RSS
people

Как защитить себя от статического электричества

Статическое электричество только кажется шуткой, и тем, кто не знаком с генератором Роберта Ван де Граафа.

Что такое статическое электричествоМы сегодня рассмотрим меры защиты от статического электричества и расскажем, за счёт чего появляются молнии.

Интересно? То ли ещё будет, когда мы применим часть наших знаний на практике в сфере нефтяной промышленности.

Вы узнаете, как производится защита антенны, и почему молния всегда бьёт в одно и то же место.

Да-да, благодаря статическому электричеству она выбирает на равнине только самые высокие деревья.

Поэтому не нужно прятаться у подножия во время грозы. Тема нашей сегодняшней беседы – защита от статического электричества.

Статическое электричество в природе

Пример статического электричестваВсе течёт – все остаётся прежним. Когда-то требовалась защита пылесоса от статики, а сегодня просто применяют улучшенные материалы.

Но что остаётся всегда, так это возможность накопления зарядов.

В этом свете защита микросхем от статического электричества пока что будет тревожить многие умы.

Вот и профессуре когда-то приходилось завлекать слушателей на свои лекции. По той простой причине, что билет стоил некоторую сумму денег.

Прямо пропорционально, так сказать. Электростатическое напряжение как нельзя лучше подходило для этой цели. В частности, многие учёные умы развлекались следующим образом:

Пример статического электричества

  • Беспризорник заряжался статическим электричеством путём трения зарядом определённого знака.
  • После этого экспериментатор дотрагивался до носа испытуемого.
  • Раздавался щелчок электрического разряда, и часть денег перекочёвывала к беспризорнику.
  • В результате все оставались довольны: зрители, увидевшие статическое электричество в действии, беспризорник, заработавший на кусок хлеба, и профессор, поднявший собственную популярность.

Статическое электричество было замечено ещё в Древней Греции, но первое достоверное его описание, равно как и математическую модель, придумал Кулон. Много-много веков позже.

Именно Кулон придумал такое понятие, как электрический заряд, и объяснил механику взаимодействия тел, обладающих избытком электронов или их недостатком.

Статическое электричество между людьмиОказалось, что диэлектрические материалы, наподобие эбонитовой палочки, сосредотачивают избыток положительных или отрицательных зарядов на ограниченном участке.

Объяснение было дано, спустя какое-то время. Оказывается, чтобы распределить заряды равномерно по своей поверхности, материал должен обладать электропроводностью.

Именно так в один класс были выделены металлы.

А затем последовал целый ряд открытий по статическому электричеству:

  • Оказывается, если приблизить к металлическому предмету заряд, то одноименные утекают на противоположную сторону. А на этой остаётся избыток носителей противоположного знака.

Палочка для примера статического электричестваФокусники людям несведущим демонстрировали это следующим образом.

Металлический стержень, изолировался (например, лаком) от статического электричества, сосредоточенного на тонкой золотой пластинке, укреплённой в нижней части.

Когда маэстро подносил «волшебную палочку», натёртую о кролика к противоположному концу оси, то лепесток поднимался.

Дело в том, что до опыта пластинка золота заряжалась носителями нужного знака.

А когда магическая палочка приближалась к стержню, то на концах создавалась разница потенциалов.

В результате пластинка, будучи заряжена статическим электричеством соответствующе, отталкивалась.

  • Кроме того, заряд может переходить между телами.

На примере того же макета фокусник действовал следующим образом: палочка приближалась к стержню, а затем они соприкасались. При этом поверхностная плотность зарядов статического электричества уравнивалась (с пропорцией).

За счёт чего при удалении жезла пластинка все равно оставалась висеть в воздухе

Представляете, какое воздействие статическое электричество производило на зрителей? Но необходимость устройства защиты объясняется даже не этим.

  • Третьим эффектом смог поразить аудиторию некий Роберт Ван де Грааф (американский физик, 1901 – 1967). Он придумал оригинальное приспособление для нагнетания потенциала статического электричества на поверхность стального шара.

