Откуда берётся электричество

  И. И. Труб  

ОТКУДА БЕРЁТСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО 

Москва 
Берлин 
2020 

УДК 621.31 
ББК 31.282.5         
 Т77 

 
Труб, И. И. 
Т77 
Откуда  берётся электричество  / И . И. Труб. —  Москва  ;  
Берлин : Директ‐медиа, 2020. — 59 с. 

ISBN 978‐5‐4499‐1540‐5 

В книге описаны все способы получения электричества. Приведены 
страницы истории электротехники, посвящённые открытию этих способов. 
Для широкого круга читателей. 

Текст печатается в авторской редакции. 

            УДК 621.31 
            ББК 31.282.5 

ISBN 978‐5‐4499‐1540‐5 
© Труб И. И, текст, 2020
© Издательство «Директ‐Медиа», оформление, 2020 

Предисловие 

На встрече с космонавтами поэт Евгений Евтушенко честно признался: «Я не знаю, откуда 
берётся электричество». Юрий Гагарин удивился: «Ведь Вы изучали в школе физику». 
Этот разговор получил неожиданное продолжение.  Академик П.Л. Капица к всеобщему 
изумлению заявил: «А я тоже не знаю, откуда берётся электричество». 
По‐видимому, прославленный академик имел в виду следующее. Мы хорошо знаем, что 
электрический ток представляет собой движение электронов, несущих отрицательный заряд. Но 
что такое заряд? Чем же заполнен электрон? Что придаёт ему определённые свойства? Вряд ли  
вы задумывались над этим. 
Несомненно, со временем наука даст ответ и на эти вопросы. 
А здесь мы предлагаем читателю познакомиться со всеми способами получения 
электричества. На избранных страницах из истории электротехники будет рассказано об истории 
открытий в этой области, об альтернативной энергетике. 
Автор будет благодарен за все отзывы и замечания. Их следует направлять по адресу: 
iosiftrub@yandex.com 

1. Из волосяного покрова
Одним из первых, чьё внимание привлекло электричество, был греческий философ Фалес
Милетский, который в VII веке до н. э. обнаружил, что потёртый о шерсть янтарь (др.‐
греч. ἤλεκτρον: электрон) приобретает свойства притягивать лёгкие предметы. 
Напомним, что нам известно о статическом электричестве. 
Электрический заряд вызван положительными элементарными частицами атома 
(протонами) либо отрицательными элементарными частицами (электронами). 
Создать заряд можно путём натирания поверхностей некоторых твёрдых тел. Отрицательный 
заряд может быть создан натиранием эбонитовой палочки клочком шерсти. При этом электроны 
перейдут из шерсти на палочку и зарядят её отрицательно. Ясно, что сама шерсть, потерявшая 
электроны, будет заряжена положительно. Подобным образом, натирая стеклянную палочку 
полоской шёлковой ткани, мы зарядим её положительно, так как электроны перейдут из  
стеклянной палочки на шёлк. Шёлк же получит отрицательный заряд. 
Прикоснувшись палочкой к небольшой поверхности лёгкого тела (например, бумажная 
гильза), мы передадим ему этот заряд. Подвесив вблизи на небольшое расстоянии друг от друга 
две заряженные картонные гильзы мы обнаружим следующее. Между гильзами, заряженными 
разноимёнными зарядами существует сила притяжения, а между гильзами, заряженными 
одноимённо, существует сила отталкивания (рис 1.1). 
Перед исследователями статического электричества возникли следующие проблемы: 
 Измерить 
или 
хотя 
бы 
оценить 
величину 
заряда; 
накопить электрический заряд найти более эффективный способ генерирования статического 
электричества; 

Рис. 1.1. Взаимодействие заряженных тел. 

накопить электрический заряд найти более эффективный способ генерирования 
статического электричества Дальнейшие разработки привели к созданию электрометра, 
лейденской банки и электрофорной  (электростатической) машины. 
Электроскоп (от греческих слов «электрон» и skopeo – наблюдать, обнаруживать) – 
прибор для обнаружения электрических зарядов. 
Электроскоп состоит из металлического стержня, к которому подвешены две полоски 
бумаги или алюминиевой фольги. Стержень укреплён при помощи эбонитовой пробки внутри 
металлического корпуса цилиндрической формы, закрытого стеклянными (рис. 1.2). 
Устройство электроскопа основано на явлении электрического отталкивания заряженных 
тел. При соприкосновении заряженного тела, например натёртой стеклянной палочки, со 
стержнем электроскопа электрические заряды распределяются по стержню и листочкам. Так как 
одноимённо заряженные тела отталкиваются, то под действием силы отталкивания листочки 
электроскопа разойдутся на некоторый угол. Причём чем больше величина заряда электроскопа, 

тем больше сила отталкивания листочков и тем на больший угол они разойдутся. Следовательно, 
по углу расхождения листочков электроскопа можно судить о величине заряда, находящегося на 
электроскопе. 
 
