Kako deluje statična elektrika?

Ste že kdaj doživeli šok zaradi dotika kljuke ali videli, da so se vaši lasje zmrznili v posebej mrzlih, suhih dneh? Če ste imeli katero od teh izkušenj, ste naleteli na statično elektriko. Statična elektrika je kopičenje električnega naboja (pozitivnega ali negativnega) na enem mestu. Prav tako se imenuje "elektrika v mirovanju."

Ključni odvzemi: statična elektrika

Električni naboj—opredeljeno kot pozitivno ali negativno - je lastnost materije, ki povzroči, da dva električna naboja pritegnejo ali odvrnejo. Če sta dva električna naboja enake vrste (oba pozitivna ali oba negativna), se bosta odbijala. Ko bodo drugačni (ena pozitivna in ena negativna), bodo pritegnili.

Statična elektrika se pojavi, ko se na enem mestu nabere naboj. Običajno predmeti niso pozitivno ali negativno nabiti - imajo skupni naboj nič. Za kopičenje naboja je potreben prenos elektronov z enega predmeta na drugega.

Če odstranite negativno nabito elektrone s površine, bo ta površina postala pozitivno nabit, medtem ko dodajanje elektronov na površino povzroči, da se površina negativno nabije. Če se torej elektroni prenesejo iz predmeta A v objekt B, bo predmet A postal pozitivno nabit, predmet B pa negativno nabit.

Triboelektrični učinek se nanaša na prenos naboja (elektronov) z enega predmeta na drugega, ko se s trenjem drgneta skupaj. Triboelektrični učinek se lahko na primer pojavi, ko se pozimi prelepite čez preprogo, ki nosi nogavice.

Triboelektrični učinek se ponavadi pojavi, kadar sta oba predmeta električna izolacijski, kar pomeni, da elektroni ne morejo prosto teči. Ko se oba predmeta podrgneta in nato ločita, je površina enega predmeta pridobila pozitiven naboj, površina drugega predmeta pa negativni naboj. Polnjenje obeh predmetov po ločitvi je mogoče predvideti iz triboelektrične serije, ki navaja gradivo v vrstnem redu, v katerem so nagnjeni k pozitivnemu ali negativnemu nabitju.

Ker se elektroni ne morejo prosto gibati, lahko dve površini ostaneta napolnjena dlje časa, razen če sta izpostavljena električno prevodnemu materialu. Če se do električnih prevodnih materialov, kot je kovina, dotaknemo nabitih površin, se bodo elektroni lahko prosto gibali, naboj s površine pa bo odstranjen.

To bo razlog, da dodajanje vode lasem, ki se zaradi statične električne energije frizirajo, odstrani statiko. Voda, ki vsebuje raztopljene ione - kot to velja za vodo iz pipe ali deževnico - je električno prevodna in bo odstranila naboje, ki so se nabrali na laseh.

Kondukcija se nanaša na prenos elektronov, kadar so predmeti med seboj v stiku. Na primer, površina, ki je pozitivno nabit, lahko pridobi elektrone, ko se dotakne nevtralno naelektrenega predmeta, kar povzroči drugi objekt postane pozitivno nabit in prvi predmet, da postane manj pozitivno nabit kot prej je bil.

Indukcija ne vključuje prenosa elektronov niti neposrednega stika. Namesto tega uporablja načelo, da "podobni odbitki in nasprotni naboji privlačijo." Indukcija se pojavi z dvema električnima vodnikoma, saj omogočata, da se naboji prosto gibljejo.

Tu je primer polnjenja z indukcijo. Predstavljajte si, da sta dva kovinska predmeta, A in B, medsebojno v stiku. Negativno nabit predmet je postavljen na levo od Objekta A, ki odbija elektrone na levi strani Objekta A in jih povzroči, da se premaknejo na Objekt B. Ta dva predmeta se nato ločita in naboj se prerazporedi po celotnem objektu, tako da je objekt A pozitivno nabit, predmet B pa v celoti negativno nabit.

• Beaver, John B. in Don Powers. Električna energija in magnetizem: statična elektrika, trenutna električna energija in magneti. Mark Twain Media, 2010.
• Christopoulos, Christos. Načela in tehnike elektromagnetne združljivosti. CRC Press, 2007.
• Vasilescu, Gabriel. Načela in aplikacije elektronskih hrupa in motečih signalov. Springer, 2005.