Деяния электризации

Предмет

Физика, экология, ОБЖ

Класс

Типология

Обучающая

Личностно-значимый познавательный вопрос

Мы постоянно находимся в океане электрических разрядов. Конечно, они не такие мощные, как молнии, но и они могут вызвать пожары и взрывы, приводить к значительным убыткам, повреждениям и увечьям, если мы не будем знать, отчего они возникают и как от них защититься. В настоящее время увеличился интерес к «электричеству от трения» — статическому электричеству. Главная причина этого интереса — неприятность, которую это электричество доставляет людям, забывающим о технике безопасности. Может ли быть верным помощником человека статическое электричество?

Информация по данному вопросу

Текст 1. Древние греки очень любили украшения из янтаря, названного ими за его цвет и блеск «электрон», т. е. «солнечный камень». Отсюда и произошло слово «электричество». Легенда гласит, что еще в VI веке до нашей эры дочь знаменитого философа Фалеса пряла янтарным веретеном, а когда оно упало в воду, девушка достала его и стала вытирать о шерстяную юбку. Тогда кусочки шерсти стали прилипать к веретену. Текст 2. В XX в. вредные проявления статического электричества наблюдаются чаще, так как широко применяют легко электризующиеся вещества: пластмассы, синтетические волокна, нефтепродукты и т. п. Электризация происходит и в быту, и при любом технологическом процессе, где происходит взаимодействие движущихся тел, которые состоят из материалов, являющихся диэлектриками. Такое взаимодействие происходит при смешении, разделении, механической обработке и т. д. Например, при обработке на прессе пластины из полистирола одни места на ней заряжаются положительно, другие отрицательно. Чем больше скорость технологического процесса, тем значительнее электризация. Накопление зарядов продолжается до тех пор, пока не произойдет искровой разряд. На клеепромазочной машине, которая смазывает резиновым клеем тканевыематериалы, в результате трения материала о валки происходит их электризация. Если не снять эти заряды, то даже небольшая искра может вызвать пожар, так как окружающий воздух насыщен парами бензина. Причиной взрыва может стать человек, так как при контакте с заряженной тканью электризуется и тело оператора. При движении жидкости-диэлектрика внутри труб (например, при перекачке горючего из бензозаправщика в баки самолета) происходит электризация и перенос зарядов. Чтобы не произошло искрового разряда и взрыва, повышают электропроводность бензина, добавляя в него соединения хрома. 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 предотвращения вредных последствий электризации тел в технике применяют различные меры борьбы с этим явлением. - Основной метод уменьшения электризации — заземление оборудования. Однако заземление не помогает, если применяется оборудование из материалов, являющихся диэлектриками. Чтобы поверхность таких материалов лучше проводила электричество, ее подвергают обработке. Например, приводные ремни и ленты транспортеров покрывают графитом или бронзовым порошком. - С той же целью увеличивают влажность воздуха в помещении; тогда на материалах, не проводящих электричество, образуется тонкая пленка воды. Вода содержит примеси, поэтому является проводником электричества. - Иногда ионизируют воздух. Ионы под действием сил притяжения движутся к заряженным поверхностям, уменьшая их заряд. - В быту при стирке одежды применяют различные антистатики. Рассмотренные примеры не исчерпывают, конечно, всех случаев вредной электризации тел и мер борьбы с нею. Текст 3. Людей давно интересовало такое мощное и прекрасное явление, как молния. Большую работу по изучению атмосферного электричества провели в России Георг Рихман (который был трагически убит молнией во время грозы) и М. Ломоносов, а также американец Бенджамин Франклин. Эти опыты показали, что молнии и маленькие искры, получаемые в опытах, — одно и то же. Только молния — гигантская искра. М. Ломоносов первый объяснил, отчего происходят грозы. Ученый считал, что благодаря встречным воздушным потокам частички воздуха электризуются, а когда сталкиваются с капельками воды, то отдают им свои заряды. Поэтому в облаках скапливаются большие заряды, возникает сильное электрическое поле. Оно заставляет заряды двигаться. Это и будет сильный электрический ток — молния. Текст 4. В результате исследований, проведенных в Санкт-Петербурге, было установлено, что разрядный ток силой до 20 мкА не вызывает заметных физиологических сдвигов в организме человека даже при длительном воздействии. Следовательно, разряды, возникающие в быту и при большинстве технологических процессов в результате соприкосновения наэлектризованного человеческого тела с заземленной поверхностью, не опасны для здоровья. Следует отметить, что электризация синтетического белья, возникающая во время носки, оказывается даже полезной. Например, известно, что поливинилхлоридное белье помогает при лечении некоторых болезней. Сильные электрические поля используются в медицине при создании электроаэрозолей. Они представляют собой лекарственные или другие биологические вещества, распыленные в электростатическом поле и обладающие целым рядом свойств, выгодно отличающих их от обычных аэрозолей: капельки электроаэрозоля сильнее измельчаются, меньше слипаются, при определенных условиях они глубже проникают в легкие (вплоть до мельчайших легочных ячеек — альвеол), создавая в них запасы постепенно всасывающихся лекарственных или биологически активных веществ. Текст 5. На одном из целлюлозно-бумажных комбинатов некоторое время не могли установить причину частых обрывов быстро движущейся бумажной ленты. Ученые выяснили, что причина заключалась в электризации ленты при ее трении о валки. Такая самопроизвольная электризация очень опасна, так как может стать причиной пожара. Текст 6. 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. Действительно одноименно заряженные частицы красителя отталкиваются друг от друга — отсюда равномерность окрашивающего слоя. Частицы, разогнанные электрическим полем, с силой ударяются об изделие — отсюда плотность окраски. Расход краски снижается, так как она осаждается только на детали. Метод окраски изделий в электрическом поле сейчас широко применяют в нашей стране. Метод позволяет увеличить производительность труда примерно на 50% по сравнению с методом обычного разбрызгивания. Электроокраска применяется для нанесения жаропрочных покрытий и покрытия деталей изоляционным слоем для нанесения глазури на керамику, эмали на металлы.

