静電気 - その正体とその原因。 静電気とそれからの保護 静電気と電気の違いは何ですか

静電気とは何ですか

静電気は、電子の出入りにより原子内または分子内の平衡が崩れたときに発生します。 通常、原子は同数の正負の粒子、つまり陽子と電子によって平衡状態にあります。 電子はある原子から別の原子へ簡単に移動できます。 そうすることで、正イオン (電子が存在しない場合) または負イオン (単一の電子または余分な電子を持つ原子) が形成されます。 このバランスが崩れると静電気が発生します。

電子の電荷は (-) 1.6 x 10 -19 クーロンです。 同じ電荷を持つ陽子はプラスの極性を持ちます。 クーロン単位の静電荷は、電子の過剰または不足に直接比例します。 不安定なイオンの数。

クーロンは、1 アンペアの電流で 1 秒間に導体の断面を通過する電気量を決定する静電荷の基本単位です。

正イオンには電子が 1 つ欠けているため、負に帯電した粒子から電子を容易に受け取ることができます。 陰イオンは、単一の電子である場合もあれば、多数の電子を含む原子/分子である場合もあります。 どちらの場合も、正電荷を中和できる電子が存在します。

静電気はどのようにして発生するのでしょうか？

静電気の主な原因:

• 2 つの材料間の接触と相互の分離 (摩擦、巻き取り/巻き戻しなどを含む)。

• 急激な温度変化（材料をオーブンに入れたときなど）。

• 高エネルギー放射線、紫外線、X線、強電場（工業生産では異例）。

• 切断作業 (のこぎりや紙切断機など)。

• 誘導（静電気による電界の発生）。

ロールフィルムやシートのプラスチック加工用途における静電気の最も一般的な原因は、おそらく表面接触と材料の分離です。 静電荷は、材料を巻き戻したり巻き取ったりするプロセス、または材料の異なる層を相互に移動させるプロセス中に発生します。

このプロセスは完全には明らかではありませんが、この場合の静電気の発生についての最も真実な説明は、平板コンデンサーで類推することで得られます。平板コンデンサーでは、プレートが分離するときに機械エネルギーが電気エネルギーに変換されます。

合成応力 = 初期応力 x (最終プレート間隔/初期プレート間隔)。

合成フィルムが供給/巻き取りシャフトに接触すると、材料からシャフトに流れる微量の電荷によりアンバランスが発生します。 材料がシャフトとの接触ゾーンを通過すると、コンデンサプレートが分離する瞬間と同様に応力が増加します。

実際には、隣接する材料間のギャップ、表面の導電性、その他の要因で発生する電気的破壊により、結果として生じる電圧の振幅が制限されることがわかっています。 フィルムが接触ゾーンを出ると、かすかにパチパチという音が聞こえたり、火花が発生したりすることがよくあります。 これは、静電気が周囲の空気を破壊するのに十分な値に達した瞬間に発生します。

シャフトと接触する前、合成フィルムは電気的に中性ですが、移動および供給面との接触のプロセス中に、電子の流れがフィルムに向けられ、フィルムをマイナスに帯電させます。 シャフトが金属で接地されている場合、その正電荷はすぐに消耗します。

ほとんどの機器には多くのシャフトがあるため、充電量とその極性は頻繁に変化する可能性があります。 静電気を制御する最善の方法は、問題のある領域の直前の領域で静電気を正確に検出することです。 電荷の中和が早すぎると、フィルムがこの問題領域に到達する前に電荷が回復する可能性があります。

物体に大量の電荷を蓄積する能力があり、高電圧が存在すると、静電気はスパーク、静電気の反発/吸引、人体への感電などの重大な問題を引き起こす可能性があります。

充電極性

静電荷は正または負のいずれかになります。 直流 (AC) およびパッシブ (ブラシ) アレスタの場合、通常、充電極性は重要ではありません。

静電気の問題

電子機器における静電気放電

この問題には注意する必要があります。なぜなら... 多くの場合、最新の制御および測定装置で使用される電子ユニットやコンポーネントの取り扱い中に発生します。

エレクトロニクスでは、静電気に関連した主な危険は、帯電している人に起因するものであり、無視することはできません。 放電電流により熱が発生し、接続の破壊、接点の遮断、マイクロ回路トラックの破断につながります。 高電圧は、電界効果トランジスタやその他のコーティングされた要素上の薄い酸化膜も破壊します。

コンポーネントが完全に故障しないこともよくありますが、これはさらに危険であると考えられます。 誤動作はすぐには現れませんが、デバイスの動作中の予期しない瞬間に発生します。

原則として、静電気に敏感な部品や装置を扱う場合は、人体に蓄積された電荷を中和するための措置を常に講じる必要があります。

静電引力・反発力

これはおそらく、プラスチック、紙、繊維および関連産業の生産および加工に関わる工場で遭遇する最も広範な問題です。 それは、材料が独立してその動作を変えるという事実に現れます - 材料が互いにくっついたり、逆に互いに反発したり、機器にくっついたり、ほこりを引き寄せたり、受信デバイスの周りに誤って巻きついたりするなど。

