ELEKTRYCZNOŚĆ STATYCZNA: JAK JEST WYTWARZANA, RODZAJE, PRZYKŁADY - FIZYCZNY - 2025

Elektryczności statycznej jest nagromadzenie ładunków elektrycznych na element jest w stanie spoczynku. Ten rodzaj elektryczności przejawia się, gdy dochodzi do kontaktu między taką samą ilością protonów (dodatnio naładowanych cząstek subatomowych) i elektronów (ujemnie naładowanych cząstek subatomowych).

Zwykle ten kontakt między protonami i elektronami jest generowany przez tarcie dwóch pierwiastków o przeciwnych ładunkach. Właśnie w tym czasie wpływ elektryczności statycznej na ciała jest fizycznie widoczny.

Jak wytwarzana jest elektryczność statyczna?

Elektryczność statyczna powstaje, gdy nadmiernie naładowane elektrycznie ciało przenosi nadmiar elektronów, które przechowuje, do innego ciała. Dzieje się to poprzez uwolnienie energii.

Z kolei ciało, które otrzymuje wyładowanie elektronów, jest ładowane statycznie w procesie zwanym indukcją elektrostatyczną. To rozładowanie i ładowanie energii - odpowiednio z jednego ciała do drugiego - może nastąpić przez iskry lub jakiś rodzaj mechanicznego wyładowania.

Najczęstszym sposobem postrzegania elektryczności statycznej jest tarcie dwóch naładowanych elektrycznie ciał o przeciwnych ładunkach.

Tutaj dowodzi się bilansu energii, ponieważ ciało z większą liczbą elektronów oddaje ten ładunek ciału z mniejszą liczbą elektronów.

Nawet jeśli ciało ma bardzo wysoki ładunek elektrostatyczny, elektrony mogą „przeskakiwać” bezpośrednio w kierunku wyładowywanego obiektu, generując w ten sposób łuk elektryczny w wyniku przebicia dielektrycznego powietrza.

W istocie przenoszenie elektronów z jednego ciała do drugiego wynika z podstawowej interakcji między ładunkami: przeciwne ładunki elektryczne przyciągają się i podobnie jak ładunki elektryczne odpychają się nawzajem.

Dzięki temu ładunki elektryczne, w zależności od reakcji wywoływanej przez inne ciała, mogą być przenoszone z jednego atomu na drugi i przemieszczają się w kierunku powierzchni ciał.

W konsekwencji przeniesienie elektronów następuje z ciała, które ma większy ładunek ujemny, do ciała z mniejszym ładunkiem ujemnym, co powoduje zjawisko elektrostatyczne.

Rodzaje

Elektryczność statyczna może objawiać się na różne sposoby, w zależności od natury i stanu (ciało stałe, ciecz, gaz) ciał biorących udział w procesie. W związku z tym elektryczność statyczna może występować w następujących postaciach:

Ładowanie między ciałami stałymi

Ten proces, zwany również tryboelektryfikacją, zachodzi, gdy elektrony są przenoszone między dwoma ciałami stałymi i zachodzi poprzez bezpośrednie tarcie lub tarcie między oboma ciałami. Dwa takie przykłady to:

Elektryczność szklista

Odnosi się do ładunku elektrycznego, który uzyskuje szkło, gdy jego powierzchnia jest pocierana.

Żywiczna energia elektryczna

Efekt analogiczny do elektryczności szklistej, która występuje podczas wcierania żywicy.

Płynne ładowanie

Ciecze mogą zostać naładowane elektrycznie w wyniku transportu rurami lub w wyniku interakcji z cząstkami stałymi, takimi jak pył. W obu przypadkach chodzi o kontakt między ciałami stałymi a cieczami.

Podobnie mogą również zostać naładowane elektrostatycznie przez interakcję z gazami. Jednak ładowanie między cieczami występuje tylko między cieczami silnie izolującymi.

Ładowanie gazu

Gazy same w sobie nie są naładowane elektrycznie. Jednak często obserwuje się procesy, w których gaz służy jako środek transportu między ciałami stałymi lub ciekłymi.

W ten sposób gazy odgrywają drugorzędną rolę w tego typu procesach, ponieważ służą jedynie jako połączenie między elementami ładunków elektrostatycznych i wyładowczych.

