Statische elektriciteit
Statische elektriciteit is de toename van elektrische lading aan het oppervlak van voorwerpen. Deze elektrische lading blijft op een voorwerp totdat het ofwel in de grond stroomt, ofwel zijn lading snel verliest door een ontlading. Ladinguitwisseling kan plaatsvinden in omstandigheden zoals wanneer verschillende voorwerpen worden gewreven en van elkaar gescheiden. Een statische lading zal alleen blijven als een van de oppervlakken een hoge weerstand heeft tegen elektrische stroom. De effecten van statische elektriciteit zijn de meeste mensen bekend omdat zij de vonk kunnen zien, voelen en zelfs horen. Deze vonk ontstaat wanneer de overtollige lading wordt geneutraliseerd. Deze neutralisatie vindt plaats wanneer overtollige lading in een elektrische geleider stroomt (bijvoorbeeld een pad naar de aarde). Andere ladingsstromen ontstaan wanneer een geladen voorwerp zich in de buurt bevindt van een gebied met een overmatige lading van de tegenovergestelde polariteit (positief of negatief). Het bekende verschijnsel van een statische "schok" wordt veroorzaakt door de neutralisatie van lading.
Bliksem, een voorbeeld van statische ontlading
Geschiedenis
In de Griekse tijd ontdekte Thales statische elektriciteit toen hij zijn barnsteen schoonmaakte. Maar in die tijd besteedde men daar geen aandacht aan en deed men er geen onderzoek naar. Zij wisten alleen dat wrijven over iets een aantrekkende kracht veroorzaakte. Het serieuze onderzoek naar statische elektriciteit begon in de 17e eeuw, toen Otto Von Guericke de eerste wrijvingsgenerator maakte. En in de 18e eeuw begon Coulomb met onderzoek naar een vaste hoeveelheid statische elektriciteit. Benjamin Franklin associeerde statische elektriciteit met stormen. In 1832 publiceerde Michael Faraday de resultaten van zijn experiment over de identiteit van elektriciteit. Dit rapport bewees dat de elektriciteit die wordt opgewekt door het gebruik van een magneet, de voltaïsche elektriciteit die door een batterij wordt opgewekt, en de statische elektriciteit alle dezelfde zijn. Sinds Faraday's resultaat kan de geschiedenis van statische elektriciteit worden beschouwd als de studie van elektriciteit in het algemeen.
Charge
Veel situaties kunnen statische elektriciteit veroorzaken.
- Contact maakt ladingscheiding:
De meeste materialen hebben een unieke chemische aantrekkingskracht voor elektronen. Hierdoor kan het wrijven van verschillende materialen een scheiding van ladingen veroorzaken. Het materiaal zal een positieve lading hebben als het een geringere aantrekkingskracht op elektronen heeft dan het andere materiaal. Soms kan het lopen over een tapijt en vervolgens het aanraken van een metalen voorwerp (deurknop bv.) een statische elektriciteitschok veroorzaken.
- Druk zorgt voor ladingsscheiding:
Sterk genoeg druk maakt een scheiding van lading in bepaalde soorten materialen, zoals kristallen en keramische moleculen.
- Warmte zorgt voor ladingsscheiding:
Verhitting van bepaalde materialen kan elektronen kracht geven. Door deze kracht breken elektronen los van atomen. De atomen die elektronen verliezen, krijgen een positieve lading.
- Last maakt lastscheiding:
Een geladen voorwerp kan een neutraal voorwerp van lading scheiden. Ladingen van hetzelfde teken (negatief met negatief of positief met positief) stoten elkaar af, en ladingen van het tegenovergestelde teken trekken elkaar aan. Deze kracht het deel van het neutrale voorwerp dat dichtbij het geladen voorwerp is heeft tegenovergestelde last van het geladen voorwerp. Deze kracht wordt snel zwakker als de twee voorwerpen zich van elkaar verwijderen. Het effect treedt het meest op wanneer het neutrale voorwerp een last heeft die zich vrij kan bewegen
Statische elektriciteit kan een lichte schok veroorzaken.
Lossing
Statische ontlading is overtollige lading die wordt geneutraliseerd door een stroom van ladingen uit of naar de omgeving. Positieve ladingen krijgen elektronen uit de omgeving, en negatieve ladingen verliezen hun elektronen aan de omgeving.
Het gevoel van een statische elektrische schok wordt veroorzaakt door de prikkeling van zenuwen wanneer de neutraliserende stroom door het menselijk lichaam stroomt. Door de aanwezigheid van veel water in het lichaam is de lading meestal niet voldoende om een gevaarlijk hoge stroom te veroorzaken. Bliksem is ook een voorbeeld van statische ontlading. Een wolk krijgt een zeer grote lading door botsingen met andere wolken. Hij geeft de overtollige lading af aan de grond. Maar deze enorme lading komt in de omgeving van de mens van nature nooit voor, tenzij hij door de bliksem wordt getroffen.
Ondanks het schijnbaar onschadelijke karakter van statische elektriciteit kunnen er bij onderzoek aanzienlijke risico's bestaan, omdat een grote lading de apparatuur kapot kan maken.
