Στατικός ηλεκτρισμός
Ως στατικός ηλεκτρισμός νοείται η αύξηση του ηλεκτρικού φορτίου στην επιφάνεια των αντικειμένων. Αυτό το ηλεκτρικό φορτίο παραμένει σε ένα αντικείμενο έως ότου είτε εισρεύσει στο έδαφος είτε χάσει γρήγορα το φορτίο του με μια εκκένωση. Η ανταλλαγή φορτίων μπορεί να συμβεί σε συνθήκες όπως όταν διαφορετικά αντικείμενα τρίβονται και χωρίζονται. Ένα στατικό φορτίο θα παραμείνει μόνο όταν μία από τις επιφάνειες έχει υψηλή αντίσταση στην ηλεκτρική ροή. Τα αποτελέσματα του στατικού ηλεκτρισμού είναι γνωστά στους περισσότερους ανθρώπους, επειδή μπορούν να δουν, να αισθανθούν και ακόμη και να ακούσουν τον σπινθήρα. Αυτός ο σπινθήρας συμβαίνει όταν το υπερβολικό φορτίο εξουδετερώνεται. Αυτή η εξουδετέρωση συμβαίνει όταν η περίσσεια φορτίου ρέει σε έναν ηλεκτρικό αγωγό (για παράδειγμα μια διαδρομή προς τη γη). Άλλη ροή φορτίου συμβαίνει όταν ένα φορτισμένο αντικείμενο βρίσκεται κοντά σε μια περιοχή με πλεονάζον φορτίο αντίθετης πολικότητας (θετικό ή αρνητικό). Το γνωστό φαινόμενο του στατικού "σοκ" προκαλείται από την εξουδετέρωση του φορτίου.
Κεραυνός, ένα παράδειγμα στατικής εκκένωσης
Ιστορία
Στην ελληνική εποχή, ο Θαλής ανακάλυψε τον στατικό ηλεκτρισμό όταν καθάριζε το κεχριμπάρι του. Αλλά εκείνη την εποχή, δεν έδωσαν σημασία σε αυτό και δεν το ερεύνησαν. Ήξεραν απλώς ότι τρίβοντας κάτι δημιουργούνταν μια ελκτική δύναμη. Η σοβαρή έρευνα για τον στατικό ηλεκτρισμό ξεκίνησε τον 17ο αιώνα, όταν ο Otto Von Guericke κατασκεύασε την πρώτη γεννήτρια τριβής. Και τον 18ο αιώνα, ο Κουλόμπ ξεκίνησε την έρευνα για μια σταθερή ποσότητα στατικού ηλεκτρισμού. Ο Βενιαμίν Φραγκλίνος συνέδεσε τον στατικό ηλεκτρισμό με τις καταιγίδες. Το 1832 ο Michael Faraday δημοσίευσε τα αποτελέσματα του πειράματός του για την ταυτότητα του ηλεκτρισμού. Η έκθεση αυτή απέδειξε ότι ο ηλεκτρισμός που παράγεται με τη χρήση μαγνήτη, ο βολταϊκός ηλεκτρισμός που παράγεται από μια μπαταρία και ο στατικός ηλεκτρισμός είναι όλοι ίδιοι. Από το αποτέλεσμα του Faraday, η ιστορία του στατικού ηλεκτρισμού μπορεί να θεωρηθεί ως η μελέτη του ηλεκτρισμού γενικά.
Χρέωση
Πολλές καταστάσεις μπορούν να προκαλέσουν στατικό ηλεκτρισμό.
- Η επαφή κάνει διαχωρισμό της φόρτισης:
Τα περισσότερα υλικά έχουν μια μοναδική χημική έλξη για τα ηλεκτρόνια. Εξαιτίας αυτού, η τριβή διαφορετικών υλικών μπορεί να προκαλέσει διαχωρισμό φορτίων. Το υλικό θα έχει θετικό φορτίο αν έχει μικρότερη έλξη για ηλεκτρόνια από το άλλο υλικό. μερικές φορές, περπατώντας πάνω σε ένα χαλί και αγγίζοντας στη συνέχεια ένα μεταλλικό αντικείμενο (πόμολο πόρτας π.χ.) μπορεί να προκληθεί ηλεκτροπληξία από στατικό ηλεκτρισμό.
- Η πίεση προκαλεί διαχωρισμό φορτίων:
Αρκετά ισχυρή πίεση προκαλεί διαχωρισμό φορτίου σε ορισμένους τύπους υλικών, όπως οι κρύσταλλοι και τα κεραμικά μόρια.
- Η θερμότητα προκαλεί διαχωρισμό φορτίου:
Η θέρμανση ορισμένων υλικών μπορεί να δώσει ενέργεια στα ηλεκτρόνια. Με αυτή τη δύναμη τα ηλεκτρόνια απελευθερώνονται από τα άτομα. Τα άτομα που χάνουν ηλεκτρόνια αποκτούν θετικό φορτίο.
- Η φόρτιση κάνει διαχωρισμό της φόρτισης:
Ένα φορτισμένο αντικείμενο μπορεί να κάνει ένα ουδέτερο αντικείμενο να έχει διαχωρισμό φορτίου. Φορτία με το ίδιο πρόσημο (αρνητικά με αρνητικά ή θετικά με θετικά) απωθούνται μεταξύ τους και φορτία με αντίθετο πρόσημο έλκονται. Αυτό αναγκάζει το μέρος του ουδέτερου αντικειμένου που βρίσκεται κοντά στο φορτισμένο αντικείμενο να έχει αντίθετο φορτίο από το φορτισμένο αντικείμενο. Η δύναμη αυτή εξασθενεί γρήγορα αν τα δύο αντικείμενα απομακρυνθούν το ένα από το άλλο. Το φαινόμενο εμφανίζεται περισσότερο όταν το ουδέτερο αντικείμενο έχει φορτίο που μπορεί να κινηθεί ελεύθερα
Ο στατικός ηλεκτρισμός μπορεί να προκαλέσει ένα ήπιο σοκ.
Απαλλαγή
Η στατική εκφόρτιση είναι η περίσσεια φορτίου που εξουδετερώνεται από τη ροή φορτίων από ή προς το περιβάλλον. Τα θετικά φορτία λαμβάνουν ηλεκτρόνια από το περιβάλλον και τα αρνητικά φορτία χάνουν τα ηλεκτρόνιά τους προς το περιβάλλον.
Η αίσθηση του στατικού ηλεκτρικού σοκ προκαλείται από τη διέγερση των νεύρων καθώς το ρεύμα εξουδετέρωσης διαρρέει το ανθρώπινο σώμα. Λόγω της παρουσίας πολύ νερού στο σώμα, το φορτίο δεν είναι γενικά αρκετό για να προκαλέσει επικίνδυνα υψηλό ρεύμα. Ο κεραυνός είναι επίσης ένα παράδειγμα στατικής εκκένωσης. Ένα σύννεφο αποκτά ένα πολύ μεγάλο φορτίο συγκρουόμενο με άλλα σύννεφα. Εκπέμπει το πλεονάζον φορτίο στο έδαφος. Αλλά αυτό το τεράστιο φορτίο δεν εμφανίζεται ποτέ στο περιβάλλον του ανθρώπου φυσικά, εκτός αν τον χτυπήσει κεραυνός.
Παρά τη φαινομενικά ακίνδυνη φύση του στατικού ηλεκτρισμού, μπορεί να υπάρξουν σημαντικοί κίνδυνοι στην έρευνα, επειδή ένα μεγάλο φορτίο μπορεί να καταστρέψει τον εξοπλισμό.
