Почему нас бьет током одежда, машина и окружающие предметы

Искры из свитера

На улице мороз —35 градусов. А в панельном многоэтажном доме тепло и сухо. Захожу в квартиру. Снимаю верхнюю одежду, сапоги и в толстых шерстяных носках иду по ковру в дальний конец комнаты, чтобы повесить свитер из шерсти.

Когда прохожу мимо жены, то в нее из свитера летят искры. Слышу: “Почему бьешься током?” Вот после этого случая и решил объяснить, откуда появляется высокий потенциал напряжения в современной квартире и почему нас бьет током одежда, мебель и даже автомобиль.

Надеюсь, что это поможет предупредить случаи появления статического электричества и снизить его опасные факторы для людей, одежды и электроники. Ведь мы никак не способны своими органами ощущать возникновение опасных потенциалов, но, одновременно, подвергаемся в результате их воздействия неприятным ощущениям и электрическим травмам.


Как возникает электрический ток

Со времен школы нам известно, что под термином тока понимается процесс протекания заряженных частиц в каком-то определенном направлении. Причем это происходит в результате приложения внешней силы от источника напряжения высокого потенциала.

Носителями зарядов в металлах выступают электроны, имеющие отрицательный потенциал. В воздушной среде, состоящей из смеси различных газов, а также в жидкостях ток создают положительно и отрицательно заряженные ионы: катионы (+) и анионы (—).

Причем, в электротехнике принято за направление электрического тока принимать перемещение зарядов от положительного полюса к отрицательному, как показано на картинке для воздушной среды.

Как протекает электрический ток в газах
Заряженные частицы за счет приложенной энергии аккумуляторной батареи собираются на электродных пластинах и создают электрический ток при достижении критической величины пробоя диэлектрического слоя воздуха. Ускорить этот процесс помогает ионизация среды, например, за счет нагрева пламенем открытой горелки.

На электродах постоянно происходит накопление и стекание статических зарядов. Этот процесс зависит от различных внешних факторов.

Непосредственное протекание электрического тока наблюдать мы не можем, но способны оценить его действие по косвенным, второстепенным явлениям:

  1. показаниям измерительных приборов;
  2. нагреву проводников;
  3. изменению химического состава веществ;
  4. образованию силового электромагнитного поля, которое начинает взаимодействовать с соседними токами и магнитными полями.

Почему людей бьет током

Чтобы понять суть этого вопроса надо представить физиологическую структуру нашего организма. Состав тела человека можно выразить упрощенно и разделить на протеины, жиры, минералы и жидкость.

Состав тела человека
Общее количество воды в организме достигает порядка 60% от общего веса. У детей этот показатель несколько выше, а у пожилых — понижен.

Преобладание влаги в организме обеспечивает хорошую электрическую проводимость наших органов. Если к двум любым точкам тела приложить разность потенциалов, то, благодаря низкому сопротивлению, сразу начинает протекать ток в результате ионизации жидкости на катионы и анионы.

Профессиональные электрики, зная эти качества организма, при работе под напряжением применяют защитные диэлектрические средства, которые блокируют прохождение тока через человеческие органы.

Однако в бытовых условиях никто ими не пользуется. Люди ходят в облегченной домашней одежде и обуви, которая хорошо обеспечивает доступ воздуха к коже и, одновременно, не создает защиту от поражения электрическим током.

Чем опасно электричество для человека

Ионизация, сопровождающая прохождение электрического тока по жидкостям нашего тела, приводит к нарушению физиологического состава органов, изменениям естественного хода химических реакций. При больших энергиях начинают развиваться тепловые процессы, создающие закипание влаги, а подчас и ожоги, выгорания тканей.

Работой мышц управляет мозг за счет посылки специальных импульсов по нервным каналам. Посторонние электрические токи нарушают действие центральной нервной системы, мозга и всего организма. Может возникнуть судорожное сжатие и удержание мышц, когда человек становится беспомощным.

Самые опасные пути тока через организм

Наибольшую опасность таят токи, проходящие через сердечную мышцу. Они могут нарушить ее работу, вызвать сбои, фибрилляцию, остановку.

