Cum funcționează electricitatea statică?

Ați avut vreodată un șoc din atingerea unui mâner, sau ați văzut că părul dvs. se înfricoșează în zilele deosebit de reci și uscate? Dacă ați avut oricare dintre aceste experiențe, ați întâlnit electricitate statică. Electricitatea statică reprezintă acumularea de sarcină electrică (pozitivă sau negativă) într-o singură locație. Se mai numește „electricitate în repaus”.

Cheltuieli cheie: electricitate statică

• Electricitatea statică apare atunci când încărcarea se acumulează într-un singur loc.
• Obiectele au de obicei o sarcină totală de zero, astfel încât acumularea unei sarcini necesită transferul electronilor de la un obiect la altul.
• Există mai multe moduri de a transfera electroni și de a acumula o încărcare: frecare (efectul triboelectric), conducție și inducție.

Cauzele electricității statice

O sarcină electrică-definit ca pozitiv sau negativ - este o proprietate a materiei care determină atragerea sau respingerea a două sarcini electrice. Când două sarcini electrice sunt de același fel (ambele pozitive sau ambele negative), se vor respinge reciproc. Atunci când sunt diferite (unul pozitiv și unul negativ), vor atrage.

Electricitatea statică apare atunci când încărcarea se acumulează într-un singur loc. În mod obișnuit, obiectele nu sunt încărcate pozitiv sau negativ - ele au o încărcare totală de zero. Acumularea unei încărcări necesită transferul electronilor de la un obiect la altul.

Înlăturarea electronilor încărcați negativ de pe o suprafață va face ca acea suprafață să se încarce pozitiv, în timp ce adăugarea de electroni la o suprafață va face ca această suprafață să se încarce negativ. Astfel, dacă electronii sunt transferați de la obiectul A la obiectul B, obiectul A va fi încărcat pozitiv și obiectul B va fi încărcat negativ.

Încărcarea prin frecare (efect triboelectric)

Efectul triboelectricse referă la transferul de încărcare (electroni) de la un obiect la altul atunci când sunt frecate împreună, prin frecare. De exemplu, efectul triboelectric poate apărea atunci când treceți peste un covor purtând șosete în timpul iernii.

Efectul triboelectric tinde să apară atunci când ambele obiecte sunt electrice izolator, adică electronii nu pot curge liber. Când cele două obiecte sunt frecate între ele și apoi separate, suprafața unui obiect a obținut o încărcătură pozitivă, în timp ce suprafața celuilalt obiect a obținut o sarcină negativă. Încărcarea celor două obiecte după separare poate fi prevăzută de la serii triboelectrice, care listează materialele în ordinea în care acestea sunt predispuse să se încarce pozitiv sau negativ.

Deoarece electronii nu se pot mișca liber, cele două suprafețe pot rămâne încărcate mult timp, cu excepția cazului în care sunt expuse unui material conducător electric. Dacă un material cu conductoare electrice precum metalul este atins pe suprafețele încărcate, electronii se vor putea deplasa liber, iar încărcarea de pe suprafață va fi îndepărtată.

Acesta este motivul pentru care adăugarea de apă la păr care este frizzant din cauza electricității statice va elimina statica. Apa care conține ioni dizolvați - cum este cazul apei de la robinet sau a apei de ploaie - conduce electric și va înlătura sarcinile acumulate pe păr.

Încărcare prin conducere și inducție

Conducția se referă la transferul electronilor atunci când obiectele sunt puse în contact unul cu altul. De exemplu, o suprafață care este încărcată pozitiv poate câștiga electroni atunci când atinge un obiect încărcat neutru, determinând al doilea obiect să se încarce pozitiv și primul obiect să se încarce mai puțin pozitiv decât a fost anterior.

Inducția nu implică un transfer de electroni și nici nu implică un contact direct. Mai degrabă, folosește principiul potrivit căruia „taxele care se resping și taxele opuse se atrag”. Inducția are loc cu doi conductori electrici, deoarece permit încărcarea să se miște liber.

Iată un exemplu de încărcare prin inducție. Imaginează-ți că două obiecte metalice, A și B, sunt puse în contact unul cu altul. Un obiect încărcat negativ este plasat la stânga obiectului A, care respinge electronii din partea stângă a obiectului A și îi determină să se mute la obiectul B. Cele două obiecte sunt apoi separate, iar sarcina se redistribuie pe întregul obiect, lăsând obiectul A încărcat pozitiv și obiectul B încărcat negativ în general.

surse

• Beaver, John B. și Don Powers. Electricitate și magnetism: electricitate statică, electricitate curentă și magneți. Mark Twain Media, 2010.
• Christopoulos, Christos. Principii și tehnici de compatibilitate electromagnetică. CRC Press, 2007.
• Vasilescu, Gabriel. Principii și aplicații ale zgomotului electronic și ale semnalelor interferente. Springer, 2005.