Применение электростатической индукции в технике

При электростатической индукции на поверхности проводника, внесенного во внешнее электростатическое поле, появляется электрический заряд. Данный заряд, который скапливается на поверхности упомянутого проводника, называется индуцированным или наведенным зарядом. Причем на противоположных сторонах такого проводника индуцированные заряды окажутся противоположного знака — с одной стороны будут положительные, с другой — отрицательные.

Накопление заряда на поверхности тела при электростатической индукции будет происходить до тех пор, пока собственное электростатическое поле данного тела почти полностью не скомпенсирует внешнее электростатическое поле, в которое это тело помещено. Так происходит с телами, обладающими высокой проводимостью, то есть с металлами, отличающимися низким удельным сопротивлением.

Явление электростатической индукции находит применение в технике. Его используют, например, для защиты от внешних электромагнитных и электростатических полей различных чувствительных цепей.

К таким цепям в первую очередь относятся: измерительные, приемные, высокочастотные и передающие цепи. Для их защиты изготавливают специальные металлические экраны в форме сеток или кожухов, которые заземляют либо гальванически соединяют с минусовым электродом защищаемой цепи.

Электростатическая защита, клетка Фарадея

Устройство электростатической защиты называется клеткой Фарадея по имени своего изобретателя Майкла Фарадея. Английский физик Майкл Фарадей, отец закона электромагнитной индукции, создал данное устройство в 1836 году.

В том или ином виде клетка Фарадея используется в технике по сей день для защиты (экранирования) электронной аппаратуры и техники от внешних электромагнитных полей. Обычно это клетка из материала с низким удельным сопротивлением или полая, хорошо проводящая ток, конструкция надлежащей формы.

Электростатическая защита на основе клетки Фарадея работает по следующему принципу. Когда замкнутая проводящая оболочка попадает в электрическое поле, свободные электроны в ней приходят в движение под действием этого поля. В результате, как было описано выше, противоположные стороны клетки приобретают противоположные заряды, компенсирующие своими полями внешнее электрическое поле.

Данный тип защиты применим только для экранирования от электрического поля, тогда как постоянное магнитное поле конечно же проникает внутрь защитной оболочки.

Переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле, которое опять же создает переменное электрическое поле. Поэтому если переменное электрическое поле заблокировать с помощью электростатической защиты на базе клетки Фарадея, то переменное магнитное поле на защищаемые элементы внутри так же не попадет, так как просто не будет генерироваться в той области.

Электростатическая индукция и альтернативная энергетика

Большое значение имеет электростатическая индукция для области новейшей альтернативной энергетики. Электростатическое воздействие на атмосферный воздух позволяет направлять заряженные частицы, находящиеся в нем, — к собирающим электрический заряд техническим устройствам.

В обычном состоянии заряженные частицы хаотично мечутся в воздухе, просто в силу явления теплового движения. При этом они трутся друг о друга, заряжая друг друга положительно и отрицательно — так образуются положительные и отрицательные ионы.

Технические устройства, благодаря явлению электростатической индукции, способны взаимодействовать с данными ионами, и использовать их заряды словно в электролите заряженной батареи. Данное направление активно исследуется в последние годы любителями альтернативной энергетики и электростатики.