การป้องกันไฟฟ้าสถิต: การทดลองและการใช้งาน

ป้องกันไฟฟ้าสถิต เป็นปรากฏการณ์ที่ทำให้ สนามไฟฟ้า, ภายในตัวนำในสภาวะสมดุลไฟฟ้าสถิต, เป็นโมฆะ. การป้องกันไฟฟ้าสถิตช่วยปกป้องวงจรอิเล็กทรอนิกส์จากความเสียหายและการทำงานผิดพลาดเมื่อสัมผัสกับสนามไฟฟ้าภายนอก

ดูยัง: การคำนวณพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไป - ทำอย่างไร ตัวอย่างและแบบฝึกหัด

การป้องกันไฟฟ้าสถิตทำงานอย่างไร

วัสดุ ตัวนำเช่น เหล็ก เงิน หรือทอง มีปริมาณ มาก อิเล็กตรอนฟรี. เช่น อิเล็กตรอน พวกมันสามารถเคลื่อนไหวได้แทบไม่มีแรงต้านทานภายในตัวนำ อิสระนี้ทำให้อิเล็กตรอนเหล่านี้สามารถจัดเรียงตัวเองใหม่เกือบจะในทันทีเมื่อใดก็ตามที่ตัวนำสัมผัสกับa สนามไฟฟ้าภายนอก.

ในตัวนำที่หุ้มฉนวน การปรับโครงสร้างอิเล็กตรอนนี้จะทำให้อิเล็กตรอนเป็นกลาง แต่ด้วยการสะสมของประจุใน บริเวณต่าง ๆ ของมัน (เงื่อนไขนี้เรียกว่าโพลาไรเซชัน) นอกจากนี้ภายในสนามไฟฟ้า electric จะเป็นโมฆะ

ภายในตัวนำ สนามไฟฟ้าภายในจะเป็นโมฆะเสมอ

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าสนามไฟฟ้าจะเป็น อย่างสมบูรณ์null ภายในตัวนำเมื่ออยู่ใน สมดุลไฟฟ้าสถิต. เครื่องชั่งไฟฟ้าสถิตมีลักษณะเฉพาะโดยสภาวะการพักตัวของประจุไฟฟ้า ดังนั้นจึงใช้ไม่ได้กับสถานการณ์ใน ว่ามีกระแสไฟฟ้าอยู่ภายในตัวนำหรือเมื่อสนามไฟฟ้าภายนอกถูกนำไปใช้กับตัวนำและ ตัวแปร.

นอกจากนี้ เมื่อตัวนำอยู่ในสมดุลไฟฟ้าสถิต ก็จะ โหลดของเหลว (ปริมาณที่มากเกินไป) คือ กระจายไปทั่ว ของคุณ พื้นผิวดังนั้น จำนวนค่าบริการต่อพื้นที่ เรียกว่า ความหนาแน่นพื้นผิวผมเซียลของโหลด คงที่.

ด้วยเหตุนี้เองจึงเกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า พลังแห่งเคล็ดลับ — ตัวนำที่มีบริเวณแหลมคม (ในพื้นที่ขนาดเล็กมาก) จำเป็นต้องชดเชยความหนาแน่นของประจุที่พื้นผิว ในการทำเช่นนั้นพวกเขาสะสมจำนวนมาก ทำให้ทิปมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดประกายไฟมากขึ้น เช่นเดียวกับกรณี สายล่อฟ้าใช้เพื่ออำนวยความสะดวกในการผ่านของฟ้าผ่า

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

การใช้งานป้องกันไฟฟ้าสถิต

การป้องกันไฟฟ้าสถิตเป็นปรากฏการณ์ที่ใช้งานได้ดีกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากผ่านมันได้ เป็นไปได้ที่จะแยกวงจรไฟฟ้าออกจากผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการรบกวนจากสนามไฟฟ้า ภายนอก. การประยุกต์ใช้การป้องกันไฟฟ้าสถิตที่มีชื่อเสียงที่สุดคือ กรงฟาราเดย์— กรงโลหะที่มีหน้าที่หลักคือปกป้องภายในจากการปล่อยกระแสไฟฟ้า

มาดูการใช้งานอื่นๆ ของการป้องกันไฟฟ้าสถิต:

• สายตัวนำ – ฉนวนป้องกันไฟฟ้าสถิตใช้ในสายสัญญาณเสียงเพื่อป้องกันสัญญาณที่ส่งจากการรบกวนที่เกิดจากสนามไฟฟ้าภายนอก

• รถ – ภายในรถ “ปลอดภัย” จากฟ้าผ่าหรือกระแสไฟฟ้าอื่นๆ ตราบใดที่ผู้โดยสารอยู่ในรถ เนื่องจากตัวรถเป็นโลหะ

• เสื้อผ้านำไฟฟ้า – เป็นเสื้อผ้าที่โดยทั่วไปทำจากสแตนเลสและวัสดุอื่น ๆ ที่ใช้ปกป้องคนงานที่เกี่ยวข้องกับเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูงโดยตรง พวกมันทำงานเหมือนกรงฟาราเดย์

กรงของฟาราเดย์ถูกใช้สำหรับการทดลองไฟฟ้าเป็นจำนวนมาก[1]

การทดลองเกี่ยวกับการป้องกันไฟฟ้าสถิต

มีการทดลองจำนวนมากที่สามารถทำได้เพื่อสังเกตการทำงานของฉนวนป้องกันไฟฟ้าสถิต วิธีที่ง่ายที่สุดวิธีหนึ่งในการสังเกตนี้คือการใช้ a ตะแกรงโลหะ. ต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการตั้งค่าทดลองนี้หรือไม่ อ่านบทความของเราเกี่ยวกับ การป้องกันไฟฟ้าสถิตใน คทางทวารหนั​​กของ และducater.

การทดลองส่วนใหญ่ที่แนะนำในบทความทางอินเทอร์เน็ตพูดถึงการใช้ฟอยล์อลูมิเนียม กระทะ หรือแม้แต่เตาไมโครเวฟเพื่อขัดขวางสัญญาณโทรศัพท์มือถือ อย่างไรก็ตาม ปรากฏการณ์ดังกล่าวไม่ได้แสดงให้เห็นถึงการป้องกันไฟฟ้าสถิตจริง ๆ แต่เป็นการป้องกันทางแม่เหล็กไฟฟ้าของ คลื่นวิทยุ.

เครดิตภาพ

[1] คอมมอนส์ | Antoine Taveneauxeau

โดย Rafael Hellerbrock
ครูฟิสิกส์

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:

เฮเลอร์บร็อค, ราฟาเอล. "การป้องกันไฟฟ้าสถิต"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/blindagem-eletrostatica.htm. เข้าถึงเมื่อ 27 มิถุนายน 2021.