Фибрилляция сердца
Величина тока всего в 50 миллиампер (примерно половина нагрузки лампочки для карманного фонарика) уже приводит к трагическим последствиям.

Этих ситуаций необходимо избегать.

Опасными путями протекания электрического тока являются:

  1. прикосновение к противоположным потенциалам двумя руками;
  2. создание контактов через левую руку и правую ногу.

В этих двух случаях внешний ток проходит через сердечную мышцу и повреждает ее. Поэтому следует избегать создания поз, обеспечивающих вероятность прохождения таких токов, что и делают грамотные электрики, работая правой рукой, когда левая находится в кармане одежды.

Что такое статическое электричество

Человек постоянно живет в воздушной среде, представляющей смесь различных газов и растворенных в них жидкостей. С точки зрения электротехники здесь носителями зарядов являются заряженные ионы.

Характеристики веществ по трибоэлектрическому эффекту
Они в естественных условиях под влиянием различных внешних сил скапливаются как потенциал на одних предметах и уходят с других. Причем процесс происходит в обе стороны и на каком-то этапе поддерживается статическое равновесие, баланс.

Вещества в природе обладает различными физическими свойствами со способностями накапливать заряды определённых знаков. Для их классификации создана шкала трибоэлектрического эффекта.

Небольшая часть различных материалов по результатом этой характеристики показана на картинке ниже.

Как создаются статические заряды

Диаграмма трибоэлектрического эффекта наглядно показывает, что натуральные предметы из древесины, бумаги, хлопка и стали не обладают способностью накапливать заряды, являются нейтральными к ним. Поэтому хлопчатобумажная одежда, особенно нательное нижнее белье, всегда считается полезным и экологически безопасным.

В то же время изделия для одежды из кожи, шерсти, пластмасс различных видов накапливают на себе положительный или отрицательный заряд потенциала.

Если в шерстяных носках пройтись по ковру, то на теле сразу начинает скапливаться положительный потенциал поля статики. Когда на полу уложен линолеум, то результат будет тот же самый. Причем, заменив шерстяные носки комнатными тапочками на резиновой подошве, мы ничего не изменим: заряд будет скапливаться прежним способом.

Предметы из пластика (пенопластовые утеплители, различные виды тары и игрушек, пластиковые окна) накапливают на себе потенциал с отрицательным зарядом.

Интересен тот факт, что в зимнее время естественная влажность воздуха, приходящего с улицы, понижена. Это способствует скоплению зарядов на любых веществах в силу повышенного сопротивления сухой среды протеканию электрического тока.

Также учтем, что бетонные строительные конструкции, включая плиты многоэтажных зданий, также усугубляют накопление электрических зарядов внутри жилых помещений.

При движении человека, а зимой на нас надето много различной одежды, происходит трение материалов между собой, вызывающее процессы электризации, скопление высоких потенциалов.

В продаже и на специализированных предприятиях имеются измерительные приборы, способные анализировать напряжение статического электричества. Для сведения:

  • тело человека, погулявшего по ковру в носках из шерсти, получило заряд потенциала в шесть киловольт;
  • корпус автомобиля, который проехал по шоссейной дороге, приобрел заряд до десяти киловольт;
  • ременная передача, передающая крутящий момент от одного шкива другому, зарядилась до 25 киловольт.

Это очень высокие величины, но на практике они причиняют небольшой вред потому, что не обладают достаточной для этого мощностью потенциала и создают маленькие искровые разряды. Их действие проявляется снижением работоспособности, покалываниями или пощипыванием кожи, судорожными подергиваниями мышц.

Когда же разряды статики происходят в среде горючих газов либо легковоспламеняющихся жидкостей, то вполне может возникнуть пожар.

Действие статического разряда на микросхему
Они же часто являются причиной неожиданного отказа дорогостоящей электронной техники, в состав которой входят очень чувствительные полевые транзисторы, микропроцессоры, логические элементы на микросхемах.

Простое прикосновение к корпусу этих элементов провоцирует стекание тока статики через полупроводниковые переходы и способно повредить их. Наибольшую опасность представляют первые 10 миллисекунд контакта.

