Вредное и полезное воздействие статического электричества: Страница не найдена — Строительство котельных

Содержание

Исследовательский проект «Статическое электричество в нашей жизни»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

г. Новосибирска

«Средняя общеобразовательная школа № 158»

Калининский район

Секция: окружающий мир

Научно – исследовательская работа

по теме:

«Статическое электричество в нашей жизни»

Выполнил: Калашников Артём Александрович,

ученик 3А класса

Руководитель: Гребенщикова Наталья Викторовна,

учитель начальных классов

высшей квалификационной категории,

контактный телефон: 276-35-21

Новосибирск, 2018

Содержание

Введение…………………………………………………………………… 3

1.Теоретическая часть……………………………………………………

4

1.1. Статическое электричество……………………………………………4

1.2. Как происходит электризация…………………………………………6

2. Практическое изучение статического электричества ………………… 7

2.1.Опыты со статическим электричеством……………………………… 7

2.2 Социологическое исследование ……………………………………….11

3. Роль статического электричества в окружающей среде………….12

3.1. Когда электризация тел вредна………………………………………..12

3.2. Когда электризация тел полезна…………………………………………………… 13

4. Как защитить себя от негативного воздействия……………………15

Заключение…………………………………………………………………16

Литература………………………………………………………………….18

Приложение…………………………………………………………………19


И в шуме наклонного ливня,

Сомкнувшего землю и высь,

Извилина вспыхнула длинно,

Как будто гигантская мысль.

А. Просолов

Введение

В окружающем нас мире много интересного. Я заметил, например, что когда гладишь кошку, то шерсть кошки поднимается за рукой, и раздаются какие-то щелчки. Когда я дотрагиваюсь до автомобиля, то происходит какое-то непонятное явление – машина иногда щёлкается — «дерётся». Или когда долго расчесываешь сухие волосы, они поднимаются вверх за расческой. Задавая вопрос маме, почему это происходит, слышал ответ: предметы электризуются — это электричество.

Актуальность выбранной темы связана с желанием объяснить непонятные для меня явления.

Чтобы найти ответы на эти вопросы, я решил собрать теоретический материал по интересующей меня проблеме и изучить его. Для этого я отправился в библиотеку, обратился к материалам сайтов интернета. Из книги «Большая книга экспериментов для школьников» я узнал, что существует статическое электричество.

Предмет исследования – статическое электричество как физическое явление.

Объект исследования – особенности статического электричества.

Гипотеза: статическое электричество оказывает не только вредное воздействие, но и приносит пользу.

Цель моей работы: выяснить происхождение статического электричества и его значение в жизни.

Задачи:

  • собрать теоретический материал по теме: «Статическое электричество»;

  • провести опыты со статическим электричеством, объяснить их;

  • выяснить проявление статического электричества в окружающей среде, как с положительной, так и с отрицательной стороны.

Практическая значимость: полученные знания, опыт можно использовать для сообщений и докладов при изучении курса «Окружающий мир», можно поделиться со своими одноклассниками практическими советами по защите от статического электричества.

Сначала, мы рассмотрим следующие понятия:

Электричество – совокупность явлений, в которых обнаруживается существование, движение, взаимодействие заряженных частиц.

Статический – (от греч. «неподвижный») находящийся в состоянии покоя в какой-либо определенный момент.

Протон – элементарная частица, имеющая положительный заряд и входящая в состав всех атомных ядер.

Электрон – элементарная частица, имеющая отрицательный заряд.

1. Теоретическая часть

1.1. Статическое электричество

Электричество, которое никуда не движется, называется статическим.

Так что же знают люди об электричестве?

Слово «электричество» происходит от слова «электрон», которым древние греки называли янтарь. Ещё в 600 году до н. э. греки заметили, что если потереть янтарь об овечью шкуру, то он начинает притягивать лёгкие предметы: перья, стружку, маленькие кусочки бумаги пробки и т. п. С тех пор учёные пытались открыть тайны этой загадочной силы.

Тысячелетиями люди наблюдали такие грозные явления природы, как ослепительная вспышка, огненный зигзаг молнии в небе, раскат грома и не понимали их — поэтому и боялись. Правду говорят: «Гром не грянет – мужик не перекреститься». А какой же гром без молнии? Сколько же миллионов раз должна была сверкнуть молния, чтобы мужик, перекрестившись, наконец-то задумался: а что же это такое?

Между натёртыми кусочками янтаря, притягивающими предметы, и молнией, казалось бы, ничего общего. А ведь всё это – электрические явления. И чтобы доказать родственность столь непохожих явлений, потребовались опять-таки тысячелетия.

Что ж, человек такой тугодум? Да нет, слишком «тонкой материей» оказалось электричество. Большого прогресса в изучении электричества не было достигнуто до 1672 года. В этом году человек по имени Отто фон Геррик построил первый генератор статического электричества. В 1729 году Стефан Грей обнаружил, что некоторые вещества, в частности металлы, могут проводить ток. Такие вещества стали называться «проводниками».

А в далёком XVIII веке проводилось довольно много экспериментов, связанных с защитой от молнии. Попытки изучить молнию были весьма рискованны и часто кончались трагически. Так, в 1753 г. во время опытов от удара молнии погиб русский физик.

Следующий важный шаг был сделан в 1733 году, когда француз по имени Шарль Дюфе открыл положительные и отрицательные электрические заряды, хотя он думал, что это были два разных вида электричества. Беджемин Франклин был первым, кто попытался объяснить, что такое электричество. Но, пожалуй, наука об электричестве начала бурно развиваться с того момента, как в 1800 году Алессандро Вольта изобрёл батарею. Это изобретение дало людям первый постоянный и надёжный источник энергии и повлекло за собой все важные открытия в этой области.

«Русское солнце» взошло над миром благодаря трудам двух замечательных русских инженеров – Павла Николаевича Яблочкова и Александра Николаевича Лодыгина, создателей двух главных видов электрического освещения (лампочку).

И лишь немногим более ста лет назад люди научились использовать электрические силы природы, заставили электричество служить себе. Но уж когда выяснилось, что в нём к чему, люди так крепко «запрягли» его, так приспособили, что всего за двести лет изменили с его помощью облик всей своей жизни.

Электротехника, электроника, электроэнергия, электровоз, электросварка, электростанция, электромузыкальные инструменты… Ну, ни шагу без электричества.

А не надо никуда шагать. Оно здесь, прямо на нас. Стоит стянуть с себя свитер, как… — в тишине раздаётся треск. Откуда взялись эти звуки? Если снимать шерстяную или синтетическую одежду в темноте, то можно заметить, как этот треск сопровождается искорками. Трещит и искрится наша одежда, но лишь тогда, когда мы, снимая её, заставляем тереться, скользить по телу.

Чуть-чуть внимания и обнаружится, что стянутая кофта притягивается к оставшейся на нас рубашке. Что же их тянет друг к другу? Это статическое электричество.

1.2. Как происходит электризация

Электризация тел происходит при их соприкосновении. Предметы, окружающие нас в повседневной жизни, кажутся незаряженными: между ними нельзя заметить притяжения или отталкивания. Когда мы заряжаем предметы трением или с помощью батареи, то рассчитываем обнаружить равные количества противоположных по знаку зарядов. На данном этапе «заряд» — это наименование «притягивать» кусочки бумаги или «отталкивать» такие же тела. Мы представляем себе, что на поверхности предметов что-то скапливается, нечто такое, что может называться электричеством, и то воображаемое скопление электричества именуется нами зарядом электричества, электрическим зарядом или просто зарядом. Чтобы получить большой величины заряд «трением» необходим контакт между телами или взаимодействие.

При соприкосновении двух разнородных веществ из-за различия атомных и молекулярных сил на их поверхности происходит перераспределение электронов (в жидкостях и газах еще и ионов) с образованием двойного электрического слоя с противоположными знаками электрических зарядов. Таким образом, между соприкасающимися телами, особенно при их трении, возникает контактная разность потенциалов, значение которой зависит от ряда факторов – диэлектрических свойств материалов, значения их взаимного давления при соприкосновении, влажности и температуры поверхностей этих тел, климатических условий.

Таким образом, одной из основных причин возникновения статического электричества является взаимодействие тел друг с другом посредством трения.

2. Практическая часть по изучению статического электричества

2.1.Опыты со статическим электричеством

Возникновение статического электричества мы наблюдаем почти ежедневно. Когда мы снимаем с себя шерстяную шапку, она трется о наши волосы. Для начала мы провели несколько опытов, которые наглядно демонстрируют, как происходит электризация тел.

Почему предметы электризуются? Проведём опыты.

ОПЫТ №1

Надуем воздушный шарик и поднесём его к стене. Ничего особенного мы не увидели – шарик падает.

Теперь хорошо потрём шарик шерстяной тканью или о волосы.

Снова поднесём его к стене. Шарик прилип к стене.

ОПЫТ №2.

Надуем воздушный шарик и поднесём его, не касаясь, к мелко нарезанным кусочкам бумаги. Всё осталось без изменений. Но стоит потереть шарик о шерстяную ткань и вновь поднести его к кусочкам бумаги, как бумага начнёт подниматься и прилипать к шарику.

ОПЫТ №3.

Поднесём обычную шариковую ручку к кусочкам бумаги – ничего интересного мы не видим. Потрём ручку о волосы и поднесём её к кусочкам бумаги – бумага, как по волшебству, прилипнет к ручке.

Это потому…

…что при трении шарика о шерстяную ткань, ручки о волосы, они электризуются и приобретают способность притягивать к себе тела, как магнит.

Из книги «Занимательная физика» я узнал, что все тела состоят из мельчайших частиц, называемых атомами. В свою очередь, атомы состоят из ещё более мелких частиц. Их называют протонами и электронами. Протоны имеют положительный заряд, обозначаемый знаком плюс (+), электроны – отрицательный заряд, обозначаемый знаком (-). Заряды с противоположными знаками притягиваются, заряды с одноимёнными знаками отталкиваются. Атомы содержат одинаковое количество протонов и электронов, поэтому положительные заряды уравновешиваются отрицательными. Протоны находятся в неподвижном состоянии и представляют собой ядро атома. Электроны, напротив, постоянно вращаются вокруг ядра . Когда мы трём шарик о шерстяную ткань, отдельные электроны атомов шерсти отрываются и переходят на шарик. Шарик, получив избыток электронов, электризуются. Тело электризуется, если количество электронов в нем увеличивается или уменьшается. А когда количество заряда становится достаточно большим, происходит электрический разряд, проскакивает искра.

Наэлектризованные тела либо притягиваются, либо отталкиваются. Для этого проведём ещё один опыт, чтобы узнать, когда это происходит.

ОПЫТ №4.

Надуем два воздушных шарика и привяжем их к двум концам одной нити.

Потрём оба шарика шерстяной тканью. Возьмём за середину нити так, чтобы оба шарика повисли на одном уровне и увидим, что шарики отталкиваются друг от друга.

Но только стоит между шариками вставить лист бумаги… — шарики сближаются.

Это потому…

…что предметы, наэлектризованные одинаково, приобретают одинаковый заряд. А так как одноимённые заряды отталкиваются, то шарики, оба имеющие отрицательный заряд, удаляются друг от друга. Лист бумаги не наэлектризован, он имеет одинаковое количество отрицательных и положительных зарядов; его положительные заряды притягивают отрицательные заряды шариков. Наши опыты позволяют сделать выводы о том, как взаимодействуют заряженные тела: тела, имеющие заряды одинакового знака, отталкиваются. Тела, имеющие заряды разного знака – притягиваются.

После изучения теоретического материала и проведения опытов, я могу объяснить, почему трещит и искрится одежда, почему раздаются щелчки, когда я глажу свою кошку, почему «дерется» машина, почему вслед за расческой поднимаются волосы. Тела при трении электризуются. На них накапливаются заряды разного знака (положительного и отрицательного). Если на теле избыток электронов, оно заряжено отрицательно, если недостаток электронов – положительно. Между сильно наэлектризованными телами происходит электрический разряд.

Теперь могу объяснить, что происходит во время грозы.

Во время грозы облака трутся о воздух в своей нижней части и заряжаются отрицательно. Они притягивают к себе противоположный заряд, который скапливается на почве, на деревьях, на домах, на предметах или на соседних облаках. Когда заряд облака становится слишком большим, происходит электрический разряд – молния, то есть резкое и очень сильное перемещение электрических зарядов от облака на землю или между двумя облаками. Молния видна, как яркая вспышка света. Мы также слышим гром, потому что при вспышке молнии выделяется огромное количество тепла. От этого воздух резко расширяется, вызывая знакомый нам звук грома. Таким образом, МОЛНИЯ – это электрический заряд сильно наэлектризованного облака, направленный к земле

2.2. Социологическое исследование

Изучая материал по данной теме, нам захотелось изучить, насколько хорошо знакомы с этим явлением мои ровесники и школьники постарше.

Мы провели социологический опрос среди учащихся 3 и 6 классов. Результаты ответов представлены в таблице

Вопрос

3 класс

6 класс

1

Знаете ли вы, что такое статическое электричество, электризация?

Да – 14%

Да – 47%

Нет – 86%

Нет – 53%

2

Какой вред приносит статическое электричество?

Никакого – 10%

Никакого – 20%

Неприятные ощущения, когда электризуются волосы, прилипает одежда – 90%

Неприятные ощущения, электризуются волосы, прилипает одежда – 80%

3

Как вы боретесь с неприятными воздействиями статического электричества?

Никак – 60%

Никак – 10%

Применяю воду- 40%

Применяю антисептик или воду- 90%

4

Есть ли польза от статического электричества

Да – 5%

Да – 10%

Нет – 60%

Нет – 40%

Не знаю – 35%

Не знаю – 50%

Результаты ответов на вопрос «Знаете ли вы, что такое статическое электричество, электризация?» говорят о том, что младшие школьники мало знакомы с этим понятием, среднее звено немного лучше.

Дальше продолжили ответы те, кто знаком с понятием электризации. На вопрос: «Какой вред приносит вам статическое электричество?» ребята ответили следующим образом. Из ответов следует, что, чем старше становятся школьники, тем меньше они обращают внимание на неприятные ощущения от воздействия статического электричества, либо удачно с ним борются, о чем свидетельствует следующий ответ на вопрос: «Как вы боретесь с неприятным воздействием статического электричества?». Ребята отвечают, что они используют антисептик или обычную воду.

