Мини-лекции. Статическое электричество

Произошла авария и город погрузился во тьму! Только фары редких, проезжающих машин косыми лучами освещали ослепшие окна домов... Но вот, поздно ночью аварию устранили и?.. И ровно в 00 часов, нуль-нуль минут, включили рубильник и?.. А теперь вопрос!? Через какое время у Вас в доме опять вспыхнет свет и жизнь наладится? Через какое время электроны вышедшие из чрева электростанции доползут до Вашего дома, если?.. Если электростанция находится в двухстах километров от Вашего дома, а скорость электронов под воздействием электрического поля равна 0,1 мм/сек.!? Если Вы сразу же глубоко задумались... Если Вы взяли в руки калькулятор и?.. Значит всё, что здесь написано и далее, именно для Вас уважаемые «домохозяйки»!

Почему «домохозяйки», в смысле слово взято в скобочки? Да потому, что «домохозяйки» это не только женщины всю жизнь стоящие у «Вечного огня», но отчасти и мужики, ни черта не делающие и в своих казалось бы сугубо мужских делах, разбираются хуже любых домохозяек! У меня на работе есть такие инфантильные особи муженского пола. Они и думают не головой и как оказалось и руки у них растут оттуда же!

Пришли мы как-то в гости к своим не очень знакомым. Хозяина дома не оказалось, только его жена. И вот как обычно женщины удалились на кухню, — посплетничать естественно. Мне ничего не оставалось, как ходить по квартире и как бы с любопытством всё вокруг разглядывать... Всё было как у всех, но одна вещь меня очень заинтересовала! На стене висела узорчатая, большая, мельхиоровая ложка. Кто помнит семидесятые-восьмидесятые, тот понял о чём речь. Ложка, как ложка вот только тыльная сторона вся в каких-то царапинах, выбоинах.
«Это, что с ней?» — показывая ложку, спросил я хозяйку.
 — У нас же молотка в доме нет! Вот мы ей гвозди и забиваем!..

Всего моих мини-лекций семь. Насколько возможно, постараюсь Вас не нагружать подробностями. Думаю, что Вы узнаете что-то новое для себя, полезное и посмотрите на всё другими глазами!? Возможно появится и восьмая мини-лекция? Всё зависит от Вашей реакции уважаемые читатели!

Давным-давно древнегреческий мыслитель Фалес частенько бродил по берегу моря, естественно древнегреческому и от нечего делать собирал камешки. Камешки были разные: одни притягивали мелкие железные предметы, а вот другие... А вот другие, если их натереть шерстяной тряпочкой притягивали пушинки, кусочки сухого дерева или травы. А так как всё происходило вблизи, естественно древнегреческого города Магнезия, то камешки притягивающие железные предметы, назвали магнитами. Другие же камешки сейчас называют янтарём, а по древнегреческому электрон! И понеслась душа в Рай! И началось: электрон, электричество, электрификация, электроника, электрошоккер, электрический стул...

С магнитами, я так думаю, Вы уже успели наиграться в детстве рис4., а вот с электроном что делать? Что здесь происходит? Почему это вдруг бумажки и прочее притягиваются к янтарю, к расчёске рис1.? В те давние времена как бы учёные не могли раскрыть природу такого загадочного явления. Те кто поумнее уже предположили, что все окружающие нас предметы состоят из маленьких неделимых частей, — атомов. Но как оказалось, очень даже делимых! И первыми это испытали японцы, в Августе 1945-го! Вечная им память! Теперь уже все знают (ну, почти все) о существование: ядра атома, нейтронов, протонов и конечно же электронов рис3. Пока атом находится в нормальном состоянии он нейтрален с точки зрения электрических свойств. Но вот по какой-то причине начинается бегство электронов с верхних орбит и всё! Всё, баланс нарушен и нейтральный атом становится носителем заряда. Заряда чего? Ну так назвали! Надо же было как-то назвать это явление? Как ружьё, раз бабахнуло, значит было заряженное! Так и здесь, раз проявляет вдруг свойства, — значит заряжен. Долго ли, коротко ли, но наконец были выяснены свойство этого явления. Все эти фокусы с бумажками теперь называют статическим электричеством или проще статикой. Не путайте со статистикой!