Ładowanie proszku

Bardzo często obserwuje się przenoszenie elektronów między proszkami naładowanymi elektrycznie, ze względu na charakter materiałów oraz różnorodność właściwości, kształtów i rozmiarów, które mogą mieć miejsce w interakcji.

Prawdziwe przykłady

W życiu codziennym występuje elektryczność statyczna. Na przykład wszyscy byliśmy świadkami efektów elektryczności kapilarnej, popularnie zwanej puszącymi się lub kolczastymi włosami.

Oto kilka prawdziwych przykładów elektryczności statycznej, aby odsłonić typowe przypadki z samego życia:

- Nadmuchaj balon powietrzny, zawiąż go i potrzyj o włosy, aby przenieść obciążenie z włosów na balon. Zobaczysz, jak twoje włosy przyklejają się do balonu z powodu ładunku elektrostatycznego, czasami przeciwstawiając się działaniu grawitacji.

- Na płaskiej powierzchni posyp trochę soli lub pieprzu. Równocześnie pocierając plastikową łyżeczkę wełnianą ściereczką nastąpi przeniesienie ładunku z szmatki na łyżeczkę. Następnie przybliż łyżeczkę do soli lub pieprzu. Zobaczysz, jak cząsteczki poruszają się w kierunku łyżeczki z powodu przyciągania przeciwnych ładunków elektrycznych.

- Kilkakrotnie przesuwaj grzebień po włosach, zwłaszcza jeśli w otoczeniu jest mało wilgoci. Grzebień zostanie naładowany elektrycznością statyczną poprzez przeniesienie elektronów z włosa na grzebień. Następnie przybliż grzebień do małych kawałków materiału: zobaczysz, jak przylegają one do grzebienia z powodu przyciągania przeciwnych ładunków elektrycznych.

- Piorun jest formą elektryczności statycznej, ponieważ chmury, mając bezpośredni kontakt z cząsteczkami powietrza, przyjmują pewien ładunek elektryczny, który muszą przekazać, aby zrównoważyć swój system. Jedyną alternatywą dla przeniesienia nadmiaru elektronów jest przeniesienie tego dodatkowego ładunku do innej chmury w powietrzu; tam zachodzą promienie.

Czy masz zagrożenie dla zdrowia?

Elektryczność statyczna stwarza zagrożenie dla zdrowia, jeśli nie zostaną podjęte odpowiednie środki ostrożności.

Według Urzędu ds.Bezpieczeństwa i Zdrowia w Pracy, znanego pod akronimem w języku angielskim OSHA, w przypadku wyładowań wysokiego napięcia mogą wywoływać u ludzi bolesne wstrząsy.

Jeśli dojdzie do nagłego kontaktu z przedmiotem naładowanym elektrostatycznie, ładunek może przepłynąć przez ciało osoby, generując porażenie prądem.

W takim przypadku konsekwencje wahają się od oparzenia po chorobę serca, w zależności od drogi, jaką elektryczność statyczna przemieszcza się w ciele.

Podobnie, elektryczność statyczna może być źródłem zapłonu substancji łatwopalnych i uszkodzić wrażliwe połączenia elektroniczne.

Bibliografia

1. Różne rodzaje energii elektrycznej (2016). Odzyskany z: atomberg.com
2. Jak wytwarzać elektryczność statyczną (2017). Odzyskany z: sciencing.com
3. Jonassen, N. (2000). Jak generowana jest statyczna energia elektryczna? Pan Static, Compliance Engineering 17, no. 5. Odzyskane z: incompliancemag.com
4. Lucas, J. (2015). Co to jest elektryczność statyczna? Odzyskane z: livescience.com
5. Zasady elektryczności: elektryczność statyczna i dynamiczna (2013). Odzyskany z: redusers.com
6. Redondo, R. (2018). Słownik elektrotechniki. Uniwersytet w Salamance. Wyższa Szkoła Techniczna Inżynierii Przemysłowej. Odzyskany z: electric.usal.es
7. Elektryczność statyczna (2004). GCSE Bitesize. BBC ©. Odzyskane z: bbc.co.uk