引力と反発は、二乗対立の原理に基づくクーロンの法則に従って発生します。 簡単な形式で表すと次のようになります。

引力または反発力 (ニュートン単位) = 電荷 (A) x 電荷 (B) / (物体間の距離 2 (メートル単位))。

したがって、この効果の強さは、静電荷の振幅と、引力または反発する物体間の距離に直接関係します。 引力と斥力は電力線の方向に発生します。

2 つの電荷が同じ極性を持っている場合は反発し、反対の極性を持っている場合は引き付けられます。 物体の 1 つが帯電すると、引力が引き起こされ、中性の物体に帯電のミラー コピーが作成されます。

火災の危険性

火災のリスクは、すべての業界に共通する問題ではありません。 しかし、可燃性溶剤が使用される印刷業やその他の企業では、火災が発生する可能性が非常に高くなります。

危険な場所では、最も一般的な火災の原因は、接地されていない機器と可動導体です。 オペレータが危険エリアにいるときに運動靴や非導電性の靴を履いている場合、溶剤の発火を引き起こす可能性のある電荷が身体に発生する危険性があります。 接地されていない導電性の機械部品も危険をもたらします。 危険エリアにあるものはすべて、適切に接地されている必要があります。

以下の情報は、可燃性環境における静電気放電による火災の原因となる可能性について簡単に説明したものです。 経験の浅い営業担当者は、このような状況で使用する機器の選択を誤らないように、事前に機器の種類を把握することが重要です。

放電が火災を引き起こす能力は、多くの変動要因によって決まります。

• 排出タイプ。

• 放電電力。

• 放電源。

• 放電エネルギー。

• 可燃性環境（気相中の溶媒、粉塵または可燃性液体）の存在。

• 可燃性環境の最小点火エネルギー (MEI)。

放電の種類

主にスパーク放電、ブラシ放電、スライディングブラシ放電の 3 つのタイプがあります。 この場合、コロナ放電は考慮されていません。 エネルギーが低く、非常にゆっくりと発生します。 コロナ放電はほとんどの場合無害であり、火災や爆発の危険性が非常に高い地域でのみ考慮する必要があります。

火花放電

通常、これは適度に導電性があり、電気的に絶縁された物体から生じます。 それは人体かもしれないし、機械の部品かもしれないし、道具かもしれない。 電荷のエネルギーはすべてスパークの瞬間に散逸すると考えられます。 エネルギーが溶媒蒸気の MEV より高い場合、発火する可能性があります。

火花エネルギーは次のように計算されます: E (ジュール単位) = 1/2 C U2。

リスト放電

ブラシ放電は、機器の鋭利な部分が誘電体表面に電荷を集中させると発生します。誘電体の絶縁特性により電荷が蓄積されます。 ブラシ放電はスパーク放電に比べてエネルギーが低いため、発火の危険性が低くなります。

スライドブラシ吐出

スライディングブラシ放電は、シートの各面で電荷密度が増加し、電荷の極性が異なる高抵抗率のシートまたはロール合成材料上で発生します。 この現象は粉体塗装の摩擦や吹き付けによって発生する可能性があります。 この影響は平行板コンデンサの放電に匹敵し、火花放電と同じくらい危険な場合があります。

放電源とエネルギー

電荷分布の大きさと形状は重要な要素です。 体の体積が大きくなればなるほど、より多くのエネルギーが含まれます。 鋭い角度は電界強度を高め、放電をサポートします。

放電電力

エネルギーを持った物体が人体のようにあまり良導体でない場合、その抵抗により放電が弱まり、危険が軽減されます。 人体の場合、経験則として、体内に含まれるエネルギーが 2 ～ 3 倍であっても、内部最小発火エネルギーが 100 mJ 未満の溶媒は発火する可能性があると考えられます。

最小点火エネルギー MEV

溶剤の最小発火エネルギーと危険領域での溶剤の濃度は非常に重要な要素です。 最小着火エネルギーが放電エネルギーよりも低い場合、火災の危険があります。

感電死

産業環境における静電気ショックのリスクの問題は、ますます注目を集めています。 これは、労働衛生と安全の要件が大幅に増加しているためです。

静電気による感電死は、原則として特に危険ではありません。 それは単純に不快であり、しばしば強い反応を引き起こします。

静電気ショックの一般的な原因は 2 つあります。

誘導電荷

人が電場の中にいて、フィルムのスプールなどの帯電した物体を握ると、体が帯電する可能性があります。

オペレータが絶縁底の靴を履いている場合、接地された機器に触れるまでは電荷がオペレータの体内に残ります。 電荷は地面に流れて人に当たります。 これは、オペレーターが帯電した物体や物質に触れたときにも発生します。絶縁靴のせいで、体内に電荷が蓄積します。 作業者が機器の金属部分に触れると、電荷が漏れて感電する可能性があります。

合成カーペットの上を歩くとき、カーペットと靴が接触すると静電気が発生します。 ドライバーが車から降りるときに受ける感電は、シートを持ち上げる際にシートと衣服の間に発生する帯電によって引き起こされます。 この問題の解決策は、座席から立ち上がる前にドアフレームなどの車の金属部分に触れることです。 これにより、電荷が車両のボディとタイヤを通って安全に地面に流れることができます。