Как выяснилось, явление, как и мы с Вами, имеет двуполярную природу. То есть носителем одного, названного условно положительным является протон, а отрицательного, — электрон! Сколько протонов в ядре атома, — столько и электронов должно шастать на орбитах. И как только это золотое правило нарушается, всё кранты! Атом становится положительно заряженным, а электрон ударяется в бега! Дальше-больше, оказалось, что и молекулы, состоящие из атомов тоже не совсем порядочные! Некоторые из них и не собираются придерживаться нейтралитета, даже наоборот имеют вид сосиски: один конец имеет положительный заряд, другой отрицательный. Такие молекулы называются полярными. Неполярные же в нормальном состоянии состоят как бы из устойчивых образований. Но как показала практика и они тоже морально неустойчивы!

И вот настал наконец-то момент истины. Настало время задать вопрос такой вот, очень даже детский! А почему мы стоим, сидим, лежим на земле, а не улетаем к чертям собачьим в космос? И кто это нас всё время не пускает туда, а? Кто нас удерживает? Чем магнит притягивает к себе железяки? Чем притягиваются разноименно заряженные тела и наоборот отталкиваются одноименные? И вот учёные дядьки, чтобы выкрутиться из этого щекотливого положения, придумали отмазку и начали нас разводить! Типа гравитационное поле... Магнитное поле... А теперь вот и электрическое! Мол, тётьки и дядьки, поверьте нам и спите спокойно! Поля, в смысле электрические имеют тоже двуполярную природу. Положительно заряженные тела, как оказалось, окружены положительным поле, а те что наоборот, — отрицательным!

Приобретение особых свойств в результате натирания янтаря или скажем расчёски было названо электризацией. Электризация, это процесс в результате которого приобретается заряд. При электризации заряды не порождаются, а лишь перераспределяются в телах. Результатом является приобретение зарядов противоположных знаков! Закон УК РФ в этом случае говорит, что сохранение электрического заряда не нарушается.

Как ведут себя проводники и диэлектрики помещённые в электрическое поле? В металле электроны быстренько перемещаются на одну сторону и оголяют атомы в другой стороне проводника. И самое интересное, что они этим своим бегством создают внутри своё поле равное внешнему, но направлено в противоположную сторону! И что? А то, что внутри проводника происходит нейтрализация внешнего поля и никакого воздействия на то что находится внутри проводника не происходит. На этом принципе и строится защита от воздействия внешних полей. А диэлектрики? Посмотрите на рис6. Верхний прямоугольник, это полярный диэлектрик и все молекулы дружно вытянулись вдоль линии внешнего поля. Неполярные же нехотя сопротивлялись этому и лишь позволили себе сместить заряды молекул и тем самым также образовать две зоны разноименных зарядов рис6., — нижний прямоугольник.

Итак, бумажка под воздействием электрического поля становится как бы полярным предметом. Та часть которая ближе к внешнему заряду, скажем положительному, приобретает отрицательный заряд. Та же часть, что дальше — положительный. Значит отрицательный заряд будет притягиваться к внешнему, а положительный отталкиваться. И бумажка должна остаться на месте, но она почему-то притягивается!? Всё дело в неравенстве сил! Сила действующая на два заряженных тела прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно квадрату расстояния между зарядами! Вот и получается, что силы не равны и ближняя часть бумажки притягивается сильнее чем отталкивается дальняя, — бумажка притягивается.