Защита от статического электричестваСмысл был в том, что по конвейерная лента тёрлась о стекло и шла по кольцевой траектории к металлической сфере.

Поскольку движущийся материал был диэлектриком, то, как это было показано выше, заряд статического электричества никуда не терялся.

Но шар обладал большой поверхностью, а также проводил ток.

За счёт этого малый участок сильно заряженной ленты начинал отдавать носители. И сфера заряжалась статическим электричеством.

Юмористам и шутниками мы бы не рекомендовали трогать такую вещицу, потому что стандартные методы защиты могли бы и не сработать: потенциал диковинки превышал 1 МВ (мегавольт, миллион вольт).

Чтобы наши читатели могли посчитать нули, мы приводим полную цифру 1.000.000 В. В результате был создан генератор Ван де Граафа, достигнувший 7 МВ.

  • Но защита трубопроводов в нефтяном бизнесе потребовалась вовсе не из-за способности тел (труб) передавать или принимать заряд. Дело в том, что при некоторой напряжённости поля (разнице потенциалов) статическое электричество выливалось в настоящую грозу.

Защита дома от статического электричестваКак известно, эффект молнии вызван ионизацией молекул воздуха в точках между заряженными частями. За счёт чего возникала дорожка плазмы.

Это как электролит, только воздушный. Он хорошо переносит заряды, и так возникает дуга (та самая, которой варят).

Вот почему молниезащита стоит на каждом самолёте: в задней части крыла имеются приспособления, оканчивающиеся ворохом тончайших стальных проволочек.

Вместо этого избыток носителей образует искру и стекает назад во время движения летательного аппарата в виде той же плазмы. Эти же меры активно применяются автолюбителями, но в этом случае излишек отдаётся Земле.

В какой-то мере наша планет электропроводна, а потому охотно принимает статические заряды, чтобы распространить их по поверхности, а затем все угасает, компенсируется, ветрами, водами, потерями в толще почвы и прочими эффектами.

Меры борьбы со статическим электричеством

Как бороться со статическим электричествомСобственно, защита оборудования от статического электричества частично нами уже рассмотрена. Это стекатели транспортных средств.

Во многих случаях для этого применялся отрез резины, но это работает только в сырую погоду.

Наши читатели уже должны догадаться почему: когда машина едет по дороге, то трение пылью и молекулами воздуха провоцирует возникновение статического заряда.

Но сухая резина является диэлектриком, потому стекание происходит не очень эффективно. В сырую погоду проблема решается полностью. В то же время риск поражения человека низок в сухой среде, поэтому и резины оказывалось достаточно во многих случаях.

Когда организуется защита от статического электричества на производстве, то руководствуются стандартами. Например, на этот счёт многие нефтяники обращаются к постановлению Госгортехнадзора от 20.05.2003 года.

Происхождение статического электричестваДокументы сообщают нам, что любое оборудование с металлическими корпусом и любым типом окраски считается защищённым, будучи заземлено.

При этом сопротивление до входа в шину местного контура не должно быть более 10 Ом.

Проверили уже свой компьютер? Как? При помощи тестера.

Удостоверьтесь, чтобы сопротивление от самой дальней точки каждой пластины системного блока до боковых лепесток не было выше 10 Ом.

Кстати, по тем же стандартам сам контур должен умещаться в рамки до 5 Ом относительно Земного шара. Заземление ведётся обычно жилой сечением 6 квадратных миллиметров по меди или 10 по алюминию.

Возьмите на заметку, если будет желание уберечься одновременно от молний и статического электричества.

Как? По нормативам стандартов группы TN-С-S допускается заземление в доме присоединять (под фундаментом) к контуру молниезащиты.

Что часто и делается на практике

А какой кабель для защиты от статического электричества нужно брать, мы уже знаем. Для работников различных цехов и лабораторий, связанных с компьютерной техникой, мероприятия по защите на этом не ограничиваются.

