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 Estática

 ¿Qué es la estática?

 

Definición: La Estática es un desequilibrio eléctrico en una superficie de un material que puede interactuar con los materiales circundantes. Este desequilibrio se produce cuando un átomo (o molécula) gana o pierde un electrón.

Normalmente, el átomo se encuentra en equilibrio con el mismo número de protones positivos en el centro del átomo y los electrones. Los electrones mover fácilmente de un átomo a otro. Forman iones positivos (cuando falta un electrón) o iones negativos (un solo electrón, o un átomo con un electrón extra). Cuando se produce este desequilibrio se le llama la electricidad estática.

Un electrón tiene una carga eléctrica de (-) 1,6 x 10-19 Coulombs. Un protón tiene el mismo cargo con una polaridad positiva. La carga en Coulombs es directamente proporcional al excedente o déficit de electrones es decir, el número de iones desequilibrada. El Coulomb es la unidad básica de carga eléctrica que representa el excedente o déficit de electrones.

Un hecho positivo ha de iones que le falta un electrón. Por lo tanto, pueden fácilmente aceptar un electrón de una carga negativa. Una negativa de iones puede ser un único electrón o un átomo o molécula con demasiados electrones.

Antecedentes de Estática

Los efectos de la fricción han sido conocidos por 2700 años. Especialmente, cuando usted usa un jersey que tiene más nylon, la creación de chispas es un ejemplo del movimiento de las cargas eléctricas. Otro ejemplo es cuando está lloviendo, se encienden rayos entre las nubes y la tierra o entre nube y nube. Luego, debido a las observaciones y la fricción, se constató que había dos tipos de cargas eléctricas. Si un vaso de vidrio frotado con seda se coloca cerca de otro, los vasos se rechazarán.

Sin embargo, si coloca un vaso de plástico frotado con el vaso de vidrio, se atraen entre sí. Benjamin Franklin (1706-1790), denominó cargas eléctricas a lo ocurrido con los vasos plásticos como negativo (-) y en los vasos de vidrio como (+) positivo. El pararrayos de Ben Franklin fue un importante invento eléctrico.

1. Pararrayos: La simple construcción de este dispositivo ha cambiado poco en los últimos 250 años, y es todavía usado en todo el mundo. La construcción, sin embargo, puede tener algunas variaciones a nivel local. Por ejemplo, hasta la década de 1970 en Francia, todos los pararrayos en los edificios públicos, tales como oficinas de correos y las estaciones de policía, tenían puntas cubiertas de radio (226Ra). La idea era que el aumento de ionización alrededor de la punta aumentaría la neutralización de la corriente la base de la nube de tormenta.

A pesar de que esto era correcta-al menos en teoría, los pararrayos producían también un poco más de radón (222Rn). Debido a que la vida media del radio es de alrededor de 1600 años, es de esperar que tenían (y siguen teniendo) un buen sistema para la eliminación de los pararrayos viejos.

Pero, con la notable excepción de los pararrayos, no fue hasta principios del siglo XX que encontramos la primera aplicación industrial de electrostática. En 1906, Frederick Cottrell inventó el filtro eléctrico o precipitador electrostático (véase figura del punto 2). La revolución industrial había comenzado a poner sus dedos negros sobre el medio ambiente, y los mayores contaminadores eran las fundiciones y fábricas de cemento. El filtro eléctrico fue un verdadero avance, ya que atrapaba la ceniza del carbón de energía. Es difícil imaginar como serían nuestros niveles de contaminación actuales sin este, en principio muy simple, pero ingenioso invento electrostático.

2. Filtro Eléctrico: El precipitador fue sólo el comienzo. Luego se descubrieron métodos para separar mezclas de muy diferentes tipos de partículas, seguido en breve por métodos de pulverización de pintura electrostática y para la producción de recubrimientos secos para la fabricación de arenilla y papel de lija.

Todas estas invenciones fueron, en principio, muy simples. Sin embargo, este no es el caso de la labor de Chester Carlson. Con una licenciatura en derecho y física, Carlson trabajó en una oficina de patentes y, por tanto, comprendió la necesidad de copias de documentos de patente. Por lo tanto, decidió inventar un mejor copiadora. Después de años de perfeccionamiento de los experimentos, el resultado final fue el proceso de Xerox (fotocopias), el cual ha tenido un gran impacto en la sociedad. Sin embargo, todos esos procesos eran conocidos como electrostática.

En la década de 1930, se reportaban explosiones en los silos de grano a una tasa de aproximadamente una por semana en el centro-oeste Estados Unidos. Con esto y con el aumento de las explosiones en los quirófanos de hospitales y en los laboratorios farmacéuticos y químicos, la gente llamó la causa de estas explosiones de electricidad estática.

3. Ignición de los vapores explosivos: Es muy natural sospechar que una descarga electrostática fue la fuente de ignición de esas explosiones. Pero en los años 1950 y 1960, un "nuevo" tipo de explosión apareció: Varios accidentes graves ocurrieron cuando los tanques de petróleo eran lavados con un chorro de agua a alta presión. A pesar de que la mezcla de vapor y aire podría haberse originado de residuos de hidrocarburos, la fuente de ignición era aún desconocida. Pero la razón parecía escurrirse como una babosa desplazándose en un campo desigual.

