Hoe werkt statische elektriciteit?

Heb je ooit een schok gekregen van het aanraken van een deurknop of heb je je haar kroeshaar zien worden op bijzonder koude, droge dagen? Als je een van deze ervaringen hebt gehad, ben je statische elektriciteit tegengekomen. Statische elektriciteit is de opbouw van elektrische lading (positief of negatief) op één locatie. Het wordt ook 'elektriciteit in rust' genoemd.

Belangrijkste afhaalrestaurants: statische elektriciteit

• Statische elektriciteit treedt op wanneer de lading zich op één plaats ophoopt.
• Objecten hebben meestal een totale lading van nul, dus het accumuleren van een lading vereist de overdracht van elektronen van het ene object naar het andere.
• Er zijn verschillende manieren om elektronen over te dragen en zo een lading op te bouwen: wrijving (het tribo-elektrische effect), geleiding en inductie.

De oorzaken van statische elektriciteit

Een elektrische lading-gedefinieerd als positief of negatief - is een eigenschap van materie die ervoor zorgt dat twee elektrische ladingen aantrekken of afstoten. Wanneer twee elektrische ladingen van dezelfde soort zijn (beide positief of beide negatief), zullen ze elkaar afstoten. Wanneer ze verschillend zijn (een positief en een negatief), zullen ze aantrekken.

Statische elektriciteit treedt op wanneer de lading zich op één plaats ophoopt. Normaal gesproken zijn objecten niet positief of negatief geladen - ze ervaren een totale lading van nul. Het opbouwen van een lading vereist de overdracht van elektronen van het ene object naar het andere.

Als u negatief geladen elektronen van een oppervlak verwijdert, wordt dat oppervlak positief geladen, terwijl het toevoegen van elektronen aan een oppervlak ertoe leidt dat dat oppervlak negatief wordt geladen. Dus als elektronen worden overgebracht van object A naar object B, wordt object A positief geladen en wordt object B negatief geladen.

Opladen door wrijving (tribo-elektrisch effect)

Het tribo-elektrisch effectverwijst naar de overdracht van lading (elektronen) van het ene object naar het andere wanneer ze tegen elkaar worden gewreven, via wrijving. Het tribo-elektrische effect kan bijvoorbeeld optreden wanneer u in de winter over een tapijt schuifelt dat sokken draagt.

Het tribo-elektrische effect treedt meestal op wanneer beide objecten elektrisch zijn isoleren, wat betekent dat elektronen niet vrij kunnen stromen. Wanneer de twee objecten tegen elkaar worden gewreven en vervolgens gescheiden, heeft het oppervlak van het ene object een positieve lading gekregen, terwijl het oppervlak van het andere object een negatieve lading heeft gekregen. De lading van de twee objecten na scheiding kan worden voorspeld uit de tribo-elektrische serie, waarin materialen worden vermeld in de volgorde waarin ze gevoelig of negatief worden geladen.

Omdat elektronen niet vrij kunnen bewegen, kunnen de twee oppervlakken lang geladen blijven, tenzij ze worden blootgesteld aan een elektrisch geleidend materiaal. Als een elektrisch geleidend materiaal zoals metaal wordt aangeraakt op de geladen oppervlakken, kunnen de elektronen vrij bewegen en wordt de lading van het oppervlak verwijderd.

Dit is de reden waarom het toevoegen van water aan haar dat kroelt vanwege statische elektriciteit, de statische elektriciteit zal verwijderen. Water dat opgeloste ionen bevat, zoals het geval is met leidingwater of regenwater, is elektrisch geleidend en verwijdert de ladingen die zich op het haar hebben opgehoopt.

Opladen door geleiding en inductie

Geleiding verwijst naar de overdracht van elektronen wanneer objecten in contact met elkaar worden geplaatst. Een oppervlak dat positief is geladen, kan bijvoorbeeld elektronen winnen wanneer het een neutraal geladen object raakt, waardoor het tweede object positief wordt geladen en het eerste object minder positief wordt geladen dan voorheen.

Inductie houdt geen overdracht van elektronen in, noch een direct contact. In plaats daarvan wordt het principe gebruikt dat 'gelijke ladingen afstoten en tegengestelde ladingen aantrekken'. Inductie vindt plaats met twee elektrische geleiders, omdat deze ervoor zorgen dat ladingen vrij kunnen bewegen.

Hier is een voorbeeld van opladen door inductie. Stel je voor dat twee metalen voorwerpen, A en B, met elkaar in contact worden gebracht. Een negatief geladen object wordt links van object A geplaatst, dat de elektronen aan de linkerkant van object A afstoot en ervoor zorgt dat ze naar object B worden verplaatst. De twee objecten worden vervolgens gescheiden en de lading herverdeelt zichzelf over het hele object, Object A positief geladen en Object B in het algemeen negatief geladen.

bronnen

• Beaver, John B. en Don Powers. Elektriciteit en magnetisme: statische elektriciteit, huidige elektriciteit en magneten. Mark Twain Media, 2010.
• Christopoulos, Christos. Principes en technieken van elektromagnetische compatibiliteit. CRC Press, 2007.
• Vasilescu, Gabriel. Elektronische geluids- en interferentiesignalen Principes en toepassingen. Springer, 2005.