1.4.Электризация трением в быту.
В быту разряды электричества возникают, когда человек ходит по полимерным покрытиям полов современной квартиры, синтетическим коврам или снимает с себя нейлоновую одежду. При этом электростатический заряд человека обусловлен трением или контактом двух материалов, один из которых должен быть хорошим диэлектриком (напольное полимерное покрытие, синтетическая одежда). В зимний период времени при относительной влажности воздуха менее 40% наблюдается наиболее интенсивное накопление зарядов статического электричества, которое может привести к возникновению разрядов между заряженным человеком и корпусами заземлённого оборудования
1.5. Электричество в природе
Молния – яркий пример проявления статического электричества в природе (рис.7-8). Молния – это мгновенный мощный заряд электричества, возникающий между двумя облаками. Вспышка, или заряд молнии, может достигать длины в несколько километров. Молния такая горячая, что воздух вокруг, мгновенно нагреваясь, расширяется и происходит оглушительный взрыв. Это и есть гром, который мы слышим. Молния чаще всего возникают в жаркую погоду во время ливневых гроз. Влажный воздух поднимается на большую высоту и образует облака, которые называют дождевыми. Когда дождевое облако поднимается достаточно высоко, влага замерзает, и образуются кристаллы льда и снежные хлопья. Они начинают падать, по пути превращаясь в капли дождя. Этот дождь встречается с потоками влажного воздуха. И в результате трения, между ними возникает статическое электричество. Когда облако полностью заряжается этим электричеством, оно высвобождает его в виде разряда молнии. Тысячелетиями люди наблюдали вспышки и огненные зигзаги молний, раскаты грома. Они не понимали, как все это происходит, приписывали эти действия богам, боялись гнева богов. И лишь немногим более ста лет назад люди нашли объяснение этим явлениям природы.
В 1752 году Бенджамин Франклин установил электрическое происхождение молнии.
В ряду первых ученых, доказавших электрическую природу грозы, были великий русский ученый М. В. Ломоносов и его друг Г. В. Рихман (рис.9). Летом 1752 г. они построили «громовую машину». Над крышей дома Ломоносова был укреплен изолированный высокий железный шест, нижний конец которого проходил внутрь помещения. К нижнему концу шеста прикрепляли железную линейку, к верхней части которой приклеивали шелковую нить. Такая же машина была установлена и на квартире Рихмана. При приближении грозы металлический шест и линейка с нитью заряжались, и нить, отталкиваясь от нее, отклонялась на некоторый угол. При близкой и сильной грозе из линейки извлекали искры.
Во время одного из таких опытов в 1753 г. Рихман был убит шаровой молнией. Большой опасности подвергался и сам Ломоносов, который во время этой грозы проводил опыты с
«громовой машиной» у себя дома. Позже, вспоминая об этом, М. В. Ломоносов писал: «Внезапно гром чрезвычайно грянул в самое то время, как я руку держал у железа и искры трещали. Все от меня прочь бежали...». Через несколько минут Ломоносову сообщили, что Рихмана убила молния (рис 10). М. В. Ломоносов, тяжело переживая смерть Рихмана, отмечал, что он умер «прекрасною смертью, исполняя по своей профессии должность. Память его никогда не умолкнет».
Электрическую сущность грозовых явлений Ломоносов изложил в работе «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих». Ученый считал, что атмосферное электричество появляется в результате трения частичек «мерзлых паров», которые переносятся восходящими и нисходящими воздушными потоками. Электрический разряд, происходящий между облаком и землей или между двумя облаками, заряженными разноименно, и представляет собой молнию.
В результате своих исследований атмосферного электричества М. В. Ломоносов и Б. Франклин пришли к заключению, что человек может отвлечь молнию от своих жилищ с помощью высоких заземленных металлических стержней — «громоотводов» или, как их правильнее называть, молниеотводов. Первый в мире молниеотвод в июне 1754 г. водрузил над крестом своего храма сельский священник из Моравии Прокоп Дивиш, крестьянский сын, ученый и изобретатель. Первый в России молниеотвод появился в 1756 г. над Петропавловским собором в Петербурге. Он был сооружен после того, как молния дважды ударила в шпиль собора и подожгла его. В течение короткого времени молниеотвод нашел широкое распространение во всем мире. В дальнейшем серьезный вклад в теорию грозового электричества внес русский ученый А. И. Воейков. Советский ученый Я. И. Френкель развил теорию грозы далее. Она находит все более широкое признание и подтверждение. Продолжаются эксперименты по изучению атмосферного электричества, которые проводят с помощью современного оборудования.
Многие живые организмы способны производить электрические разряды. Эта способность ими используется как для защиты, так и для нападения. В океане живет электрический скат, рыба, обладающая грозным оружием – электрическим разрядом (рис.11). Где прячет рыба свое таинственное оружие? По бокам у ската расположены специальные мышечные волокна, способные накапливать и при необходимости разряжать электрический заряд. Его удар настолько силен, что может не только оглушить, но и убить жертву. Обычно скаты лежат на морском дне или слегка погружаются в ил или песок. Здесь они и поджидают свою добычу. Охотятся они на ракообразных, моллюсков и других обитателей моря. Крупные скаты не брезгуют и рыбой. Причем они способны добыть довольно крупную рыбу массой до 2 килограммов. В их желудках находили камбалу, угрей и другую рыбу. Крупную добычу они убивают сильными разрядами тока, предварительно охватив ее грудными плавниками. Нечаянная встреча человека с электрическим скатом не сулит ничего хорошего.
Есть и другие рыбы, пользующиеся этим грозным оружием, например электрический угорь (рис. 12), обитающий в пресных водах Южной Америки,– рыба с самым сильным электроразрядом. Размеры её немалые – до 1,5 м, а иногда и до 3м в длину при весе до 20 кг. Разряд такого угря может убить даже человека. В реках Африки (от нижнего Нигера и Верхнего Нила к югу до Танганьики) живет знаменитый электрический сом (рис.13). Сомы испускают электрические разряды до 450 вольт, используют их как средство защиты. Получить разряд можно, случайно наступив ногой на отдыхающего сома или поймав его на удочку. С этими малоприятными свойствами электрического сома, обитающего и в Ниле и в других реках Тропической Африки, египтяне познакомились ещё 6000 лет назад и тогда же поместили изображения грозной рыбы на стенах своих храмов. Впрочем, египтяне научились извлекать и пользу из необычных свойств сома – электрическую рыбу прикладывали к спине больных. Нельзя не поразиться знаниям
египетских врачевателей, которые использовали сома так, как применяет электротерапию современная медицина.
|