Вообще говоря, можно купить даже специальные плиты для пола, но дома проще ограничиться следующим набором:

  • Методы борьбы со статическим электричествомОбязательно средства защиты от статического электричества начинаются с наличия на рабочем месте клеммы заземления. Это отвод в виде болта с гайкой, ушком для подключения некоторых устройств.
  • Люди, имеющие дело с микросхемами обычно надевают на обе руки специальные антистатические браслеты.

Понятно, что запрещены шерстяные свитера, но дополнительно к этому образовавшийся заряд должен сразу стекать.

  • Особая обувь (материал подошвы в основном) препятствует накоплению статического заряда. Если работаете с особо дорогими микросхемами, потратьте пару тысяч рублей, чтобы сэкономить (уберечь от потери) миллионы.
  • Что касается крупных предприятий, то правила защиты от статического электричества в производствах часто требуют применения более углублённых шагов.

В частности, в продаже можно найти брюки, куртки и даже целые костюмы из специальной ткани.

Такой служащий уже не гроза для чуткого электронного оборудования

Обратите внимание на то, что стоит такой комплект зачастую дешевле ежедневной одежды работника (иногда даже не дотягивает до пары приличных кроссовок).

Имеются утеплённые варианты для холодных условий Севера (не забываем про нефтяников).

Защита антенны от статического электричестваАнтенны часто стоят на крыше, поэтому защищать их нужно в первую очередь.

От чего? За счёт трения облаков и ветров в атмосфере копится статическое электричество.

Плотность зарядов в общем и целом одинаковая из постоянного перемещения воздушных масс.

Поэтому ионизация наступает там, где расстояние до неба меньше. А это, прежде всего, пики деревьев.

Когда речь идёт о городе, то мишенями становятся крыши высотных зданий. С этой целью изготавливают молниеотводы.

Не может быть дана единая инструкция, как это сделать, но пик устройства должен возвышать над всем, что присутствует на крыше.

Особенности статического электричестваОсобенности организации молниезащиты обсуждаются в РД 34.21.122С. В частности, обсуждаются такие вопросы, как занос потенциала на этажи по пути труб, металлической оплётки кабелей.

Для исключения этого явления указанные объекты на уровне подвала объединяются с арматурой фундамента, которая в свою очередь должна быть заземлена.

Если это невозможно, то проводится некоторые дополнительные действия:

  • Согласно п. 2.2 г РД 34.21.122С оборудуется контур.
  • Он должен состоять из трёх вертикальных стержней не короче 3 м с расстоянием между ними 5 м.
  • Сечение элементов контура определяется таблицей 3 того же раздела: градация ведётся в зависимости от места расположения и формы.

Подземная часть собирается из круглых электродов диаметром не менее 10 мм. Прямоугольные выбираются по сечению в квадратных миллиметрах (40 наружная, 100 подземная), причём толщина арматуры не должна быть менее 4 мм.

Круглые тоководы над поверхностью почвы не должны быть тоньше 6 мм

Читатели могут ещё изучить ГОСТ на эту тему. Мы, к примеру, не обсудили средства коллективной защиты.

Но даже приведённых сведений хватает, чтобы понять: настоящий контур заземления ни в какое сравнение с рекомендациями огородников на Ютуб не идёт. В реальности все намного сложнее.

Как защитить себя от статического электричества лучшеКстати, то же самое можно почерпнуть и из иностранных документов, где приводятся также весьма жёсткие цифры.

Вот и методы защиты интегральных микросхем должны выполняться согласно ГОСТ, а не по рекомендациям соседей.

Кстати, на голове необходимо иметь шапочку, чтобы не падали волосы.

Вместо заключения по защите от статического электричества

Были времена, когда графический адаптер выгорал от прикосновения к монитору. Мы даже знаем людей, которые попытались это проверить. Причём успешно (то есть VGA адаптер сгорел, как и должен был).

Все дело в том, что на кинескоп подавался потенциал, ну и снаружи тоже присутствовал заряд. Помните, мы говорили, что такое возможно?

Читайте также: По какой причине при включении света пропадает изображение в телевизоре

Мы полагаем, что правила защиты от статического электричества теперь отскакивают у наших читателей от зубов, а посему обзор на этом можно закончить.

Оставить комментарий