Отримання знань

Електростатика, що повертає життя

Енергія розряду конденсатора  може повернути життя людям, у яких клітини серця перестали синхронно скорочуватися. Асинхронне (хаотичне) скорочення  клітин серця називають фібриляцією. Фібриляцію серця можна припинити, якщо пропу­стити  через всі його клітини короткий імпульс струму. Для цього до грудної клітки пацієнта прикладають два електроди, через які пропускають імпульс тривалістю близько десяти мілісекунд і амплітудою до декількох десятків ампер. При цьому енергія розряду через грудну клітку може досягати 400 Дж (що дорівнює  потенційній енергії пудової (16кг) гирі, під­нятої  на висоту 2,5 м).

Пристрій, що забезпечує електричний розряд, який припиняє фібриляцію серця, називають дефибрилятором. Простий де­фибрилятор є коливальним кон­туром, що складається з конденсатора ємністю 20 мкФ і котушки індуктивністю 0,4 Гн. Зарядивши конденсатор до напруги 1-6 кВ і розрядивши його через котушку і пацієнта, опір якого складає близько 50 Ом, можна одержувати  імпульс струму, необхідний для повернення пацієнта до життя.

 Електростатика, що дає світло

Люмінесцентна лампа може слугувати зручним індикатором напруженості електричного поля. Щоб  переконатися в цьому, перебуваючи в темному приміщенні, потремо лампу рушником або шарфом - в резуль­таті зовнішня поверхня лампового скла заряджатиметься позитивно, а тканина – негативно. Як тільки це відбудеться, ми побачимо спалахи світла, лампи, що виникають в тих місцях, до яких ми доторкаємося заряд­женою тканиною. Виміри  показали, що напруженість електричного поля усередині працюючої люмінесцентної лампи складає близько 10 В/м. При такій напруженості вільні електрони володіють необхідною енергією для іонізації атомів ртуті  всередині люмінесцентної лампи.

Електричне поле під високовольтними лініями електропередач (ЛЕП) може досягати дуже висо­ких  значень. Тому якщо в темний час доби люмінесцентну лампу увіткнути в землю під ЛЕП, то вона загориться, і досить яскраво (рис.5). Так за допомогою енергії електростатичного поля можна освітлювати простір під ЛЕП.

Однією з причин астми є продукти життє­діятельності  пилових кліщів (рис.6) -   комах.

Дослідження пока­зали, що напади астми викликані одним з біл­ків, які ви­діляють ці комахи. Структура цього білка нагадує підкову, обидва кінці якої заряджені позитивно. Електростатичні сили відштовхування між кінцями такого підковоподібно­го білка роблять його структуру стабільною. Однак властивості білка можна змінити, якщо нейтралізувати його позитивні заряди. Це вдається зробити, якщо збільшити концентрацію негативних  іонів в повітрі. Одночасно з цим зменшується і частота нападів астми.

Електростатика допомагає не лише знешкоджувати білки, що виділяються комахами, але і ловити їх са­мих. Вже мовилося про те, що волосся «встає дибом», якщо його зарядити. Можна собі уявити, що відчувають комахи, коли стають електрично зарядженими. Щонайтонші  волоски на їх лапках розходяться в різні боки, і комахи втрачають здатність пересуватися. На такому принци­пі заснована пастка для тарганів, показана на малюнку 8.

Тарганів приваблює солодка пудра, попередньо електростатично заряджена. Пудрою (на малюнку вона біла) покривають похилі повер­хні, що  перебувають  навкруг  пастки. Опинившись на пудрі, комахи стають зарядженими і скочуються  в пастку.

Що таке антистатики?

Одяг, килими, покривала і тому подібні  предмети заряджаються після контакту з іншими предметами, а інколи  і просто із струменями повітря. У побуті і на виробництві заряди, що виникають таким чином, часто називають статичною електрикою.

За нормальних атмосферних умов натураль­ні волокна (із бавовни, шерсті, шовку і віскози) добре вбирають вологу (гідрофильні) і тому злегка проводять електрику. Коли такі волокна стикуються з іншими матеріалами або труться об них, на їх поверхнях з'являються  надлишкові  електричні заряди, та  на дуже короткий час, оскільки заряди відразу ж стікають назад по вогких  волокнах тканини, що містять різні іони.

На відміну від натуральних, синтетичні волокна (поліефірні, акрилові, поліпропіленові) погано вбирають вологу (гідрофобні), і на їх поверхнях є менша кількість рухомих іонів. При контакті синтетичних матеріалів один із одним вони заряджаються  протилежним зарядами, але оскільки ці заряди стікають дуже повільно, матеріали прили­пають один до одного, створюючи незручності і неприємні відчуття. До речі, волосся по структурі дуже близьке до синтетичних волокон і теж також  гідрофобне, то­му при контакті, наприклад, із гребінцем вони заряджают­ься електрикою і розпочинають  відштовхуватися один від одного.

Аби позбавитися від статичної електрики, поверхню одягу або іншого предмету можна змастити речовиною, яка утримує вологу і цим збільшує концентрацію рухомих іонів на по­верхні. Після такої обробки виниклий елект­ричний  заряд швидко зникне з поверхні пред­мета або розподілиться по ній. Гідрофільність по­верхні можна збільшити, змастивши її поверхнево-активними речовинами, молекули яких схожі на мильні молекули - одна частина дуже довгої молекули заряджена, а інша ні. Речовини, що перешкоджають  появі статичної електрики, на­зивають антистатиками. Антистатиком є, наприклад, і звичний вугільний пил або сажа, то­му, аби позбавитися від статичної електрики, до складу просочення ковролінових покриттів і обивоч­них  матеріалів включають так звані лампо­ву саджу. Для цієї ж мети в такі матеріали додають  до 3% натуральних волокон, а інколи і тонкі металеві нитки.

 Література:журнал "Квант"