Hogyan működik a statikus elektromosság?

Gondolt már valaki egy sokkra, hogy megérintette az ajtógombot, vagy látta, hogy a hajad elsüllyednek különösen hideg, száraz napokon? Ha volt ilyen tapasztalata, statikus elektromossággal találkozott. A statikus elektromosság az elektromos töltés (pozitív vagy negatív) felhalmozódása egy helyen. Ezt úgy is hívják, hogy „áram nyugalomban”.

Elvihető kulcsok: Statikus villamos energia

Elektromos töltés—pozitív vagy negatívként definiálva - az anyag olyan tulajdonsága, amely miatt két elektromos töltés vonzza vagy taszítja. Ha két elektromos töltés azonos (mind pozitív, mind pedig negatív), akkor taszítják egymást. Ha különböznek (egy pozitív és egy negatív), akkor vonzzák.

Statikus elektromosság akkor fordul elő, amikor a töltés egy helyen felhalmozódik. Általában az objektumok sem pozitív, sem negatív töltésűek - teljes töltésük nulla. A töltés felhalmozása megköveteli az elektronok átvitelét az egyik tárgyról a másikra.

Ha a felületről negatív töltésű elektronokat távolítanak el, akkor a felület pozitív töltésű lesz, miközben az elektronok felvétele egy felületre negatív töltöttséget eredményez. Tehát, ha az elektronok az A objektumról a B objektumra kerülnek, az A objektum pozitív töltésű lesz, a B tárgy negatív töltésű.

A triboelektromos hatás a töltés (elektronok) egyik tárgyról a másikra történő átvitelére vonatkozik, amikor súrlódás útján együtt dörzsölik őket. Például, a triboelektromos hatás akkor fordulhat elő, ha télen télen zoknit viselt egy szőnyegen.

A triboelektromos hatás akkor fordul elő, ha mindkét tárgy elektromosan van szigetelő, azaz az elektronok nem tudnak szabadon áramolni. Amikor a két tárgyat egymáshoz dörzsöljük, majd elválasztjuk, az egyik tárgy felülete pozitív töltést, míg a másik tárgy negatív töltést kap. A két objektum töltése szétválasztás után kiszámítható a triboelektromos sorozat, amely felsorolja az anyagokat abban a sorrendben, ahogyan pozitív vagy negatív töltésűek.

Mivel az elektronok nem tudnak szabadon mozogni, a két felület hosszú ideig tölthető lehet, kivéve, ha egy elektromosan vezető anyagnak vannak kitéve. Ha olyan elektromosan vezető anyagot, mint a fém, megérinti a töltött felületeket, akkor az elektronok szabadon mozoghatnak, és a töltés a felületről eltávolításra kerül.

Ez az oka annak, hogy vizet ad a hajhoz, amely a statikus elektromosság következtében süllyed. Az oldott ionokat tartalmazó víz - mint például a csapvíz vagy az esővíz esetében - elektromosan vezető, és eltávolítja a hajra felgyülemlett töltéseket.

A vezetőképesség az elektronok transzferére utal, amikor a tárgyak egymással érintkezésbe kerülnek. Például egy pozitívan töltött felület elektronokat nyerhet, ha egy semlegesen töltött tárgyat érint, és így okozhat a második tárgy pozitív töltésű lesz, az első objektum kevésbé pozitív töltésű, mint korábban volt.

Az indukció nem foglalja magában az elektronok transzferét, és nem jár közvetlen érintkezés sem. Inkább azt az elvet használja, hogy "hasonlóan a díjak visszataszítják, és az ellenkező díjak vonzanak". Az indukció két elektromos vezetékkel történik, mivel ezek lehetővé teszik a töltések szabad mozgását.

Íme egy példa az indukcióval történő töltésre. Képzelje el, hogy két fémtárgy, az A és a B, érintkezésbe kerül egymással. Az A tárgytól balra egy negatív töltésű tárgy helyezkedik el, amely visszatartja az A tárgy bal oldalán található elektronokat, és elmozdítja őket a B tárgyhoz. A két objektumot ezután elválasztják, és a töltés az egész objektumra eloszlik, így az A objektum pozitívan töltött és a B objektum összességében negatív töltésű.

• Beaver, John B. és Don Powers. Elektromosság és mágnesesség: statikus villamos energia, áram áram és mágnesek. Mark Twain Media, 2010.
• Christopoulos, Christos. Az elektromágneses összeférhetőség alapelvei és technikái. CRC Press, 2007.
• Vasilescu, Gabriel. Az elektronikus zaj és zavaró jelek alapelvei és alkalmazásai. Springer, 2005.