكهرباء الساكنة في اتباع نهج كفء في اختيار الأحذية التي يمكن ارتداؤها يوميًا ، وهو أمر لا يقل أهمية عن اختيار القماش المناسب للملابس.لشرح خصوصيات حماية الشخص من جانب الساق ، سيكون من الضروري أن نتذكر أنه من الأسهل أن تتراكم الشحنات المجانية ، الموجودة دائمًا في الأرض ، على الأسطح المطاطية. سيؤدي اختيار الأحذية ذات الارتداء الدائم بنعال مصنوعة من الجلد إلى تقليل احتمالية حدوث الكهرباء الساكنة من الأرض.
في جميع المؤسسات ، التي يعمل موظفوها في إنتاج أجهزة ومكونات كهربائية عالية الدقة وباهظة الثمن لهم ، يقومون بإصدار أحذية خاصة. بفضل مساعدتها ، من الممكن حماية الرقائق الدقيقة الحديثة والأجزاء الإلكترونية الأخرى من الانهيار العرضي بواسطة الكهرباء الساكنة.
الكهرباء الساكنة في حد ذاتها هي مظهر طبيعي خطير على الإنسان ويمكن أن يؤدي إلى عدد من العواقب غير المرغوب فيها وحتى إلى مرض خطير. لذلك ، فإن محاربتها تحظى باهتمام متزايد ليس فقط على المستوى الصناعي ، ولكن أيضًا في الظروف المحلية.