 

 
 
 
Рис. 1.2. Работа электроскопа. 
 
Если к заряженному электроскопу поднести тело, заряженное противоположным знаком, 
например, отрицательно, то угол между его листочками начнёт уменьшаться. Следовательно, 
электроскоп позволяет определить знак заряда наэлектризованного тела. 
Для обнаружения и измерения электрических зарядов применяется также электрометр 
(рис. 1.3). Его принцип действия существенно не отличается от электроскопа. Основной частью 
электрометра является лёгкая алюминиевая стрелка, которая может вращаться вокруг 
вертикальной оси. 

Рис. 1.3. Электрометр 

 По углу отклонения стрелки электрометра можно судить о величине заряда, 
переданного стержню электрометра. 
Проградуированным прибором можно определять значения электрического заряда, а 
также разность потенциалов. 
 Лейденская банка (рис. 1.4) – это конденсатор, имеющий форму банки, то есть цилиндра 
с более или менее широким горлом или же просто стеклянного цилиндра. 
 Банка оклеена внутри и снаружи листовым оловом (наружная и внутренняя обкладки) 
примерно до 2/3 её высоты и прикрыта деревянной крышкой. Банка может не иметь внутренней 
обкладки, но тогда в ней должна быть жидкость, например вода; банка может не иметь и 
внешней обкладки, но в таком случае при заряжении надо её обхватить ладонями рук; такова и 
была банка в первоначальном виде, когда её устроил (1745) голландский физик Мушенбрук и 
когда впервые испытал удар от разряда банки лейденский гражданин Кюнеус». Сквозь крышку в 
банку был воткнут металлический стержень. Лейденская банка позволяла накапливать и хранить 
сравнительно большие заряды, порядка микрокулона 

 Рис. 1.4 Лейденская банка 

      Электрофорная машина (рис.1.5) состоит из двух соосных дисков (А и В) из 
изолирующего материала, на которые нанесены проводящие секторы (см. схему). Диски 
приводятся во встречное вращение с равной угловой скоростью. Предположим, что сектор A1 
вначале несёт небольшой избыточный положительный заряд, а сектор B1 — отрицательный. 

Когда A1 движется влево, а B1 — вправо, их потенциалы растут за счёт работы, выполняемой 
против силы их электростатического притяжения. 

Рис. 1.5. Электрофорная машина 

        Когда A1 достигает положения напротив сектора B2 пластины B, который в этот 
момент контактирует со щёткой Y, он будет под высоким положительным потенциалом и, таким 
образом, вызовет разделение заряда в проводнике, соединяющем Y и Y1, перенеся большой 
отрицательный заряд на B2 и большой положительный заряд на удалённый сектор, которого в 
этот момент касается щётка Y1. 
Двигаясь дальше, A1 касается щётки Z и частично разряжается во внешнюю цепь 
(нагрузкой может быть, например, лейденская банка). При последующем вращении дисков, А1 
касается щётки X, которая связана проводником со щёткой X1, и снова получает заряд, на этот 
раз 
отрицательный, 
который 
отталкивается 
отрицательно 
заряженным 
сектором 
B2 
(находящимся в этот момент напротив сектора на диске А, контактирующего со щёткой X1). 
Таким образом, положительный заряд переносится справа налево верхней частью диска А, а 
отрицательный слева направо его нижней частью. 
С явлениями статического электричества знакомы все. Поглаживая кошку, мы получаем 
электрический заряд  
        Правда, чтобы зажечь обычную лампочку, нам придется одновременно гладить 
несколько миллионов кошек. 
А если не вдаваться в область физики, то статическое электричество – это те крохотные 
«молнии», которые появляются при расчесывании волос, надевании свитеров, прикосновений к 
шерстяному одеялу, и т.д. В быту статическое электричество проявляется чаще всего: 
при ношении шерстяной или синтетической одежды; 
хождении в обуви с резиновой подошвой или в шерстяных носках по коврам и 
линолеуму; 
пользовании пластиковыми предметами. 
Ситуацию усугубляют сухой воздух внутри помещений и  железобетонные стены, из 
которых выполнены многоэтажные здания. 