機器による電気的損傷

このような感電は、物質による損傷よりもはるかに頻度は低いものの、発生する可能性があります。

巻き取りリールがかなりの電荷を持っている場合、オペレータの指が電荷を集中させて破壊点に達し、放電が発生することが起こります。 さらに、接地されていない金属製の物体が電界の中に置かれると、誘導電荷によって帯電する可能性があります。 金属物体は導電性があるため、その物体に触れた人に移動電荷が放電します。

電荷が導体中を自由に移動するとき、それを電流といいます。 動かずに止まり、何かに蓄積し始めたら、静電気について話す必要があります。 GOST によれば、静電気とは、誘電材料の外表面または絶縁体上での電荷の発生、保存、および自由な蓄積の全体を指します。

静電気の発生

肉体が正常な中性状態にあるとき、体内のマイナスとプラスに帯電した粒子のバランスが保たれています。 これに違反すると、何らかの兆候を持つ電荷が体内に形成され、分極が発生し、電荷が移動し始めます。

追加情報。すべての物理的物体は正または負の方向に電荷を生成することができ、それが摩擦電気スケールで特徴付けられます。

例えば：

• 陽性：空気、皮膚、アスベスト、ガラス、皮革、雲母、羊毛、毛皮、鉛。
• ネガ: エボナイト、テフロン、セレン、ポリエチレン、ポリエステル、真鍮、銅、ニッケル、ラテックス、琥珀;
• ニュートラル: 紙、綿、木、スチール。

物体の静電気の帯電は、さまざまな理由で発生する可能性があります。 主なものは次のとおりです。

• 物体間の直接接触とその後の分離：摩擦（誘電体間、または誘電体と金属間）、巻き取り、巻き戻し、材料層の相互移動、およびその他の同様の操作。
• 周囲温度の瞬間的な変化: 急冷、オーブンに入れるなど。
• 放射線曝露、紫外線またはX線照射、強電場の誘導。
• 切断プロセス - 紙シートを切断または切断するための機械。
• 統計的排出を伴う特別な方向性の指導。

分子レベルでは、静電気の発生は、表面引力の異なる原子結合を持つ衝突する不均一な表面からの電子とイオンが再分配され始めるときの複雑なプロセスの結果として発生します。 材料または液体が相互に速く移動するほど、それらの抵抗率が低くなり、接触する面積と相互作用力が大きくなり、帯電の程度と電位が高くなります。

家庭環境および産業環境の両方において、静電気の発生源は、コンピュータおよびオフィス機器、テレビ、および電流によって駆動されるその他のユニットおよびデバイスです。 たとえば、最も単純なコンピュータには、システム ユニットを冷却するための 1 対のファンが付いています。 空気が加速すると、空気に含まれる塵が帯電し、電荷を保ったまま周囲の物体や人の皮膚、髪の毛などに付着し、肺にまで侵入します。

また、モニター画面には静電気が大量に蓄積します。 家庭や工業施設では、リノリウムや PVC タイルで覆われた床、人 (髪の毛や合成繊維の衣服) に静電気が発生します。

自然界では、静電気は非常に強力で、雲の塊が移動するときに発生します。雲の塊の間に巨大な電気の可能性が生じ、雷放電として現れます。

産業界では、次のような場合に静電気の発生がよく発生します。

• シャフト上のコンベヤベルトの摩擦、プーリー上のワイヤーベルトの摩擦（特に滑りや詰まりの場合）。
• 可燃性液体がパイプラインを通過するとき。
• タンクにガソリンおよびその他の液体石油留分を充填する。
• 粉塵粒子がエアダクト内に高速で侵入し、移動する。
• 乾燥物質の粉砕、混合、ふるい分け中。
• さまざまな種類と粘度の誘電体材料の相互圧縮中。
• プラスチックの機械加工。
• パイプラインを通る液化ガス（特に懸濁液や粉塵を含むもの）の通過。
• 断熱床の上にゴム引きタイヤを付けた移動カート。

静電気の危険性

蓄積された静電気は、工業生産において最大の危険をもたらします。 オペレータが接地された機器と接触すると、火花によって可燃性物質が予期せず発火し、爆発が起こる可能性があります。 静電気放電のエネルギーは、時には約 1.4 ジュールになることがあります。これは、可燃性物質に含まれる塵、蒸気、ガス、空気の混合物を燃焼状態にするのに十分以上です。 GOST によれば、産業施設の表面に蓄積された電荷の最大エネルギーは、物質の発火に必要な最小エネルギーの 40% を超えてはなりません。

特定の技術的操作中に、たとえば次のようなことが起こります。

• 砂をトラックに流し込んで輸送する。
• パイプラインを通して燃料をポンプで送り込む。
• アルコール、ベンゼン、エーテルを非接地タンクに高速で注入する。
• コンベア作業などでは3～80キロボルトの電位が発生します。

注記！ガソリン蒸気が爆発するには300ボルト、可燃性ガスは3キロボルト、可燃性粉塵は約5キロボルトで十分です。

また、静電気はあらゆる精密機器や超精密機器、無線通信機器の動作に悪影響を及ぼし、オートメーションやテレビの機構の機能に大きな問題を引き起こします。 複雑な電子機器の多くの部品は、静電気放電によって発生するこのような高電圧に耐えるように設計されていません。 これらの部分が無効になり、その結果、デバイスの精度が失われます。

