Zastosowanie indukcji elektrostatycznej w technologii

Przy indukcji elektrostatycznej na powierzchni przewodnika wprowadzanego do zewnętrznego pola elektrostatycznego pojawia się ładunek elektryczny. Ten ładunek, który gromadzi się na powierzchni tego przewodnika, nazywany jest ładunkiem indukowanym lub indukowanym. Co więcej, po przeciwnych stronach takiego przewodnika indukowane ładunki będą miały przeciwny znak - z jednej strony będą dodatnie, z drugiej - ujemne.

Akumulacja ładunku na powierzchni ciała podczas indukcji elektrostatycznej nastąpi, dopóki wewnętrzne pole elektrostatyczne tego ciała prawie całkowicie kompensuje zewnętrzne pole elektrostatyczne, w którym ciało to jest umieszczone. Dzieje się tak w przypadku ciał o wysokiej przewodności, czyli w przypadku metali charakteryzujących się niską rezystywnością.

Zjawisko indukcji elektrostatycznej jest wykorzystywane w technologii. Służy na przykład do ochrony przed zewnętrznymi polami elektromagnetycznymi i elektrostatycznymi różnych wrażliwych obwodów.

Obwody takie obejmują przede wszystkim: obwody pomiarowe, odbiorcze, wysokiej częstotliwości i nadawcze. Aby je chronić, specjalne metalowe ekrany są wykonane w postaci sieci lub osłon, które są uziemione lub połączone galwanicznie z elektrodą ujemną chronionego obwodu.

Ochrona elektrostatyczna, klatka Faradaya

Nazywa się urządzenie ochrony elektrostatycznej Klatka Faradaya imieniem jej wynalazcy Michaela Faradaya. Angielski fizyk Michael Faraday, ojciec prawa indukcji elektromagnetycznej, stworzył to urządzenie w 1836 roku.

W takiej czy innej formie klatka Faradaya jest nadal stosowana w technologii do ochrony (ekranowania) sprzętu elektronicznego i technologii przed zewnętrznymi polami elektromagnetycznymi. Zwykle jest to komórka wykonana z materiału o niskiej rezystywności lub pustej, dobrze przewodzącej strukturze właściwej formy.

Ochrona elektrostatyczna oparta na klatce Faradaya działa zgodnie z następującą zasadą. Kiedy zamknięta powłoka przewodząca wchodzi do pola elektrycznego, wolne elektrony w nim poruszają się pod wpływem tego pola. W rezultacie, jak opisano powyżej, przeciwne strony ogniwa uzyskują przeciwne ładunki, które kompensują zewnętrzne pole elektryczne swoimi polami.

Ten rodzaj ochrony ma zastosowanie tylko do ekranowania przed polem elektrycznym, podczas gdy stałe pole magnetyczne oczywiście przenika do osłony ochronnej.

Przemienne pole elektryczne generuje przemienne pole magnetyczne, które ponownie wytwarza przemienne pole elektryczne. Dlatego jeśli przemienne pole elektryczne zostanie zablokowane przez ochronę elektrostatyczną opartą na klatce Faradaya, przemienne pole magnetyczne nie dostanie się do chronionych elementów wewnątrz, ponieważ po prostu nie zostanie wygenerowane w tym obszarze.

Indukcja elektrostatyczna i energia alternatywna

Duże znaczenie ma indukcja elektrostatyczna w dziedzinie najnowszej energii alternatywnej. Działanie elektrostatyczne na powietrze atmosferyczne umożliwia kierowanie w nim naładowanych cząstek do urządzeń technicznych odbierających ładunek elektryczny.

W stanie normalnym naładowane cząstki przypadkowo pędzą w powietrzu, po prostu z powodu zjawiska ruchu termicznego. Jednocześnie ocierają się o siebie, ładując się dodatnio i ujemnie - w ten sposób powstają jony dodatnie i ujemne.

Urządzenia techniczne, ze względu na zjawisko indukcji elektrostatycznej, są w stanie oddziaływać z tymi jonami i wykorzystywać ich ładunki jak w elektrolicie naładowanego akumulatora.Ten kierunek był aktywnie badany w ostatnich latach przez miłośników alternatywnej energii i elektrostatyki.