Kuidas staatiline elekter töötab?

Kas olete kunagi saanud ukse nupu puudutamisest šoki või näinud oma juukseid eriti külmetel ja kuivadel päevadel härmas? Kui teil on olnud mõni neist kogemustest, olete kohanud staatilist elektrit. Staatiline elekter on elektrilaengu (positiivse või negatiivse) kogunemine ühes kohas. Seda nimetatakse ka "puhkeolekus elektriks".

Peamised võtmed: staatiline elekter

Elektrilaeng—määratletud kui positiivne või negatiivne - on mateeria omadus, mis põhjustab kahe elektrilaengu ligimeelitamise või tõrjumise. Kui kaks elektrilaengut on sama tüüpi (mõlemad positiivsed või mõlemad negatiivsed), tõrjuvad nad üksteist. Kui nad on erinevad (üks positiivne ja üks negatiivne), tõmbavad nad ligi.

Staatiline elekter tekib siis, kui laeng koguneb ühte kohta. Tavaliselt ei ole objektid positiivselt ega negatiivselt laetud - nende üldine laeng on null. Laengu kogunemine nõuab elektronide ülekandmist ühest objektist teise.

Negatiivselt laetud elektronide eemaldamine pinnalt põhjustab selle pinna positiivset laengut, samas kui elektronide lisamine pinnale põhjustab selle pinna negatiivset laengut. Seega, kui elektronid kantakse objektist A objekti B, siis objekt A laeb positiivselt ja objekt B negatiivselt laetud.

Triboelektriline efekt viitab laengu (elektronide) ülekandmisele ühest objektist teise, kui neid hõõrdudes kokku hõõruda. Näiteks võib triboelektriline efekt ilmneda siis, kui talvel sokkides üle vaipa loksute.

Triboelektriline efekt kipub ilmnema, kui mõlemad objektid on elektriliselt isoleeriv, mis tähendab, et elektronid ei saa vabalt voolata. Kui kahte eset hõõrutakse kokku ja seejärel eraldatakse, on ühe objekti pind saanud positiivse laengu, teise objekti pind aga negatiivse laengu. Kahe objekti laengut pärast eraldamist saab ennustada triboelektriline seeria, mis loetleb materjale positiivses või negatiivses laetuses sellises järjekorras.

Kuna elektronid ei saa vabalt liikuda, võivad need kaks pinda pikka aega laetuna püsida, kui nad ei puutu kokku elektrit juhtiva materjaliga. Kui laetud pindadele puutub elektrit juhtiv materjal, näiteks metall, saavad elektronid vabalt liikuda ja laeng pinnalt eemaldatakse.

Seetõttu eemaldab staatiline elekter hõõguvatele juustele vee lisamise. Vesi, mis sisaldab lahustunud ioone - nagu kraanivee või vihmavee puhul - on elektrit juhtiv ja eemaldab juustele kogunenud laengud.

Juhtivus viitab elektronide ülekandmisele, kui objektid asetatakse üksteisega kontakti. Näiteks võib positiivselt laetud pind võita elektronid, kui see puutub kokku neutraalselt laetud objektiga, põhjustades teine ​​objekt saab positiivselt laetud ja esimene objekt vähem positiivselt laetud kui see varem oli.

Induktsioon ei hõlma elektronide ülekandmist ega ka otsest kontakti. Pigem kasutatakse põhimõtet, et "nagu laengud tõrjuvad ja vastupidised laengud meelitavad". Induktsioon toimub kahe elektrijuhiga, kuna need võimaldavad laengutel vabalt liikuda.

Siin on näide induktsiooni abil laadimisest. Kujutage ette, et kaks metallist eset A ja B on üksteisega kontaktis. Negatiivselt laetud objekt asetatakse objektist vasakule, mis tõrjub elektronid objekti A vasakul küljel ja põhjustab nende liikumist objekti B. Seejärel kaks objekti eraldatakse ja laeng jaotub ümber kogu objekti, jättes objekti A positiivselt laetud ja objekti B negatiivselt laetud.

• Beaver, John B. ja Don Powers. Elekter ja magnetism: staatiline elekter, praegune elekter ja magnetid. Mark Twain Media, 2010.
• Christopoulos, Christos. Elektromagnetilise ühilduvuse põhimõtted ja tehnikad. CRC Press, 2007.
• Vasilescu, Gabriel. Elektroonilise müra ja segavate signaalide põhimõtted ja rakendused. Springer, 2005.