また、非導電性ソールの靴やウール、シルク、合成繊維の衣服を着用すると、荷電粒子が蓄積する可能性があります。 帯電は、移動したとき（床材が電気を通さない場合）や誘電体と相互作用したときに発生します。

静電気が人体に及ぼす影響は、低電圧の長時間流れる電流または瞬間的な放電の形で発生し、皮膚に軽度の、必ずしも心地よいとは限らないチクチク感を引き起こします（場合によっては中程度または均一であると評価されます）。強い刺し傷）。 一般に、このような 7 ジュール以下の電位への曝露は健康に無害であると考えられていますが、たとえ微弱な電流放電でも反射的な筋肉の収縮を引き起こす可能性があり、これはさまざまな労働災害 (機構の作業領域への立ち入り、柵のない機械の可動部分に身体や衣服の一部を挟まれたり、高所から落下したりする）。

静電気が人体に及ぼす影響を細胞レベルで考えると、神経反射機構の活性化の結果、皮膚のニューロンや最小の毛細血管が刺激されます。 これは私たちの体の組織のイオン組成の変化につながり、日中の疲労の増加、絶え間ないイライラした精神状態、睡眠リズムの乱れ、その他の中枢神経系の機能の問題として現れます。 全体的なパフォーマンスが低下します。 静電気に継続的にさらされることによって引き起こされる血管のけいれんは、徐脈、つまり心筋の収縮頻度の減少と血圧の上昇を引き起こす可能性があります。

生産時の静電気を防ぐ方法

生産条件で蓄積された静電流の有害で危険な症状に対して、一連の保護対策が開発され、適用されています。 これらは次の方法に基づいています。

• 材料と周囲の作業環境の導電性が向上し、空間内に周期的に発生する静電荷が分散されます。
• 材料の処理速度と移動速度が低下し、静電気が発生する可能性が大幅に減少します。
• 危険な電位の蓄積を排除するのに役立つ、適切に設計された接地の本格的な使用。
• 統計的放電の作用に対する機械や機構自体の耐性を高める。
• 作業領域への電流の浸透を防ぎます。

静電気放電を防止するために使用されるすべての方法は、構造的、技術的、化学的、物理的、機械的に分類されます。 最後の 3 つは主に、電荷の生成活動と土壌への急速な放出を軽減することを目的としています。 同時に、これらの方法の最初の方法は接地とは関係ありません。

いわゆるファラデーケージは、静電気に対する信頼性の高い保護手段として機能します。 これは、エリア全体にわたって機械を囲む細かいメッシュの形で作られており、グランド ループに接続されています。

この設計のおかげで、電場はファラデーケージの内部に浸透せず、磁場にまったく影響を与えません。 以前に金属シートシールドで覆われていた電気ケーブルも、同じ原理に従って保護されます。

静電気は、工業用材料の導電率を高め、コロナ処理（つまり、室温でコロナ放電により材料の表面に空気プラズマを生成する）を実行することにより、最適に低減できます。 これは、体積伝導率が増加した材料を特別に選択することによって実現され、作業領域が増加し、保護された機構の周囲の空気のイオン化が増加します。 特別なユニットであるイオナイザーは、正および負に帯電したイオンを生成し、逆に帯電した誘電体に引き寄せられ、その電荷を中和します。

重要！電気抵抗の高い物質の場合、このような静電気防止方法は適していません。

静電気対策としては接地が義務付けられています。 接地装置は、接地電極（導電体）と、土壌上の接地点と接地電極との間の接地導体とを備える。 機器の任意の点の抵抗が 1 メガオーム以下であれば、静電気に対する接地は十分であると考えられます。 装置では、作業面を覆うために導電性フィルムが使用されることがよくあります。

作業エリアには帯電防止床が敷かれており、作業者は帯電防止服と靴を着用して作業する必要があります（底材の抵抗は 100 オーム以下）。

家庭での静電気対策

日常生活では、静電気放電の形成を防ぐのに役立つ一連の対策と対策があります。

• 毎日行う湿式清掃により、空気中に循環する粉塵の量が減少します。
• 空気の乾燥を防ぎ、毎日敷地内を換気します。
• 清掃時に静電気防止ブラシを使用する。

• 帯電防止家具の使用。
• 木材、帯電防止リノリウムなど、静電気をよく除去する素材で家を仕上げる。
• 衣類に関しては、ウールの衣類はゆっくりと脱いでください。また、絹製品のベタつきを取り除くには、静電気防止スプレーを使用してください。
• 動物の毛皮に冷たく乾燥した空気でアイロンをかけないでください。
• プラスチック製の櫛ではなく、木または金属製の櫛で髪をとかします。

特にガソリンを給油する前に、車体上の静電気の発生から個人の車両を保護することを忘れないでください。 これは、アンダーボディの下にある単純な帯電防止ストリップを使用して行われます。