Ответ на следующий вопрос «Есть ли польза от статического электричества?» дал мне понять, что не только младшие школьники, но и мои ровесники, как и я, очень мало знакомы с тем, какую пользу дает статическое электричество. Еще и поэтому мне захотелось продолжить работу над изучением данной темы.

3. Роль статического электричества в окружающей среде

3.1. Когда электризация тел вредна

Еще в ХIХ столетии были известны вредные действия статического электричества. В ХХ веке вредные проявления статического электричества наблюдаются чаще, так как широко применяются легко электризующиеся вещества: пластмассы, синтетические волокна, нефтепродукты и т. п. Электризация происходит и в быту, и на производстве. Взаимодействие наэлектризованных тел затрудняет выполнение многих технологических операций. Например, электризация волокон вызывает их взаимное отталкивание, что мешает работе ткацких станков.

Заряженную ткань трудно раскраивать. Такая ткань, кроме того, сильно загрязняется вследствие притяжения к ней частичек пыли.

Для избежания вредных последствий электризации тел на производстве применяют различные методы борьбы с этим явлением: заземление оборудования, обработка материалов графитом или бронзовым порошком, увеличение влажности воздуха в помещении. В быту при стирке одежды применяют различные антистатики.

3.2. Когда электризация тел полезна

Статическое электричество может быть верным помощником человека.

Промышленность. Маляр без кисточки. Движущиеся на конвейере окрашиваемые детали, например, корпус автомобиля, заряжают положительно, а частицам краски придают отрицательный заряд, и они устремляются к положительно заряженной детали. Слой краски на ней получается тонкий, равномерный и плотный. Расход краски снижается.

Электрические копчености. При электрокопчении частицы коптильного дыма заряжают положительно, а отрицательным зарядом тушку рыбы. Заряженные частички дыма оседают на поверхности тушки и частично поглощаются ею. Все электрокопчение продолжается несколько минут. Прежде копчение было длительным процессом.

Смешение веществ. Если мелкие частицы одного вещества зарядить положительно, а другого — отрицательно, то легко получить их смесь, где частицы распределены равномерно. Например, на хлебозаводе, при замешивании теста.

С помощью электризации получают искусственные ковры и меха. Для этого измельченные частички шерсти, хлопка или искусственных волокон электризуют, продувая сквозь заряженную металлическую сетку, а на покрытую клеем тканевую основу помещают заряд противоположного знака. Притягиваясь к основе и отталкиваясь друг от друга, частички равномерно распределяются по основе и плотно приклеиваются. После просушки поверхность становится пушистой или ворсистой. Также при помощи статического электричества получают очень красивые ткани типа бархата.

На явлении электризации основано и действие электрокопировальных аппаратов. Свет, отраженный от копируемого документа, падает на положительно заряженную пластину. Из освещенных мест заряд стекает, в результате чего на пластине возникает невидимое «электрическое изображение». Затем на пластину насыпают тонкий слой отрицательно заряженного красящего порошка. Он притягивается к положительному «электрическому изображению», и оно становится видимым. Потом пластину прижимают к бумаге, на которой получается четкий отпечаток. Полученное на бумаге изображение для прочности «припекают» миниатюрной печкой.

Медицина. Влияние статического электричества на организм человека и животного ещё до конца не исследовано. Но уже известно, что электрические разряды, которые возникают вследствие электризации одежды, для людей безвредны, а в некоторых случаях, например при заболеваниях суставов, даже полезны. В медицине статическое электричество используют при создании так называемых электроаэрозолей, при проведение лечения электрофорезом, дефибллятором.

Электроаэрозольтерапия. Сильные электрические поля используются в медицине при создании электроаэрозолей. Они представляют собой лекарственные вещества в виде очень маленьких заряженных капелек, которые при вдохе проникают в лёгкие человека (вплоть до мельчайших легочных ячеек — альвеол), создавая в них запасы постепенно всасывающихся лекарственных или биологически активных веществ.

«Электрофорез» — это введение лекарственного вещества в кожу при помощи постоянного электрического тока. В результате этого вещество накапливается под кожей и оказывает лечебное воздействие от 4 часов до 20 суток. Кроме того и сам метод электрофореза предполагает биологическое воздействие постоянного тока на кожу. При помощи электрофореза в организм проникает около 5-10% вещества, которое использовалось во время процедуры. Препарат усиливает кровоток и стимулирует активное возобновление клеток.

Дефибриллятор. Энергия разряда конденсатора не только привела к возникновению жизни на Земле, но и может вернуть жизнь людям, у которых клетки сердца перестали синхронно сокращаться. Асинхронное (хаотичное) сокращение клеток сердца называют фибрилляцией. Фибрилляцию сердца можно прекратить, если пропустить через все его клетки короткий импульс тока. Устройство, обеспечивающее электрический разряд, прекращающий фибрилляцию сердца, называют дефибриллятором.

4. Как защитить себя от негативного воздействия

Защита от статического электричества в доме. Основной причиной образования статических зарядов является сильная сухость воздуха в помещении. В домашних условиях устранить заряды статического электричества довольно легко, повышая относительную влажность воздуха квартиры до 60 -70% (для этого можно использовать электрические увлажнители). Увлажнить воздух могут мокрые полотенца, развешанные на батареи центрального отопления. Верными союзниками в борьбе со статическим электричеством выступают комнатные растения. Хлорофитум, драцена, фикус, спатифилум способны не только снять статический заряд, но и поглотить частицы тяжелых металлов, дезинфицировать помещение. Электризация устраняется, если к воде, которой протирают пластиковые полы, добавить гидрофильные вещества, например хлорид кальция, а также если протирать электризующуюся поверхность глицерином. Химическая промышленность выпускает препарат «Антистатик», который снимает электрический заряд с синтетической одежды. Бытовые электромеханические приборы большой мощности оборудуются заземляющим контактом через электрическую розетку.

В интерьере квартиры нужно стараться отдавать предпочтение мебели, белью и ковровым покрытиям из натуральных тканей. Природные, экологически чистые материалы – залог отсутствия статического электричества в доме.

Другой важный фактор, влияющий на образование статики в помещении – наличие большого числа электрических приборов, сконцентрированных в одном месте. Следует следить за тем, чтобы она не работала одновременно на протяжении долгого времени.

Защита от статического электричества в автомобиле. Существует целый ряд мер, которые помогут избежать высвобождения статики. Для кузова машины существуют особые полоски антистатического типа. Такая графитовая или алюминиевая полоска будет гасить искры по мере появления. Кроме того, в машину можно одевать только ту одежду, которая гарантированно не копит электричество от трения.

Защита от статического электричества на одежде и обуви. Для того чтобы обезопасить себя от зарядов статического электричества стоит носить одежду из натуральных хлопчатобумажных или льняных материалов. Синтетические вещи нужно обрабатывать специальными спреями – антистатиками, либо полоскать их, используя кондиционер для белья.

Защита от статического электричества в промышленности. Одним из наиболее действенных способов борьбы со статическим электричеством считается заземление. С его помощью образующиеся на поверхности оборудования статические заряды отводятся («стекают») в землю, что препятствует их накапливанию до величины, которая способна вызвать искру.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что поставленные задачи выполнены: изучив специальную литературу и проведя опыты, мы выяснили, что такое статическое электричество, его происхождение и значение в окружающей среде. Статическое электричество – накопление электрических зарядов на предметах, телах. Явление сообщение телу электрических зарядов называется электризацией.

Мне очень понравилась практическая часть моей работы с проведением опытов, социологическое исследование среди моих ровесников, которое стимулировало мою работу.

Мы узнали много интересного и нового о полезных и вредных воздействиях статического электричества. Например, для меня стало открытием, что действие многих приборов основано на законах электростатики, что электризация широко используется в промышленности.

В целом сделали вывод, что статическое электричество не приносит большого вреда для меня и близких мне людей. Мне бы хотелось в дальнейшем продолжить эту работу и познакомиться поближе с другими способами электризации, о которых я узнал в своей работе.

Список литературы:

  1. «Детское экспериментирование» Издательство ТЦ «Сфера»

  2. «Потомучки» ООО Издательство «Астрель» 2002

  3. «Занимательная физика- нескучный учебник»- В.Шабаловский: ТРИГОН- Санкт-Петербург 1997, 415с.

  4. Я познаю мир: Дет. энцикл.: Физика/ Под общ. ред. . – М.: ТКО «АСТ», 1995. – 480с.

  5. «Простые и безопасные научные опыты» С-2008 ООО «Новый формат»

  6. Достоинства и недостатки статического электричества — http://www.electrofaq.com/FAQ2.htm

ПРИЛОЖЕНИЕ

  1. Знаете ли вы, что такое статическое электричество, электризация?

  1. Какой вред приносит вам статическое электричество?

  1. Как вы боретесь с неприятным воздействием статического электричества?

  1. Есть ли польза от статического электричества?

Статическое электричество — какой может нанести и защита чувствительных элементов

Большинство людей на нашей планете уже не представляют себе жизнь без использования электричества. Сфера его применения очень широка. Однако помимо привычного электричества, «бегущего» по проводам, существует и другое, малоприятное явление. Разберемся с тем, что такое статическое электричество.

Краткое содержимое статьи:

Понятие статического электричества

На уроках физики в школе проводится достаточное количество опытов, чтобы получить представление о статическом электричестве. Само явление дает о себе знать практически каждый день: при надевании одежды, расчесывании волос и т.д.

Благодаря действию разного рода причин молекулы и атомы одного вещества с более сильным притяжением вырывают электроны с другого вещества.

Исследования показывают, что явление происходит лишь тогда, когда воздух оказывается сухим. При контакте с телом человека возникают неприятные ощущения, в основном, от неожиданности.


Причины статического эффекта

Одной из главных причин возникновения явления считается трение, которое происходит между двумя поверхностями. Например, когда синтетическая одежда соприкасается с кожей. Еще одна причина заключается в резких температурных перепадах с большой амплитудой.

Радиация способна нарушить баланс между количеством частиц с положительным и отрицательным зарядами и вызвать электрический разряд. Эффекта можно достигнуть и целенаправленно, методом индукции.

Наличие магнитного поля, связанное с большим количеством всевозможной техники, окружающей человека, ведет к возникновению поля электрического. В связи с высокой долей вероятности возникновения статического электричества человечество задалось вопросом о возможном пагубном воздействии явления на организм, а также о потенциальной его пользе.

Вредное воздействие на организм

Воздействие статического электричества на человеческий организм может привести к серьезным нарушениям в его работе. В единичных случаях в быту серьезных проблем не получить, однако длительное воздействие может пагубно сказаться на общем самочувствии:

  • возникают нарушения сна;
  • изменяется тонус сосудов, что влечет за собой общие нарушения сосудистой системы;
  • повышается утомляемость;
  • возникают нарушения в работе нервной системы;
  • возможно появление мышечного тика.

Указанные проявления требуют повышенного внимания к одежде и постельному белью. Лучше отдать предпочтение натуральным материалам, поскольку синтетические волокна повышают вероятность возникновения рассматриваемого явления. В целом можно утверждать, что существует определенная степень опасности статического электричества для организма человека.


Положительные стороны

Помимо отрицательных сторон статики есть и положительные, которые дают о себе знать, прежде всего, в сфере промышленности. Например, благодаря ей возможно повышение качества ламинирования ДСП и МДФ. Пленка фиксируется на материале перед попаданием в прессовальную установку.

Специальное нанесение заряда статического электричества на пачки газет и журналов в типографии позволяет им двигаться по конвейеру без дополнительного связывания. Наконец, благодаря статическому эффекту работает технология порошковой окраски, осуществляется смешивание сыпучих веществ.

Снятие статического электричества

Поскольку вредное воздействие статики не исключается, особенно на детский организм, требуется принятие мер по его снятию.

Чтобы решить вопрос о том, как избавиться от статического электричества, необходимо сначала обозначить несколько действенных способов, после чего выбрать наиболее подходящий из них.

Первый состоит в увлажнении кожи. Высокая степень влажности препятствует возникновению статического эффекта. Для этих целей используют всевозможные лосьоны, которые наносятся непосредственно перед тем, как одеться. В течение дня полезно увлажнять кожу на открытых участках тела.

Второй подразумевает ношение одежды из натуральных материалов. Хлопковые и льняные рубашки и блузки превосходно решают проблему. Имеет смысл использовать специальные средства – антистатики, обработка одежды которыми позволяют получить желаемый эффект.


Третий способ касается обуви. Резиновая подошва превосходно пропускает электрический разряд, поэтому предпочтение лучше отдать натуральной кожаной обуви. Для избавления от пагубных последствий на предприятиях, связанных с электротехникой, работникам выдается специальная обувь.

Кроме того, следует отметить, что человеческое тело способно накапливать статическое электричество. Для этого есть благоприятные условия, поскольку все внутренние жидкости организма является превосходными электролитами.

Что касается мер профилактики в помещении, то здесь тоже есть некоторые рекомендации.

Во-первых, необходимо поддерживать должный уровень влажности воздуха. Для этих целей используют бытовые увлажнители. Регулярная влажная уборка и проветривание также позволяют снизить вероятность возникновения статического электричества.

Во-вторых, рекомендуется иметь в доме комнатные растения. Они не только очищают воздух от продуктов жизнедеятельности человека, но и способны уменьшить электростатическое поле. Среди оптимальных выделяют: фикусы, лимоны, бегонию, драцены и другие растения.


В-третьих, интерьер современных квартир и домов предполагает использование синтетики. Однако подбор мебели, штор, ковров, постельного белья следует осуществлять с прицелом на натуральные материалы.

В-четвертых, множество бытовых электроприборов, сконцентрированных в одном месте, способно привести к нежелательным результатам. Поэтому к вопросу планировки помещения нужно подойти самым тщательным образом, разместив технику равномерно.

Фото статического электричества

Электрический заряд. Дискретность электрического заряда

1. Урок по теме

«Электрический заряд.
Дискретность электрического
заряда»

2. Разделы физики

Электродинамика изучает
электромагнитное взаимодействие
заряженных частиц.
Электростатика – раздел
электродинамики, изучающий
взаимодействие неподвижных
электрических зарядов.

3. Виды взаимодействий

4. Существование Вселенной

5. Гравитационное взаимодействие

Какие силы существуют?
Существуют только силы
притяжения
Привело бы к неограниченному сжатию Вселенной

6. Электромагнитное взаимодействие

Для существования тел
стабильных размеров должны
действовать силы отталкивания
между частицами тела. Такими
силами являются силы
электромагнитного
взаимодействия.

