כיצד עובד חשמל סטטי?

האם אי פעם קיבלתם זעזוע מלגעת עם ידית דלת, או ראיתם את שיערכם מתפרעף בימים קרים ויבשים במיוחד? אם הייתה לך חוויות אלה, נתקלת בחשמל סטטי. חשמל סטטי הוא הצטברות מטען חשמלי (חיובי או שלילי) במקום אחד. זה נקרא גם "חשמל במנוחה."

טעימות עיקריות: חשמל סטטי

מטען חשמלי—המוגדר חיובי או שלילי - הוא מאפיין של חומר הגורם לשני מטענים חשמליים למשוך או להדוף. כאשר שני מטענים חשמליים הם מאותו סוג (שניהם חיוביים או שניהם שליליים), הם ידחו זה את זה. כאשר הם שונים (אחד חיובי ואחד שלילי), הם ימשכו.

חשמל סטטי מתרחש כאשר טעינה מצטברת במקום אחד. בדרך כלל, עצמים אינם טעונים באופן חיובי או שלילי - הם חווים מטען כולל של אפס. צבירת מטען מחייבת העברת אלקטרונים מאובייקט אחד למשנהו.

הסרת אלקטרונים טעונים שלילית ממשטח תגרום למשטח ההוא להיות טעון חיובי, ואילו הוספת אלקטרונים למשטח תגרום למשטח ההוא להיות טעון שלילי. אם כן, אם אלקטרונים מועברים מאובייקט A לאובייקט B, אובייקט A יהפוך לטעון חיובי ואובייקט B יהיה טעון שלילי.

האפקט הטריאו-אלקטרי מתייחס להעברת המטען (אלקטרונים) מאובייקט אחד למשנהו כאשר הם משפשפים זה בזה, באמצעות חיכוך. לדוגמה, ההשפעה הטריבואלקטרית עשויה להתרחש כשאתה מדשדש על שטיח כשהוא נועל גרביים במהלך החורף.

ההשפעה הטריבואלקטרית נוטה להתרחש כאשר שני האובייקטים נמצאים באופן חשמלי בידודכלומר, אלקטרונים לא יכולים לזרום בחופשיות. כאשר שני החפצים משפשפים זה בזה ואז מופרדים, פני השטח של אובייקט אחד צברו מטען חיובי, ואילו פני השטח של האובייקט השני צברו מטען שלילי. ניתן לחזות את המטען של שני העצמים לאחר ההפרדה מה- סדרת Triboelectric, המפרטת חומרים לפי הסדר שהם נוטים להיות טעונים באופן חיובי או שלילי.

מכיוון שאלקטרונים אינם יכולים לנוע בחופשיות, שני המשטחים יכולים להישאר טעונים זמן רב, אלא אם כן הם נחשפים לחומר מוליך חשמלי. אם נגע בחומר המוליך חשמלי כמו מתכת אל המשטחים הטעונים, האלקטרונים יוכלו לנוע בחופשיות, והמטען מהשטח יוסר.

זו הסיבה שהוספת מים לשיער שקורץ בגלל חשמל סטטי תסיר את הסטטי. מים המכילים יונים מומסים - כמו שקורה במי ברז או מי גשם - מוליכים חשמלי ויסירו את המטענים שהצטברו על השיער.

הולכה מתייחסת להעברת אלקטרונים כאשר חפצים מונחים במגע זה עם זה. לדוגמה, משטח טעון חיובי יכול להשיג אלקטרונים כאשר הוא נוגע בחפץ טעון ניטרלי, גורם האובייקט השני להיות טעון חיובי והאובייקט הראשון להיות טעון פחות חיובי מבעבר היה.

אינדוקציה אינה כרוכה בהעברת אלקטרונים, והיא גם אינה כרוכה במגע ישיר. במקום זאת, הוא משתמש בעקרון ש"מטענים כמו דוחים ומטענים הפוכים מושכים ". אינדוקציה מתרחשת עם שני מוליכים חשמליים, מכיוון שהם מאפשרים למטענים לנוע בחופשיות.

הנה דוגמא לטעינה באמצעות אינדוקציה. דמיין ששני חפצי מתכת, A ו- B, ממוקמים במגע זה עם זה. אובייקט טעון שלילי ממוקם בצד שמאל של אובייקט A, הדוחה את האלקטרונים בצד שמאל של אובייקט A וגורם להם לעבור לאובייקט B. לאחר מכן מופרדים שני האובייקטים, והמטען מחלק את עצמו מחדש על כל האובייקט, ומשאיר את אובייקט A טעון חיובי ואובייקט B טעון שלילי בסך הכל.

• ביבר, ג'ון ב. ודון פאוורס. חשמל ומגנטיות: חשמל סטטי, חשמל זרם ומגנטים. מארק טוויין מדיה, 2010.
• כריסטולוס, כריסטוס. עקרונות וטכניקות של תאימות אלקטרומגנטית. CRC Press, 2007.
• וסילסקו, גבריאל. עקרונות ויישומים אלקטרוניים לרעש ואותות מפריעים. שפרינגר, 2005.