You have 0 items in your cart
Elektryczność statyczna
Elektryczność statyczna jest zjawiskiem powszechnym, a związana jest z powstaniem nadmiarowych ładunków elektrycznych. Nadmiarowe ładunki elektrostatyczne powstają podczas tarcia, rozdzielania lub indukcji. Wyładowania elektrostatyczne niosą za sobą negatywne skutki zarówno dla człowieka jak i urządzeń (szczególnie urządzeń elektronicznych) i wyrobów. Wyładowania elektrostatyczne niosą zagrożenie wybuchu i pożaru w strefach potencjalnie wybuchowych oraz zniszczenia przyrządów czułych na wyładowania (tzw. ESDS).
Wraz ze wzrostem produkcji tworzyw sztucznych na poziomie: 1 mln ton w 1950 roku, 100 mln ton w 1990 roku, 265 mln ton w 2010 roku, rośnie zagrożenie ze strony elektryczności statycznej.
Według najnowszych danych, światowa produkcja tworzyw sztucznych w 2021 roku wyniosła około 390,7 milionów ton. W Europie produkcja tworzyw sztucznych w 2021 roku wyniosła około 57,2 milionów ton.
Również ze wzrostem minimalizacji urządzeń, wzrostem zaawansowania technologicznego, rozwojem techniki oraz związanym z tym pojawianiem się stref zagrożonych wybuchem wzrasta ryzyko niszczących skutków wyładowania elektrostatycznego. W elektrostatyce wprowadzono podział materiałów na trzy grupy: materiały przewodzące, materiały rozpraszające i izolatory. Kryterium podziału jest rezystancja powierzchniowa (RS): materiały przewodzące wykazują rezystancję powierzchniową <105Ω, materiały rozpraszające >105Ω i <109Ω a izolatory >109Ω.
Tworzywa sztuczne, które zakwalifikowano do izolatorów elektrycznych, są coraz częściej stosowane z uwagi na o wiele niższe koszty. ESD | Elektrostatyka | GIG Państwowy Instytut Badawczy
Krótka historia badań nad elektrycznością i magnetyzmem
Słowo elektryczność ma swoje korzenie w greckim słowie oznaczającym „bursztyn” (electrum), a pierwsza pisemna wzmianka o osobliwym działaniu pocieranego bursztynu pochodzi z V wieku p.n.e. Dopiero w XVIII wieku dokonano odkrycia, że siły elektryczne mogą istnieć.
Odkrycie sił odpychających i przyciągających. Rozwinęła się idea, że wielkość (którą teraz nazywamy ładunkiem elektrycznym) jest związana z siłami elektrycznymi. Wśród wielu ważnych nazwisk związanych z tymi odkryciami są Stephen Gray, Charles Dufay i Benjamin Franklin.
Benjamin Franklin jest najbardziej znany z wykorzystania istniejącej idei, że zjawiska elektryczne były związane z rodzajem płynu zawartego w materii. Przypuszczał, że odpychanie i przyciąganie były wynikiem nadmiaru lub niedoboru tego płynu. Chociaż teraz wiemy, że ten pogląd nie jest całkiem poprawny, w modelu Franklina można rozpoznać zjawisko zachowania ładunku. Na przykład, jeśli “płyn” wypłynąłby z obiektu, pozostawiłby po sobie niedobór. Franklin wprowadził terminy “pozytywny” i “negatywny” dla dwóch rodzajów ładunków oraz ustalił standardową konwencję znaków, w której elektron, rzeczywista cząstka poruszająca się w przewodnikach, ma ładunek ujemny. Franklin był znany ze swoich spektakularnych (i niebezpiecznych) eksperymentów z piorunami, które rozpoznał jako efekt elektryczny. Franklin i jego przyjaciel Joseph Priestley, a także Henry Cavendish, są związani z odkryciem, że podstawowa siła między ładunkami elektrycznymi jest proporcjonalna do odwrotności kwadratu odległości między nimi. Prawo to zostało bardziej bezpośrednio potwierdzone przez Johna Robinsona, a następnie przez Charlesa Coulomba w połowie i pod koniec XVIII wieku. To prawo odwrotności kwadratu jest teraz znane jako prawo Coulomba.
Natura magnetyzmu i jego związek z elektrycznością stały się jaśniejsze od około 1820 roku, głównie dzięki pracy Hansa Christiana Oersteda, Andre-Marie Ampere’a i Michaela Faradaya. James Clerk Maxwell zakończył unifikację elektryczności i magnetyzmu w latach 60. XIX wieku: Elektryczność i magnetyzm były aspektami jednego fundamentalnego zestawu zjawisk, elektromagnetyzmu.
Istnieją dwa rodzaje ładunków: dodatnie i ujemne – +q i -q.
Pytania badawcze:
Jaki ładunek posiada potarta laska szklana a jaki jedwab, jaki ładunek grzebień po uczesaniu włosów?
Jak można to sprawdzić?
Pomoże nam szereg tryboelektryczny:
W ciągu ostatniego stulecia nasze codzienne życie stawało się coraz bardziej zależne od energii elektrycznej, a większość ludzi zdaje sobie dziś sprawę, że istnieją ładunki elektryczne. Dowody eksperymentalne dotyczące ładunków elektrycznych i zrozumienie ładunku rozwijały się przez długi okres czasu.
Elektryczność wraz z magnetyzmem rządzi praktycznie wszystkim, co widzimy w fizyce –
świat. Siły elektromagnetyczne kontrolują strukturę atomów i wszystkich materiałów. Światło i inne fale elektromagnetyczne są wszechobecne. Zrozumienie tych sił to jeden z największych sukcesów nauki. Poniżej przedstawimy ładunek elektryczny, właściwość składników atomu, i omówimy podstawowe prawo oddziaływania dwóch ładunków w spoczynku, czyli prawo Coulomba. To prawo jest tak samo fundamentalne jak uniwersalne prawo grawitacji. Oddziaływanie między ładunkami ma taką samą zależność przestrzenną jak grawitacja, ale siła opisana przez prawo Coulomba może być przyciągająca lub odpychająca.
Bibliografia:
