Статическое электричество. Заряды статического электричества образуются при деформациях, дроблении твердых тел, разбрызгивании жидкостей

Заряды статического электричества образуются при деформациях, дроблении твердых тел, разбрызгивании жидкостей, трении твердых тел, транспортировании газов, сыпучих тел и жидкостей. Эти процессы сопровождаются сообщениями телам избыточной внутренней энергии, что приводит к повышению температуры тела относительно окружающей среды и эмиссии электронов с поверхности тел (эффект Крамера). Облачко электронов, осевших на поверхности диэлектрического тела, создает отрицательный статический заряд. Атомы тела, отдавшие свои электроны, превращаются в ионы и образуют положительный заряд. В результате трения тел на их поверхности образуется двойной электрический слой (ДЭС). Например, при трении металла и диэлектрика на поверхности металла группируются положительные заряды, а на поверхности диэлектрика — отрицательные (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Образование двойного электрического слоя (ДЗС) при трении двух разнородных тел

Процесс электризации усиливается при увеличении силового взаимодействия контактирующих тел, скоростей перемещения твердых, сыпучих материалов, газов и жидкостей.

ДЭС аналогичен конденсатору с емкостью С. При разделении контактирующих поверхностей часть зарядов Q нейтрализуется, а часть сохраняется на телах. При удалении поверхностей друг от друга емкость уменьшается, а разность потенциалов между телами увеличивается, что может явиться причиной образования искры и зажигания горючих газо-, паро- и пылевоздушных смесей. для воспламенения горючих газов, паров жидкостей достаточно возникновения искры при разности потенциалов для различных тел от 300 до 3000 В. Например, пары бензина воспламеняются от искры при разности потенциалов 300 В.

При изготовлении, обработке и транспортировке дисперсированных материалов происходит электризация частиц при их соударении друг с другом и со стенками оборудования. Перекачка диэлектрических жидкостей (бензина, керосина и др.) по трубопроводам сопровождается электризацией, которая связана с механическим разделением ДЭС на границе жидкой и твердой фаз. Электризация капель происходит также при разбрызгивании жидкостей.

Статическое электричество представляет следующие опасности для человека. Длительно протекающий через человека ток вызывает функциональные изменения в работе ЦНС и ССС, что проявляется в снижении активности деятельности, угнетенности психики. Кратковременный электрический разряд вызывает у человека рефлекторное движение, что может привести к попаданию его в опасную зону и к травмированию.

По статистическим данным искровые разряды являются причиной 60% всех взрывов на взрывопожароопасных производствах.