Jak funguje statická elektřina?

Už jste někdy dostali šok z doteku kliky, nebo jste viděli, jak vaše vlasy křehnou ve zvláště chladných a suchých dnech? Pokud jste zažili některý z těchto zážitků, narazili jste na statickou elektřinu. Statická elektřina je hromadění elektrického náboje (kladného nebo záporného) na jednom místě. Nazývá se také „elektřina v klidu“.

Klíčové cesty: statická elektřina

Elektrický náboj—definován jako pozitivní nebo negativní - je vlastnost hmoty, která způsobuje přitahování nebo odpuzování dvou elektrických nábojů. Pokud jsou dva elektrické náboje stejného druhu (kladné nebo záporné), budou se navzájem odpuzovat. Když se liší (jeden pozitivní a jeden negativní), budou přitahovat.

Statická elektřina vzniká, když se náboj hromadí na jednom místě. Typicky nejsou objekty kladně ani záporně nabity - dochází k celkovému nule. Hromadění náboje vyžaduje přenos elektronů z jednoho předmětu do druhého.

Odstranění negativně nabitých elektronů z povrchu způsobí, že se tento povrch stane pozitivně nabitým, zatímco přidání elektronů na povrch způsobí, že se tento povrch stane záporně nabitým. Pokud jsou tedy elektrony přeneseny z objektu A do objektu B, stane se objekt A kladně nabitý a objekt B záporně nabitý.

Triboelektrický efekt se vztahuje k přenosu náboje (elektronů) z jednoho předmětu na druhý, když jsou třeny dohromady, třením. Například, triboelektrický efekt může nastat, když zamícháte přes koberec nošení ponožek během zimy.

K triboelektrickému efektu dochází obvykle, když jsou oba objekty elektricky izolační, což znamená, že elektrony nemohou volně proudit. Když jsou oba objekty otřeny dohromady a pak odděleny, povrch jednoho objektu získal kladný náboj, zatímco povrch druhého objektu získal záporný náboj. Náboj těchto dvou objektů po oddělení lze předpovědět z triboelektrická řada, která uvádí materiály v pořadí, v jakém jsou náchylné k kladnému nebo zápornému nabití.

Protože elektrony se nemohou volně pohybovat, mohou oba povrchy zůstat nabity po dlouhou dobu, pokud nejsou vystaveny elektricky vodivému materiálu. Pokud se na nabité povrchy dotkne elektricky vodivý materiál, jako je kov, elektrony se budou moci volně pohybovat a náboj z povrchu bude odstraněn.

To je důvod, proč přidání vody k vlasům, které jsou kadeřavé kvůli statické elektřině, odstraní statiku. Voda obsahující rozpuštěné ionty - jako je tomu u vodovodní vody nebo dešťové vody - je elektricky vodivá a odstraní náboje nahromaděné na vlasech.

Vedení se týká přenosu elektronů, když jsou objekty ve vzájemném kontaktu. Například povrch, který je pozitivně nabitý, může získat elektrony, když se dotkne neutrálně nabitého objektu, což způsobí druhý objekt se nabije pozitivně a první objekt se stane méně pozitivně nabitým než dříve byl.

Indukce nezahrnuje přenos elektronů ani přímý kontakt. Spíše používá princip, že „jako poplatky se odrazí a opačné poplatky přitahují“. K indukci dochází u dvou elektrických vodičů, protože umožňují volný pohyb nábojů.

Zde je příklad nabíjení indukcí. Představte si, že dva kovové předměty, A a B, jsou ve vzájemném kontaktu. Negativně nabitý objekt je umístěn vlevo od objektu A, který odpuzuje elektrony na levé straně objektu A a způsobí jejich přesun do objektu B. Oba objekty jsou poté odděleny a náboj se přerozděluje po celém objektu, takže objekt A je kladně nabitý a objekt B celkově záporně nabitý.

• Beaver, John B. a Don Powers. Elektřina a magnetismus: statická elektřina, proudová elektřina a magnety. Mark Twain Media, 2010.
• Christopoulos, Christos. Principy a techniky elektromagnetické kompatibility. CRC Press, 2007.
• Vasilescu, Gabriel. Principy a aplikace elektronického šumu a rušení signálů. Springer, 2005.