Случвало ли ви се е да шокирате от докосването на колан или сте виждали косата ви да се зачервява в особено студени и сухи дни? Ако сте имали някое от тези преживявания, сте се сблъсквали със статично електричество. Статичното електричество е натрупването на електрически заряд (положителен или отрицателен) на едно място. Нарича се още „електричество в покой“.
Ключови заведения: Статично електричество
- Статичното електричество възниква, когато на едно място се натрупа заряд.
- Обикновено обектите имат общ нула, така че натрупването на заряд изисква прехвърляне на електрони от един обект в друг.
- Има няколко начина за прехвърляне на електрони и по този начин да се изгради заряд: триене (трибоелектричен ефект), проводимост и индукция.
Причините за статичното електричество
Електрически заряд—дефинирано като положително или отрицателно - е свойство на материята, което причинява два електрически заряда да привличат или отблъскват. Когато два електрически заряда са от един и същи вид (положителни или двата отрицателни), те ще се отблъснат един друг. Когато са различни (един положителен и един отрицателен), те ще привлекат.
Статичното електричество възниква, когато на едно място се натрупа заряд. Обикновено обектите не са нито положително, нито отрицателно заредени - те изпитват общ заряд от нула. Натрупването на заряд изисква прехвърляне на електрони от един обект в друг.
Отстраняването на отрицателно заредени електрони от повърхността ще доведе до това, че повърхността ще стане положително заредена, докато добавянето на електрони към повърхността ще доведе до отрицателно зареждане на тази повърхност. По този начин, ако електроните се прехвърлят от обект А в обект Б, обект А ще стане положително зареден и обект В ще стане отрицателно зареден.
Зареждане чрез триене (трибоелектричен ефект)
Трибоелектричният ефект се отнася до прехвърлянето на заряд (електрони) от един обект в друг, когато те се търкат заедно, чрез триене. Например, трибоелектричният ефект може да се появи, когато се премествате през килим, носещ чорапи през зимата.
Трибоелектричният ефект има тенденция да възникне, когато и двата обекта са електрически изолационни, което означава, че електроните не могат свободно да текат. Когато двата предмета се търкат заедно и след това се разделят, повърхността на единия обект е придобила положителен заряд, докато повърхността на другия обект е придобила отрицателен заряд. Зареждането на двата обекта след разделяне може да се предвиди от трибоелектрични серии, в който са изброени материалите в реда, в който те са склонни да бъдат заредени положително или отрицателно.
Тъй като електроните не могат свободно да се движат, двете повърхности могат да останат заредени за дълго време, освен ако не са изложени на електропроводим материал. Ако електропроводим материал като метал се докосне до заредените повърхности, електроните ще могат да се движат свободно и зарядът от повърхността ще бъде отстранен.
Ето защо добавянето на вода към косата, която се фризира поради статично електричество, ще премахне статичното. Водата, съдържаща разтворени йони - както е в случая с чешмяна или дъждовна вода - се провежда електрически и ще премахне зарядите, натрупани върху косата.
Зареждане чрез проводимост и индукция
Провеждането се отнася до прехвърлянето на електрони, когато обектите са поставени в контакт един с друг. Например повърхност, която е положително заредена, може да натрупа електрони, когато докосне неутрално зареден обект, причинявайки вторият обект да стане положително зареден, а първият обект да стане по-малко положително зареден от преди беше.
Индукцията не включва пренос на електрони, нито включва директен контакт. По-скоро той използва принципа, че „като таксите се отблъскват, а обратните обвинения привличат“. Индукцията се случва с два електрически проводника, защото те позволяват на зарядите да се движат свободно.
Ето пример за зареждане чрез индукция. Представете си, че два метални предмета, A и B, са поставени в контакт един с друг. Отрицателно зареден обект се поставя отляво на Обект А, който отблъсква електроните от лявата страна на Обект А и ги кара да се преместят в Обект Б. След това двата обекта се разделят и зарядът се преразпределя върху целия обект, оставяйки обект A положително зареден и обект B като цяло отрицателно зареден.
Източници
- Бийвър, Джон Б. и Дон Пауърс. Електричество и магнетизъм: статично електричество, ток и магнити. Марк Твен Медиа, 2010.
- Христопулос, Христос. Принципи и техники на електромагнитна съвместимост. CRC Press, 2007.
- Василеску, Габриел. Принципи и приложения на електронния шум и смущаващи сигнали. Спрингер, 2005.