Розділ 13. Захист від статичної електрики

Розділ 13. Захист від статичної електрики

Статична електрика – це сукупність явищ, пов’язаних із виникненням, збереженням і релаксацією вільних електричних зарядів на поверхні і в об’ємі діелектричних і напівпровідникових речовин, матеріалів та виробів або на ізольованих (в тому числі розпилених в діелектричному середовищі) провідниках.

Кожному середовищу (рідкому, твердому, газоподібному) властиві свої особливості утворення електростатичних зарядів.

13.1. Електризація твердих поверхонь, рідин, газів і пари

При зіткненні двох різних матеріалів виникає контактна різниця потенціалів. В області контакту відбувається обмін електронами і матеріали здобувають надлишковий заряд. Якщо рівні енергії обох матеріалів стануть однаковими, перехід електронів припиняється. Електрони, що переміщуються від одного матеріалу до іншого, залишають за собою позитивні заряди поблизу границі поділу матеріалів і утворюють подвійний електричний шар. Під час роз’єднання заряджених тіл відбувається розділення зарядів.

Звичайно контактна різниця потенціалів у металів становить 0,1…3,0 В, однак в результаті різних поверхневих явищ може часто змінюватись.

Наявність на поверхні матеріалу вологи, забруднень, електролітів і т.п. суттєво впливає на значення роботи виходу електронів. Вплив тертя на виникнення електростатичних зарядів зводиться головним чином до збільшення поверхні контакту і завдяки цьому – посиленню процесу обміну зарядами, а також підвищенню температури. Під час нагрівання мікроскопічних нерівностей поверхні утворюються іони з різною рухливістю, і іони з більшою швидкістю переходять з гарячої поверхні на холодну.

Під час контакту двох діелектриків матеріал з більш високою діелектричною сталою заряджається позитивно. Значення заряду 0_ двох діелектриків пропорційне різниці їх діелектричних сталих:

На електростатичний заряд впливають відстань між поверхнями, що знаходяться в контакті, природа накопичувачів зарядів, шорсткість поверхонь, коефіцієнт тертя, швидкість тертя, тиск, зовнішні електричні поля, процеси розсіювання зарядів (випромінювання в повітря, провідність, електронна емісія, газовий розряд).

Багато технологічних процесів під час експлуатації та ремонту авіаційної техніки пов’язані з транспортуванням рідин (заправка повітряних суден, очистка, фарбування авіаційних деталей та інш.).

В рідині на молекули діють сили Ван-дер-Ваальса і Кулона. Вплив цих сил проявляється в орієнтації молекул біля розділу фаз і з віддаленням від границі зменшується в результаті теплового руху молекул. Одночасно з орієнтацією молекул відбувається також орієнтація електричних зарядів і на поверхні розділу фаз виникає подвійний електричний шар.

Заряд в рідині під час її руху утворюється внаслідок винесення дифузної частини подвійного електричного шару на поверхні розділу фаз.

Електростатичні заряди в газах і парі можуть виникати під час швидкого випаровування або конденсації пари, швидкої зміни агрегатного стану чи тиску при витіканні газів і пари з отворів, а також при наявності в струмені газів і пари дрібних часток в твердій або рідкій фазі. Гази і пара, що не містять сторонніх твердих або рідких часток, електризуються несуттєво.

Електризація газів і пари зумовлена існуванням електростатичних шарів на границі розділу фаз “рідина – газ” або “тверде тіло -газ”.

Руйнування цих подвійних електричних шарів, наприклад, під час руху пари або газів відбувається розділення зарядів.