الشحنات الكهربائية الساكنة وتأثيراتها على قياس الوزن

الاحتكاك هو الطريقة الأكثر شيوعًا التي تنشأ عنها الشحنات الكهربائية الساكنة، مثل:

• تجفيف دورق زجاجي باستخدام قطعة قماش
• معالجة قارورة حجمية باستخدام قفازات تستخدم لمرة واحدة
• إخراج وعاء مختبر من حقيبة بلاستيكية
• ملء الوعاء بمواد حرة الحركة (سائبة)

يمكن التعرف على وجود شحنات ساكنة عادة بواسطة:

• معاناة الميزان ومكافحته للاستقرار
• انحراف قراءات القياس
• عدم قابلية نتائج القياس للتكرار
• ورغم ذلك، لا تزال هناك حالات تظهر بها قراءة ثابتة مع وجود قوة كهربائية ساكنة صافية، مما يزيد من صعوبة التعرف على المؤثرات الكهربائية الساكنة أو استحالته. 

► تنزيل دليل "اختبار الشحنات الكهربائية الساكنة" لتحديد وجود شحنة ساكنة

• قد تكون القيمة المسجَّلة أكبر أو أقل من الوزن الفعلي (لأن الشحنات المتولدة قد تكون موجبة أو سالبة وقد تتجاذب أو تتنافر عن بعضها)
• لوحظت أخطاء تتراوح بين 1 و100 مجم (تلك الأخطاء تكون كبيرة للغاية عند قياس وزن عينات صغيرة)
• المساحيق الجافة سريعة التأثر بالشحنات الساكنة ومن ثم يصعب وزنها

• تتشتت الشحنات الكهربائية الساكنة بمرور الوقت. ويتأثر معدل التشتت بقابلية توصيل سطح الجسم المشحون، الذي يتأثر برطوبة الهواء وتلوث السطح.
• قد يستغرق تشتت الشحنة بضع ثوانٍ أو دقائق أو عدة ساعات في المناخ الجاف (الرطوبة النسبية < 40%).
• العوازل الجيدة، مثل زجاج سيليكات البورون أو المواد البلاستيكية المخبرية، قد تؤدي إلى انخفاض سرعة تشتت الشحنة.
• يصبح الدورق الزجاجي غير مشحون عندما تكون الرطوبة النسبية للهواء 80%.
• ومع ذلك، بالنسبة لأوعية متعدد رباعي فلورو الإيثلين، حتى إذا كانت رطوبة الهواء عالية، تلاحظ أخطاء كبيرة في قياس الوزن على مدار عدة دقائق.

فيما يلي بعض التوصيات المتعلقة بالحلول العملية التي يمكن تطبيقها:

تبدأ دورة اكتشاف الشحنات الكهربائية الساكنة آليًا بمجرد وضع العينة على الميزان وغلق الباب. ونظرًا لأن دورة الكشف عن الشحنات الاستاتيكية تعمل بشكل متزامن مع خطوة قياس الوزن وتستغرق ثواني معدودة فقط، عادةً في أثناء وقت استقرار الميزان، فلا تسبب أي تأخير في الحصول على نتيجة قياس الوزن.

يُدمَج قطب كهربي متحد المركز أسفل كفة الوزن المؤرضة، ويتم تطبيق إشارة فولتية تيار متردد. تولِّد الموجة النصفية الموجبة الخاصة بإشارة الموجة المربعة شحنات موجبة في القطب الكهربي (أ). بينما تولِّد الدورة النصفية السالبة للموجة المربعة موجات حاملة ذات شحنات سالبة في القطب الكهربي السالب (ب). إن الفرق في نتيجة القياس بين الحالتين (أ وب) قد يُعزى إلى القوة الكهرومغناطيسية (F_E ). وسيكون هذا الفرق صفرًا إذا لم يتم تزويد العينة أو الحاوية بشحنات كهربائية ساكنة. وباستخدام هذه الطريقة، يمكن للحساس تحديد الوزن الفعلي للعينة.