Статическое электричество для здоровья человека

Вредно ли для людей статическое электричество?

Техника безопасности. Всё ниже написанное касется только бытового статического электричества в классическом его определении.

Статическое электричество имеет одну интересную особенность — заряд весь накапливается на поверхности проводника. В случае человека — в поверхностном роговом слое кожи. Если человек изолирован и заряжен, то его здоровью ничего не угрожает, так как электрическое поле внутри тела (под роговым слоем кожи) отсутствует. Это физика.

Человека с электрической точки зрения можно рассматривать как последовательное соединение сопротивления величиной R ≈ 1,5 kΩ и конденсатора емкостью C ≈ 100 пФ (особо недоверчивым сюда). Такая RC-цепь может работать в разных режимах. Нас интересует режим разряда конденсатора-человека, который уже накопил заряд (гуляя по ковру в сухом помещении) и случайно коснулся холодильника. Раздался треск в месте касания, там же появилась искра и человека как бы ударило током. Опасно ли это было?

Характерное время разряда RC-цепи равно t₀ = RC ≈ 1,5×10⁻⁷ сек. Не вдаваясь в дебри экспоненциальной функции убывания заряда, умножим это время на 3, считая, что весь процесс разряда длится t = 3t₀ = 4,5×10⁻⁷ сек. За это время выделяется энергия Е = CU²/2 ≈ 4,5×10⁻⁴ Дж, где U = 3000 В — пробивное напряжение в сухом воздухе на расстоянии 1 мм. Соответствующая выделенная мощность в искре равна W = E/t ≈ 1 кВт. Пренебрегая потерями энергии на звук и искру, найдём величину тока разряда I = W/U ≈ 300 мА.

Такой ток смертелен для человека. Остановка сердца гарантирована, если ток пройдёт через тело. Но дело-то в том, что он как раз и не проходит через внутренние органы. Этот ток течёт через поверхностный роговой слой кожи человека и сам по себе безвредный. Но ток импульсный (

0,45 мкс) и обязан индуцировать соответствующий ток в подкожных мышцах, близких к точке касания, где плотность тока выше. Вот индуцированный в подкожных мышцах ток по-видимому и вызывает реакцию мышц и болевое ощущение передаваемое нервной системой. Индуцированный ток в сотни и более раз меньше прямого импульсного тока по поверхности кожи и, из-за слабости своей, он может действовать только на расслабленные мышцы в области близкой к точке касания.

Личный опыт. Вершина горы. Туман. Странный звон. Подходим к железному триангулятору на вершине, тональность звона меняется. Кто-то снял шапку. Волосы у него стали дыбом. Все сняли шапки. Хохот у всех. С ключом в руке подхожу к триангулятору. Возникает сине-зелёная дуга между концом ключа и железом триангулятора с расстояния 3-5 мм. У меня никаких ощущений кроме восторга, который длится более минуты. Кто-то предположил, что это опасно и может ударить молния. Сразу возник страх. Бегом все вниз. Молния так и не ударила. Внизу пожалели, что не оценили подарок судьбы — Огни святого Эльма.

Совет шутникам. Если вы знаете, что электрически заряжены, то осторожно подойдя к товарищу/подруге сзади, коснитесь пальцем его мочки уха. Раздастся треск искры, ваш товарищ завизжит от ужаса, а вы даже не почувствуете удара током из-за напряженных мышц вашего пальца. Проверено опытом. Но даже не пытайтесь так пошутить, если ваш товарищ бегает быстрее вас.

Источник

Влияние статического электричества на организм человека

Статическое напряжение приносит пользу, а иногда и неприятности. Попробуем разобраться почему. На дружеской вечеринке смешайте в чашке ложку соли и щепотку перца. Попросите друзей разделить смесь на составляющие. После бесполезных попыток продемонстрируйте им небольшой эксперимент. Расчешите волосы пластиковой расческой, а затем дотроньтесь ею до содержимого чашки. Частицы перца сами выскочат из емкости. В основе этого забавного опыта лежит интересное явление статического электричества.