静電気は、さまざまな誘電体に集められる自由な電荷です。 産業でも日常生活でも、完全に不健康な静電気が蓄積され、そのような帯電は機械、機構、産業設備、人間の健康の両方に害を及ぼす可能性があるため、静電気から保護する必要があります。 このマイナスの現象を無効化または完全に防止できるのは、信頼できる方法だけです。

ビデオ

静電圧は、電子の獲得または喪失により原子内または分子内の平衡が崩れたときに発生します。 通常、原子は同数の正負の粒子、つまり陽子と電子によってバランスの取れた状態にあります。 電子は、ある原子から別の原子へ簡単に移動できます。 同時に、それらは正（電子がない場合）または負（単一の電子または追加の電子を持つ原子）イオンを形成します。 このようなアンバランスが発生すると、静的張力が発生します。

電子の電荷は (-) 1.6 x 10-19 クーロンです。 同じ電荷を持つ陽子はプラスの極性を持ちます。 クーロン単位の静電荷は、電子の過剰または不足に直接比例します。 アンバランスなイオンの数。 クーロンは、1 アンペアの電流で 1 秒間に導体の断面を通過する電気量を決定する静電荷の基本単位です。

正イオンには電子が 1 つ欠けているため、負に帯電した粒子から電子を受け入れることができます。 マイナスイオンは、単一の電子である場合もあれば、膨大な数の電子を含む原子/分子である場合もあります。 どちらの場合も、正電荷を中和できる電子が存在します。

静電圧はどのようにして発生するのでしょうか?

静電圧が発生するための主な前提条件は次のとおりです。

1. 2 つの材料間の接触と相互の分離 (摩擦、巻き取り/巻き戻しなどを含む)。

2. 急激な温度変化（例えば、材料をオーブンに入れたとき）。

3. 最高のエネルギー値を持つ放射線、UV 放射線、X 線、X 線、強力な電子場 (工業生産では異例)。

4. 切断作業 (切断機や断裁機など)。

5. 誘導（静電荷によって引き起こされる電場の出現）。

ロールフィルムやシートのプラスチック加工用途における静電圧の最も一般的な原因は、表面接触と材料の分離である可能性があります。 静電荷は、材料を巻き戻したり巻き取ったりするプロセス、または材料の異なる層を相互に移動させるプロセス中に発生します。 このプロセスは完全に理解されているわけではありませんが、この場合の静電圧の発生についてのより正確な説明は、平行板コンデンサーとの類推によって得ることができます。平行板コンデンサーでは、プレートが分離するときに機械エネルギーが電子エネルギーに変換されます。

合成応力 = 初期応力 x (最終的なプレート間の距離/初期のプレート間の距離)。

合成フィルムが供給/巻き取りシャフトに接触すると、材料からシャフトに流れる微量の電荷によりアンバランスが発生します。 材料がシャフトとの接触ゾーンを通過すると、コンデンサプレートが分離する瞬間と同じように電圧が増加します。

実際には、隣接する材料間のギャップ、表面の導電性、その他の理由で発生する電子的破壊により、結果として生じる電圧の振幅が制限されることがわかっています。 フィルムが接触ゾーンを出ると、かすかにパチパチという音が聞こえたり、火花が発生したりすることがよくあります。 これは、静電気が周囲の空気を破壊するのに十分な値に達した瞬間に発生します。 シャフトと接触する前、合成フィルムは電気的に中性ですが、移動および供給面との接触のプロセス中に、電子の流れがフィルムに向けられ、フィルムをマイナス電荷に帯電させます。 シャフトが鉄で接地されている場合、その正電荷は急速に放電します。

ほとんどの機器には多くのシャフトがあるため、充電量とその極性が頻繁に変化する可能性があります。 静電気を制御する最良の方法は、問題のある領域の直前の領域で静電気を明確に検出することです。 電荷が非常に早く中和されると、フィルムがこの問題領域に達する前に回復する可能性があります。

理論的には、静電荷の様子は通常の電子回路で説明できます。C - バッテリーのように電荷を蓄えるコンデンサーとして機能します。 これは通常、材料または製品の表面です。

R – 材料/機構の電荷を弱める可能性のある抵抗 (通常は弱い電流循環により)。 材質が導体の場合、電荷はグランドに流れますので問題はありません。 材料が絶縁体の場合、電荷を排出することができず、困難が生じます。 この場合、蓄積された電荷の電圧が最大閾値に達すると、火花放電が発生します。

現在の負荷は、たとえばシャフトに沿ったフィルムの移動中に生成される電荷​​です。 充電電流はコンデンサ（物体）を充電し、その電圧Uを増加させます。電圧が増加する間、電流は抵抗Rを流れます。充電電流がコンデンサの閉回路を循環する電流と等しくなった瞬間に平衡が得られます。抵抗。 (オームの法則: U = I x R)。

