Уменьшение электризации одежды как фактор улучшения

Всероссийский открытый конкурс юношеских исследовательских работ
имени В.И. Вернадского
Исследование способов уменьшения статического
электричества как мера улучшения самочувствия людей
Выполнил: Отмахов Кирилл Андреевич,
учащийся 7 класса Нововаршавской
гимназии
Руководитель: Сафронова Галина
Эйвальдовна,
учитель Нововаршавской гимназии
Нововаршавка-2009
Тема: Способы уменьшения статического электричества в быту как мера
улучшения самочувствия людей.
Статическое электричество привлекает мое внимание. Удивляет способность
многих тел, накапливать на поверхности заряд. Не раз доводилось наблюдать, как
происходит разряд. Порой при переодевании, собственная одежда, вдруг, «ударяет
током». Иногда проявления электризации забавляют. Однако не раз приходилось
слышать, как на нее сетуют окружающие. Особенно часто жалуются на неудобства,
которые
доставляет
электризующаяся
одежда.
Интересно,
в
какой
степени
электризация предметов, одежды влияет на самочувствие людей, и как можно
уменьшить ее негативное воздействие? Нетрудно заметить, что не всякая одежда
одинаково
подвержена
этому
явлению.
Какие
же
виды
тканей
более
предпочтительны?
Цель: изучить распространенные в быту способы уменьшения влияния
статического электричества на самочувствие людей.
Задачи:
- изучение некоторых вопросов темы «Электризация тел»;
- изучение влияния статического электричества на самочувствие людей;
- выявить наиболее распространенные способы «борьбы» с электризацией;
- экспериментально выявить степень электризации различных видов тканей.
Методы исследования:
- анализ, сопоставление;
- опрос, эксперимент.
Объект исследования: статическое электричество.
Предмет исследования: способы уменьшения статического электричества в
быту.
Гипотеза: выявление способов уменьшения статического электричества в быту,
позволит создать условия для снижения отрицательного влияния статического
электричества на самочувствие людей.
В глубокой древности люди заметили, что янтарь (окаменевшая смола хвойных
деревьев), потёртый о шерсть, приобретает способность притягивать к себе различные
тела: соломинки, пушинки, ворсинки, мех и т.д. Если потереть о сухое сукно
эбонитовую палочку, то не только сукно, но и палочка начнут притягивать кусочки
бумаги. Это говорит о том, что при трении тела электризуются. Электрический заряд
может передаваться от одного тела к другому. Для этого необходимо лишь коснуться
наэлектризованным телом другого тела. При этом часть электрического заряда
перейдет на второе тело. И это тело начнет притягивать к себе мелкие листочки
бумаги, пушинки и т.д. Существует два рода электрического заряда: их называют
положительные и отрицательные. Тела, имеющие электрические заряды одинакового
знака, взаимно отталкиваются, а тела имеющие заряды противоположного знака,
взаимно притягиваются.
Обнаружить, что тело наэлектризовано, можно с помощью простейшего прибора,
который называется электроскопом. Электроскоп (от греческого слова электрон и
скопео – наблюдать, обнаруживать). Простейший школьный электроскоп изображен
на рисунке 1. В нем металлический стержень пропущен через пластмассовую пробку,
вставленную в металлический корпус. Корпус с обеих сторон закрыт стеклами. Если к
незаряженному электроскопу поднести, например заряженную эбонитовую палочку,
то его лепестки разойдутся сильнее.
Электричество, накопленное на поверхности тел, называют статическим.
Статическое электричество - это форма электричества, которое не течет, - это
«отдыхающее»
электричество.
Когда
статическое
электричество
становится
достаточно мощным, электроны перескакивают с одного предмета на другой в таком
количестве, что это порождает видимую электрическую искру (электрический разряд).
А если одним из объектов, между которыми перескакивают электроны, является
человек, то он почувствуете легкий «удар» [1]. Такие разряды оказывают неприятное
физиологическое воздействие на человека, вызывая слабые, умеренные или сильные
уколы и удары, сила которых зависит от энергии разряда. Кроме того, оно
накапливается на одежде. Это наблюдается в тех случаях, когда пользуются обувью с
подошвами, не проводящими электричество, носят одежду и белье сильно
электризующихся волокон, находятся на полу, не проводящем электричество, и
постоянно выполняют операции с веществами, которые накапливают заряд на
поверхности.
Статическое электричество оказывает на человека и биологическое действие. У
людей, подверженных действию большого количества статического электричества,
отмечены изменения со стороны нервной и сердечно-сосудистой систем, а также более
высокая заболеваемость гриппом и катарами верхних дыхательных путей, что
свидетельствует о снижении у них сопротивляемости организма. При воздействии на
человека достаточно сильных зарядов, наблюдаются нарушения деятельности
сердечно-сосудистой и кроветворной систем, понижение работоспособности. У лиц,
длительное
время
подверженных
воздействию
статического
электричества,
замедляются нервные реакции на свет и звук. При воздействии большого заряда
статического электричества отмечаются изменения в клетках головного и спинного
мозга, печени, почках, селезенке, скелетных мышцах, приводит к нарушениям в крови
содержания эритроцитов и гемоглобина, а также к нарушениям различных функций
организма.
