Глава 2. Электрические явления. § 33. Статическое электричество, его учёт и использование в быту и технике — с. 122
§ 33. Вопрос 1. Как уменьшить вредное действие статического электричества?
Вредное действие статического электричества уменьшают, не давая зарядам накапливаться на телах. Для этого: 1) заземляют оборудование — соединяют тело проводником с землёй (станки, машины, цистерны, самолёты при посадке); 2) покрывают поверхность диэлектриков проводящими составами, например ремни и ленты транспортёров — графитом или бронзовым порошком; 3) используют токопроводящие полы и антистатики; 4) увеличивают влажность воздуха: на поверхности материалов образуется тонкая плёнка воды с примесями, она проводит электричество, и заряды стекают.
§ 33. Вопрос 2. Как увеличить полезное действие статического электричества?
Полезное действие статического электричества увеличивают, создавая и целенаправленно используя заряды и электрические поля нужной величины и знака. Заряжая окрашиваемую деталь, а частицы краски — противоположно, добиваются равномерного и плотного слоя краски и снижения расхода. При электрокопчении заряжают разноимённо частицы дыма и продукт, поэтому дым быстро внедряется в продукт. Использование электрического поля позволяет ориентировать лёгкие продолговатые частицы (ворсование ткани) и смешивать вещества притяжением разноимённо заряженных частиц (в тесте: крупинки муки и капельки воды). Чем сильнее электрическое поле и чем лучше подобрано направление движения частиц, тем эффективнее процесс.
§ 33. Вопрос 3. Приведите примеры проявления вредных свойств статического электричества.
Примеры: 1) искрение кожаных и прорезиненных ремней в двигателе при трении о шкив: в помещении, где есть мелкая горючая пыль (мука, угольная пыль), искра может вызвать взрыв и пожар; 2) на клеепромазочной машине электризация ткани о валики может вызвать искру, а воздух там насыщен парами бензина, поэтому возможен пожар; 3) взаимное отталкивание наэлектризованных волокон мешает работе ткацких станков; наэлектризованную ткань трудно раскраивать; 4) наэлектризованная ткань притягивает частички пыли и загрязняется; 5) самолёт в полёте накапливает значительный заряд из-за трения о воздух; 6) искры при переливании бензина.
§ 33. Вопрос 4. Почему между ремнём и шкивом, на который он надет, во время работы иногда проскакивает искра?
Ремень и шкив — разные материалы. При движении ремня он тесно соприкасается со шкивом и скользит по нему, то есть между ними возникает трение. Из-за этого ремень и шкив электризуются: электроны переходят с одного тела на другое, и на них накапливаются равные по модулю разноимённые заряды. Когда напряжение между телами (электрическое поле) становится достаточно большим, воздух между ними пробивается, происходит электрический разряд, который мы видим как искру. Если поблизости горючая пыль или пары, искра опасна.
§ 33. Дополнительный вопрос 1. Почему при переливании бензина из одной цистерны в другую он может воспламениться?
Какие специальные меры предосторожности необходимо предпринять?
При переливании бензин течёт по шлангу и трётся о стенки, а капли и струя трутся о воздух и друг о друга. От этого бензин электризуется, и на цистернах и на самом бензине накапливаются электрические заряды. Когда напряжение становится большим, между цистерной и шлангом или другим предметом проскакивает искра, а бензин легко испаряется, и смесь его паров с воздухом воспламеняется или даже взрывается от малейшей искры.
Меры предосторожности: заземлять обе цистерны, шланг и насос (соединять их проводником с землёй или между собой, чтобы заряды стекали и разность потенциалов не накапливалась); использовать шланги из проводящей резины; не лить бензин в воздух с большой высоты и с большой скоростью; увеличивать влажность воздуха и не допускать открытого огня и искрящих приборов.
Меры предосторожности: заземлять обе цистерны, шланг и насос (соединять их проводником с землёй или между собой, чтобы заряды стекали и разность потенциалов не накапливалась); использовать шланги из проводящей резины; не лить бензин в воздух с большой высоты и с большой скоростью; увеличивать влажность воздуха и не допускать открытого огня и искрящих приборов.
§ 33. Дополнительный вопрос 2. В установках для улавливания пыли пропускают воздух через металлические трубы, по оси которых протягивается металлическая проволока. Проволока имеет отрицательный заряд, а труба — положительный. Между ними создаётся сильное электрическое поле. Как будут вести себя пылинки: а) незаряженные; б) заряженные положительно или отрицательно?
Электрическое поле между проволокой и трубой направлено от положительной трубы к отрицательной проволоке.
а) Незаряженные пылинки поляризуются (электростатическая индукция): на их сторонах появляются разноимённые заряды. Поле неоднородно, около проволоки оно сильнее, поэтому притяжение к проволоке оказывается больше, и пылинка движется к проволоке. Кроме того, возле проволоки сильное поле ионизирует воздух, и пылинки заряжаются при столкновениях с ионами, после чего ведут себя как заряженные.
б) Положительно заряженные пылинки притягиваются к отрицательной проволоке и отталкиваются от трубы, поэтому движутся к проволоке и оседают на ней. Отрицательно заряженные пылинки отталкиваются от проволоки и притягиваются к положительной трубе, поэтому оседают на стенках трубы. Таким образом, воздух очищается от пыли, а осевшую пыль потом стряхивают с проволоки и труб.
а) Незаряженные пылинки поляризуются (электростатическая индукция): на их сторонах появляются разноимённые заряды. Поле неоднородно, около проволоки оно сильнее, поэтому притяжение к проволоке оказывается больше, и пылинка движется к проволоке. Кроме того, возле проволоки сильное поле ионизирует воздух, и пылинки заряжаются при столкновениях с ионами, после чего ведут себя как заряженные.
б) Положительно заряженные пылинки притягиваются к отрицательной проволоке и отталкиваются от трубы, поэтому движутся к проволоке и оседают на ней. Отрицательно заряженные пылинки отталкиваются от проволоки и притягиваются к положительной трубе, поэтому оседают на стенках трубы. Таким образом, воздух очищается от пыли, а осевшую пыль потом стряхивают с проволоки и труб.
Упражнение 26. Задача 1. Почему при заправке самолёта горючим и самолёт, и бензозаправщик заземляют?
Решение. При движении самолёта в воздухе он электризуется из-за трения о воздух и накапливает значительный заряд. Бензозаправщик и бензин в шланге при перекачивании тоже электризуются, так как трутся о стенки шланга и друг о друга. Если между самолётом и заправщиком возникнет большая разность зарядов, то при их сближении или присоединении шланга проскочит искра, и пары бензина, смешанные с воздухом, могут воспламениться или взорваться. Заземление — соединение проводником с землёй — позволяет зарядам стекать в землю, поэтому заряды не накапливаются, и искра не возникает.
Ответ: чтобы заряды, возникающие при трении и перекачке горючего, стекали в землю, и не возникла искра, которая может вызвать пожар или взрыв паров бензина.
Ответ: чтобы заряды, возникающие при трении и перекачке горючего, стекали в землю, и не возникла искра, которая может вызвать пожар или взрыв паров бензина.