При правильном использовании статическое электричество может приносить немало

пользы.  

       Статическое электричество может быть верным помощником человека, если 

изучить его закономерности и правильно их использовать. В технике применяют метод,

сущность которого заключается в следующем. Мельчайшие твердые или жидкие частицы
материала поступают в электрическое поле, где на их; поверхность «оседают» электроны и
ионы, т. е. частицы приобретают заряд и далее движутся под действием электрического
поля. В зависимости от назначения аппаратуры можно с помощью электрических полей по‐
разному управлять движением частиц в соответствии с необходимым технологическим
процессом. Эта технология уже пробила себе дорогу в различные отрасли народного
хозяйства. 

            Движущиеся 
на 
конвейере 
окрашиваемые 
детали, 
например 
корпус

автомобиля, заряжают положительно, а частицам краски придают отрицательный заряд, и
они устремляются к положительно заряженной детали. Слой краски на ней получается
тонкий, равномерный и плотный. Действительно одноименно заряженные частицы
красителя отталкиваются друг от друга — отсюда равномерность окрашивающего слоя. 
Частицы, разогнанные электрическим полем, с силой ударяются об изделие — отсюда 
плотность окраски. Расход краски снижается, так как она осаждается только на детали.
Метод окраски изделий в электрическом поле сейчас широко применяют в нашей стране. 

        Электрические копчености 
        Копчение — это пропитывание продукта древесным дымом. Частицы дыма не

только придают продуктам вкус, но и предохраняют их от порчи. При электрокопчении
частицы коптильного дыма заряжают положительно, а отрицательным электродом служит,
например, тушка рыбы. Заряженные частички дыма оседают на поверхности тушки и
частично поглощаются ею. Все электрокопчение продолжается несколько минут; прежде
копчение считалось длительным процессом. 

        Электрический ворс 
          Чтобы получить в электрическом поле слой ворса на каком‐либо материале, 

надо материал заземлить, поверхность покрыть клеящим веществом, а затем через
заряженную металлическую сетку, расположенную над этой поверхностью, пропустить 
порцию ворса. Ворсинки быстро ориентируются в поле и, распределяясь равномерно,
оседают на клей строго перпендикулярно поверхности. Так получают покрытия, похожие на
замшу или бархат. Легко получить разноцветный узор, заготовив порции разного по цвету
ворса и несколько шаблонов, которыми в процессе электроворсования прикрывают
поочередно отдельные участки изделия. Так можно сделать многоцветные ковры. 

          Смешение веществ    
          Если мелкие частицы одного вещества зарядить положительно, а другого —

отрицательно, то легко получить их смесь, где частицы распределены равномерно.
Например, на хлебозаводе теперь не приходится совершать большую механическую работу,
чтобы замесить тесто. Заряженные положительно крупинки муки воздушным потоком
подаются в камеру, где они встречаются с отрицательно заряженными капельками воды,
содержащей дрожжи. Крупинки муки и капельки воды, притягиваясь друг к другу, образуют
однородное тесто. Можно привести много других примеров полезного применения
статической электризации. Основанная на этом явлении технология удобна: потоком
заряженных частиц можно управлять, изменяя электрическое поле, а весь процесс легко
автоматизировать. 

Приобретение статических зарядов телом и их стекание происходит одновременно.

Электризация обеспечивается тогда, когда тело получает больший потенциал энергии, чем 
расходует во внешнюю среду. 

Положительно действует на организм так называемый статический душ, а органы

дыхания 
лечат 
с 
помощью 
специальных 
электроаэрозолей.

Чтобы очистить воздух от пыли, сажи, кислотных и щелочных паров, прибегают к
электростатическим фильтрам. 

               Работа ксероксов и лазерных принтеров также основана на действии

статического электричества: положительные заряды образуют на барабане изображение
оригинала 

Если в доме присутствие статического электричества причиняет м лишь 

небольшие неприятности, то во многих видах производства оно может привести к серьёзным 
последствиям и поэтому совершенно недопустимо. Если в воздухе находятся пары или
мелкие частицы горючих веществ, то малейшая искра может вызвать взрыв с возгоранием.
Это 
относится 
к 
предприятием 
лёгкой 
промышленности, 
химической 
и 

нефтеперерабатывающей промышленности, а также к системам транспортировки и хранения
легко воспламеняющихся веществ (трубопроводы, железнодорожные цистерны, бензовозы 
и др.). Особенно большую опасность представляют разряды статического электричества,
образующиеся при сливе и наливе легковоспламеняющихся и горючих жидкостей свободно
падающей струей. 