Пытаясь понять природу свалившуюся им на голову электричества, как бы учёные назвали всё это электрической водой. И решив как бы собрать её, придумали банку, ну чтобы сливать туда эту воду. Так нечаянно была изобретена так называемая лейденская банка, естественно в городе Лейдене (Нидерланды) рис2.! Покрытая полосками свинца, как снаружи так и внутри, она имела свойство накапливать заряд, постепенно передававшиеся с заряженного тела. При попытке замкнуть обкладки, уже на расстоянии появлялась яркая искра. При замыкании тонкой проволочкой последняя могла просто расплавиться! Решив механизировать процесс накопления заряда, придумали электростатическую машину рис7. Кто учился в школе мог сам вертеть ручку этой самой сумасшедшей машины. После накопления заряда между двумя блестящими шариками проскакивали довольно приличные молнии. Кстати, для размышления: в момент пробоя воздуха на расстоянии в 1см. разряд происходит при напряженности в 30 тысяч вольт! Конечно всё ещё зависит от состава воздуха, но всё же... Имейте это ввиду, ну когда между Вами и заземлёнными проводниками проскакивает маленькая молния!

Изобретение лейденской банки нечаянно привело к изобретению конденсаторов. В современном мире они имеют различные конструкции исполнения, предназначения, но все они устроены как и лейденская банка: две пластины из проводника и с диэлектриком между ними рис5. На рисунке схематически показан процесс заряда и разряда конденсатора. Кому очень интересно, наберите в поисковике: конденсаторы, фото и всё увидите.

А статика, в смысле статическое электричество это хорошо или это плохо? Если что и есть хорошее так это игры с бумажками, расчёсками и кручение сумасшедшей машины, а в остальном, ничего хорошего в этой статике нет! Одни минусы... Женщины испытывают истинное наслаждение когда при одевании-раздевании платья прилипают к телу и приходится применять антистатики. Вы прошли по ковровой дорожке и приблизились рукой к ручке двери и Вас больно уколола маленькая молния. Это и есть статика! В старые добрые времена, когда на фабриках, заводах большой двигатель, передавал вращение на механизмы посредством длинных и широких ремней. В таких цехах сухие ремни электризовались. Длинные волосы работниц притягивались к ремням и были случаи когда волосы захватывались ремнём и попадали между ремнём и шкивами... Можно только догадываться что было с пострадавшими?! Разряд статики в ненужном месте и в ненужное время мог привести к трагедии в пыльных и взрывоопасных помещениях. На нефтебазах, площадках перекачки горючего, при перевозке горючего. Везде и всюду мы должны строго соблюдать правила электростатической безопасности.

Автомашины при движении, да ещё и в сухую погоду от трения пыли в воздухе могут нести на себе заряд и довольно большой. Для того чтобы обеспечить постепенный разряд и особенно в так называемых бензовозах от машины к земле тянется проводник. Раньше это были цепи или тросики, а теперь хвостики рис8. В производствах электроники принимаются особые меры безопасности. Работающие должны перед работой с узлами содержащими микросхемы одевать специальные браслеты с заземляющими проводниками. Особая опасность исходящая от статики, это разряд молнии рис9. На следующем снимке: США, Огайо, графство (округ) Фултон. Во время грозы от молнии загорелся дом. Что осталось от дома видно на рис10. На рис11. показана защита дома от молнии. Установка молниеотвода высотой h, якобы защитит площадь круга на земле диаметром 2h. Владельцам собственных домов, дач и коттеджей стоит со всей ответственностью отнестись к защите своих строений!

И последнее, касающееся всех кто сейчас читает этот текст! Провайдеры предоставляющие Вам (нам) интернет услуги, рекомендуют на время грозы отключать от системного блока кабель! Да, тот самый, который приходит к Вам от провайдера. Во время грозовых разрядов на линиях связи возникают токи наводящиеся от разряда молнии.


Рецензии
Забавно и интересно, большое спасибо!

Соня Ляцкая   09.11.2019 07:03     Заявить о нарушении
Спасибо Соня! Будет Вам забавно когда молния, как даст больно!!! :-))
Всего Вам доброго! С уважением!

Владимир Сысолятин   09.11.2019 13:06   Заявить о нарушении
На это произведение написаны 2 рецензии, здесь отображается последняя, остальные - в полном списке.