Проведено опытное исследование способов электризации тел для определения областей применения, учитывая особенности и компенсируя недостатки данного способа.
Цель проекта
Необходимо найти применение электризации тел на практике, а также впоследствии предложить способы и средства устранения нежелательных последствий накопления электрических зарядов.
Гипотеза
Электризацию тел можно использовать в повседневной жизни — в быту и в других областях.
Основные задачи проекта
- Найти практическое применение электризации тел;
- Провести наглядное исследование с помощью опыта;
- Провести анализ способов применения для определения преимуществ и недостатков каждого из них;
- Предложить способы устранения компенсации негативных эффектов электризации тел.
Определение
Электризацией тел является процесс, при котором заряды на поверхностях разнородных тел перераспределяются, при этом на телах скапливаются заряженные частицы противоположных знаков.
Основной особенностью этого метода является частичная передача накопленных на поверхности предмета частиц окружающим объектам. По мере перераспределения взаимодействие электрических зарядов уравновешивается, и процесс перетекания прекращается. [1]
Способы электризации тел
Существует несколько способов электризации тел, которые можно разделить на две группы:
Механическое воздействие:
— электризация соприкосновением;
— электризация трением;
— электризация при ударе.
Влияние внешних сил:
— электрическое поле;
— воздействие света (фотоэффект);
— влияние тепла (термопары);
— давление (пьезоэффект). [1]
Исследование опытным путем
Для наглядности эффекта электризации тел был проведен опыт со стеклянной и эбонитовой палочками.
В процессе натирания эбонитового стержня лоскутом шерстяной ткани, палочка приобретала положительный заряд. При повторении действий со стеклянной палочкой и шелком, стекло получило отрицательный заряд, поскольку способность шелка притягивать заряд сильнее, чем у стеклянных стержней. При натирании данных предметов друг о друга, некоторые электроны со стеклянного стержня переносятся на шелк из-за слабой способности стержня удерживать электроны.
В случае, если поднести две этих палочки друг к другу, они будут притягиваться из-за разноименных зарядов. При этом если постараться соединить два одинаковых стержня — они оттолкнутся по этой же причине.
На примере опытов тела электризовались при помощи соприкосновения и трения — эти способы являются самыми распространенными в природе.
Таким образом, можно сделать вывод, что все тела обладают электрическим зарядом, который вызывает электрическое взаимодействие тела с другими заряженными телами. Одноименные заряды — отталкиваются, разноименные — притягиваются.
Как это можно применять?
Электростатическая окраска Процесс электростатической окраски заключается в направлении распыленных и электростатически заряженных частиц краски к заземленному элементу, который нужно окрасить. Частицы распыляемой краски заряжены отрицательно, а окрашенный объект является положительным электродом. Данный метод позволяет значительно ускорить весь процесс покраски, позволяет краске достигать труднодоступных мест. Наиболее успешно окрашиваются острые кромки и дуги, что повышает качество получаемого лакокрасочного покрытия. [2] Недостатком такого способа является сложность регулирования параметров в использовании пистолета для окрашивания. В зависимости от электрического напряжения, давления в системе, скорости воздуха, электропроводности лакокрасочного материала и других параметров изменяется расход материалов и, в случае, неаккуратного использования сильно возрастает расход материала. Помимо сложности настройки аппарата для окрашивания, изделие должно иметь простую геометрическую форму. Острые углы создают зоны электростатической тени, которые отклоняют капельки материала, не позволяют им ложиться на поверхность и приводят к формированию неоднородного покрытия. Кроме того, электростатическое поле не образуется внутри углублений и пустот, поэтому нанесение на такие элементы ЛКМ электростатическим способом невозможно. [2] Учитывая данные особенности, наилучшим решением является точное следование инструкции, чтобы избежать потери материалов, а также не применять данный метод окрашивания для изделий со сложной геометрической формой.
Очистка воздуха
Электростатический фильтр предназначен для очистки воздуха от содержащихся в нём посторонних частиц, в основном мелких (пыли и аэрозолей). Электростатические фильтры способны эффективно очищать воздух от самой мелкой пыли (размером от 0,01 мкм), в том числе копоти и табачного дыма. Принцип работы электростатического очистителя воздуха достаточно прост: на электроде создается коронирующий заряд, который производит ионы с определенным зарядом. Заряженные ионы начинают двигаться в сторону противоположно заряженного электрода захватывая по пути молекулы воздуха, пыль, бактерии и пр. После чего все ионы и загрязнения, получившие заряд оседают на электроде, а очищенный воздух поступает обратно в комнату. Основным достоинством таких воздухоочистителей является эффективность очистки воздушных масс от загрязнений. В процессе работы, такой аппарат производит не только ионы с определенным знаком заряда, а и озон, который является сильнейшим окислителем. [3] Этот газ в малой концентрации обладает потрясающими обеззараживающими свойствами. Неконтролируемое превращение кислорода в озон может привести к достаточно серьезным последствиям. Наиболее пагубное влияние озон оказывает на: 1. Органы дыхания человека. 2. Свойства холестерина, придавая ему нерастворимые формы. При выборе воздухоочистителя с электростатическим фильтром стоит обращать внимание на количество озона, который он вырабатывает. Также, прибор следует выбирать исходя из его мощности, т. е. на объем какого помещения он рассчитан. [3]
Медицина
При лечении некоторых болезней специально носят носки и чулки, которые хорошо электризуются. Лечебный эффект достигается за счёт воздействия слабыми разрядами, которые возникают при электризации. Статическое электричество используется и в медицине при создании электроаэрозолей. Они представляют собой лекарственные вещества в виде очень маленьких заряженных капелек, которые не слипаются в большие капли и при вдохе глубоко проникают в лёгкие человека.
Искусственный мех
Искусственный мех — это текстильный материал, имитирующий натуральный мех. Благодаря высоким теплоизоляционным свойствам и сравнительно низкой стоимости при массовом производстве широко используется для изготовления одежды, головных уборов и отделки. В прошлом производстве искусственного меха использовались натуральные ткани и волокна, однако, наиболее выгодно использование искусственных синтетических волокон. Сейчас наибольшее применение находят полиэфирные волокна, отличающиеся большой механической прочностью, легко поддающиеся обработке и покраске. Кроме того, на основе этих волокон можно изготовить мех с тончайшим ворсом, имитирующий мягкие и нежные натуральные меха. [4] Такой мех создается путем притягивания наэлектризованного ворса к тканевой основе. Недостатками искусственных мехов являются их сильная электризуемость, пониженная гигроскопичность и паропроницаемость, ворс имеет склонность к закатыванию. Однако, эту проблему можно решить еще на стадии производства. Чтобы снять электризуемость, искусственные меха подвергают антистатической обработке. [4]
Исследование данной темы позволило сделать выводы об бытовом использовании эффекта электризации. Каждый из способов применения имеет свои преимущества и недостатки, но учитывая их, можно успешно использовать данное явление в различных сферах.
Литература:
- https://www.asutpp.ru/elektrizatsiya-tel.html
- http://electricalschool.info/industrial/1825-jelektrostaticheskaja-okraska.html
- http://electricalschool.info/spravochnik/eltehustr/1605-jelektrostaticheskie-filtry-ustrojjstvo.html
- https://tkan.club/tipy/iskusstvennyj-meh