 Всё вышеперечисленное должно быть обеспечено надёжной защитой от

статического электричества. 

При работе с полупроводниковыми платами и электронными блоками защита от

повреждения статическим электричеством обеспечивается также: 

принудительным шунтированием выводов электронных плат и блоков во время 

проверок; 

использованием инструмента и паяльников с заземлёнными рабочими головками. 
Емкости с легковоспламеняющимися жидкостями, расположенные на транспорте,

заземляются с помощью металлической цепи. Даже фюзеляж самолета снабжается
металлическими тросиками, которые при посадке работают защитой от статического
электричества. 

 
 
 

Защита от статического электричества 
Все тела по электрическим свойствам делят на проводники и изоляторы

(диэлектрики). Если проводники способны проводить ток, то диэлектрики этой 
способностью не обладают. Поэтому на веществах и материалах, имеющих удельное
объемное электрическое сопротивление более 105 Ом • м (диэлектрик), при трении, 
дроблении, интенсивном перемешивании происходит перераспределение электронов с
образованием на поверхностях соприкосновения двойного электрического тока, что
является непосредственным источником возникновения статического электричества. 

В производственных условиях накопление зарядов статического электричества

может происходить на приводных ремнях, транспортерах, при движении пылевоздушной
смеси в трубопроводах, например при транспортировке муки пневмосистемами или
аэрозольтранспортом. 

Заряды статического электричества могут накапливаться на людях, особенно если

подошва обуви не проводит электрический ток, одежде и белье из шерсти, шелка или
искусственного волокна, а также при движении по не токопроводящему полу или 
выполнении ручных операций с диэлектриком. Потенциал изолированного от земли тела
человека может превышать 7 кВ и достигать 45 кВ. Соприкосновение человека с 
заземленным предметом вызывает искровой разряд. 

Энергия разряда этой искры может составлять 2,5 ... 7,5 мДж. Кроме того,

статическое электричество оказывает неблагоприятное физиологическое воздействие на
человека, подобное мгновенному удару электрическим током. Величина тока при этом
незначительна и непосредственной опасности для человека не представляет. Однако
искра, проскакивающая между телом человека и металлическим объектом, может
явиться причиной производственного травматизма и при определенных условиях даже 
создать аварийную ситуацию. 

В производствах, где существует опасность воспламенения взрывоопасных

смесей разрядом с человека, необходимо обеспечить работающих электропроводящей
(антистатической) обувью. Обувь считается электропроводящей, если электрическое 
сопротивление между электродом в форме стельки, находящимся внутри обуви, и
наружным электродом меньше 107Ом. 

Покрытие пола, выполненное из бетона толщиной 3 см, спец бетона, пенобетона, 

считается электропроводящим. 

Для предупреждения возможности возникновения опасных искровых разрядов с

поверхности получаемых и перерабатываемых веществ, используемых в производстве
диэлектрических материалов, оборудования, а также тела человека необходимо
предусматривать меры защиты от разрядов статического электричества. 

Основными способами устранения опасности от статического электричества

являются: 

Отвод зарядов путем заземления оборудования и коммуникаций; 
Однако заземление неэффективно, когда применяют аппараты и трубопроводы

из диэлектрика или происходит в процессе технологических операций отложение на
внутренней стороне стенки трубопроводов или оборудования нетокопроводящих
материалов; 

Добавление в электризуемые вещества антистатических веществ (графит, сажа,

полигликоли и др.), позволяющих уменьшить сопротивление этих веществ; 

Увеличение относительной влажности воздуха (общей или только в местах

образования зарядов статического электричества) до 70 ... 75 %; 

Применение антистатических веществ; 
Наиболее важным свойством антистатических веществ является их способность 

увеличивать ионную проводимость и тем самым снижать электрическое сопротивление
материалов; 

Ионизация 
воздуха, 
заключающаяся 
в 
образовании 
положительных 
и

отрицательных 
ионов 
воздуха, 
которые 
нейтрализуют 
заряды 
статического 

электричества; 

Ограничение скорости движения твердых и жидких веществ в коммуникациях и

оборудовании; 

Заведомо безопасной скоростью движения и истечения диэлектрической

жидкости является 1,2 м/с. 

Практический способ устранения опасности от статического электричества 

выбирают с учетом эффективности и экономической целесообразности.