Ładunki elektrostatyczne i ich wpływ na ważenie

Ładunki elektrostatyczne tworzone są najczęściej wskutek tarcia podczas takich czynności, jak:

• osuszanie szmatką szklanej zlewki,
• przenoszenie kolby miarowej rękami w rękawiczkach jednorazowych,
• wyjmowanie naczynia laboratoryjnego z opakowania z tworzywa sztucznego,
• napełnianie naczynek wagowych materiałami sypkimi (luzem).

Do częstych objawów świadczących o obecności ładunków elektrostatycznych należą:

• trudności w ustabilizowaniu wskazań wagi,
• dryft wyników,
• brak powtarzalności wyników pomiaru.
• Niekiedy można też uzyskać stabilny odczyt pomimo obecności wypadkowej siły elektrostatycznej, przez co zauważenie wpływu naelektryzowania jest trudne lub wręcz niemożliwe. 

► Ściągnij poradnik „Test elektrostatyczny”, aby sprawdzić obecność ładunków elektrostatycznych

• Wskazywana wartość może być mniejsza lub większa od rzeczywistej masy próbki (z uwagi na to, że generowane ładunki mogą być ujemne lub dodatnie i mogą się przyciągać albo odpychać).
• Zaobserwowano błędy rzędu 1–100 mg (są to bardzo istotne wartości przy ważeniu małych próbek).
• Suche sproszkowane substancje są bardzo podatne na elektryzację, przez co trudno je zważyć.

• Ładunki elektrostatyczne z czasem się rozpraszają. Prędkość rozpraszania zależy od przewodności powierzchniowej naładowanego ciała, na którą mają wpływ wilgotność powietrza i zanieczyszczenia na powierzchni.
• Rozpraszanie ładunku może trwać kilka sekund, kilka minut, a w suchej atmosferze (przy wilgotności względnej < 40%) nawet kilka godzin.
• Dobre izolatory elektryczne, takie jak szkło borokrzemianowe lub tworzywa klasy laboratoryjnej, mogą spowolnić proces rozpraszania ładunków.
• Przy wilgotności względnej powietrza wynoszącej 80% szklana kolba nie może się naelektryzować.
• Jednak w przypadku pojemników z PTFE obserwuje się istotne błędy ważenia w ciągu kilku minut – nawet przy wysokiej wilgotności powietrza.

Oto kilka zaleceń dotyczących praktycznych rozwiązań, które można wdrożyć:

Cykl wykrywania ładunków elektrostatycznych jest inicjowany automatycznie w chwili umieszczenia próbki na wadze i zamknięcia drzwiczek. Ponieważ cykl wykrywania jest wykonywany jednocześnie z ważeniem i zajmuje tylko kilka sekund, zazwyczaj w czasie stabilizowania się wagi, nie powoduje to opóźnienia w uzyskaniu wyniku ważenia.

Pod uziemioną szalką wbudowana jest elektroda koncentryczna i przykładany jest do niej sygnał prądu zmiennego. Dodatnia półfala sygnału napięcia generuje ładunki dodatnie na elektrodzie (a). Ujemna półfala sygnału napięcia generuje ujemne nośniki ładunku na elektrodzie ujemnej (b). Różnica wyników pomiaru uzyskanych w obu tych sytuacjach (a i b) wynika z działania sił elektrostatycznych (F_E ). Jeśli próbka lub naczynko nie są naładowane elektrostatycznie, wynosić ona będzie zero. Na podstawie tej metody czujnik może określić rzeczywistą masę próbki.