物体に大量の電荷を蓄積する能力があり、高電圧が存在する場合、静電圧により、スパーク、静電気の反発/吸引、または人の感電死などの重大な問題が発生します。

充電極性

静電荷は正または負のいずれかになります。 定電流 (AC) およびパッシブ (ブラシ) アレスタの場合、通常、充電極性は重要ではありません。

静電圧に伴う問題点

主要な領域は 4 つあります。

電子機器における静電気放電

この問題には注意する必要があります。なぜなら... それは、現代の制御および測定装置で使用される電気ブロックやコンポーネントを扱うプロセスでよく現れます。

エレクトロニクスでは、静電気に関連した主な危険は、帯電している人に起因するものであり、無視することはできません。 放電電流により熱が発生し、接続の破壊、接点の遮断、マイクロ回路トラックの破断につながります。 高電圧は、電界効果トランジスタやその他のコーティングされた要素上の薄い酸化膜も破壊します。

コンポーネントが完全に故障しないことはよくありますが、これはさらに安全ではないと考えられます。 誤動作はすぐには現れませんが、デバイスの使用中の予期しない瞬間に発生します。

一般的な経験則として、静電気に敏感な部品やデバイスを扱う場合は、人体に蓄積された電荷を中和するための設計措置を常に講じる必要があります。 この問題に関する詳細情報は、ユーロ規格文書 CECC 00015 に記載されています。

静電引力・反発力

これは、プラスチック、紙、繊維、および関連産業の製造および加工に関連する企業で発生する、より広範な問題である可能性があります。 これは、材料が他の人の助けなしにその動作を変えるという事実に現れます。材料は互いにくっついたり、逆に反発したり、機器にくっついたり、ほこりを引き寄せたり、受信デバイスの周りに誤って巻きついたりするなどです。

引力と反発は、二乗対立の原理に基づくクーロンの法則に従って発生します。 通常の形式では次のように表現されます。

引力または反発力 (ニュートン単位) = 電荷 (A) x 電荷 (B) / (物体間の距離 2 (メートル単位))。

以下に示すように、この効果の強さは、静電荷の振幅と、引力または反発する物体間の距離に直接関係します。 引力と斥力は電子力線の方向に発生します。

2 つの電荷が同様の極性を持っている場合、それらは反発し、逆の場合、それらは引き付けられます。 物体の 1 つが帯電すると、引力が刺激され、中性の物体に電荷のミラー コピーが作成されます。

火災の危険性

火災のリスクは、すべての業界に共通する問題ではありません。 しかし、可燃性溶剤を使用する印刷業やその他の企業では、火災が発生する可能性が非常に高くなります。

安全でない地域では、接地されていない機器や移動する導体が火災の原因となることがよくあります。 オペレーターが危険な場所で非導電性の靴や運動靴を履いている場合、オペレーターの体が帯電し、溶剤の発火を引き起こす危険性があります。 接地されていない導電性の機械部品も危険をもたらします。 危険な場所にあるものはすべて、完全に接地する必要があります。

以下の情報は、可燃性環境において静電気放電が火災を引き起こす能力について簡単に説明しています。 経験の浅いトレーダーは、このような条件下で実装するデバイスの選択を誤ることを避けるために、事前にデバイスの種類に精通す​​ることが重要です。

火災を引き起こす放電の能力は、多くの変数によって決まります。
— 分泌物の種類;
— 放電電力;
— 放電源;
— 放電エネルギー;
− 可燃性環境（気相中の溶媒、塵または可燃性液体）の存在。
— 可燃性環境の低点火エネルギー (MEI)。

放電の種類

主にスパーク放電、ブラシ放電、スライディングブラシ放電の 3 つのタイプがあります。 この場合、コロナ放電は考慮されていません。 それは低エネルギーであり、かなりゆっくりと起こります。 コロナ放電はほとんどの場合安全ですが、火災や爆発の危険性が非常に高い地域でのみ考慮する必要があります。

火花放電

基本的に、それは均一に導電し、電気的に絶縁された物体から生じます。 それは人体かもしれないし、機械の部品かもしれないし、道具かもしれない。 スパークの瞬間に電荷のエネルギーがすべて散逸されることがわかります。 エネルギーが溶媒蒸気の MEV より高い場合、発火する可能性があります。

火花エネルギーは次のように計算されます: E (ジュール単位) = 1/2 C U2。

リスト放電

ブラシ放電は、機器の鋭利な部分が絶縁特性により電荷の蓄積につながる誘電体材料の表面に電荷を集中させるときに発生します。 ブラシ放電はスパーク放電に比べてエネルギーが低いため、発火の危険性が最も低くなります。

スライドブラシ吐出

スライディングブラシ放電は、シートの各面で電荷密度が増加し、電荷の極性が異なる、抵抗率が最も高いシートまたはロール合成材料で発生します。 この現象は摩擦や粉体塗装の吹き付けによって発生する可能性がございます。 この影響は平行板コンデンサの放電に匹敵し、火花放電と同じくらい危険な場合があります。

放電源とエネルギー

電荷分散の大きさと形状は必要な要素です。 体の体積が大きくなればなるほど、より多くのエネルギーが含まれます。 鋭い角度は電界強度を高め、放電をサポートします。

放電電力

人体のように、エネルギーを含む物体が電子の流れをうまく伝えない場合、その物体の抵抗により放電が弱まり、危険が軽減されます。 人体に関しては、経験則があります。体内に含まれるエネルギーは 2 ～ 3 倍であるにもかかわらず、内部の発火エネルギーが 100 mJ 未満である溶剤は発火する可能性があると仮定します。