Неисправность электроники может проявляться разбалансировкой ее электрической схемы из-за создания небольших скрытых дефектов полупроводников, снижающих их выходные характеристики, но явно не нарушающих параметров работоспособности.

Скопление зарядов статики отрицательно сказывается на здоровье людей и работе электронной аппаратуры. Их надо избегать и предотвращать.

Как снизить ток статического разряда

Накопление высоковольтных потенциалов на одежде и окружающих тело человека предметах нарушает физическое равновесие, снижает бодрость, ухудшает самочувствие.

Больше всего скоплению статики способствуют синтетические ткани, затем идет шерсть и кожа. Однако, пропитка предметов одежды специальными растворами «Антистатика» позволяет снизить эти процессы.

Напряжения на теле человека при контактах с различными материалами
Положительное влияние на снижение зарядов оказывает улучшение токопроводящих свойств воздуха, которое обеспечивается за счет распыления аэрозолей с химическими реагентами или добавление их при полоскании одежды во время стирки.

Самым доступным методом считается поддержание влажности в комнате на оптимальном для человека уровне. Этому способствуют:

  1. регулярная система проветриваний;
  2. наличие в комнатах домашних растений или аквариума с рыбками;
  3. правильная установка и работа систем пароизоляции и гидроизоляции жилого здания.

Даже такой бюджетный прием, как развешивание на батареях отопления немного смоченной одежды позволяет повысить влажность воздуха и снизить накопление статического электричества.

Предотвратить накопление зарядов, собираемых обувью с резиновой подошвой способны специальные антистатические стельки из натуральных материалов (смотри таблицу трибозлектрических эффектов).

Однако, наиболее эффективный метод борьбы со статикой заключается в создании системы выравнивания потенциалов, которая в комплексе с контуром заземления здания предназначена для полного обеспечения мероприятий электрической безопасности жильцов.

Подобная работа выполняется по проекту один раз, а защищает человека постоянно. Она позволяет поддерживать бодрость духа, снижает усталость, нормализует кровяное давление в организме, способствует хорошему настроению.

Результаты использования заземления
Домашний мастер, занимающийся ремонтом электронной аппаратуры, при выпаивании транзисторов, микросхем и диодов должен пользоваться паяльником с заземленным корпусом или специальным браслетом, комплектом одежды и обуви с антистатическими свойствами. Это позволит избежать дефектов, связанных с действием статического электричества.

Большие неприятности владельцам автомобилей доставляют заряды высоких потенциалов, собираемые корпусом машины во время езды по трассе в сухую погоду. Они при выходе водителя на дорогу создают не только болезненные ощущения, но и могут вызвать поджог бензина за счет потока разлетающихся искр.

Ремни антистатики автомобиля
Народные умельцы рекомендуют использовать ремни «Антистатика», которые крепят снизу на кузов одним концом, а другой при движении соприкасается с дорожным полотном и снимает часть накапливающегося статического заряда.

Следует учитывать, что подобная система эффективно работает на автомобилях, предназначенных для перевозки различных легковоспламеняющихся жидкостей и в ее составе работает не ремень с встроенной тонкой проволочкой, а металлическая цепь, постоянно трущаяся по дороге. Только ее хороший контакт способен отводить опасный потенциал.

Однако, вопрос предотвращения скопления статических зарядов на корпусе автомобиля решается ведущими производителями во время разработки проектной документации. Они включают специальные устройства и контактные кнопки на органах управления и дверцах машины. На фотографиях ниже эти контакты выделены зеленым цветом.

Контакты снятия статического заряда на автомобиле
Для лучшего закрепления материала статьи рекомендуем посмотреть видеоролик владельца Alexander Clikevich “Статическое электричество”.

Если же у вас еще остались вопросы по теме: “Почему бьет током одежда и окружающие предметы”, то можете задать их в комментариях. А сейчас у вас благоприятное время поделиться этим материалом с друзьями в соц сетях.

  1. 5
  2. 4
  3. 3
  4. 2
  5. 1
(4 голоса, в среднем: 5 из 5)

Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *