Kaip veikia statinė elektra?

„RichVintage“ / „Getty Images“.

Ar kada nors patyrėte šoką palietę durų rankeną arba matėte, kad ypač šaltomis ir sausomis dienomis jūsų plaukai slenka? Jei patyrėte bet kurią iš šių patirčių, susidūrėte su statine elektra. Statinė elektra yra elektros krūvio (teigiamo arba neigiamo) susikaupimas vienoje vietoje. Tai taip pat vadinama elektra ramybės būsenoje.

Pagrindiniai dalykai: statinė elektra

• Statinė elektra atsiranda, kai krūvis kaupiasi vienoje vietoje.
• Paprastai objektų bendras krūvis yra lygus nuliui, todėl norint sukaupti krūvį reikia perkelti elektronus iš vieno objekto į kitą.
• Yra keletas būdų, kaip perkelti elektronus ir taip sukurti krūvį: trintis (triboelektrinis efektas), laidumas ir indukcija.

Statinės elektros priežastys

Elektros krūvis — apibrėžiamas kaip teigiamas arba neigiamas – tai materijos savybė, dėl kurios du elektros krūviai pritraukia arba atstumia. Kai du tos pačios rūšies elektros krūviai (abu teigiami arba abu neigiami), jie atstumia vienas kitą. Kai jie yra skirtingi (vienas teigiamas ir vienas neigiamas), jie pritrauks.

Statinė elektra atsiranda, kai krūvis kaupiasi vienoje vietoje. Paprastai objektai nėra nei teigiamai, nei neigiamai įkrauti – jų bendras krūvis lygus nuliui. Norint sukaupti krūvį, reikia perkelti elektronus iš vieno objekto į kitą.

Pašalinus neigiamai įkrautus elektronus nuo paviršiaus, tas paviršius bus teigiamai įkrautas, o pridėjus elektronų paviršius bus neigiamai įkrautas. Taigi, jei elektronai bus perkelti iš objekto A į objektą B, objektas A bus teigiamai įkrautas, o objektas B – neigiamai.

Įkrovimas trinties būdu (triboelektrinis efektas)

Triboelektrinis efektas reiškia krūvio (elektronų) perkėlimą iš vieno objekto į kitą, kai jie trinami kartu, per trintį. Pavyzdžiui, triboelektrinis efektas gali atsirasti, kai žiemą braukiate per kilimą mūvėdami kojines.

Triboelektrinis efektas paprastai atsiranda, kai abu objektai yra elektriniai izoliuojantis , tai reiškia, kad elektronai negali laisvai tekėti. Kai du objektai yra trinami ir atskiriami, vieno objekto paviršius įgauna teigiamą krūvį, o kito objekto paviršius įgauna neigiamą krūvį. Dviejų objektų krūvį po atskyrimo galima numatyti iš triboelektrinė serija , kuriame medžiagos išvardytos tokia tvarka, kokia jos linkusios įkrauti teigiamą arba neigiamą krūvį.

Kadangi elektronai negali laisvai judėti, abu paviršiai gali likti įkrauti ilgą laiką, nebent jie būtų veikiami elektrai laidžios medžiagos. Jei prie įkrautų paviršių paliečiama elektrai laidži medžiaga, tokia kaip metalas, elektronai galės laisvai judėti, o krūvis nuo paviršiaus bus pašalintas.

Štai kodėl įpylus vandens į plaukus, kurie slenka dėl statinės elektros, statinis krūvis bus pašalintas. Vanduo, kuriame yra ištirpusių jonų, kaip ir vandentiekio ar lietaus vanduo, yra laidus elektrai ir pašalins ant plaukų susikaupusius krūvius.

Įkrovimas laidumo ir indukciniu būdu

Laidumas reiškia elektronų perdavimą, kai objektai liečiasi vienas su kitu. Pavyzdžiui, teigiamai įkrautas paviršius gali įgyti elektronų, kai jis liečia neutraliai įkrautą objektą, todėl antrasis objektas tampa teigiamai įkrautas, o pirmasis objektas tampa mažiau teigiamai įkrautas nei anksčiau.

Indukcija neapima elektronų perdavimo ir tiesioginio kontakto. Atvirkščiai, jame naudojamas principas, kad „panašūs krūviai atstumia, o priešingi – traukia“. Indukcija vyksta naudojant du elektros laidininkus, nes jie leidžia krūviams laisvai judėti.

Čia yra įkrovimo indukciniu būdu pavyzdys. Įsivaizduokite, kad du metaliniai objektai, A ir B, liečiasi vienas su kitu. Neigiamą krūvį turintis objektas dedamas į kairę nuo objekto A, kuris atstumia elektronus kairėje objekto A pusėje ir priverčia juos perkelti į objektą B. Tada du objektai yra atskiriami, o krūvis persiskirsto visame objekte. paliekant objektą A teigiamai įkrautą, o objektą B neigiamai.

Šaltiniai

• Beaveris, Džonas B. ir Donas Pauersas. Elektra ir magnetizmas: statinė elektra, srovės elektra ir magnetai . Mark Twain Media, 2010 m.
• Christopoulos, Christos. Elektromagnetinio suderinamumo principai ir metodai . CRC Press, 2007 m.
• Vasilesku, Gabrielius. Elektroninio triukšmo ir trukdančių signalų principai ir taikymas . Springeris, 2005 m.