Ya en la década de 1930, la electricidad estática es una molestia en la industria gráfica, así como en la industria textil. Largos papeles pegados, y fibras del filtro difíciles de controlar durante el hilado y tejido. La electricidad estática hecha de la distorción de una radio de automóvil o causados por un pequeño shock cuando manipulas sus monedas para el colector de peaje. Fueron estos dos problemas los que más o menos condujeron al desarrollo en la década de 1930 de la goma conductiva de carbono-negro-cargado.

Con el desarrollo en los años 1940 y 1950 de todos los tipos de materiales de polímeros-como el nylon, orlon, Teflón- la electricidad estática se convirtió en un palabra familiar. La gente identificó la electricidad estática como fuente de por qué la ropa se pega a su cuerpo o la razón por la que tienes un choque desagradable cuando usted toca un grifo de agua. Y fue la electricidad estática que hizo las pantallas de TV y monitores se ensuciaran. Y, de acuerdo con el folclore, la electricidad estática fue culpada por los dolores de cabeza y arruinar el "equilibrio entre los buenos negativos y los malvados iones positivos" en la atmósfera.

En el decenio de 1960, la electricidad estática se propagó a una zona completamente nueva: el mundo de la electrónica. Algunas personas consideran la aparición de los semiconductores de óxido metálico sobre el terreno transistores de efecto (MOSFETs) como el inicio de este período. Esta es probablemente una simplificación excesiva. La electricidad estática había definitivamente participado de la electrónica antes que el MOSFET, pero era poco conocida. Electrostáticas, por no hablar de la mencionada electricidad estática, no es algo que realmente encaje en el sofisticado mundo de electrónica.

4. Modelo del Evento en el Cuerpo Humano: Sin embargo, cuando la producción de componentes sensibles mostraron un alto porcentaje de fallas y, peor aún, cuando han complicado y averiado circuitos, algunos físicos electrónicos consideraron relaciones entre las cargas en el rango nC y el campo de fortaleza elevada puede causar averías, tales como las ilustradas en el diagrama de un modelo de evento en el cuerpo humano.

Para muchas personas en la industria electrónica, sin embargo, el campo de la electricidad estática es completamente nuevo. "Ellos piensan que ellos la inventaron", y ya que ellos lo consideran un campo nuevo, necesitaron un nuevo nombre, y por lo tanto acuñaron el término de descargas electrostáticas (ESD).

Generación de estática eléctrica

Un efecto eléctrico sólo puede verse cuando los electrones se eliminan de algunos de los átomos en un material y se transferirán a los átomos en otro (o tal vez incluso el mismo) material. La eléctrica está dada por la atracción entre cargas opuestas y la repulsión al igual que entre los cargos.

El número de electrones transferidos en cualquier proceso de carga es enorme. Estos son algunos ejemplos. En caso de que un polvo, como el azúcar o la harina, se desliza por un tubo y se pega a la pared, el cargo por cada pequeña partícula puede ser 10-14 a 10-13 C, es decir, 100000 a 1 millón de electrones se han transferido por partículas. Una persona que ha caminado a través de un piso alfombrado recibe un choque eléctrico al tocar una puerta que normalmente tiene un cargo de C. 10-7 sobre Polvo de deslizamiento hacia abajo de un tubo a menudo tiene un cargo de alrededor de 10-7 C • kg-1. Una carpeta de plástico se frota con un trozo de tela o piel, normalmente produce una carga de 10-7 C por hoja.

Los factores que afectan la Estática Eléctrica

Tipo de Objeto Algunos objetos son más propensos para su imputación. Debido al lugar de las materias en las series triboelectrificación, la carga está cambiando de una materia a otra y decide si son negativas o positivas.

Humedad: En general, el aire seco es adecuado para la alta carga, pero si hay una alta humedad en el medio ambiente, que causa baja carga estática. El agua es un mejor conductor que el plástico. La humedad atmosférica crea líquidos en las superficies y por esta razón cargas eléctricas quieren ir a la tierra mediante el uso de estos líquidos.

Repetición: Funciones repetitivas, tales como la fricción o el aislamiento, redundará el nivel de carga del objeto. Por ejemplo, un plástico movimiéndose sobre un cilindro de teflón, la carga de la superficie aumenta mientras está girando.

Efecto de batería: Tipos de conexión con los materiales cargados causan magníficas cargas eléctrica. Por ejemplo, láminas de plástico que tengan menor densidad de carga puede generar altos voltajes, mientras forman una pila.

Cambio de calor: Un objeto que se enfría quiere generar electricidad. De hecho, todos los objetos cargan una red de carga eléctrica. Si el objeto es un buen aislante, puede proteger la carga estática interna durante un largo tiempo. Además, esta carga de estática fluye hasta convertirse en una carga de estática de la superficie. Moldeo por inyección es otro ejemplo de que es neutral mientras esté caliente, pero cuando se enfría, tiene su carga superficial aumentada.



 

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