У
людей, при
ношении
наэлектризованной
одежды, снижаются
чувствительность организма к адекватным раздражителям, скорость окислительновосстановительных процессов в поверхностных слоях кожи [2].
4
Основная часть исследовательской работы:
Для выявления отношения к электризации предметов и одежды, влияния ее на
самочувствие людей составлена анкета и проведен опрос учащихся Нововаршавской
гимназии, их родителей и учителей. В опросе участвовало 50 человек: 28 учащихся 6-9
классов и взрослых - 22 человека.
В результате опроса получены следующие данные:
1. Электризацию предметов и одежды замечают, и поэтому испытывают
некоторые неудобства все респонденты, независимо от возраста. Никто из
опрошенных не выразил позитивного отношения к ее проявлениям в быту.
2. Мера неудобства или физического дискомфорта причиняемого электризацией
одежды или предметов:
- электризация причиняет очень большие неудобства 2% опрошенных;
- с ней часто приходится считаться – 28% ;
- иногда замечают ее -16%.
- привыкли к проявлениям признаков наэлектризованности и очень редко
придают им значение – 4% респондентов.
3. Проблемы, причиняемые статическим электричеством:
- длительное пребывание в наэлектризованной одежде может вызвать
головную боль, физическое недомогание у 34%.
(4% респондентов не уверенны в причинах проявления признаков аллергии,
сухости кожи, затруднения дыхания, но допускают вероятность влияния
статического электричества на свое самочувствие).
- неприятен электрический разряд при взаимодействии с предметами и в контакте
с другими людьми для 32% участников опроса;
- пыль и пух, притягивающиеся к одежде, мешают 48% опрошенных;
- неэстетично прилипающая к телу одежда, тревожит 28% респондентов;
4. Способы «борьбы» с накоплением заряда на одежде, предметах и
поверхности тела человека:
- покупка одежды, белья из натуральных тканей - 44%;
- легкое увлажнение и чистка влажной щеткой поверхности одежды - 26 %
- использование антистатиков для обработки поверхности одежды -18 %;
- приобретение обуви на токопроводящей подошве -12%;
- использование металлических дверных ручек, канцелярских ручек,
металлических браслетов – 6%:
- проведение частых водных процедур - 6%.
5. Оценка эффективности способов уменьшения электризации:
- допускаются ошибки при
выборе одежды (незнание об электризации
различных тканей и нитей, подводит накопленный жизненный опыт) - 26%;
-
кратковременность
применяемых
мер
(увлажнения,
использования
антистатиков) – 18 %.
Результаты опроса показали, что на первом месте в ряде проблем,
создающихся статическим электричеством – физическое недомогание
людей (34-38%). Установлено, что одним из самых распространенных мер
«борьбы»
с
электризацией
в
быту
-
выбор
одежды
из
менее
электризующихся тканей. Но, наиболее распространенная проблема, с
которой столкнулись респонденты – незнание электростатических свойств
нитей и тканей при выборе одежды (26%).
Для определения степени электризации различных видов тканей как основного
условия решения проблемы выбора одежды, проведен эксперимент.
Из проводящего заряд металла, дерева и скотча, по принципу работы школьного
электроскопа (рис), изготовлены приборы: «Электроскопы» и «Султанчики» (фото).
Лепестками каждого «Электроскопа» являются полоски определенной ткани.
Лепестки
всех
«электроскопов»
имеют
примерно
изготовления «Султанчиков» использовались нити
одинаковую
массу.
Для
основных видов тканей. Для
взвешивания лепестков и нитей использовались аптечные весы. При подборе
различных видов тканей получена консультация и помощь специалиста по технологии
материалов.
Достоверность эксперимента затруднена по следующим причинам:
6
- количество статического электричества зависит от влажности воздуха;
- передача заряда осуществляется палочкой, заряженной трением, а величина заряда
зависит от площади соприкосновения электризующихся тел, что затрудняет создание
абсолютно одинаковых условий;
- разные ткани в разной степени впитывают влагу.
Чтобы избежать значительных погрешностей измерений, эксперимент проведен: вопервых, многократно; во-вторых, в различных помещениях. В-третьих, наибольшее
количество измерений было произведено в помещении с низкой влажностью воздуха.
Также электризовались волокна стеклянной палочкой, потертой о шелк, эбонитовой
палочкой, потертой о мех, а также с помощью электрофорной машины. После каждого
прикосновения к прибору заряд с палочки снимался путем прикосновения к ней руки.