低点火エネルギーMEV

溶剤の低い発火エネルギーと、危険な領域での溶剤の濃度は、非常に必要な要素です。 低点火エネルギーが放電エネルギーより低い場合、火災の危険があります。 感電死

静的衝撃リスクの問題は、産業プラントの基準においてより注目を集めています。 これは、労働安全衛生の要件が大幅に増加しているためです。

静電圧による電気的損傷は、原則として特別な脅威にはなりません。 それは単純に不快であり、しばしば激しい反応を引き起こします。

静電気ショックの一般的な原因は 2 つあります。

誘導電荷

電子フィールドに人がいて、フィルムのスプールなどの帯電した物体を握ると、体が帯電する可能性があります。

オペレータが絶縁底の靴を履いている場合、接地された機器に触れるまでは電荷がオペレータの体内に残ります。 電荷は地面に流れて人に当たります。 これは、オペレーターが帯電した物体や物質に触れたときにも発生します。絶縁靴のせいで、体内に電荷が蓄積します。 オペレータが装置の鉄部分に触れると、電荷が流れて感電する可能性があります。

人が合成カーペットの上を移動すると、カーペットと靴が接触すると静電気が発生します。 ドライバーが車から降りるときに受ける感電は、立ち上がるときにシートと衣服の間に現れる電荷によって引き起こされます。 この問題の解決策は、座席から立ち上がる前に、車の出入り口の枠などの金属部分に触れることです。 これにより、電荷は車体とタイヤを通って地面に無害に流れることができます。

機器による電気的損傷

このような感電は、物質による損傷よりもはるかに頻度は低いものの、発生する可能性があります。

巻き取りリールがかなりの電荷を持っている場合、オペレータの指が電荷を集中させて破壊点に達し、放電が発生することが起こります。 さらに、接地されていない鉄の物体が電子場にある場合、誘導電荷によって帯電する可能性があります。 鉄の物体は導電性があるため、その物体に触れた人の中に移動電荷が放電します。

この記事では、不必要な複雑な物理用語を使わずに、できるだけ平易な言葉でわかりやすく説明することに努めます。 静電気とは何ですか、どのように発生するのか、そしてそれに対する最善の保護は何ですか。

静電気とは何ですか?またどのように発生するのでしょうか?

先ほども述べたように、静電気はいつでも、さまざまな場所で私たちに影響を与える可能性があります。ドアハンドルに触れてドアを開けようとしているときでもです。

静電気が発生する理由を理解するには、まず物質の性質を思い出す必要があります。

ご存知のとおり、すべての物質は原子で構成されており、原子は 3 種類の小さな粒子で構成されています。

- マイナスに帯電した電子

- 正に荷電した陽子

- 電荷のない中性子

ほとんどの物体では、ほとんどの場合、電子と陽子は完全に相互に補償し、原子数はそれぞれ等しく、これらの物体は電気的に中性です。

しかし、電子は非常に小さな粒子であり、その質量はわずかであるため、通常の摩擦でさえ、弱く結合した電子にその原子を離れて別の表面の原子に移動するのに十分なエネルギーを与えます。

このとき、ある物体は電子よりも陽子の方が多く、正に帯電し、電子の多い物体は逆に負の電荷を蓄積します。 この状況は、電荷不均衡または電荷分離と呼ばれます。

しかし、ご存知のとおり、自然は常にバランスを回復しようと努めているため、帯電した物体が別の物体と接触すると、自由電子はすぐにこの機会を利用して、必要な場所、欠けている場所に到達し、マイナスに帯電した物体は放置されます。バランスを回復します。

マイナスに帯電した物体からの電子の飛び出しは、誰もがよく知っている現象、静電気であり、静電気放電とも呼ばれます。

幸いなことに、これはすべての物体で起こるわけではありません。そうでなければ、私たちは常にショックを受けるでしょう。

ほとんどの場合、弱く結合した電子は材料、つまり導電体に所有されており、その最も顕著な代表は金属です。 しかし、誘電体、絶縁体、電流をあまり通さない材料では、電子は固く結合されており、他の材料の原子に自由に移動することができません。

より高い確率で、導体が誘電体と相互作用するとき、つまりある材料が別の材料とこすれるときに、放電の蓄積が正確に発生します。

たとえば、人体は電流の導体であるため、カーペットの上を歩くと、足とカーペットとの摩擦により体内の電子がカーペット上に移動します。 同時に、カーペットの素材であるウールは誘電体であるため、強く結合した電子の分離に抵抗します。

そして、あなたがカーペットの上にいる瞬間、あなたの体とカーペットは電気的に中性のままですが、それらはすでに放電の分離を持っています。

そして今、金属製のドアハンドルに触れるだけで、すぐに静電気が発生するのを感じます。 問題は、金属ハンドルからの自由電子が手に飛び、カーペットに飛び乗って体から失われた電子と置き換わることです。

これで、静電気とは何か、そしてなぜ静電気が発生するのかが理解できたと思います。 ちなみに、自然界で最も顕著な現象は稲妻です。

特定の条件下では、雲の中で電荷の分離が発生し、その後この不均衡が中和され、電子が放出されて他の物体（家、地球、さらには別の雲）に吸収され、巨大な閃光（稲妻）が形成されます。

静電気防止

したがって、静電気の性質を理解すれば、家庭だけでなく職場でも効果的に静電気を防ぐことができます。

静電気保護対策には主にいくつかの種類があります。

自由電子の散乱条件の作成

静電気の発生・蓄積を防ぐ

接地

静電気を防ぐ主かつ最も重要な手段は次のとおりです。 接地組織 洗濯機、車、旋盤などの導電性の非活物質。 これは、結果として生じる自由電子が最小の抵抗の経路をたどって地面に放出されるように行われます。

ほとんどの家電製品（冷蔵庫、洗濯機など） この目的のために、電源ケーブルの 3 番目の黄緑色の接地線が使用され、それを使用してネットワークに接続されます。 他の場合には、別のワイヤがハウジングに供給され、接地システムにも接続されます。

自動車の場合、導電性のストリップまたはチェーンが使用され、その一端が車体に取り付けられ、もう一端が地面に接触します。

もっと 静電気を防ぐ一般的な方法の 1 つは、 誘電材料の導電率の増加 、そのおかげで自由電子を除去することができます。

これは、導電性のコーティングや材料を誘電体に適用することによって実現されます。たとえば、導電性材料の表面フィルム、薄い箔などです。

特に日常生活では、静電気防止剤と呼ばれる特殊な製品を使用することができます。これは、多くの女性が私たちが話していることを理解していると思います。

この帯電防止スプレーは通常、脱イオン水とアルコールの混合物に溶解した導電性ポリマーで構成されています。 表面を処理した後、溶液は蒸発し、ポリマーは薄い導電性フィルムの形で残り、物体の表面に電荷が蓄積するのを防ぎます。

同様の効果は、空気湿度を 60 ～ 70% に高めることによっても達成され、この温度では誘電体の表面に水分の薄膜が現れ、これにより材料の十分な表面導電率が確保されます。

空気イオン化

空気イオン化も静電気を防ぐ効果的かつ手頃な手段です。

このために、特別な装置、つまりファンによって分配される正および負に帯電したイオンの流れを生成するイオナイザーが使用されます。 これらは周囲の物体の反対極性の分子に引き寄せられ、それらの静電荷を中和します。

上記の方法で静電気に対処できない場合は、より根本的な対処が可能です。 たとえば、弱く帯電している、またはまったく帯電していない他の素材の日用品を使い始めます。 車のカバーを交換したり、家用のスリッパを買い替えたり。

静電気から保護する他の効果的な方法を知っている場合は、必ず記事のコメントに書いてください。多くの人にとって有益で興味深いものとなるでしょう。 また、いつものように、健全な批判、質問、提案を歓迎します。喜んでコミュニケーションさせていただきます。

起源

摩擦による誘電体の帯電は、原子力と分子力の違い（材料の電子仕事関数の違いによる）により 2 つの異なる物質が接触すると発生することがあります。 この場合、接触表面上に反対の符号の電荷を持つ電気層が形成されることにより、電子（液体および気体、イオンも）の再分布が発生します。 実際、ある物質の原子や分子は、より強い引力を持っており、別の物質から電子を奪います。

一方、このような電圧は、マイクロプロセッサやトランジスタなど、さまざまな電子機器の要素にとって危険となる可能性があります。したがって、無線電子部品を扱う場合は、静電荷の蓄積を防ぐための措置を講じることをお勧めします。

稲妻

水蒸気で飽和した気流の動きの結果、静電気を運ぶ雷雲が形成されます。 放電は、異なる帯電をした雲の間、または多くの場合、帯電した雲と地面の間で形成されます。 ある電位差に達すると、雲間や地上で雷放電が発生します。 落雷を防ぐために、放電を直接地面に導く避雷針が設置されています。

ノート

こちらも参照

リンク

ウィキメディア財団。 2010年。

他の辞書で「静電気」が何であるかを調べてください。

静電気- 静電気を参照... ロシアの労働保護百科事典

静電気。電流の場合と同様、動いていない静止状態での一定量の電気料金。 原則として、帯電していない原子には、同じ数の正と負の電子があります。 ... 科学技術事典

静電気- 3.1 静電気: 正と負の電荷の分離、表面または誘電体の体積内または表面上の自由静電荷の保存と緩和に関連する一連の現象。 規範および技術文書の用語を収録した辞書リファレンスブック

静電気- 静電気 (с) eng 静電気 fra électricité (f) statique deu statische Elektrizität (f) spa electricidad (f) estática … 労働安全衛生。 英語、フランス語、ドイツ語、スペイン語に翻訳

静電気- 統計情報のステータス: engl. 静電気ヴォク。 statische Elektrizität、frus。 静電気、異常。 électricité statique, f … Fizikos terminų žodynas

電気は静電気です- 静電気: 正と負の電荷の分離、表面または誘電体の体積内または表面上の自由静電荷の保存と緩和に関連する一連の現象。 公式用語

電気- (電気) 電気の概念、電気の生成と使用 電気の概念、電気の生成と使用に関する情報 コンテンツとは、物理的な構造によって決定される性質や現象を表現する概念です。 投資家百科事典

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