Определение электричества

Под словом «электричество» ученые подразумевают определение взаимодействия электрических зарядов. Их движение упорядочено, чтобы люди могли пользоваться разнообразными приборами и механизмами: от чайника до троллейбуса. Статическое электричество не спешит запускать в работу холодильник или мобильный телефон. Оно находится в состоянии релаксации. То есть, свободный заряд сохраняется, пока не возникнут условия для движения. Это довольно просто: представьте пожарного, который ждет сообщения о возгорании жилого дома.

Открытие статического электричества

Многих людей интересует когда произошло открытие статического электричества? Примерно восемь тысяч лет назад наши предки приручили диких коз и овец. Они заметили, что изделия из шерсти обладают необычной способностью накапливать заряд. Впервые понятие о статическом электричестве пытался сформулировать древнегреческий математик Фалес. Для своих опытов он использовал янтарь. Камень притягивает мелкие легкие частицы, если натереть его шерстяной тканью. Тогда из этого явления не смогли извлечь пользу. Электрон по-гречески янтарь. В честь него гораздо позже назвали элементарную частицу с отрицательным зарядом.

Спустя две тысячи лет придворный врач английской королевы Уильям Гилберт описывает, что такое статическое электричество. В своём научном труде по физике он подчеркивает родственную природу электричества и явления магнетизма. Исследования британца стали началом для подробного изучения темы среди коллег в Европе. Более четкое понятие о статическом электричестве дал опыт Отто фон Герике. Немец собрал первый электростатический механизм. Это был шар из серы на железном стержне. В результате ученый узнал, что предметы под воздействием электричества могут не только притягиваться, но и отталкиваться друг от друга.

Причины возникновения статического электричества

Сегодня причины возникновения статического электричества хорошо изучены. Это явление наблюдается на поверхностях некоторых предметов в результате взаимодействия с другими материалами. Сила заряда и его способность сохраняться зависят от их свойств и состава. Самый простой пример взаимодействия тел – трение. Чем интенсивнее и быстрее девушка расчёсывает волосы, тем сильнее образуется заряд. Статическое электричество окружает людей повсюду, но они замечают его не всегда. Электростатические заряды образуются в солнечную погоду при передвижении на автомобиле. Они накапливаются от напряжения, которое возникает между асфальтом и кузовом. Если водитель не использует антистатик, это приведет к искре.

На языке физиков такой процесс называется электролизация. Она возникает при трении двух разных материалов – диэлектриков, которые слабо проводят электрический ток. Если у диэлектриков одинаковые характеристики, то заряд не образуется. Другой вариант как получить статическое электричество – взаимодействие диэлектрика и заизолированного проводника. То есть при условии, что проводник не может поделиться полученной электростатической энергией с другим предметом.

Опасность статического электричества для организма человека

Большинство опасных явлений статического электричества в повседневной жизни человек просто не замечает; незначительные неприятности могут возникнуть при использовании одежды из шерсти или синтетики. Величины токов в этом случае очень небольшие и не оставляют травм. На бытовом уровне это вполне безопасно. Сложности появляются, когда речь заходит о промышленном производстве, предприятиях перерабатывающей отрасли или машиностроения. В больших количествах электростатические заряды присутствуют на производстве. Станки, сепараторы, ленты транспортера могут обладать значительным потенциалом.

Если таких факторов много, образуется электрическое поле с высокими показателями напряженности. В этой обстановке находится не только некомфортно, но и опасно для здоровья. Главная причина для беспокойства в условиях опасного производства — пожарная опасность статического напряжения. На поверхности оборудования или одежды может накопиться большой заряд. Речь идет о работе с легковоспламеняющимися жидкостями, горючими газами и взрывоопасными смесями. Искра может стать причиной серьезной аварии.

