Γιατί δημιουργείται στατικό φορτίο;

Η συσσώρευση στατικού φορτίου συμβαίνει όταν υπάρχει ανισορροπία θετικών και αρνητικών φορτίων σε μια επιφάνεια. Αυτό μπορεί να συμβεί όταν δύο επιφάνειες έρχονται σε επαφή μεταξύ τους και μερικά από τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται από τη μια επιφάνεια στην άλλη. Η ανισορροπία φορτίου είναι στατικός ηλεκτρισμός και μπορεί να συσσωρευτεί σε πολλούς διαφορετικούς τύπους επιφανειών. Όταν τρίβετε δύο επιφάνειες μεταξύ τους, δημιουργείται τριβή που διευκολύνει τη μεταφορά των ηλεκτρονίων από τη μια επιφάνεια στην άλλη και έτσι συσσωρεύεται στατικό φορτίο.

Έχετε ανακατευτεί ποτέ γύρω από ένα δάπεδο με μοκέτα με ζεστές μάλλινες κάλτσες και νιώσατε την ενέργεια να αρχίζει να μυρίζει στο τέλος των δακτύλων σας; Φυσικά και έχεις? πιθανότατα έχετε χτυπήσει και έναν φίλο σας και γελάσατε με το πόσο πηδούν όταν τον σοκάρετε. Εάν έχετε συσσωρευμένη πολλή ενέργεια, μπορεί να δείτε ακόμη και μια σπίθα!

Ωστόσο, ποια είναι αυτή η ενέργεια που φαίνεται να παίρνουμε σε τυχαίες στιγμές, παρέχοντάς μας την προσωρινή δύναμη του Thor ή του ίδιου του Δία;

Αν και το όνομα δεν είναι τόσο εντυπωσιακό όσο θα περίμενε κανείς, ο στατικός ηλεκτρισμός είναι μέρος της κάθε μέρας, επομένως θα πρέπει τουλάχιστον να ξέρετε τι είναι!

Η μυστική δύναμη των ατόμων

Ο στατικός ηλεκτρισμός βασίζεται στο γεγονός ότι οι επιφάνειες μπορούν να συγκρατήσουν ένα ηλεκτρικό φορτίο. Ωστόσο, ο στατικός ηλεκτρισμός είναι ένας τύπος δυναμικής ενέργειας που δημιουργείται όταν τα θετικά και αρνητικά φορτία σε μια επιφάνεια δεν είναι ισορροπημένα. Ωστόσο, πρέπει να κατανοήσετε τα βασικά του θετικού και αρνητικού φορτίου προτού εμβαθύνουμε σε αυτό το θέμα.

Όλη η ύλη αποτελείται από άτομα και τα περισσότερα άτομα έχουν ουδέτερο φορτίο, καθώς τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια αλληλοεξουδετερώνονται ως προς το φορτίο. Ωστόσο, τα ηλεκτρόνια είναι επίσης πολύ κινητά και μπορούν να μεταφερθούν μεταξύ των ατόμων αρκετά εύκολα, σε ορισμένες περιπτώσεις. Τώρα, όταν δύο υλικά με ουδέτερο φορτίο έρχονται σε επαφή, μερικά από τα ηλεκτρόνια μπορεί να μετακινηθούν από τη μια επιφάνεια στην άλλη, δημιουργώντας έτσι μια ανισορροπία στο φορτίο - και μια συσσώρευση δυναμικής ενέργειας.

Αυτή η ανισορροπία φορτίου είναι στατικός ηλεκτρισμός και μπορεί να συσσωρευτεί σε πολλούς διαφορετικούς τύπους επιφανειών. Φανταστείτε την τελευταία φορά που βγήκατε από το αυτοκίνητό σας (ένα που έχει υφασμάτινο εσωτερικό) και γλίστρησε τον πισινό σας από το κάθισμα. Αυτές οι δύο επιφάνειες (το παντελόνι σας και το υφασμάτινο κάθισμα) πιθανότατα αντάλλαξαν κάποια ηλεκτρόνια και μπορεί να είστε σε θέση να νιώσετε την περίεργη ανισορροπία της ενέργειας – ίσως ένα μυρμήγκιασμα στα δάχτυλά σας;

Διαγραφή ισορροπίας

Αν και η φύση φαίνεται αρκετά χαοτική τις περισσότερες φορές, πάντα αναζητά κάποιου είδους ισορροπία. Επομένως, όταν υπάρχει ανισορροπία στο θετικό και αρνητικό φορτίο σε κάτι γεμάτο με στατικό ηλεκτρισμό, αναζητά οποιονδήποτε τρόπο να εξισορροπήσει εκ νέου ή να εξουδετερώσει. Όταν γειώνετε τον εαυτό σας – αγγίζοντας κάποιον άλλο ή κάποιο άλλο αντικείμενο που άγει ηλεκτρισμό, το στατικό φορτίο που συσσωρεύεται στο σώμα σας θα μεταφερθεί.

Το ωραίο με τον στατικό ηλεκτρισμό είναι ότι αυτή η μεταφορά μπορεί να γίνει αισθητή (και μερικές φορές ακόμη και να φανεί, με τη μορφή σπινθήρα), αλλά σε αντίθεση με τις περισσότερες άλλες φορές ένα ηλεκτρικό φορτίο περνά μέσα από το σώμα σας (κεραυνός, ηλεκτροπληξία κ.λπ.), στατική ενέργεια είναι μάλλον ακίνδυνο. Βασικά, είναι απλώς η φύση που προσπαθεί να ισορροπήσει - οι ηλεκτρικοί αγωγοί αναζητούν ηλεκτρόνια!

