Jak działa elektryczność statyczna?

Czy zdarzyło ci się kiedykolwiek zszokować dotykając klamki lub widziałeś, jak twoje włosy puszą się w szczególnie chłodne i suche dni? Jeśli doświadczyłeś któregoś z tych doświadczeń, napotkałeś elektryczność statyczną. Elektryczność statyczna to nagromadzenie ładunku elektrycznego (dodatniego lub ujemnego) w jednym miejscu. Nazywa się to także „elektrycznością w spoczynku”.

Najważniejsze rzeczy: elektryczność statyczna

Ładunek elektryczny—zdefiniowane jako dodatnie lub ujemne - jest właściwością materii, która powoduje przyciąganie lub odpychanie dwóch ładunków elektrycznych. Gdy dwa ładunki elektryczne są tego samego rodzaju (oba dodatnie lub oba ujemne), będą się odpychać. Kiedy będą się różnić (jeden pozytywny i jeden negatywny), przyciągną.

Elektryczność statyczna występuje, gdy ładunek gromadzi się w jednym miejscu. Zazwyczaj obiekty nie są ani naładowane dodatnio, ani ujemnie - ich całkowity ładunek wynosi zero. Nałożenie ładunku wymaga przeniesienia elektronów z jednego obiektu na drugi.

Usunięcie ujemnie naładowanych elektronów z powierzchni spowoduje, że powierzchnia ta zostanie naładowana dodatnio, natomiast dodanie elektronów do powierzchni spowoduje, że powierzchnia ta będzie naładowana ujemnie. Zatem jeśli elektrony zostaną przeniesione z obiektu A do obiektu B, obiekt A zostanie naładowany dodatnio, a obiekt B zostanie naładowany ujemnie.

Efekt tryboelektryczny odnosi się do przeniesienia ładunku (elektronów) z jednego obiektu na drugi, gdy są one pocierane ze sobą przez tarcie. Na przykład efekt tryboelektryczny może wystąpić, gdy przemierzasz dywan w skarpetach zimą.

Efekt triboelektryczny występuje zwykle, gdy oba obiekty są elektrycznie izolacyjny, co oznacza, że ​​elektrony nie mogą swobodnie przepływać. Kiedy dwa obiekty są pocierane razem, a następnie rozdzielane, powierzchnia jednego obiektu zyskuje ładunek dodatni, podczas gdy powierzchnia drugiego obiektu zyskuje ładunek ujemny. Ładunek dwóch obiektów po rozdzieleniu można przewidzieć na podstawie seria tryboelektryczna, w której wymieniono materiały w kolejności, w jakiej są podatne na naładowanie dodatnie lub ujemne.

Ponieważ elektrony nie mogą się swobodnie poruszać, obie powierzchnie mogą pozostawać naładowane przez długi czas, chyba że zostaną wystawione na działanie materiału przewodzącego prąd elektryczny. Jeśli elektrycznie przewodzący materiał, taki jak metal, zostanie dotknięty naładowanych powierzchni, elektrony będą mogły swobodnie poruszać się, a ładunek z powierzchni zostanie usunięty.

Dlatego dodanie wody do włosów puszących się z powodu elektryczności statycznej usunie ładunki elektrostatyczne. Woda zawierająca rozpuszczone jony - jak ma to miejsce w przypadku wody z kranu lub wody deszczowej - przewodzi elektryczność i usunie ładunki nagromadzone na włosach.

Przewodnictwo odnosi się do przeniesienia elektronów, gdy przedmioty stykają się ze sobą. Na przykład, powierzchnia naładowana dodatnio może zyskać elektrony, gdy dotknie neutralnie naładowanego obiektu, powodując drugi obiekt zostanie naładowany dodatnio, a pierwszy obiekt będzie mniej naładowany dodatnio niż poprzednio było.

Indukcja nie obejmuje transferu elektronów, ani nie wymaga bezpośredniego kontaktu. Raczej stosuje zasadę, że „podobne ładunki odpychają, a przeciwne przyciągają”. Indukcja następuje z dwoma przewodami elektrycznymi, ponieważ pozwalają one na swobodny ruch ładunków.

Oto przykład ładowania indukcyjnego. Wyobraź sobie, że dwa metalowe obiekty A i B stykają się ze sobą. Ujemnie naładowany obiekt jest umieszczony po lewej stronie Obiektu A, który odpycha elektrony po lewej stronie Obiektu A i powoduje, że przemieszczają się one do Obiektu B. Dwa obiekty są następnie rozdzielane, a ładunek redystrybuuje się na cały obiekt, pozostawiając Obiekt A naładowany dodatnio i Obiekt B ujemnie naładowany ogólnie.

• Beaver, John B. i Don Powers. Elektryczność i magnetyzm: elektryczność statyczna, prąd i magnesy. Mark Twain Media, 2010.
• Christopoulos, Christos. Zasady i techniki kompatybilności elektromagnetycznej. CRC Press, 2007.
• Vasilescu, Gabriel. Elektroniczne zasady dotyczące hałasu i sygnałów zakłócających oraz zastosowania. Springer, 2005.