Защита от статического электричества для организма человека

Чтобы защитить организм человека и избежать неблагоприятного воздействия статическим электричеством, разработан государственный стандарт показателя напряженности электростатических полей. Его максимально допустимый уровень 60 кВ/м в час. Они могут изменяться от времени нахождения рабочего в опасном помещении. Измерить уровень заряда статического электричества – задача для профессионала. Ключевым показателем является зависимость сопротивления поля (его способность препятствовать прохождению тока) и его напряженности (отношение силы поля к величине заряда). На этом основывается работа измерительных приборов.

Влияние статического электричества на организм человека может быть губительным и вызывает различные заболевания, в том числе психические. Если говорить о производственной безопасности в целом, основных способов борьбы два:

Снижение возможности образования электростатических зарядов.
Устранение накопления электростатических зарядов.

Чтобы уменьшить трение – детали оборудования шлифуют и смазывают. Для изготовления механизмов применяются одинаковые материалы. Избавиться от зарядов можно с помощью заземления станков.

Статическое электричество может сыграть злую шутку при распылении или разбрызгивании жидкостей с низкими показателями проводимости тока. Это чревато их воспламенением.

Проблема решается использование специальной тары и условиями обработки. К индивидуальным средствам защиты от статического напряжения можно отнести несколько наименований:

Специальная одежда (штаны и куртка).
Обувь с подошвой, обеспечивающей изоляцию.
Перчатки.
Браслеты для снятия диэлектрического напряжения.

Польза статического электричества для организма человека

Статическое электричество приносит не только вред, но и пользу для организма человека. С развитием технологий, люди приручили статическое напряжение и научились извлекать из него выгоду. Так явление успешно используется при ламининации пиломатериалов, в бумажной промышленности. Накопленный заряд помогает при изготовлении и нанесении этикеток и при качественной порошковой покраске автомобилей.

Статическое напряжение. Детская забава или смертельная опасность?

Просто о сложном

Под словом «электричество» ученые подразумевают взаимодействие электрических зарядов. Их движение упорядочено, чтобы люди могли пользоваться разнообразными приборами и механизмами: от чайника до троллейбуса. Статическое электричество не спешит запускать в работу холодильник или мобильный телефон. Оно находится в состоянии релаксации. То есть, свободный заряд сохраняется, пока не возникнут условия для движения. Это довольно просто: представьте пожарного, который ждет сообщения о возгорании жилого дома.

Как открыли статическое электричество

Примерно восемь тысяч лет назад наши предки приручили диких коз и овец. Они заметили, что изделия из шерсти обладают необычной способностью накапливать заряд. Впервые понятие о статическом электричестве пытался сформулировать древнегреческий математик Фалес. Для своих опытов он использовал янтарь. Камень притягивает мелкие легкие частицы, если натереть его шерстяной тканью. Тогда из этого явления не смогли извлечь пользу. Электрон по-гречески янтарь. В честь него гораздо позже назвали элементарную частицу с отрицательным зарядом.

Немного науки

Опасность статического электричества

Большинство явлений статического электричества в повседневной жизни человек просто не замечает. Незначительные неприятности могут возникнуть при использовании одежды из шерсти или синтетики. Величины токов в этом случае очень небольшие и не оставляют травм. На бытовом уровне это вполне безопасно. Сложности появляются, когда речь заходит о промышленном производстве, предприятиях перерабатывающей отрасли или машиностроения. В больших количествах электростатические заряды присутствуют на производстве. Станки, сепараторы, ленты транспортера могут обладать значительным потенциалом.

Защита от статического электричества

Чтобы избежать неблагоприятного воздействия этого явления, разработан государственный стандарт показателя напряженности электростатических полей. Его максимально допустимый уровень 60 кВ/м в час. Они могут изменяться от времени нахождения рабочего в опасном помещении. Измерить уровень заряда статического электричества – задача для профессионала. Ключевым показателем является зависимость сопротивления поля (его способность препятствовать прохождению тока) и его напряженности (отношение силы поля к величине заряда). На этом основывается работа измерительных приборов.

Снижение возможности образования электростатических зарядов.
Устранение накопления электростатических зарядов.