Toată lumea a experimentat electricitatea statică. Exemplele includ: când vedeți o scânteie în oglindă când vă pieptănați sau când atingeți un mâner de ușă după ce ați pășit pe un covor iarna. Scânteia pe care o vedeți este electricitatea statică „descărcându-se”. Deci, de ce se numește electricitate statică? Se numește „statică” pentru că sarcinile rămân separate într-o zonă, mai degrabă decât să se deplaseze sau să „curgă” către o altă zonă, așa cum este cazul electricității care circulă într-un fir – numită electricitate curentă.
Electricitatea statică a fost cunoscută încă de la grecii antici, care știau că lucrurilor li se putea da o „sarcină” electrică statică (o acumulare de electricitate statică) prin simpla lor frecare, dar nu aveau nicio idee că aceeași energie putea fi folosită pentru a genera lumină sau pentru a alimenta mașini. Benjamin Franklin a fost cel care a contribuit la aducerea electricității în prim-plan. El credea că electricitatea ar putea fi exploatată din fulgere.
Ce este mai exact electricitatea statică?
Electricitatea statică este practic un dezechilibru al sarcinilor electrice în interiorul sau pe suprafața unui material. Sarcina rămâne până când este „descărcată”. O sarcină electrică statică poate fi creată ori de câte ori două suprafețe intră în contact și se separă, iar cel puțin una dintre suprafețe are o rezistență mare la curentul electric (și, prin urmare, este un izolator electric). Scânteia familiară pe care o vedem de la un șoc static – mai exact, este o descărcare electrostatică – cauzată de neutralizarea sarcinii.
De unde provine acea sarcină?
Știm că toate obiectele sunt alcătuite din atomi, iar atomii sunt compuși din protoni, electroni și neutroni. Protonii sunt încărcați pozitiv, electronii sunt încărcați negativ, iar neutronii sunt neutri. Prin urmare, toate lucrurile sunt alcătuite din sarcini. Sarcinile opuse se atrag reciproc (de la negativ la pozitiv). Sarcinile asemănătoare se resping reciproc (de la pozitiv la pozitiv sau de la negativ la negativ). De cele mai multe ori, sarcinile pozitive și negative sunt echilibrate într-un obiect, ceea ce face ca acel obiect să fie neutru, cum este cazul moleculelor.
Electricitatea statică este rezultatul unui dezechilibru între sarcinile negative și pozitive dintr-un obiect. Aceste sarcini se pot acumula pe suprafața unui obiect până când găsesc o modalitate de a fi eliberate sau descărcate. Frecarea anumitor materiale unele de altele poate transfera sarcini negative, sau electroni. De exemplu, dacă vă frecați pantoful de covor, corpul dumneavoastră colectează electroni suplimentari de pe covor. Electronii se agață de corpul dumneavoastră până când pot fi eliberați, așa cum se întâmplă în cazul în care atingeți mânerul metalic al unei uși.
„… Fenomenul electricității statice necesită o separare a sarcinilor pozitive și negative. Atunci când două materiale sunt în contact, electronii se pot deplasa de la un material la celălalt, ceea ce lasă un exces de sarcină pozitivă pe un material și o sarcină negativă egală pe celălalt. Când materialele sunt separate, ele păstrează acest dezechilibru de sarcină…”
De ce ți se ridică părul când îți scoți pălăria?
Cum îți scoți pălăria, electronii sunt transferați de la pălărie la păr… de ce ți se ridică părul? Deoarece obiectele cu aceeași sarcină se resping între ele .pe măsură ce părul capătă mai mulți electroni, ei vor avea aceeași sarcină și părul tău se va ridica în picioare. Firele de păr încearcă pur și simplu să se îndepărteze cât mai mult unul de celălalt!
Ce este efectul triboelectric?
Efectul triboelectric este un tip de electrificare de contact în care anumite materiale se încarcă electric după ce intră în contact cu un alt material diferit și apoi se separă.
Majoritatea electricității statice de zi cu zi este triboelectrică. Polaritatea și intensitatea sarcinilor produse diferă în funcție de materiale, rugozitatea suprafeței, temperatură, tensiune și alte proprietăți.
Efectul triboelectric este considerat în prezent ca fiind legat de fenomenul de aderență, în care două materiale compuse din molecule diferite tind să se lipească între ele din cauza atracției dintre moleculele diferite. Adeziunea chimică apare atunci când atomii de la suprafața a două suprafețe separate formează legături ionice, covalente sau de hidrogen în aceste condiții există un schimb de electroni între diferitele tipuri de molecule, rezultând o atracție electrostatică între molecule care le ține împreună.
În funcție de proprietățile triboelectrice ale materialelor, un material poate „capta” o parte din electronii de la celălalt material. Dacă cele două materiale sunt acum separate unul de celălalt, se va produce un dezechilibru de sarcină.
Exemple de serii triboelectrice care cedează electroni:
CARGA POZITIVĂ – Piele umană uscată > piele > blană de iepure > sticlă > păr > nailon > lână > plumb > mătase > aluminiu > hârtie CEA MAI PUȚIN POSITIVĂ
Exemple de serii triboelectrice care cedează electroni:
Exemple de serii triboelectrice care cedează electroni:
CARGA NEGATIVĂ – teflon > siliciu > PVC > bandă adezivă > folie de saran > polistiren > poliester > aur > nichel > cauciuc -. CEA MAI PUȚIN NEGATIVĂ ÎNCARCARE
Cum să creezi electricitate statică folosind un generator Van de Graaf
Un generator Van de Graaff este un generator electrostatic care folosește o curea în mișcare pentru a acumula sarcină electrică pe un glob metalic gol aflat în partea superioară a unei coloane izolate. Acest lucru poate crea potențiale electrice foarte mari. Produce electricitate de curent continuu (DC) de foarte înaltă tensiune la niveluri scăzute de curent. A fost inventat de fizicianul american Robert J. Van de Graaff în 1929. (A se vedea referința de mai jos în Scientific American) Diferența de potențial obținută în generatoarele moderne Van de Graaff poate ajunge la 5 megavolți. O versiune de masă poate produce de ordinul a 100.000 de volți și poate stoca suficientă energie pentru a produce o scânteie vizibilă. Aparatele Van de Graaff de mici dimensiuni sunt produse pentru divertisment și în sălile de clasă de fizică pentru a preda electrostatica.