7. Сравнение гравитационного и электромагнитного взаимодействий

Гравитационное
Электромагнитное
Упорядоченность
расположения
небесных тел
Сохранение
структуры
вещества
Тип
взаимодействия
Притяжение
Притяжение и
отталкивание
Частицы,
участвующие во
взаимодействии
Все, имеющие массу
Заряженные
Значение для
Вселенной

8. Электрический заряд

Электрический заряд — физическая величина,
определяющая силу электромагнитного
взаимодействия.
Свойства:
всегда связан с материальным
носителем: заряд без частицы не
существует, а частица без заряда;
• является характеристикой
элементарной частицы
• определяет количественную меру
электромагнитного
взаимодействия.

9. Виды электрических зарядов

ВИДЕО
Виды электрических зарядов

10. Квантование заряда

11. Дискретность заряда

ВИДЕО
Дискретность заряда
Дискретность электрического заряда была доказана
опытами Абрама Фёдоровича Иоффе и Роберта
Милликена в 1909 году.
Абрам Иоффе
Роберт Милликен

12. Атом. Ионы

ВИДЕО
Атом. Ионы
Атом в целом нейтрален. При нарушении баланса атом становится
ионом. При присоединении электронов атом становится
отрицательным ионом, при удалении электронов — положительным
ионом.

13. Электризация тел

Электризация — это процесс получения электрически
заряженных тел из электронейтральных.
При электризации заряжаются оба тела, в ней участвующие.
Степень электризации тел в результате взаимного трения
характеризуется значением и знаком электрического заряда,
полученного телом.
При электризации одни вещества отдают электроны, а другие
их присоединяют.
-1,6*10- 19
-1,6*10- 19

14. Способы электризации тел

1. СОПРИКОСНОВЕНИЕМ
Передача заряда от одного тела к
другому.
2. УДАРОМ (резиновый шланг резко
ударить о массивный предмет и
поднести к электроскопу)
3.ТРЕНИЕМ.
Натереть
палочку о шерсть или
палочку о шелк.
эбонитовую
стеклянную

15. Энергия связи электрона с атомами вещества

С помощью этого ряда
можно определить
знаки зарядов двух
веществ. Вещество,
находящееся выше в
списке, заряжается
положительно, а ниже
– отрицательно.

16. Значение электризации

Положительное
Отрицательное

17. Закон сохранения зарядов

Заряды рождаются и исчезают попарно: сколько
родилось(исчезло) положительных зарядов, столько родилось
(исчезло) и отрицательных. В этом суть закона сохранения
электрического заряда.

18. Поиграем? «Оптимист и пессимист»

-1,6*10- 19
-1,6*10- 19
Q1 + Q2 = ?
Q1 + Q2 = 0
-1,6*10
— 19
-1,6*10- 19
-1,6*10- 19
1,6*10
— 19
Q1 + Q2 = 0
-3,2*10
— 19
3,2*10
— 19

21. ЗАДАЧА

При электризации эбонитовой палочки о шерсть ей
сообщили заряд — 4,8*10‾¹³ Кл. Какое число
электронов перешло при этом из шерсти в эбонит?
Дано:
Решение:
q= -4,8*10‾¹³ Кл
e = -1,6*10‾¹9 Кл
N-?
N=q/e=3000000

22. Домашнее задание

— Исследуйте в домашних условиях синтетическую и
натуральную одежду. Какая электризуется сильнее?
Напишите отчёт.
— Напишите сообщения по теме «Вредное и полезное
воздействие статического электричества».

Электромагнитное излучение: нужно ли его бояться?

Мобильные телефоны, ноутбуки и СВЧ-печи – источники электромагнитного излучения. Какой вред они могут нанести вашему здоровью, и как защитить себя от ЭМ-излучения, рассказывает наш эксперт Александр Кукса.

О том, какого мнения современная наука придерживается относительно влияние электромагнитного излучения на организм человека и какие приборы являются самыми значимыми источниками такого излучения, рассказывает

Александр Кукса

эколог, технический директор независимой экологической экспертизы Тестэко

Влияние электромагнитных полей на организм человека изучается со времён СССР, ещё в 60х годах прошлого века оно было подтверждено, тогда же было введено и понятие «радиоволновая болезнь» и разработаны Предельно Допустимые Уровни (ПДУ). Исследования в этой области продолжаются и сейчас.  Тем не менее, эффект и последствия от воздействия ЭМИ очень зависит от каждого конкретного человека, роста, веса, пола, состояния здоровья, иммунитета и даже диеты! Ровно так же как и от интенсивности поля, частоты и продолжительности воздействия.

Самыми значимыми источниками электромагнитного поля являются те приборы, которыми мы пользуемся чаще всего и которые располагаются к нам ближе всего. Это:

  • мобильные телефоны
  • персональные компьютеры (и ноутбуки, и планшеты, и стационарные компьютеры)
  • из бытовой техники вне конкуренции СВЧ-печи

Устройства связи дают электромагнитное поле в момент приёма/передачи информации, а из-за того, что они расположены к нам на минимальном расстоянии (например, мобильный телефон находится вообще вплотную к голове), то и значения плотности потока ЭМ поля будет максимальным.

У СВЧ печей есть срок эксплуатации, если она новая и исправная, то излучения в момент работы снаружи печи практически не будет, если же поверхность загрязнена, неплотно прилегает дверца, то защита печи может не останавливать всё излучение и поля будут «пробивать» даже стены кухни! И давать превышение по всей квартире или ближайшим комнатам.

Как правило, чем мощнее потребитель тока, чем он ближе к нам расположен, чем дольше он на нас воздействует и чем менее защищён (экранирован), тем сильнее будут проявляться негативные последствия. Потому что интенсивность излучения от каждого конкретного источника тоже будет разная.

Негативное влияние на организм человека

Чем дольше мы находимся в электромагнитном поле, тем больше шансы на появление каких-либо последствий. Опасность в том, что без специального оборудования, мы никогда и не узнаем, подвергаемся ли мы прямо сейчас воздействию ЭМ-поля или нет. Разве что совсем в критических ситуациях, когда уже и волосы от статических зарядов начинают шевелиться.

Воздействие ЭМ полей может вызывать:

  • головокружения
  • головные боли
  • бессонницу
  • усталость
  • ухудшение концентрации внимания
  • депрессивное состояние
  • повышенную возбудимость
  • раздражительность
  • резкие перепады настроения
  • сильные скачки АД
  • слабость
  • нарушения работы сердечной мышцы
  • ухудшение проводимости миокарда
  • аритмию

Опасность заключается ещё и в том, что заметив у себя любой из описанных выше признаков, человек станет подозревать всё что угодно, но не электромагнитные поля, вызванные, например, скрытой проводкой, идущей вдоль спального места.

Правила безопасности при воздействии электромагнитного излучения на организм человека

Самая качественная защита от ЭМ излучения – это расстояние.

Плотность излучения с расстоянием падает в разы. У каждого источника достаточно ограниченный радиус действия полей, поэтому правильное планирование мест для отдыха/досуга, работы и сна уже залог Вашего здоровья, однако, не стоит забывать и про то, что любой обесточенный источник ЭМ-полей перестаёт таковым являться.

Поэтому не забывайте выключать из сети неиспользуемые приборы, не располагайте рядом с головой мощные источники ЭМИ, следите за состоянием бытовой техники и читайте инструкции по правильной эксплуатации бытовых приборов.

Чем электроника дороже — тем она безопаснее?

В теории качественная бытовая техника будет являться более безвредной, так как чем крупнее и «именитее» производитель, тем больше он будет заботиться о своём имидже и, соответственно, сертифицировать все свои продукты как можно более ответственнее. Но это, понятное дело, сказывается и на стоимости оборудования.

Однако стоит учитывать то, что это касается только новой техники, не подвергавшейся физическому воздействию, ремонтам, при правильной эксплуатации, расположении и прочее. Если хоть что-то было нарушено, то интенсивность излучения может измениться в разы.

Какое мнение сейчас принято по данному вопросу в научном сообществе?

Вред электромагнитного излучения для здоровья человека никем не отрицается. Но споры и обсуждения продолжаются касательно предельно допустимых уровней, так как провести однозначно линию, разграничивающую вред и пользу для организма, очень тяжело. В конце концов, есть и лечебные источники ЭМ-полей и диагностическое оборудование.

Оздоровление с Усладой

На тренингах c подушкой Асония в Чаровнице вы запустите процесс оздоровления своего организма и узнаете много интересного о себе!

Полезные свойства анатомической подушки Асония:
  • обеспечивает профилактику и терапию некоторых видов нарушений сна и хронического недосыпания;
  • стимулирует приятные сновидения;
  • улучшает кровоснабжение кожи лица, что ведет к выраженному косметическому эффекту;
  • стимулирует выработку коллагена в коже, благодаря чему происходит подтяжка кожи и разглаживание морщин;
  • уменьшает отечность лица;
  • снижает зависимость от снотворных препаратов;
  • ускоряет заживление при ожогах, переломах, травмах и ранах;
  • обеспечивает физиологически правильное положение головы и шеи, максимальную мышечную релаксацию;

Подушка Асония является эффективным дополнением в лечении шейного и грудного остеохондроза, сколиоза, плече-лопаточного периартрита. При этом не только снимается болевой синдром, но и улучшается мозговое кровообращение, за счет устранения спазма сосудов шеи и уменьшения колебаний артериального давления.

Подушка Асония:

  • применяется для детей в период формирования физиологических изгибов позвоночника, а также улучшает физическое и умственное
  • развитие детей, снимает синдром гипервозбудимости;
  • профилактика возникновения кифозов, сколиозов, остеохондроза у детей и у взрослых;
  • нормализует артериальное давление при гипертонии и гипотонии;
  • улучшает память и способности к обучению. Восстанавливается память у пожилых людей;
  • улучшаются зрение и слух, проходят головные боли;
  • сидение на ортопедической подушке Асония защищает от нарушений кровоснабжения органов малого таза — геморроя, простатита, гинекологических проблем;
  • помогает при варикозном расширении вен. Если вы положите анатомическую подушку Асония под ноги, вы практически сразу почувствуете, будто вам делают массаж ног, уходят боли и тяжесть в ногах, снимаются отеки.


Прочие полезные свойства:
  • применяется как дополнительное средство для снижения температуры тела у детей и взрослых при простудных заболеваниях;
  • удобна для людей, страдающих аллергией от обычных перьевых или искусственных наполнителей;
  • дает биотерапевтический эффект обратного излучения инфракрасных лучей в диапазоне от 4 до 50 мкм;
  • наполнитель анатомической подушки Асония является абсолютным диэлектриком, что исключает вредное воздействие статического электричества на головной мозг человека во время сна;
  • при наличии серьёзной болезни, явных или скрытых физических или психологических проблем, анатомическая подушка Асония может твердеть, как бы «каменея». Это положительный эффект, таким образом, рассеивается отрицательная энергия и восстанавливается «биополе» человека. Восстановить свойства подушки Асония можно, положив её на солнечное место, свежий воздух, около источника тепла и даже просто встряхнув её. После этого анатомическая подушка Асония становится мягкой;
  • в отличие от многих изделий с синтетическими наполнителями, которые через 1-2 года скатываются в комки, подушка Асония не имеет такого недостатка.

Во время тренингов вы получите подробную консультацию по правилам пользования подушкой нового поколения «Асония»!


Антистатические наливные полы в Санкт-Петербурге

Антистатические наливные полы в Санкт-Петербурге | Цена на устройство антистатических полов

Получить консультацию инженера бесплатно

Почему нужно работать с нами

6 главных преимуществ нашей компании

1

Опыт работы более 15 лет

Нашими специалистами выполнено более 1500 объектов, общим объемом от 600 000 квадратных метров.

2

Профессионализм

Все работы проводятся под контролем высокоспециализированных мастеров.

3

Пройдено лицензирование

Компания прошла сертификацию и лицензирование, являемся членами СРО.

4

Работаем «под ключ»

Все работы проводим с расчета и составления сметы до сдачи объекта заказчику.

5

Материалы

Используем только качественные материалы, которые способны выдерживать высокие давления и относятся к износостойким.

6

Без задержек

Работы выполняются строго в срок, указанных до начала работ.

от 900 руб/м2

Бетонные полы являются часто используемыми для заливки таких помещений, как: складов, цехов, ферм, ангаров и т.п.

Подробнее

от 1500 руб/м2

Метилметакрилатные наливные полы — сухие смеси с содержанием полимеров, для быстрого загустевания которых используют специальные отвердители.

Подробнее

от 950 руб/м2

Полиуретановые полы являются разновидностью высококачественного напольного покрытия не собирающего пыль.

Подробнее

от 900 руб/м2

Промышленный бетонный пол — надежное недорогое покрытие, подходящее для объектов различного назначения.

Подробнее

от 70 руб/м2

Шлифовка — обязательная процедура в процессе укладки бетонного пола. Ее необходимость прежде всего обусловлена особенностями строительного материала.

Подробнее

от 900 руб/м2

Эпоксидные смеси предназначены для заливки полов общественных зданий с высокой проходимостью.

Подробнее

Получите консультацию и расчет стоимости от нашего инженера

Обратный звонок

вред или польза для организма, правила использования

Качество воздуха в современных жилищах, особенно в многоквартирных домах больших городов, постоянно ухудшается, но именно от него в определенной мере зависит самочувствие и здоровье человека. Исправить положение горожане пробуют с помощью приборов для очищения воздуха. Они оказывают разное влияния на организм человека. Чем следует руководствоваться, приобретая ионизатор воздуха: вред или польза от его применения — ответы на эти вопросы содержит данная статья.

Действие ионизатора воздуха для квартиры: польза и вред от использования

Очистительное действие ионизатора заключается в поддержке нужного баланса аэроионов. Если кислородных атомов, несущих определенный заряд (плюс или минус), в воздухе недостаточно, то он становится бедным. Таким кислородом тяжело дышать. В природной среде, далеко от цивилизации, подобный дисбаланс отсутствует, поэтому там легко дышится. В городе, из-за нехватки аэроионов, в организме человека происходит интенсивная выработка гормонов и, как следствие, нарушаются функции, общее состояние ухудшается.

С целью решения этой проблемы был изобретен ионизатор воздуха. Под действием прибора происходит насыщение воздуха отрицательно заряженными аэроионами. Отрицательные частицы способствуют связке и оседанию вредных примесей, которые затрудняют дыхание. В то же время положительно заряженные атомы способствуют активизации газообмена в легких, так как баланс эритроцитов в крови улучшается приблизительно на 10%.

Современные ионизаторы могут быть дополнительно оснащены ультрафиолетовыми лампами, выполняющими антимикробную функцию, и ароматизаторами.

Ионизатор воздуха: вред или польза для состояния и функционирования организма

Ионизированный воздух имеет определенное положительное влияние на человеческий организм, в частности:

  • способствует повышению работоспособности;
  • влияет на стабилизацию сна;
  • благоприятно воздействует на иммунную систему;
  • помогает ускорить метаболизм и улучшает обмен веществ;
  • способствует уменьшению негативного воздействия токсинов, которые испаряют пластик и другие химические вещества в интерьере;
  • помогает нейтрализовать воздействие вредных молекул, накоплению которых способствуют компьютеры и телевизоры;
  • обезоруживает болезнетворные вирусы;
  • способствует избавлению от депрессии.

Полезный совет! Специалисты предостерегают от круглосуточного использования ионизаторов воздуха. Современные модели имеют преимущество в том, что запрограммированы производителем на периодическую работу. Поэтому перед началом эксплуатации необходимо внимательно прочитать инструкцию пользователя.

Ионизирующие приборы имеют определенный перечень негативных воздействий и нежелательных последствий:

  • усиливают производство статического электричества;
  • приводят к переизбытку аэроионов, которые вызывают оседание пыли на предметах и даже в легких;
  • под чрезмерным воздействием ионизатора ионы с отрицательным зарядом могут соединяться с вирусами, как следствие — увеличение риска заболевания;
  • процесс ионизации может вызвать резкий гормональный перепад и усугубить депрессивное состояние.

Рекомендации по использованию очистителя, увлажнителя, ионизатора воздуха

Во избежание негативных последствий, нужно учитывать некоторые особенности при покупке и придерживаться определенных мер предосторожности во время эксплуатации прибора.

  1. Ионизатор не включает функции выработки озона. Озонатор — это отдельный прибор.
  2. Диапазон действия ионизатора должен соответствовать размерам помещения. В квартире площадью 60 м2 — 400 ионов на 1 см3.
  3. Регулярное проведение влажных уборок возле ионизатора, вокруг которого постоянно скапливается пыль.
  4. Действующий прибор должен находиться минимум в метре от человека.
  5. Не стоит оставлять работающий ионизатор на ночь, что поспособствует перенасыщению кислорода аэроионами и вызовет чрезмерное образование пыли.
  6. Универсальная модель прибора — активный ионизатор с вентилятором, который благоприятствует усилению диффузионных свойств.

В ряде случаев использование в качестве воздухоочистителя ионизатора вообще противопоказано, в частности:

  • людям, пережившим инфаркт миокарда;
  • онкологически больным людям;
  • пациентам с хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой и нервной системы;
  • во время пневмонии и других заболеваний легких;
  • при головных болях, астме, артритах;
  • в квартирах, где проживают дети до трех лет.

Особенности выбора ионизаторов: различные типы устройств

Учитывая способ выработки аэроионов, различают два основных типа приборов:

  • биполярные;
  • униполярные.

В просторных и людных помещениях с небольшим количеством техники рекомендуется использование биполярного ионизатора воздуха. Униполярные производители аэроионов лучше подходят для помещений, где установлено много техники, так как здесь излишне дополнительное производство положительно заряженных ионов.

От способа выработки аэроионов зависит цена ионизатора воздуха. Значительно дороже стоят биполярные приборы. Существуют также приборы, которые способствуют искусственному обогащению ионами не только воздуха, но и воды. В этом плане используют специальные приборы — серебряные ионизаторы.

Полезный совет! Покупая прибор, необходимо учитывать его назначение. Так, основная функция ионизатора-очистителя — защита от образования пыли и вредных микроорганизмов. Поддержать оптимальную влажность в помещении поможет ионизатор-увлажнитель воздуха. Цена такого прибора гораздо выше стоимости очистителя.

Предназначение озонатора воздуха: вред или польза применения в быту

Озонатор — прибор весьма похож по принципу действия на ионизатор, но все же это разные устройства. Принципиальные различия следует учитывать во время выбора и покупки прибора. Ионизаторы используют в профилактических целях, а озонаторы — при лечении заболеваний.

Прибор, насыщающий воздух озоном, воздействует губительно на ряд микроорганизмов, способствует уничтожению различных типов вирусов, бактерий, простейших. В обогащенном озоном воздухе расщепляются избыточные примеси железа, происходит его дезодорация.

Если озон в воздухе в избытке, то могут появиться быстрая утомляемость, першение в горле, мигрень, тошнота, общее недомогание и угнетенное состояние, затрудненное дыхание. После процедуры озонирования помещение требует обязательного проветривания.

Практическое применение ионизаторов воздуха: отзывы пользователей

Владельцы приборов для ионизации воздуха по-разному характеризуют приборы, иногда мнения расходятся кардинально. Отдельные отзывы свидетельствуют о том, что пользователи вообще не заметили изменений. Многие отмечают улучшение состояния здоровья, утверждают, что воздух под действием аэроионов стал чище, а дышать им — легче.

Особое место в комментариях потребители отводят люстре Чижевского. Прибор одинаково эффективен в квартирах и в общественных помещениях. Среди основных недостатков этого прибора отмечают чрезмерное выделение озона.

Массу позитивных откликов получил ионизатор воздуха Супер-Плюс-Турбо. Принцип работы — производство «ионного ветра». Под действием прибора пыль, дым, микроорганизмы всасываются в кассету, получая электрический заряд. Далее наэлектризованные частицы осаживаются на специальных пластинах.

Полезный совет! Перед включением прибора комнату необходимо проветрить в течение 20 минут. Таким образом, использование ионизатора не исключает необходимости проветривания помещения.

Приборы, предназначенные для улучшения качества воздуха, могут приносить как пользу, так и вред. Чтобы эффект был максимально положительным, нужно правильно использовать ионизаторы. В выборе необходимой модели следует руководствоваться производственными характеристиками: приборы, предназначенные для жилых домов, не подойдут для общественных помещений. Соблюдение перечисленных рекомендаций поможет использовать ионизатор с максимальной пользой для организма и нейтрализовать его негативное воздействие.

По материалам: http://remoo.ru

Статическое электричество и люди — в журнале Compliance Magazine

Доцент Нильс Йонассен является автором двухмесячной статической колонки, которая публикуется в журнале Compliance Engineering Magazine. В сериале рассматриваются зарядка, ионизация, взрывы и другие темы, связанные с электростатическим разрядом. Ассоциация ESD в сотрудничестве с журналом IN Compliance Magazine переиздает эту серию, поскольку статьи предлагают вневременное понимание области электростатики.

Профессор Йонассен был членом Ассоциации ОУР с 1983 по 2006 год.Он получил награду Ассоциации ESD за выдающийся вклад в 1989 году и является автором технических документов, книг и технических отчетов. Его помнят за его вклад в понимание электростатического контроля, и в память о нем мы повторяем «Mr. Статика».

~ Ассоциация ESD

Перепечатано с разрешения: Compliance Engineering Magazine , Mr. Static Column Copyright © UBM Cannon


 

На вопрос о взаимодействии явления статического электричества и людей можно смотреть двояко: как люди вызывают статические заряды и как они на них воздействуют .Первый из них не всегда может быть хорошо понят, но, как правило, не вызывает споров. Второй, однако, является предметом многих необоснованных спекуляций.


Как люди вызывают статическое электричество

Самый известный процесс зарядки, созданный людьми, — это ходьба по утепленному напольному покрытию. На первый взгляд этот процесс кажется простым. Контакт и трение между подошвами обуви и полом вызывают разделение зарядов при каждом шаге. Этот заряд заставляет напряжение емкости человеческого тела увеличиваться до тех пор, пока неизбежный ток утечки не уравновешивает зарядный ток.

Но на границе подошвы обуви и напольного покрытия происходит разделение заряда, а подошва является изолирующей. Так как заряд передается от нижней части подошвы к человеку?

Может быть, нет — может быть, человек на самом деле не получает чистого заряда. Все, что мы видим в этом случае, — это действие индукции, вызванной зарядом на подошве. Имейте в виду, что этот эффект вполне может поднять напряжение человека до значительных уровней, при этом чистый заряд останется нулевым.Или могут быть протечки по краям подошвы, или даже сочетание этих процессов.

Как ни странно, никто никогда толком не занимался этой проблемой. И когда вы предлагаете это людям, представляющим статьи по теме, они, как правило, начинают нервничать.

Еще один распространенный способ зарядить себя — снять предмет одежды. При трении свитера о кофточку заряды могут разделиться, но напряжение на лице не увеличится, так как на человеке в принципе расположены одинаково большие разноименные заряды.Но когда свитер снят, например, с отрицательным зарядом, положительный заряд от блузки обеспечивает положительное напряжение.

Кстати, небольшой щелчок, который вы можете почувствовать в ухе, снимая свитер, не является признаком зарядки. Наоборот: это разряд (и не искровой, а кистевой разряд). Соскальзывание с автомобильного сиденья вызывает аналогичный процесс зарядки, и легкий шок, который вы можете почувствовать, вызван разрядом в автомобиль (и в этом случае с искрой), а не зарядкой автомобиля.Последний процесс завершился в 1930-х годах с появлением в шинах проводящей резины.

 

Влияние статического электричества на людей

Электрошок

Наиболее известным воздействием статического электричества на людей и единственным доказанным эффектом, по мнению многих ученых, является удар от искрового разряда. Обычно это происходит, когда заряженный человек касается заземленного предмета или вступает в контакт с другим человеком, имеющим другой потенциал.Хотя это явление хорошо известно, нет четко определенных диапазонов того, какой уровень напряжения тела приведет к ощутимым разрядам.

Однако мало кто заметит разряды при напряжении ниже примерно 1000 В. Большинство людей начинают ощущать неприятный эффект при напряжении около 2000 В. Практически все жалуются на разряды при напряжении выше 3000 В.

Насколько высоким может быть напряжение тела при ходьбе по изолирующему полу в изолирующей обуви? Конечно, при определенных условиях встречались напряжения в диапазоне 10–20 кВ, но, на мой взгляд, иногда цитируемое максимальное значение около 35 кВ недостоверно.Задолго до того, как будет достигнуто такое напряжение, коронные разряды, вероятно, возникнут из носа, ушей и других выступов.

Интересно отметить, что вопрос о том, может ли разряд проводника иметь благотворное воздействие на организм человека, когда-то был серьезным вопросом. В 18 веке широко применялась электротерапия. В одном приложении конденсаторы, известные как лейденские банки, заряжались до напряжения в десятки киловольт и разряжались на парализованные конечности. Возникший рывок интерпретировался как признак положительного эффекта.

Однако в большинстве случаев воздействие статического электричества на людей считалось вредным или, по крайней мере, нежелательным. В эпоху синдрома больного здания было почти неизбежно, что некоторые из многих неспецифических эффектов несовершенного внутреннего климата должны быть приписаны экзотическому явлению статического электричества. Статическая зарядка иногда была предполагаемой причиной головных болей, сухости слизистой оболочки, кожного зуда и других подобных заболеваний. Редко в таких случаях предлагался какой-либо возможный механизм или объяснение, основанное на хорошо задокументированных исследованиях.

Покрытие

Однако существует один физический эффект статического электричества, который с некоторой вероятностью может вызвать физиологические или гигиенические проблемы: воздействие электрического поля вокруг человека на взвешенные в воздухе частицы.

Если человек заряжен положительно, он будет притягивать из воздуха отрицательно заряженные частицы. Или, как предпочел бы выразиться физик, поле вокруг тела усилит попадание отрицательно заряженных частиц на одежду и открытые участки кожи.Но и нейтральные частицы будут притягиваться, потому что они будут поляризованы, и потому что поля, вообще говоря, всегда будут неоднородны. Поле вокруг человека может, как объяснялось выше, возникать из-за разделения зарядов при ходьбе по изолированному напольному покрытию. Но это также может быть вызвано близостью к телевизору или компьютерному монитору.

Интересно, что если никого нет рядом с экраном телевизора или компьютера, поле будет двигаться в сторону экрана. Следовательно, именно здесь частицы будут скатываться, что приведет к смазыванию.Однако, когда человек находится близко к экрану, поле также сойдется на лице этого человека, особенно вокруг таких выступов, как нос и уши.

В ходе нескольких научных проектов было продемонстрировано, что электрические поля вокруг человека резко увеличивают скорость выделения взвешенных частиц в воздухе. Было высказано предположение, что если такие частицы имеют аллергенную природу, их выделение может привести к учащению раздражения кожи или заболевания. Однако такая связь не доказана.

 

Полезны ли ионы?

Несколько похожим процессом является воздействие на атмосферные ионы электрического поля вокруг человека (определение и описание физических свойств атмосферных ионов см. в моей колонке в выпуске Compliance Engineering за май/июнь 1999 г., стр. 24). ).

Часто утверждалось, что избыток или дефицит одной из полярностей ионов во вдыхаемом воздухе оказывает прямое влияние на человека.Десятилетия назад одним из таких заявлений было то, что избыток отрицательных ионов увеличивает частоту вибрации ресничек в дыхательных путях, тем самым повышая эффективность очистки ресничек в верхних дыхательных путях. Эта теория, по-видимому, была подтверждена экспериментальными результатами 1940-х и 1950-х годов и широко цитировалась. Однако примерно в 1970 году он был прекращен — или, по крайней мере, должен был быть — потому что новые исследования с использованием более современного оборудования убедительно показали, что такого эффекта не было.Тем не менее, вы все еще можете найти связь между ионами и ресничками, упоминаемую в медицинских и квазимедицинских публикациях.

Еще более популярным утверждением является то, что избыток отрицательных ионов делает воздух свежим и чистым, а избыток положительных ионов делает воздух душным. Так как такого рода смутный эффект чрезвычайно трудно доказать или опровергнуть, то достаточно заметить, что спертый воздух под грозовым облаком имеет избыток отрицательных ионов, а свежий воздух на вершине горы богат положительными ионами.Таким образом, кажется, что качество воздуха имеет большее значение, чем ионный баланс.

Но допустим, тем не менее, что относительная концентрация положительных и отрицательных ионов в воздухе, которым мы дышим, влияет на наше здоровье. Тогда становится ясно, что человек, окруженный электрическим полем (потому что он заряжен), будет вдыхать меньше ионов, чем незаряженный человек. Если этот человек заряжен положительно, он или она будут отталкивать положительные ионы. Хотя тело будет притягивать отрицательные ионы, ионы будут отражаться на коже и, таким образом, удаляться из вдыхаемого воздуха.И даже если человек не заряжен, большая часть ионов во вдыхаемом воздухе, вероятно, попадет в дыхательные пути еще до того, как они достигнут бронхов.

