Статична електрика: властивості, захист, дія

Зі статичною електрикою знаком практично кожна людина. Чи доводилося вам спостерігати розряд блискавки? Це і є явище статичної електрики величезної потужності. Статичну електрику накопичується на поверхні завдяки тертю різнорідних речовин, які є діелектриками. Чи застосовується статичну електрику в побуті? Так, застосовується і цілком можливо, що у вас є пристрій, в якому статичну електрику грає важливу роль. Це лазерний принтер і копіювальні апарати (ксерокси). Крім лазерних принтерів статичну електрику успішно бореться із забрудненням повітря від пилу.

Ми звикли сприймати електроенергію як щось належне, важко собі уявити, що до кінця 19-го століття людська цивілізація існувала без використання електроенергії. Такі піонери електротехніки як: Алессандро Вольта, Майкл Фарадей, Джозеф Генрі, Томас Едісон, Нікола Тесла, з’ясували секрети електроенергії.

На початку 19-го століття єдиний вид електрики, який знали люди, було статичну електрику. Стародавні греки не мали уявлення про електричних зарядах, але вони виробляли (накопичували) статичну електрику через тертя різних речовин різної природи (бурштин, волосся і т.п.) одна об одну. Вони і не думали тоді, що електрику можна використовувати для освітлення і роботи силових машин. Один з людей, який зміг виявити зв’язок між статичним електрикою і електричним струмом, був державний американський діяч, винахідник і вчений Бенджамін Франклін.

У 1752 році Франклін, намагаючись з’ясувати таємниці електрики, запустив повітряного змія в грозу, що було небезпечно. Він мав на меті зловити електричну енергію блискавки. Блискавка через повітряного змія ударила в землю і завдяки тому, що Франклін був ізольований, він не був убитий цієї величезної потужністю. Франклін зрозумів, що статичну електрику накопичується в небі і перетворюється в електричний струм, коли досягає поверхні землі. Результатом такого дослідження стало новий винахід – громовідвід. Так було закладено початки подальшого освоєння і вивчення електрики такими діячами як Вольт і Фарадей.

Статичну електрику можна уявити як потенційну енергію зарядів, а явище електричного струму як кінетичну енергію руху (зміни) зарядів. Така аналогія дуже навіть доречна. Електричний заряд має величину і не змінюється в часі, його енергія може характеризуватися утвореним їм електричним полем і ця енергія є потенційною. Якщо ж заряд почне змінюватися в часі, тобто спадати або ж зростати, тоді слід говорити про явище електричного струму і про кінетичної енергії.

Що робить статичну електрику?

Так само, як стародавні греки, ми схильні думати, статичну електрику приходить від тертя речі. Якщо ви живете в будинку, де є нейлонові килими і металеві дверні ручки, тоді ви неодноразово спостерігали невеликі статичні розряди, що викликає невеликий електричний шок. Коли ви ходите по килиму, то утворюється статичний заряд, який розряджається про дверну металеву ручку. Виходячи з цього, ви можете зробити висновок, що статичну електрику пов’язано з тертям, що це аналогічно виробництву тепла і вогню через тертя. Але, виявляється, це не так!

Це не тертя. Суть в тому, що ми створюємо контакт двох різних матеріалів. Енергійне розтирання двох різних речей, коли знову і знову вони наводяться в контакт, призводить до того, що створюється статичну електрику через явище, відоме як трібоелектрічество (або трибоелектричних ефект). Всі матеріали побудовані з атомів, які мають позитивне ядро ​​в центрі оточене хмарою електронів. Коли одні атоми мають більш потужне тяжіння, ніж атоми іншого речовини, то при їх взаємному наближенні електрони починають зміщуватися в бік більш сильного атома (речовини). Це викликає зміна енергетичного стану електронів і тому електрони атомів однієї речовини можуть вирватися і перейти до атому іншої речовини.

В результаті один матеріал стає володарем нових електронів, коли інший матеріал втрачає їх. Таким чином, утворюються електричні заряди статичної електрики. Чим енергійніше тертя, яке полягає в створенні контакту двох речовин і його розриві, тим більший статичний заряд вдається накопичити.

Якщо ви експериментувати з різними матеріалами, то цілком могли виявити, що одні матеріали здатні накопичувати позитивний заряд, а інші негативний, одні матеріали роблять це краще за інших, а інші гірше. Виявляється, ми можемо ранжувати матеріали в порядку їх відповідності з зарядом, який вони отримують.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Випромінювання