Палочки электризовалась однообразными движениями при максимальной площади
соприкосновения с шелком или шерстью. Степень наэлектризованности определялась
по углу расхождения лепестков или нитей. Чем больше на поверхности ткани заряд,
тем больше угол между ее лепестками и нитями.
Для измерения угла использовался школьный транспортир.
Результаты
многократных
измерений
углов
расхождения
лепестков
«Электроскопа» и нитей «Султанчика» занесены в таблицы 1 и 2, средний показатель
представлен на диаграмме (Приложение).
В результате эксперимента установлено:
- что наибольшей степени электризации подвержен ацетат (средний угол
расхождения нитей - 51,1°);
- сильно электризуется капрон (средний угол расхождения 34°);
- заметно проявляется электризация шерсти (19°), полиэстера (16,9°);
- меньшей степени электризации подвержены лен (12,1°), вискоза (11,3°), хлопок
(11,3°);
- слабо электризуется нитрон (7,65°);
- в наименьшей степени подвержен электризации натуральный шелк (средний
угол расхождения -3,15°)
7
- выявлено заблуждение некоторых респондентов о том, что натуральные ткани и
нити электризуются в меньшей степени. Экспериментально установлено, что
натуральная шерсть занимает второе место по степени электризации среди нитей и
тканей.
Выводы:
- статическое электричество отрицательно влияет на самочувствие людей и вызывает
различные неудобства:
- самой распространенной и эффективной мерой снижения влияния электризации на
самочувствие – приобретение одежды из слабо электризующихся тканей;
- знание степени электризации различных видов нитей и тканей способствует
правильному выбору одежды, и, следовательно, снижению влияния статического
электричества на организм:
• сильно электризуются как натуральная шерсть, так и синтетический ацетат;
• заметно проявляется электризация синтетического полиэстера и натуральной
льняной ткани;
• в меньшей степени электризуется ткань из искусственных
нитей вискозы и
натуральных нитей хлопка;
• синтетическая шерсть «нитрон» и натуральный шелк электризуются в наименьшей
степени.
Список литературы:
1. Портнов Ф.Г., Воробьева Л.Ф., Ларский Э.Т. и др. Биологическое действие
электростатических полей // Успехи современной биологии. — 1985г.
2. Станкевич К.И. Биологическое действие и гигиеническая регламентация
статического электричества, накапливаемого на синтетических полимерных
материалах // Пластмассы. — 1975г.
3. Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. -М.:
Дрофа,2006г.
4. Иванов Ф.В., Колгина И.И., Новоженов Ю.М. и др. Домоводство. 1000 советов
на каждый день.- М.: НИП,1992г.
8
Приложение
Рисунок. Электроскоп.
Фотография. «Султаны и электроскопы», изготовленные для исследования
электризации различных видов нитей и тканей.
Таблица 1.
Средний
Материал
1 измерение
2 измерение
показатель
лепестков
Ст.
Эб.
Ст.
Эб.
3 измерение
Электрофорная машина
«Электроскопа»
60°
1. Ацетат
50°
50°
45°
35°
90°
90°
20°
2. Полиэстер
20°
20°
15°
25°
20°
20°
34,2°
3. Капрон
75°
25°
50°
10°
15°
30°
6,7°
4. Нитрон
15°
10°
10°
5°
-
-
15°
5. Вискоза
10°
20°
5°
15°
25°
10°
15°
6. Хлопок
40°
10°
-
5°
15°
20°
14,2°
7. Лен
15°
15°
10°
15°°
20°
10°
16,7°
8. Шерсть
20°
25°
5°
5°
15°
30°
3,8°
9. Шелк
10°
-
-
3°
-
10°
Квартира
Кабинет
9
Таблица 2.
Материал нитей
«Султанчика»
4 измерение
5 измерение
Средний показатель
Ст.
Эб.
Электрофорная машина
1. Ацетат
45°
50°
30°
45°
42,5°
2. Полиэстер
15°
1°
10°
15°
13,8°
3. Капрон
35°
20°
40°
40°
33,8°
4. Нитрон
10°
10°
5°
10°
8,6°
5. Вискоза
10°
10°
5°
5°
7,5°
6. Хлопок
10°
10°
5°
5°
7,5°
7. Лен
10°
15°
5°
10°
10°
8. Шерсть
25°
20°
20°
25°
22.5°
9. Шелк
5°
5°
-
-
2,5°
Квартира
Кабинет
Схема. Степень электризации различных видов тканей согласно углам расхождения
ее лепестков и нитей при электризации.
9. Шелк
3,15
8. Шерсть
19,6
7. Лен
12,1
6. Хлопок
11,3
5. Вискоза
11,3
4. Нитрон
7,65
3. Капрон
34
2. Полиэстер
16,9
1. Ацетат
51,1
0
10
20
30
40
50
60
Примечание: изготовлены наглядные пособия «Образцы различных видов тканей».
10