Весь вопрос о судьбе ионов в воздухе, которым мы дышим, требует еще много экспериментальной работы. Утверждалось, что, поскольку отрицательный ион, вероятно, содержит молекулу кислорода, вдыхание отрицательных ионов должно быть полезным. Помимо того, что я отметил о пластинах на коже и в верхней части дыхательных путей, следует отметить, что даже при максимально возможных концентрациях ионов на каждый отрицательный ион приходится триллионы незаряженных молекул кислорода.

За последние пять-шесть лет появилось много сообщений (по крайней мере, в Европе) о предполагаемых преимуществах воздействия на кожу человека, страдающего ревматическими или другими заболеваниями, высокоионизированного воздушного потока с ионами только одной полярности.

Для того, чтобы человек, которого лечили, не заряжался, он или она должны быть заземлены. Затем поток ионов вызовет ток от точки удара до соединения с землей. Согласно некоторым сообщениям, эффект лечения сильно зависит от того, где на теле находится заземляющее соединение.Конечно, вы также можете создать ток через тело, просто приложив два или более электродов, но это в некоторой степени ограничивает путь тока.

Если ионизированный воздух оказывает влияние, это может быть связано с тем, что ток исходит из большей области и, следовательно, имеет больше шансов найти путь с наибольшим эффектом. Это также зависит от размещения противоэлектрода или заземления.

Обратите внимание, что я сказал , если ионизированный воздух имеет эффект.

Результаты, о которых я постоянно слышу, получены не из обычных научных исследований с двойным слепым тестом и прочей ерундой. Но они продолжают появляться, и я не хочу полностью исключать возможность того, что они реальны.

Я начал работать с ионами примерно в 1958 году, чтобы исследовать некоторые сенсационные утверждения национального ионного гуру в Дании о воздействии и поведении ионов в воздухе помещений. Меня чуть не распяли за то, что я потребовал научной документации для утверждений (например, что воздух в комнате с виниловым полом имел плохой ионный баланс).Мой вышеприведенный комментарий о возможном воздействии ионизированного воздуха на кожу не означает, что с годами я смягчился и смягчился в своих требованиях к документации. Скорее наоборот. Я до сих пор люблю играть роль святого Фомы Сомневающегося.

 

Нильс Йонассен, MSc, DSc проработал 40 лет в Техническом университете Дании, где вел занятия по электромагнетизму, статическому и атмосферному электричеству, радиоактивности в воздухе и микроклимату помещений.Выйдя на пенсию, он делил свое время между лабораторией, домом и Таиландом, писал на темы статического электричества и посещал кулинарные курсы. Г-н Йонассен скончался в 2006 году.

 

 

Статическое электричество может стать причиной не только плохой прически День

Статическое электричество — неотъемлемая часть повседневной жизни. Это повсюду вокруг нас, иногда забавное и очевидное — например, когда волосы встают дыбом, — иногда скрытое и полезное, например, когда оно используется электроникой в ​​вашем мобильном телефоне.Сухие зимние месяцы — разгар сезона для неприятной обратной стороны статического электричества — электрических разрядов, таких как крошечные молнии, когда вы касаетесь дверных ручек или теплых одеял, только что вынутых из сушилки для белья.

Статическое электричество является одним из древнейших научных явлений, наблюдаемых и описанных людьми. Греческий философ Фалес Милетский сделал первый отчет; в шестом веке до н. э. В сочинениях он отмечал, что если янтарь достаточно сильно натереть, к нему начнут прилипать мелкие частицы пыли.Триста лет спустя Теофраст продолжил эксперименты Фалеса, растирая различные виды камней, а также наблюдал «силу притяжения». Но ни один из этих естествоиспытателей не нашел удовлетворительного объяснения увиденному.

Прошло еще почти 2000 лет, прежде чем английское слово «электричество» было впервые придумано на основе латинского «electricus», что означает «подобный янтарю». Некоторые из самых известных экспериментов были проведены Бенджамином Франклином в его стремлении понять лежащий в основе механизм электричества, что является одной из причин, почему его лицо улыбается на 100-долларовой купюре.Люди быстро осознали потенциальную полезность электричества.

Конечно, в 18 веке люди в основном использовали статическое электричество в фокусах и других представлениях. Например, эксперимент Стивена Грея «летающий мальчик» стал популярной публичной демонстрацией: Грей использовал лейденскую банку, чтобы зарядить юношу, подвешенного на шелковых шнурах, а затем показал, как он может переворачивать книжные страницы с помощью статического электричества или поднимать небольшие предметы, просто с помощью статического притяжения.

Опираясь на идеи Франклина, в том числе на его осознание того, что электрический заряд бывает положительным и отрицательным, и что общий заряд всегда сохраняется, мы теперь понимаем на атомном уровне, что вызывает электростатическое притяжение, почему оно может вызывать мини-молнии и как использовать то, что может быть неприятно, для использования в различных современных технологиях.

Что это за крошечные искры?

Статическое электричество сводится к силе взаимодействия между электрическими зарядами. В атомном масштабе отрицательные заряды переносятся крошечными элементарными частицами, называемыми электронами. Большинство электронов аккуратно упаковано внутри массы материи, будь то твердый и безжизненный камень или мягкая живая ткань вашего тела. Однако многие электроны также сидят прямо на поверхности любого материала. Каждый отдельный материал удерживает эти поверхностные электроны со своей собственной характерной силой.Если два материала трутся друг о друга, электроны могут вырваться из «более слабого» материала и оказаться на материале с более сильной силой связи.

Этот перенос электронов — то, что мы знаем как искру статического электричества — происходит постоянно. Печально известными примерами являются дети, скользящие по горке на игровой площадке, шаркающие ноги по ковру или кто-то, снимающий шерстяные перчатки для рукопожатия.

Но чаще мы замечаем его действие в сухие зимние месяцы, когда воздух имеет очень низкую влажность.Сухой воздух является электрическим изолятором, тогда как влажный воздух действует как проводник. Вот что происходит: в сухом воздухе электроны захватываются поверхностью с более сильной силой связи. В отличие от того, когда воздух влажный, они не могут найти путь обратно к поверхности, откуда они пришли, и они не могут снова сделать распределение зарядов равномерным.

Статическая электрическая искра возникает, когда объект с избытком отрицательных электронов приближается к другому объекту с меньшим отрицательным зарядом, а избыток электронов достаточно велик, чтобы заставить электроны «прыгать».» Электроны текут от того места, где они накопились, — например, от вас, когда вы идете по шерстяному ковру, — к следующему предмету, с которым вы соприкасаетесь, в котором нет избытка электронов, например к дверной ручке.

Когда электронам некуда деваться , заряд накапливается на поверхностях — пока не достигнет критического максимума и не разрядится в виде крошечной молнии.Дайте электронам место, куда они могут уйти — например, ваш вытянутый палец — и вы наверняка почувствуете разряд

Сила мини-искр

Хотя иногда это раздражает, количество заряда статического электричества, как правило, довольно мало и довольно безобидно.Напряжение может примерно в 100 раз превышать напряжение обычных розеток. Однако об этих огромных напряжениях не о чем беспокоиться, поскольку напряжение — это просто мера разницы зарядов между объектами. «Опасной» величиной является ток, который говорит о том, сколько электронов течет. Поскольку обычно при статическом электрическом разряде передается лишь несколько электронов, эти разряды довольно безвредны.

Тем не менее, эти маленькие искры могут быть фатальными для чувствительной электроники, такой как аппаратные компоненты компьютера.Небольших токов, переносимых всего несколькими электронами, может быть достаточно, чтобы случайно поджарить их. Вот почему рабочие в электронной промышленности должны оставаться заземленными, что, по сути, представляет собой проводную связь с тем, что электроны выглядят как пустое шоссе «домой». Заземлить себя также легко, коснувшись металлического компонента или держа ключ в руке. Металлы являются очень хорошими проводниками, и поэтому электроны с удовольствием перемещаются туда.

Более серьезную угрозу представляет электрический разряд вблизи легковоспламеняющихся газов.Вот почему рекомендуется заземлиться, прежде чем прикасаться к насосам на заправочных станциях; Вы не хотите, чтобы случайная искра сожгла какие-либо случайные пары бензина. Или вы можете инвестировать в антистатические браслеты, широко используемые работниками электронной промышленности для безопасного заземления людей перед тем, как они будут работать с очень чувствительными электронными компонентами. Они предотвращают накопление статического электричества благодаря проводящей ленте, которая обвивается вокруг запястья.

В повседневной жизни лучший способ уменьшить накопление заряда — использовать увлажнитель воздуха для повышения влажности воздуха.Также большое значение имеет поддержание влажности кожи с помощью увлажняющего крема. Салфетки для сушки предотвращают накопление зарядов во время сушки одежды, нанося на ткань небольшое количество кондиционера для белья. Эти положительные частицы уравновешивают свободные электроны, а эффективный заряд сводится к нулю, а это означает, что ваша одежда не будет вылезать из сушилки, слипшись одна с другой. Вы также можете натереть ковры смягчителем ткани, чтобы предотвратить накопление заряда. Наконец, лучше носить хлопковую одежду и обувь на кожаной подошве, чем шерстяную одежду и обувь на резиновой подошве.

Использование статического электричества

Несмотря на неудобства и возможные опасности статического электричества, оно определенно имеет свои преимущества.

Многие повседневные приложения современных технологий в решающей степени зависят от статического электричества. Например, фотокопировальные устройства используют электрическое притяжение, чтобы «приклеить» заряженные тональные частицы к бумаге. Освежители воздуха не только наполняют комнату приятным запахом, но и устраняют неприятные запахи, разряжая статическое электричество на частицы пыли, тем самым устраняя неприятный запах.

Точно так же дымовые трубы на современных фабриках используют заряженные пластины для уменьшения загрязнения. Когда частицы дыма движутся вверх по дымовой трубе, они накапливают отрицательные заряды на металлической сетке. После зарядки они притягиваются к положительно заряженным пластинам на других сторонах дымовой трубы. Наконец, заряженные частицы дыма собираются на поддоне из сборных пластин, которые можно утилизировать.

Статическое электричество также нашло применение в нанотехнологиях, где оно используется, например, для захвата отдельных атомов лазерными лучами.Затем этими атомами можно манипулировать для самых разных целей, например, в различных вычислительных приложениях. Еще одно интересное применение в нанотехнологии — управление наношарами, которые с помощью статического электричества можно переключать между надутым и сжатым состоянием. Эти молекулярные машины однажды смогут доставлять лекарства к определенным тканям тела.

Статическое электричество прошло два с половиной тысячелетия с момента его открытия. Тем не менее, это любопытно и неприятно, но также доказано, что это важно для нашей повседневной жизни.

Себастьян Деффнер — доцент кафедры физики Мэрилендского университета, округ Балтимор. Эта статья была написана в соавторстве с Мухаммедом Ибрагимом, который проводит совместные исследования с Деффнером по уменьшению вычислительных ошибок в квантовой памяти.

Эта статья перепечатана с The Conversation под лицензией Creative Commons. Оригинал статьи можно найти здесь .

Использование статического электричества Рона Куртуса

SfC Home > Физика > Электричество > Статическое электричество >

Рон Куртус

Несмотря на то, что статическое электричество может доставлять неудобства — например, удар током при прикосновении к дверной ручке или прилипание статического электричества к одежде — у него есть несколько полезных применений .

Силы притяжения между заряженными частицами, вызванные статическим электричеством, используются в борьбе с загрязнением воздуха, ксерографии и покраске автомобилей.

Возможные вопросы:

  • Как статическое электричество используется для борьбы с загрязнением воздуха?
  • Как работает ксерокс?
  • Как статическое электричество используется для покраски автомобилей?

Этот урок ответит на эти вопросы. Полезный инструмент: Преобразование единиц измерения



Борьба с загрязнением

Статическое электричество используется для борьбы с загрязнением путем приложения статического заряда к частицам грязи в воздухе и последующего сбора этих заряженных частиц на пластине или коллекторе с противоположным электрическим зарядом.Такие устройства часто называют электрофильтрами.

Дымовые трубы

Заводы используют статическое электричество, чтобы уменьшить выбросы дымовых труб. Они придают дыму электрический заряд. Когда он проходит мимо электродов противоположного заряда, большая часть частиц дыма прилипает к электродам. Это предотвратит попадание загрязнений в атмосферу.

Как работает электрофильтр для дымовых труб

От BBC — Электростатические фильтры

Освежители воздуха

Некоторые люди покупают так называемые ионизаторы воздуха, чтобы освежить и очистить воздух в своих домах.Они работают по тому же принципу, что и дымоходы. Эти устройства удаляют электроны из молекул дыма, частиц пыли и пыльцы в воздухе точно так же, как это происходит при создании статического электричества.

Эти заряженные частицы пыли и дыма затем притягиваются к пластине устройства с противоположным зарядом и прилипают к ней. Через некоторое время большая часть загрязнения всасывается из воздуха.

Поскольку заряженные частицы также прилипают к нейтральным поверхностям, некоторые из них могут прилипать к стене рядом с ионизатором, делая ее очень грязной и трудно очищаемой.

Ксерография

Копировальный аппарат или ксерокс использует статическое электричество для копирования отпечатков на страницу. Это делается с помощью ксерографии.

Одна версия этого устройства электрически заряжает чернила, чтобы они прилипали к бумаге в обозначенных местах. Другая версия фотокопировального устройства использует заряды для прилипания чернил к барабану, который затем переносит их на бумагу.

Покраска автомобилей

Некоторые производители автомобилей используют статическое электричество для окраски своих автомобилей.Это работает следующим образом: они сначала подготавливают поверхность автомобиля, а затем помещают его в покрасочную камеру. Затем они дают краске электрический заряд, а затем распыляют краску в кабине. Заряженные частицы краски притягиваются к машине и прилипают к кузову, как заряженный воздушный шар прилипает к стене. Когда краска высыхает, она намного лучше прилипает к автомобилю и становится более гладкой, потому что распределяется равномерно.

Резюме

Использование статического электричества включает борьбу с загрязнением, ксероксы и покраску.Они используют свойство притягивания противоположных электрических зарядов. Есть и другие применения, связанные со свойствами отталкивания и созданием искр статического электричества.


Используйте свои знания о статическом электричестве на благо человечества


Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

веб-сайтов

Использование статического электричества — HubPages.com

Использование статического электричества — PassMyExams.co.uk

Использование статического электричества — Cyberphysics.co.uk

Электрофильтры

Ресурсы статического электричества

Книги

(Примечание: Школа чемпионов может получать комиссионные за покупку книг)

Лучшие книги по электростатике


Вопросы и комментарии

У вас есть вопросы, комментарии или мнения по этому вопросу? Если это так, отправьте электронное письмо с вашим отзывом.Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.


Поделиться этой страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:


Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
static_uses.htm

Разместите его в качестве ссылки на своем веб-сайте или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.

Copyright © Ограничения


Где ты сейчас?

Школа Чемпионов

Электричество

Использование статического электричества

Воздействие статических электрических полей приводит к изменению уровня биогенных аминов в головном мозге дрозофилы

Abstract

Естественные и антропогенные статические электрические поля широко распространены в окружающей среде и могут оказывать как полезное, так и вредное воздействие на многих животных.Здесь мы спросили, как дрозофилы реагируют на эти поля и каковы последствия воздействия на уровни биогенных аминов в мозге. Когда у дрозофилы был выбор в биологическом анализе с Y-образной трубкой, дрозофила избегала электрического поля, и чем больше напряженность поля, тем более вероятно, что дрозофила избегала его. Сравнивая мух дикого типа, мух с крыльями, удаленными хирургическим путем, и мух с рудиментарными крыльями, мы обнаружили, что наличие неповрежденных крыльев необходимо для проявления избегающего поведения.Мы также показываем, что кулоновские силы, создаваемые электрическими полями, физически поднимают отрезанные крылья, при этом меньшие крылья самцов поднимаются при более низкой напряженности поля, чем более крупные крылья самок. Анализ нейрохимических изменений в головном мозге показал, что после хронического воздействия происходит ряд изменений в уровнях биогенных аминов. В совокупности мы заключаем, что физические движения крыльев используются дрозофилой для формирования поведения избегания и сопровождаются изменениями уровня аминов в мозге, которые, в свою очередь, влияют на поведение.

Ключевые слова: статические электрические поля, высокое напряжение, передвижение, амины, муха

1. Введение

Электрические поля в окружающей среде могут оказывать сильное влияние на поведение растений и животных. Значительное внимание было сосредоточено на насекомых, и теперь мы знаем, что статические электрические поля могут иметь как полезные, так и вредные эффекты, а также влиять на их поведенческие реакции на эти поля. Пчелы, например, создают статические электрические поля во время полета и ходьбы, вызванные зарядом трения.Поля достаточно велики, чтобы вызывать движения антенн ближайших сородичей, которые, как считается, действуют как биологически значимый стимул, который может играть роль в социальной коммуникации [1]. Эти поля могут также изменять поведение пчелиного паразита Varroa jacobsoni и способствовать их нападению, привлекая паразита к заряженной пчеле [2]. Другие исследования показали, что накопление заряда во время полета может способствовать поиску пищи и опылению за счет переноса пыльцевых зерен на рыльца растений [3–5].Статические электрические поля также могут приводить к изменениям при ходьбе [6,7] и избегающем поведении [6,8], а также влиять на передвижение и возбуждение [9–11].

Недавние исследования показали, что, хотя у насекомых не развилось специализированное чувство для обнаружения статических электрических полей, они могут делать это благодаря смещению длинных тонких структур, таких как усики или механосенсорные волоски, под действием кулоновских сил [7]. Таких смещений достаточно, чтобы вызвать нейронную активность и, таким образом, привести к поведению избегания, что также было продемонстрировано на пчелах [1].Силы притяжения и отталкивания, создаваемые статическими электрическими полями, оказывают пропорционально большее влияние на мелких насекомых, чем на более крупных [9], и это привело к разработке электрических экранов для предотвращения проникновения мелких насекомых в теплицы [12].

Было показано, что электромагнитные поля (ЭМП) изменяют нейрохимию мозга крыс, повышая уровни метаболитов аминов и дофамина в определенных областях мозга [13,14]. Также было показано, что ЭМП увеличивают уровни белков теплового шока, которые часто увеличиваются в ответ на стресс [15].В совокупности эти результаты поднимают вопрос о том, могут ли статические электрические поля также изменять нейрохимию мозга у насекомых. Амины играют важную роль в поведении насекомых, от поддержки экстремальных изменений фенотипической пластичности у саранчовых, где дофамин и серотонин играют главную роль в создании роящихся форм перелетной и пустынной саранчи [16–18], до социальных взаимодействий между гнездами маты, влияющие на гомеостаз биогенных аминов в мозгу у стрессированных муравьев [19,20]. Они также играют решающую роль в агрессивных столкновениях между доминирующими и подчиненными животными [21].

Для модельного организма Drosophila понимание влияния электрических полей на физиологию и поведение имеет решающее значение, учитывая широкомасштабное использование пластика при выращивании этих насекомых. Пластмассы хорошо известны своей способностью как заряжать, так и сохранять заряд в течение длительного времени за счет трибоэлектризации [8, 22], и хроническое воздействие этих полей во время выращивания неизбежно. Кроме того, важно понять, имеют ли значение статические электрические поля для Drosophila как стимул окружающей среды в контексте спонтанного выбора и обучения.Таким образом, в этом исследовании задается вопрос, влияют ли статические электрические поля, создаваемые при индукционной зарядке, на поведение Drosophila , как их можно обнаружить и как они изменяют уровни биогенных аминов в мозге.

2. Материалы и методы

Дикий тип Drosophila melanogaster (Oregon-R) был получен от Blades Biological Supplies Ltd (Великобритания) и выращен на дрожжевой/сахарной среде с добавлением живых пекарских дрожжей [23] в 50 мл стеклянные бутылки при 20 ± 1°C и цикле 16 л : 8 дн.

(a) Реакция на электрические поля

Y-образная трубка, состоящая из трех цилиндрических стеклянных камер (толщиной 2 мм, длиной 150 мм и внутренним диаметром 30 мм), сплавленных вместе под углом 120° ( a ), использовалась для количественного определения реакции дрозофилы на индуцированные статические электрические поля. Два медных кольца 5 × 28 мм (ширина × диаметр) располагались внутри каждого плеча на расстоянии 14 мм от пересечения с вертикальным плечом и прикреплялись к изолированному гнезду через 7-миллиметровое отверстие в поверхности ( и ).Одно медное кольцо было подключено к источнику питания Brandenburg Alpha III (Бранденбург, Великобритания), а другое — к земле. Концы каждой руки были закрыты двумя дополнительными трубками для захвата насекомых, когда они проходили через Y-образную трубку. Одно плечо двойного источника холодного света на гибкой шее (Schott KL 1500 LCD) фокусировалось через каждое плечо Y-образной трубки, чтобы стимулировать фототактическое движение мух вверх. Вертикальный рычаг (C) использовался как выпускная камера и был покрыт алюминиевой сеткой (1 мм 2 ), соединенной с землей для предотвращения электрических полей в этой области.Y-образную трубку закрепляли металлическим держателем и помещали в темную алюминиевую клетку [7] в лаборатории с относительной влажностью 35–45%.

Y-биоанализ и распределение статического электрического поля. ( a ) Фотография Y-образной трубки и медных кольцевых электродов (CR). ( b ) Модели Maxwell FEA распределения электрического поля вокруг Y-образной трубки при 0,25, 0,5, 1,0 и 1,5 кВ. (Онлайн-версия в цвете.)

Группы из 20 мух (самцов и самок) были помещены в восемь новых пробирок (50 мл), каждая из которых содержала небольшой кусочек влажной ткани для предотвращения высыхания.Мух голодали в течение 24 часов перед экспериментом, чтобы стимулировать двигательное поведение. Пробку пробирки с мухами удаляли, пробирку подносили к основанию Y-образной пробирки, и мухам давали возможность свободно двигаться. К одному плечу Y-образной трубки прикладывали различные напряжения (0, 0,12, 0,25, 0,5, 1, 1,5, 2 и 3 кВ) для проверки их воздействия на каждую группу мух. Реакция мух на каждое напряжение тестировалась на восьми разных пробирках с мухами ( n = 8). Через 5 минут оценивали распределение мух в каждом плече Y-образной трубки и анализировали количество мух, оставшихся в выпускном плече, с использованием однофакторного дисперсионного анализа (SPSS v.17 программное обеспечение). Мухи подвергались воздействию только одного напряжения. Предварительные исследования показали, что в спусковом рычаге оставалось постоянное количество мух при всех напряжениях, что свидетельствует о том, что на спусковой рычаг не влияли электрические поля. Заряженное плечо Y-образной трубки случайным образом переключали между экспериментами, чтобы уменьшить влияние смещения эксперимента, а после каждого эксперимента аппарат промывали и сушили.

(b) Моделирование электрического поля в Y-образном аппарате

Maxwell SV v.Для моделирования электрических полей внутри Y-образной трубки на основе физических свойств материалов, их размеров и приложенных напряжений использовалось двумерное программное обеспечение 7 (Ansoft Corporation, Питтсбург, США). Это моделирование дает точные оценки величины электрических полей внутри Y-образной трубки, которые можно соотнести с реакцией мух на различные силы поля [7]. В Maxwell SV Y-образная трубка была нарисована как простая двумерная модель x y с поперечным сечением, взятым из каждой части Y-образной трубки ( b ).Моделировались электрические поля, создаваемые различными приложенными напряжениями (0, 0,25, 0,5, 1, 1,5, 2 и 3 кВ).

(c) Роль крыльев в обнаружении и уклонении от статических полей

Для оценки роли крыльев в обнаружении и уклонении от электрических полей три группы мух подвергались воздействию статических электрических полей при различных напряжениях (0 , 0,5, 1, 2 и 3 кВ) с использованием Y-образного аппарата. Мухи включали мух дикого типа, мух с разрезанными крыльями, у которых крылья мух дикого типа были физически удалены, и мутантов с рудиментарными крыльями (Blades Biological Ltd, Великобритания).У всех мух жужжальца остались целыми. Мухи были сгруппированы в пять пробирок (50 мл), каждая группа состояла из 20 мух (самцы и самки выбраны случайным образом). Мух содержали в этих пробирках в течение 24 ч для восстановления с добавлением небольшого кусочка влажной ткани в пробирку для предотвращения высыхания. Мухам давали возможность свободно двигаться, и через 5 мин подсчитывали их количество в каждом плече Y-образной трубки, и эксперимент повторяли шесть раз для каждой группы мух.

(г) Перемещение крыла

Для измерения прямого воздействия электрических полей на крылья мух помещали под стеклянную камеру (толщина 2 мм, 100 × 30 мм, Д × Г), закрепленную в металлическом держателе.Медный кольцевой электрод (4 × 28 мм, Ш × Г) закрепляли у входа в камеру и присоединяли к источнику постоянного тока (Brandenburg Alpha III, Бранденбург, Великобритания) для создания статического поля. Индивидуально тестировали восемь самцов и восемь самок мух. Сначала каждую живую муху фиксировали на предметном стекле под заряженным электродом с помощью липкой бумаги (EasiStick’ Traps, Fargro Ltd), а затем подвергали действию электрических полей разного напряжения. Затем муху умерщвляли с использованием CO 2 и снова тестировали.Для измерения смещения крыльев мух фотографировали при каждом напряжении с помощью цифровой камеры Nikon (D80) и анализировали фотографии с помощью Canvas X (ACD Systems Inc., США) для расчета угла крыла (угол между линией, проходящей от средней точки головы к шарниру крыла и еще один между кончиком крыла и шарниром крыла). Различий между живыми и мертвыми мухами обнаружено не было (данные не показаны).

Кроме того, крылья отдельных мух вырезали и помещали на предметное стекло для измерения напряженности поля, необходимой для подъема крыла к заряженному электроду.После каждого испытания изображения крыла собирали с помощью составного микроскопа (Zeiss Axiophot) с цифровой камерой (Roper Scientific RTE/CCD-1300-y). Длину и ширину крыльев измеряли с помощью программы MetaMorph v. 6 (Universal Imaging Corporation, PA, USA).

(e) Статистический анализ

Во время всех экспериментов подсчитывали количество мух в незаряженном и заряженном рукавах Y-образной трубки и рассчитывали индекс реакции (RI) на основе числа мух в незаряженном рукаве минус количество мух в заряженной руке, деленное на общее количество мух [24,25].Значение RI выше нуля указывало на то, что мухи избегали электрических полей. Данные проверяли на нормальность и однородность, а статистическую значимость оценивали с использованием однофакторного дисперсионного анализа.

(f) Измерение биогенных аминов

Уровни биогенных аминов в целых головах Drosophila , подвергшихся воздействию статических электрических полей 70 кВ·м −1 , были измерены путем сбора голов 10 мух после замораживания в жидком азоте. . Головки гомогенизировали в 50 мкл ледяного 0.1 М хлорная кислота, содержащая 5 нг 3,4-дигидроксибензиламина. После центрифугирования гомогената (0°С, 15 000 об/мин, 30 мин) отбирали 40 мкл супернатанта. Амины в головном мозге и головах измеряли с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с электрохимическим детектированием, как описано в других работах [18,19].

3. Результаты

(a) Избегающее поведение мух

Статические электрические поля прикладывались к электроду одного плеча Y-образной трубки для определения поведенческих реакций мух.Отдельные половые группы мух дикого типа подвергались воздействию статических электрических полей напряжением 0–3 кВ в течение 5 мин ( n = 8 проб при каждом напряжении по 20 мух в пробе), а мухи в незаряженном и заряженном рукавах перекодировались. . Результаты показали, что как самцы, так и самки мух дикого типа значительно избегали электрических полей (ANOVA, F 4,25 = 6,64, p = 0,0009 и F 4,25 = 20,41, p). < 0,0001) после 5 мин воздействия ( а, б ). Апостериорный анализ показал, что порог для избегания возникает при 1 кВ (напряженность поля 34–43 кВ м -1 , моделирование Maxwell SV). Среднее значение RI при этом напряжении составило 0,59 ± 0,06 у мужчин и 0,52 ± 0,05 у женщин по сравнению с 0,07 ± 0,14 у мужчин и -0,10 ± 0,10 у женщин при 0 кВ. Поведение избегания также проявлялось при более высоких напряжениях (1,5 и 2 кВ; a , b ). Между самцами и самками мух не было обнаружено статистически значимой разницы в поведении избегания (ANOVA, F 1,60 = 0.808, р = 0,37). Следует отметить, что не все мухи избегали статического электрического поля даже при более высоких приложенных напряжениях, и не все мухи покидали выпускную трубку (см. Материалы и методы).

Избегание самцов и самок мух дикого типа статических электрических полей при различных напряжениях. ( a ) Самцы и ( b ) самки демонстрировали значительное избегание электрических полей напряжением 1 кВ и выше ( p <0,05 в обоих случаях).Существенных различий между самцами и самками мух не было ( p > 0,05 во всех случаях). ( c ) С удаленными крыльями не было существенной разницы в избегании статических электрических полей при любом приложенном напряжении (односторонний t -тест, p > 0,05 во всех случаях). ( d ) Мухи с рудиментарными крыльями значительно избегали электрического поля при напряжении 2 кВ и выше. Столбцы на графиках представляют среднее значение ± стандартная ошибка среднего.

Учитывая, что крылья вибрируют при воздействии полей [26], мы задались вопросом, играют ли крылья роль в обнаружении электрических полей.Чтобы определить их роль в создании избегания, крылья мух дикого типа были обрезаны близко к шарниру крыла. Анализ показал, что мухи с перерезанными крыльями ( n = 6 испытаний по 20 мух в каждом испытании) не избегали электрических полей даже после приложения 3 кВ (ANOVA, F 4,25 = 1,21, p ). = 0,33; c ). Напротив, рудиментарные крылатые мухи ( n = 6 испытаний с 20 мухами в каждом испытании) демонстрировали значительное избегание ( d ) электрических полей 2 кВ (напряженность поля 52–104 кВ м -1 ) и 3 кВ. (95–164 кВ · м −1 ) (ANOVA, F 4,25 = 4.42, р = 0,004). Средние значения отклика через 5 мин при 0 и 2 кВ составили -0,14 ± 0,13 и 0,38 ± 0,12 соответственно. Повышение приложенного напряжения до 3 кВ также привело к большему избеганию по сравнению с контролем (RI -0,14 ± 0,13 и 0,46 ± 0,08).

(b) Роль крыльев в обнаружении и предотвращении статических электрических полей

Движения крыльев определяли у мух, закрепленных под медным электродом. Крылья самок и самцов мух ( n = 8 для обеих групп) были смещены статическими электрическими полями (ANOVA, F 6,49 = 73.56, p < 0,0001 и F 6,49 = 55,01, p < 0,0001), причем большие напряженности поля вызывают большие угловые смещения крыла (). Апостериорные тесты показали значительный подъем крыла при 2 кВ (57–96 кВ м -1 ) и выше у самцов по сравнению с контрольной группой (тест Стьюдента t -test, p <0,0001 при 2, 3, 4 и 5 кВ), а у женщин при 3 кВ (96–115 кВ м −1 ) и выше (тест Стьюдента t , p < 0.0001 на 3, 4 и 5 кВ). У мужчин также наблюдалось значительно большее возвышение (14,48° ± 1,90°), чем у женщин (20,44° ± 4,20°), когда применялось напряжение 5 кВ (напряженность поля 163–183 кВ м -1 , p ). = 0,0095).

Влияние статических электрических полей на неповрежденные крылья. ( a ) Величина и распределение статических электрических полей вокруг заряженного электрода (CE) при 2 кВ были смоделированы с использованием программного обеспечения Maxwell SV. Напряжение 2 кВ, приложенное к электроду, создавало напряженность поля от 57 до 96 кВ m –1 вокруг положения мухи.ГТ, стеклянная трубка; GS, предметное стекло; EE, заземляющий электрод. ( b ) Фотографии влияния статических электрических полей при различных напряжениях на отклонение крыла живой дрозофилы . ( c ) Поднятие крыльев дрозофилы в ответ на поля при разных напряжениях. Символы представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего. Различные буквы указывают на существенные различия между приложенными напряжениями. (Онлайн-версия в цвете.)

Чтобы определить, способствуют ли активные движения подъему крыльев во время воздействия электрических полей, были также проанализированы крылья мертвых самцов и самок мух.Статистических различий в углах возвышения между мертвыми и живыми мухами не было. Например, средние (± стандартная ошибка среднего) отклонения крыльев живых самцов мух при 0, 2 и 5 кВ составили, соответственно, -26,4 ± 0,99°, -16,55 ± 3,3° и 32,9 ± 4,55° по сравнению с -27,8 ± 1,55°, -18,54 ± 2,48 и 25,55 ± 3,05° для мертвых мух (тест Стьюдента t , p = 0,438, 0,559 и 0,21).

(c) Влияние статических электрических полей на вырезанные крылья

Вырезанные крылья по отдельности подвергали воздействию электрических полей при различных напряжениях для определения порога, необходимого для подъема крыльев.Результаты продемонстрировали, что у самцов отрезанные крылья ( n = 8) поднимались при приложении 0,68 ± 0,05 кВ (среднее значение ± стандартная ошибка среднего), что соответствует смоделированной напряженности электрического поля 28–38 кВ м -1 по сравнению с 1,06 ± 0,09 кВ (38–48 кВ м -1 ) для иссеченных крыльев самок. Различия между самцами и самками статистически значимы (критерий Стьюдента t , p = 0,004).

Чтобы определить, могут ли различия между полами быть связаны частично с морфологией крыльев, были измерены длина и ширина вырезанных крыльев как самцов, так и самок мух.Длина и ширина крыльев у самцов были значительно меньше, чем у самок, со средней длиной крыльев у самцов 1,29 ± 0,036 мм по сравнению с 1,49 ± 0,036 мм у самок и средней шириной 0,89 ± 0,024 мм у самцов по сравнению с самками. 0,98 ± 0,022 мм у самок ( t -критерий Стьюдента, p = 0,0019 и 0,012 соответственно).

(d) Нейрохимические изменения аминов мозга при воздействии статических электрических полей

Уровни четырех ключевых аминов в мозге дрозофилы , подвергнутых воздействию статических электрических полей при 70 кВ·м −1 для 4, 24 и 72 ч были измерены и сравнены с соответствующими по времени контролями ().Уровни серотонина лишь незначительно снизились после 4-часового воздействия с 1,14 ± 0,21 (среднее значение ± стандартная ошибка среднего) до 0,93 ± 0,15 пмоль головного мозга -1 , но до значительно более низких уровней после 24-часового воздействия с 0,8 ± 0,05 до 0,173 ± 0,021 пмоль головного мозга — 1 ( t -критерий Стьюдента, p < 0,0001, ф.р. = 17). После 72-часового воздействия уровни серотонина вернулись к контрольным значениям (0,89 ± 0,15 и 0,93 ± 0,015 пмоль головного мозга -1 соответственно, p = 0,834, d.ф. = 17).

Анализ трех биогенных аминов, выделенных из голов дрозофилы . Уровни серотонина значительно снижались только после воздействия статического электрического поля в течение 24 часов. Уровни дофамина были значительно снижены по сравнению с контрольной группой во все времена воздействия, а уровни октопамина заметно повышались в изолированных головах во все времена воздействия. Результаты основаны на n = 9–10 голов и проверяются в каждый момент времени в сравнении с соответствующими по времени контролями с использованием t -тестов Стьюдента.Существенные различия обозначены линией над каждым графиком. Столбцы на графиках представляют среднее значение ± стандартная ошибка среднего.

Уровни допамина значительно снизились у обработанных мух при любом времени воздействия. После 4-часового воздействия уровень дофамина снизился с 198,5 ± 26,24 до 48,85 ± 5,54 пмоль мозга -1 . После 24-часового воздействия уровень дофамина снизился со 142,7 ± 6,58 пмоль мозга -1 до 66,58 ± 3,97 пмоль мозга -1 , а после 72-часового воздействия уровень дофамина упал с 293,5 ± 19.от 88 до 48,85 ± 5,54 пмоль мозга -1 (критерий Стьюдента t , p <0,0001, df = 17, для всех периодов воздействия).

Напротив, уровни октопамина повышались после воздействия статических электрических полей. После 4-часового воздействия уровни октопамина увеличились с 38,86 ± 9,97 до 467,9 ± 40,25 пмоль головного мозга -1 . После 24-часового воздействия уровни октопамина увеличились с 53,5 ± 6,61 пмоль головного мозга -1 до 207,3 ± 14,16 пмоль головного мозга -1 , а после 72-часового воздействия уровни октопамина увеличились с 29.от 65 ± 4,24 до 467,9 ± 40,25 пмоль головного мозга -1 (тест Стьюдента t , p <0,0001, df = 17, для всех периодов воздействия). Уровни тирамина при всех временах воздействия были низкими и ниже уровней обнаружения.

4. Обсуждение

Здесь мы показываем, что Drosophila избегает статических электрических полей и что воздействие статических полей 26 кВ м −1 и выше приводило к смещению крыльев. Удаление крыльев уменьшило уклонение, предполагая, что крылья участвовали в обнаружении статических электрических полей.Мы также обнаружили, что воздействие уровней статических электрических полей, которые можно встретить в окружающей среде, приводит к изменениям в нейрохимии мозга.

(a) Являются ли уровни статических полей, используемых в лаборатории, репрезентативными для естественных условий?

Естественные электрические поля в окружающей среде находятся в диапазоне от 0,1 до 0,3 кВ·м −1 [27], так что поля, с которыми сталкиваются насекомые в окружающей среде, обычно меньше, чем поля, используемые в экспериментах, описанных здесь, для выявления избегающего поведения и, как таковые, можно спорить о значимости таких стимулов в нормальном поведенческом репертуаре насекомых.Статические поля гораздо большей величины возникают вокруг искусственных сооружений, таких как линии электропередач [28], или в результате заряда от трения [29]. Дезелак и др. . [30] рассчитали поле на уровне земли под линиями электропередач 400 кВ и нашли, что оно составляет 9–11 кВ·м −1 , что того же порядка величины, что и используемые здесь поля, вызывающие избегание дрозофилы . Модели электрических полей Максвелла SV вокруг линий электропередач показывают, что вблизи действующих проводов силы значительно выше (до 95 кВ в пределах 1.5 м проводов), предполагая, что такие поля, вероятно, будут иметь гораздо большее воздействие на летающих насекомых.

(б) Движения избегания

Дрозофила , подобно тараканам [6] и другим двукрылым [31], демонстрирует явное избегание статических электрических полей [32]. Что примечательно в Drosophila , так это то, что крылья играли главную роль в уклонении, в то время как у тараканов задействованы усики [7]. В то время как интактные мухи дикого типа избегали статических полей при относительно низких уровнях, мухи дикого типа с отрезанными крыльями не могли этого сделать даже при гораздо более высоких приложенных напряжениях.Напротив, рудиментарные крылатые мутанты Drosophila демонстрировали избегание, но на более высоких уровнях поля, чем у интактных мух дикого типа. Таким образом, площадь поверхности крыльев, по-видимому, является основным фактором, определяющим уклонение, а не усики или другие структуры, такие как жужжальца.

Ранее мы предположили, что электрические поля можно обнаружить с помощью электрических сил, вызывающих отклонение сенсорных придатков, что приводит к механической стимуляции [7]. Любой электрически нейтральный объект имеет случайное распределение отрицательных и положительных зарядов по поверхности, и когда этот объект входит в электрическое поле, на него действуют силы, действующие на электроны, которые вызывают неравномерное распределение (поляризацию) зарядов.Электрические силы могут генерировать физическое движение объекта в направлении или от области электрического поля в результате взаимодействия между зарядами [33,34]. Мы обнаружили, что крылья могут приводиться в движение электрическими полями той же величины, что и те, которые вызывают поведение избегания. Когда муху помещали под отрицательно заряженный электрод, силы статического электрического поля вызывали поляризацию, приводящую к пассивному подъему крыла к электроду, поскольку притягивались разные заряды.

Крылья интактных самцов мух и отрезанных крыльев самцов требовали для подъема значительно меньших электрических полей по сравнению с крыльями самок. Это, возможно, противоречит здравому смыслу, учитывая, что уклонение в целом, по-видимому, связано с площадью поверхности крыла. Однако следует отметить, что крылья самок, хотя и крупнее, также, вероятно, будут тяжелее, а это означает, что может существовать компромисс между силой, поднимающей крыло, и массой крыла, противодействующей подъемной силе.

(c) Обнаружение статических электрических полей

Движения крыльев обнаруживаются тремя ключевыми механорецепторами: колокольчатыми сенсиллами, тегулой и рецепторами растяжения [35–37], расположенными внутри и на крыльях.Сенсорные нейроны от этих датчиков передают информацию о положении и деформации крыльев грудным ганглиям. Локально ответы обрабатываются интернейронами и моторными нейронами, которые контролируют мышцы крыла [38], в то время как межсегментарные интернейроны могут также получать сенсорные сигналы от крыла, что в конечном итоге приводит к движениям конечностей [39]. Таким образом, отклонение крыльев под действием кулоновских сил, создаваемых статическими электрическими полями, может вызвать или изменить движения конечностей, которые могут стать основой для избегания.

(d) Аминергический контроль поведения

Уровни серотонина и дофамина в головах мух, обнаруженные в этом исследовании, были того же порядка, что и в предыдущих исследованиях [40]. Уровни дофамина при этом на порядок выше, чем описано Watson и соавт. . [40], были ниже, чем уровни, обнаруженные другими [41]. Известно, что моноамины поддерживают поведенческие состояния, часто вызванные социальным взаимодействием между сородичами [20] или условиями окружающей среды [16].Например, уровни октопамина у насекомых коррелируют с активным и стрессовым состояниями [42–45], агрессией [21]. Октопамин также связан с полетом и может как увеличивать вероятность полета [46], так и индуцировать адипокинетический гормон, который мобилизует липиды в качестве топлива для полета [47]. Более того, амины играют ключевую роль в качестве сигналов подкрепления при обучении и памяти у насекомых [48]. Повышение уровня октопамина у мух, подвергшихся воздействию статических полей, может быть связано как с активными, так и со стрессовыми состояниями, вызванными кулоновскими силами, действующими на мух, и повышенной активностью, необходимой для преодоления этих сил либо за счет усиленного передвижения, либо за счет полета.

Дофамин часто связан с моторным контролем и возбуждением у насекомых [49] и играет двойную роль в обучении у Drosophila , участвуя как в аппетитном, так и в аверсивном обучении [50]. Мы обнаружили, что воздействие статических электрических полей приводило к снижению уровня дофамина. У Drosophila передача сигналов дофамина может действовать через криптохром, усиливая возбуждение [51]. Интересно, что криптохром также играет роль в светозависимых магниточувствительных реакциях у Drosophila [52], что повышает вероятность того, что статические электрические поля также могут напрямую влиять на криптохром.

Изменения уровня серотонина у мух, подвергшихся воздействию статических электрических полей, не были постоянными в течение всех периодов воздействия и не были значительно ниже, за исключением после 24-часового воздействия. Такой паттерн экспрессии может свидетельствовать о сниженной роли серотонина в индуцированном электрическим полем поведении, например, при агрессии [53,54]. Например, истощение серотонина не влияет на агрессию у сверчков [54].

В совокупности становится ясно, что при воздействии электрических полей на уровни, присутствующие в окружающей среде, происходит ряд изменений в уровнях аминов, многие из которых могут влиять на изменения в поведении.Поэтому ясно, что электрические поля, присутствующие в окружающей среде, могут вызывать изменения в поведении насекомых и нейрохимии. Более того, учитывая, что изменения уровня аминов, вызываемые электрическими полями, сохраняются с течением времени, использование Drosophila из культур, содержащихся в пластиковых пробирках для выращивания, как это обычно происходит во многих исследовательских лабораториях, которые могут заряжаться за счет трибоэлектрификации, может дать мухам измененный нейрохимический фон и может быть неприемлемым для поведенческого анализа.

Финансирование

М.С.А.Г. спонсировался Университетом Аль-Баха, Саудовская Аравия, и хотел бы поблагодарить Бюро культуры Саудовской Аравии, Лондон. Х.А. был поддержан грантами для научных исследований (KAKENHI) от MEXT, Приоритетные области научных исследований (область № 454, грант № 17075001) и от Японского общества содействия развитию науки (№ 23300113).

Статическое электричество

Человеческий организм находится в состоянии обмена электрической энергией между атмосферой и землей, то есть на него постоянно воздействуют электрические заряды, которые он поглощает и затем выбрасывает.

Когда два тела находятся в тесном физическом контакте, существует возможность передачи свободных электронов между ними. Один из них отдает другому электроны, с помощью которых устанавливается сила притяжения. Потребляемая энергия появляется снова в виде увеличения электрического напряжения между обеими поверхностями. Если тела изолированы от окружающей их среды, то возникает заряд обоих тел, положительно заряжено то, у которого избыток электронов. Если между этими двумя телами проложить проводящий канал, то заряды тут же снова соединятся.Если этого проводящего канала нет, как в случае с изоляторами, то повышение напряжения из-за разделения может достигать тысяч вольт, но при незначительной силе тока в амперах.

Это повышение вольт, самая большая неприятность, которая может причинить человеку дискомфорт, так как в электричестве вредна для человека интенсивность, а не напряжение.

Хотя статическое электричество не представляет прямой угрозы для жизни человека, поражение электрическим током, вызванное статическим зарядом, может вызвать шок, и если бы мы находились на возвышенности, мы могли бы получить серьезное повреждение из-за падения.

Электричество является источником беспокойства в опасных местах, где статическая искра может иметь достаточную энергию для создания облаков паров и пыли.

Статическое электричество не может быть создано, его появление связано с неравномерным и временным распределением электронов. Электростатические заряды создаются не трением двух материалов, а разделением двух контактирующих областей. При разделении двух областей, которые ранее были соединены, возникает дисбаланс зарядов, который создает электростатическое поле.

Если материалы изолирующие, то накопленный заряд не будет сразу разряжаться, а останется какое-то время. Если они являются проводниками, то в силу их высокой проводимости в процессе деления произойдет выравнивание зарядов через контактную поверхность. После полного деления не будет заметного превышения заряда.

Можно сказать, что электростатический заряд создается в следующих контактных процессах, за которыми следует разделение.

  • Сплошной-сплошной
  • Твердо-газовый
  • Твердое-жидкое

Заряд людей может быть настолько высоким, что приближение к объекту-проводнику может вызвать искровой разряд.Это будет иметь не большее значение, чем дискомфорт, который почувствует аффективный человек во время искрового разряда. Статическое электричество не представляет прямой угрозы для жизни человека.

Как этого избежать?

Генерация статического электричества является неизбежным фактом, единственное, что можно сделать, это аннулировать или смягчить его последствия с помощью некоторых мер, которые их нейтрализуют.

Общие меры:

  • Соединение и электростатическое заземление всех частей проводника.
  • Контроль влажности окружающей среды
  • Вовлекайте людей
  • Ионизация атмосферы вблизи материала

Заполненный документ (.doc)

Что вызывает статическое электричество?

Каждый сталкивался со статическим электричеством. Примеры включают в себя: когда вы видите искру в зеркале, расчесывающую ваши волосы, или вы касаетесь дверной ручки после прогулки по ковру зимой. Искра, которую вы видите, является разрядкой статического электричества.Так почему же это называется статическим электричеством? Это называется «статическим», потому что заряды остаются разделенными в одной области, а не перемещаются или «перетекают» в другую область, как в случае электричества, протекающего по проводу — называемого электрическим током.

Статическое электричество было известно еще древним грекам: вещам можно было придать статический электрический «заряд» (накопление статического электричества), просто потирая их, но они понятия не имели, что та же самая энергия может быть использована для генерации света. или силовые машины.Именно Бенджамин Франклин помог вывести электричество на передний план. Он считал, что электричество можно получить от молнии.

Что такое статическое электричество?

Статическое электричество — это дисбаланс электрических зарядов внутри или на поверхности материала. Заряд сохраняется до тех пор, пока он не «разрядится». Статический электрический заряд может создаваться всякий раз, когда две поверхности соприкасаются и разделяются, и по крайней мере одна из поверхностей имеет высокое сопротивление электрическому току (и, следовательно, является электрическим изолятором).Знакомая искра, которую можно увидеть при ударе статическим электричеством, а точнее, электростатическом разряде, вызванном нейтрализацией заряда.

Откуда этот заряд?

Мы знаем, что все объекты состоят из атомов, а атомы состоят из протонов, электронов и нейтронов. Протоны заряжены положительно, электроны — отрицательно, нейтроны — нейтральны. Следовательно, все вещи состоят из зарядов.Противоположные заряды притягиваются друг к другу (отрицательные к положительным). Одинаковые заряды отталкиваются друг от друга (положительные к положительным или отрицательные к отрицательным). Большую часть времени положительные и отрицательные заряды в объекте уравновешиваются, что делает этот объект нейтральным, как в случае с молекулами.

Статическое электричество является результатом дисбаланса между отрицательными и положительными зарядами в объекте. Эти заряды могут накапливаться на поверхности объекта до тех пор, пока не найдут способ высвободиться или разрядиться. При трении определенных материалов друг о друга могут передаваться отрицательные заряды или электроны.Например, если вы трёте ботинок о ковер, ваше тело собирает с ковра дополнительные электроны. Электроны цепляются за ваше тело до тех пор, пока их нельзя будет высвободить, как в случае, когда вы прикасаетесь к металлической дверной ручке.

«…Явление статического электричества требует разделения положительных и отрицательных зарядов. Когда два материала находятся в контакте, электроны могут перемещаться от одного материала к другому, что оставляет избыток положительного заряда на одном материале и равный отрицательный заряд на другом.Когда материалы разделены, они сохраняют этот дисбаланс заряда…»

Почему ваши волосы встают дыбом, когда вы снимаете шапку?

Когда вы снимаете шапку, электроны переносятся из шапки в волосы — почему ваши волосы встают дыбом? Так как объекты с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга. Когда волосы получают больше электронов, они будут иметь одинаковый заряд, и ваши волосы встанут дыбом. Ваши волосы просто пытаются уйти как можно дальше друг от друга!

Что такое трибоэлектрический эффект?

Трибоэлектрический эффект — это тип контактной электризации, при котором определенные материалы приобретают электрический заряд после контакта с другим другим материалом, а затем разделяются.

Большинство бытовых статических разрядов являются трибоэлектрическими. Полярность и сила производимых зарядов различаются в зависимости от материалов, шероховатости поверхности, температуры, деформации и других свойств.

В настоящее время считается, что трибоэлектрический эффект связан с явлением адгезии, когда два материала, состоящие из разных молекул, имеют тенденцию слипаться из-за притяжения между разными молекулами. Химическая адгезия возникает, когда поверхностные атомы двух отдельных поверхностей образуют ионные, ковалентные или водородные связи. В этих условиях происходит обмен электронами между различными типами молекул, что приводит к электростатическому притяжению между молекулами, удерживающему их вместе.

В зависимости от трибоэлектрических свойств материалов один материал может «захватывать» часть электронов из другого материала. Если два материала теперь отделены друг от друга, произойдет дисбаланс заряда.

Примеры трибоэлектрических серий, отдающих электроны:

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД — Сухая человеческая кожа > кожа > мех кролика > стекло > волосы > нейлон > шерсть > свинец > шелк > алюминий > бумага НАИМЕНЬШИЙ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД

Примеры трибоэлектрических серий, отдающих электроны:

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД — тефлон > силикон > ПВХ > скотч > упаковочная пленка > пенополистирол > полиэстер > золото > никель > каучук — НАИМЕНЕЕ ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД

Как создать статическое электричество с помощью генератора Ван де Граафа

Генератор Ван де Граафа представляет собой электростатический генератор, в котором используется движущийся ремень для накопления электрического заряда на полом металлическом шаре наверху изолированной колонны.Это может создать очень высокие электрические потенциалы. Он производит очень высокое напряжение постоянного тока (DC) при низком уровне тока. Он был изобретен американским физиком Робертом Дж. Ван де Граафом в 1929 году. (См. Ссылку ниже в журнале Scientific American). Разность потенциалов, достигаемая в современных генераторах Ван де Граафа, может достигать 5 мегавольт. Настольная версия может производить порядка 100 000 вольт и может хранить достаточно энергии, чтобы произвести видимую искру. Маленькие машины Ван де Граафа производятся для развлечения и на уроках физики для обучения электростатике.

Показания и ссылки:

Возможности электростатических генераторов — Никола Тесла — Scientific American 1934

Трибоэлектрическая зарядка обычных предметов

Материалы, вызывающие статическое электричество

 


Проверьте свои Понимание:

Как работает статическое электричество?

Вы когда-нибудь испытывали шок от прикосновения к дверной ручке или видели, как ваши волосы вьются в особенно холодные и сухие дни? Если у вас был какой-либо из этих опытов, вы столкнулись со статическим электричеством.Статическое электричество — это накопление электрического заряда (положительного или отрицательного) в одном месте. Его также называют «электричество в состоянии покоя».

Основные выводы: статическое электричество

  • Статическое электричество возникает, когда заряд накапливается в одном месте.
  • Объекты обычно имеют общий заряд, равный нулю, поэтому для накопления заряда требуется передача электронов от одного объекта к другому.
  • Существует несколько способов переноса электронов и накопления заряда: трение (трибоэлектрический эффект), проводимость и индукция.

Причины статического электричества

Электрический заряд , определяемый как положительный или отрицательный, — это свойство материи, которое заставляет два электрических заряда притягиваться или отталкиваться. Когда два электрических заряда одного типа (оба положительные или оба отрицательные), они будут отталкивать друг друга. Когда они разные (один положительный и один отрицательный), они будут притягиваться.

Статическое электричество возникает, когда заряд накапливается в одном месте. Как правило, объекты не заряжены ни положительно, ни отрицательно — их общий заряд равен нулю.Накопление заряда требует переноса электронов от одного объекта к другому.

Удаление отрицательно заряженных электронов с поверхности приведет к тому, что эта поверхность станет положительно заряженной, а добавление электронов к поверхности приведет к тому, что эта поверхность станет отрицательно заряженной. Таким образом, если электроны перейдут от объекта A к объекту B, объект A станет положительно заряженным, а объект B станет отрицательно заряженным.

Зарядка трением (трибоэлектрический эффект)

Трибоэлектрический эффект относится к переносу заряда (электронов) от одного объекта к другому, когда они трутся друг о друга посредством трения.Например, трибоэлектрический эффект может возникнуть, когда зимой вы шаркаете по ковру в носках.

Трибоэлектрический эффект имеет тенденцию возникать, когда оба объекта электрически изолируют , что означает, что электроны не могут свободно течь. Когда два объекта трутся друг о друга, а затем разделяются, поверхность одного объекта приобретает положительный заряд, а поверхность другого объекта получает отрицательный заряд. Заряд двух объектов после разделения можно предсказать из трибоэлектрического ряда , в котором материалы перечислены в том порядке, в котором они склонны становиться положительно или отрицательно заряженными.

Поскольку электроны не могут свободно двигаться, две поверхности могут оставаться заряженными в течение длительного времени, если они не подвергаются воздействию электропроводящего материала. Если к заряженным поверхностям прикоснуться электропроводящим материалом, таким как металл, электроны смогут свободно двигаться, и заряд с поверхности будет удален.

Вот почему добавление воды к волосам, которые вьются из-за статического электричества, снимает статическое электричество. Вода, содержащая растворенные ионы, как водопроводная или дождевая вода, является электропроводной и снимает заряды, накопившиеся на волосах.

Зарядка посредством проводимости и индукции

Проводимость относится к передаче электронов, когда объекты соприкасаются друг с другом. Например, положительно заряженная поверхность может приобретать электроны, когда она касается нейтрально заряженного объекта, в результате чего второй объект становится положительно заряженным, а первый объект становится менее положительно заряженным, чем раньше.

Индукция не связана с передачей электронов и не связана с прямым контактом.Скорее, он использует принцип, согласно которому «одинаковые заряды отталкиваются, а противоположные притягиваются». Индукция происходит с двумя электрическими проводниками, потому что они позволяют зарядам свободно перемещаться.

Вот пример зарядки индукцией. Представьте, что два металлических предмета, А и В, соприкасаются друг с другом. Отрицательно заряженный объект помещается слева от объекта A, который отталкивает электроны с левой стороны объекта A и заставляет их двигаться к объекту B. Затем два объекта разделяются, и заряд перераспределяется по всему объекту. оставляя объект A положительно заряженным, а объект B в целом отрицательно заряженным.

Источники

  • Бивер, Джон Б. и Дон Пауэрс. Электричество и магнетизм: статическое электричество, электричество тока и магниты . Марк Твен Медиа, 2010.
  • Христопулос, Христос. Принципы и методы электромагнитной совместимости . CRC Press, 2007.
  • Василеску, Габриэль. Принципы и применение электронных шумов и сигналов помех . Спрингер, 2005.
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.