Текст 7.

Копчение — это пропитывание продукта древесным дымом. Частицы дыма не только придают продуктам вкус, но и предохраняют их от порчи. При электрокопчении частицы коптильного дыма заряжают положительно, а отрицательным электродом служит, например, тушка рыбы. Заряженные частички дыма оседают на поверхности тушки и частично поглощаются ею. Все электрокопчение продолжается несколько минут; прежде копчение считалось длительным процессом. Текст 8.

Чистый воздух нужен не только людям и особо точным производствам. Все машины из-за пыли преждевременно изнашиваются, а каналы их воздушного охлаждения засоряются. Кроме того, часто пыль, улетающая с отходящими газами, представляет собой ценное сырье. Очистка промышленных газов стала необходимостью. Практика показала, что с этим хорошо справляется электрическое поле. По центру металлической трубы устанавливают проволоку Б, которая служит одним из электродов, вторым являются стенки трубы В. В электрическом поле газ в трубе ионизируется. Отрицательные ионы «прилипают» к частицам дыма, поступающим вместе с газом через вход А, и заряжают их. Под воздействием поля эти частицы движутся к трубе и осаждаются на ней, а очищенный газ направляется к выходу Д. Трубу время от времени встряхивают, и уловленные частицы поступают в бункер Г. Электрические фильтры на крупных тепловых электростанциях улавливают 99% золы, содержащейся в выходных газах. Электрические пылеосадители применяют для очистки воздуха от пыли, на предприятиях для очистки промышленных газов от взвешенных в них частиц. Извлеченные из дыма и газов вещества можно использовать вторично как промышленное сырье.

Задания на работу с данной информацией

Ознакомление

Прочитайте первый текст. Девушка обратилась разъяснением этого явления к отцу. Как бы вы объяснилиэто? Подтвердите свои суждения опытами. - Вспомните и напишите, где вам приходилосьвстречаться с подобным явлением. - Волосы вы вымыли и хорошо высушили. Проведитеопыты с пластмассовой расческой и бумажками.Изменяйте интенсивность причесывания (скорость,силу прижатия, количество движений).

- Запишите результаты эксперимента в таблицу.

Номер опыта	Скорость чесания	Кол-во чесаний	Размер бумажек	Сколько бумажек прилипло

Вы можете изменить таблицу и название столбцов по своему усмотрению.

- Поэкспериментируйте срасческами из других материалов и с разными волосами(или с другими материалами). Постарайтесь найти тепараметры, от которых зависит интенсивность электризации.

- Придумайте форму таблицы изапишите в нее ваши результаты.

Понимание

1. Иногда после ходьбы по ковровой дорожке в обуви с подошвой из резины, сукна, войлока, при прикосновении пальцами к водопроводному крану или поверхности воды в ванне проскакивает электрическая искра. Объясните, почему это происходит. 2. Предложите способы и средства для борьбы с накоплением электрических зарядов в квартире. Какие из них наиболее оптимальны длявас лично? Почему? 3. Предложите способы борьбы с электризацией шелковой одежды. По каким критериям вы будете оценивать их эффективность?

Применение

1. Вам необходимо купить канистру для хранения бензина и заправки автомобиля. У вас есть выбор купить: полиэтиленовую или алюминиевую. На какой остановитесь вы? Ответ обоснуйте. 2. Разработайте и выполните эксперимент. 1.Пластмассовую воронку закрепите в лапке штатива над шаром электрометра. 2.Сыпьте на край воронки сухой речной песок так, чтобы он скатывался по воронке в шар электрометра. 3. Наблюдайте отклонение стрелки электрометра Объясните это явление. Подумайте, где на практике мы можем встретиться с подобными явлениями?

Анализ

1. Заметка из газеты «Известия» от 3 октября 1968 года «Огонь отступил»: «Было уже за полночь, когда рабочий Камбарской перевалочной нефтебазы И.Третьяков, заправив 8 цистерн авиационным бензином, перевел наливной шланг в очередную порожнюю емкость. Едва шланг коснулся горловины цистерны, как высоко вверх взметнулся 15-метровый оранжево- яркий столб огня. Мощной взрывной волной Третьякова отбросило далеко от цистерн...». Проанализируйте ситуацию, выясните причину пожара. Разработайте правила техники безопасности при работе на нефтебазе. 2. Выясните принципы, лежащие в основе электростатической покраски, копчении, электрофильтра, и выясните, есть ли между ними общее.

Синтез

1. Приведите примеры полезного и негативного проявления электризации.

Полезное проявление	Вредное	Способы устранения

2. В многотиражке одного завода было такое сообщение: «Наш комбинат выпускает ватные одеяла. Последнюю операцию – чистку одеяла от ваты – производим вручную. Обращаемся с просьбой к изобретателям: помогите механизировать этот процесс». Подумайте, что можете предложить вы.

3. Представьте себе одеяло и пушинку ваты на нем. Как сделать, чтобы она сама отскочила от одеяла? Подтвердите свои суждения опытом.

Оценка

1. Проведите исследование влияния предпосевной обработки семян в электрическом поле на всхожесть семян и развитие растений 2. Угольная пыль на шахтах, мучная пыль на мельницах, кусочки пряжи на ткацких фабриках и т. д.наэлектризовавшись, могут вызвать аварии и неполадки. Предложите, как с этим бороться?

учитель физики
МБОУ «СОШ с УИОП № 66» г. Киров