Ομοίως, όταν τρίβετε ένα μπαλόνι στα μαλλιά σας, υπάρχει μια μεταφορά στατικού ηλεκτρισμού, γι' αυτό και αυτό το μπαλόνι θα κολλήσει πλέον σε πολλές άλλες επιφάνειες και θα έλκεται από το κεφάλι σας! Είναι η φυσική έλξη του θετικού και του αρνητικού που ενώνει τις επιφάνειες – αναζητώντας ατελείωτα ένα ουδέτερο φορτίο, έτσι οι δύο επιφάνειες κολλάνε μεταξύ τους!

Γιατί το τρίψιμο;

Φαίνεται ότι η δημιουργία στατικού ηλεκτρισμού συνδέεται πάντα με κάποιου είδους τρίψιμο, το οποίο φαίνεται λίγο περίεργο. Μπορούμε πραγματικά να επηρεάσουμε τα πράγματα σε ατομικό επίπεδο τρίβοντας δύο αντικείμενα μεταξύ τους; Όχι, στην πραγματικότητα το τρίψιμο δεν είναι το κόλπο για τη δημιουργία στατικού ηλεκτρισμού. Η επαφή μεταξύ των δύο επιφανειών είναι το μόνο που χρειάζεται. Ωστόσο, το τρίψιμο των πραγμάτων παρέχει χιλιάδες μοναδικές θέσεις επαφής κάθε λίγα δευτερόλεπτα, γεγονός που αυξάνει σημαντικά τις πιθανότητες εναλλαγής ηλεκτρονίων μεταξύ των επιφανειών.

Εάν απλώς αγγίζετε ένα μπαλόνι στο κεφάλι σας ξανά και ξανά, θα χρειαστούν χρόνια για να δημιουργηθεί πολλή ενέργεια. Ωστόσο, όταν τρίβετε το μπαλόνι στο κεφάλι σας, δημιουργείτε στατικό ηλεκτρισμό πολύ γρήγορα. Τα ασθενώς δεσμευμένα ηλεκτρόνια είναι εύκολο να κλαπούν, και τα υλικά με άδεια εξωτερικά κελύφη είναι στην ευχάριστη θέση να πιάσουν αυτά τα ηλεκτρόνια και να δημιουργήσουν ένα μη ισορροπημένο φορτίο. Αυτό ονομάζεται τριβοηλεκτρικό φαινόμενο. Υπάρχει πράγματι μια μεγάλη λίστα που κυμαίνεται από εξαιρετικά θετικά φορτισμένα έως εξαιρετικά αρνητικά φορτισμένα υλικά.

Ερευνητές, επιστήμονες, μηχανικοί και δεκάδες άλλα επαγγέλματα έχουν χρησιμοποιήσει αυτόν τον κατάλογο είτε για να χρησιμοποιήσουν είτε για να αποφύγουν τη δυνητική ενέργεια του στατικού ηλεκτρισμού. Τα υλικά που βρίσκονται κοντά μεταξύ τους στη λίστα έχουν παρόμοια ισχύ, επομένως μπορεί να είναι δύσκολο για την ανταλλαγή ηλεκτρονίων να συμβεί αρκετά ώστε να δημιουργηθεί στατικός ηλεκτρισμός. Φανταστείτε να τρίβετε ένα κομμάτι ασήμι με ένα κομμάτι χρυσού… δεν συσσωρεύεται πολύς στατικός ηλεκτρισμός, σωστά;

Οι κίνδυνοι της στατικής ισχύος!

Αν και οποιαδήποτε ποσότητα ενέργειας μπορεί να είναι επικίνδυνη ή χρήσιμη, ανάλογα με την εφαρμογή της, ο στατικός ηλεκτρισμός παράγεται συνήθως σε τόσο μικρές ποσότητες που δεν αποτελεί κίνδυνο.

Ωστόσο, υπάρχουν μερικοί κίνδυνοι που πρέπει πάντα να θυμάστε. Εάν βρίσκεστε κοντά σε εύφλεκτα υγρά ή αέρια όταν δημιουργείτε στατικό ηλεκτρισμό, ένας σπινθήρας θα μπορούσε να αναφλέξει αυτά τα υλικά και να προκαλέσει μια τεράστια έκρηξη. Για παράδειγμα, εάν βρίσκεστε κοντά σε υψηλή συγκέντρωση οξυγόνου, ο στατικός ηλεκτρισμός μπορεί να είναι θανατηφόρος, καθώς το καθαρό οξυγόνο είναι εξαιρετικά αντιδραστικό και εκρηκτικό.

Για τα άτομα, αυτές οι καταστάσεις συνήθως δεν αποτελούν πρόβλημα, αλλά σε άλλες εφαρμογές (βιομηχανικές, κατασκευαστικές, μηχανικές), τα υλικά πρέπει να επιλέγονται προσεκτικά ώστε να μην προκαλείται ανεπιθύμητη συσσώρευση στατικού ηλεκτρισμού. Ποτέ δεν ξέρεις τι μπορεί να προκαλέσει μια σπίθα σε λάθος μέρος!

Τώρα που καταλαβαίνετε λίγο περισσότερο την επιστήμη πίσω από τον στατικό ηλεκτρισμό, ίσως θα το σκεφτείτε δύο φορές πριν σκαρφιστείτε στο χαλί και κολλήσετε κρυφά τη μικρή σας αδερφή για να της κάνετε ένα σοκ που δεν θα ξεχάσει ποτέ! Ο στατικός ηλεκτρισμός είναι πολύ καλός, αλλά με τη μεγάλη ισχύ έρχεται μεγάλη ευθύνη. Χρησιμοποιήστε τη δυνητική σας ενέργεια με σύνεση!