STATISCHE ELEKTRICITEIT: HOE HET WORDT GEPRODUCEERD, SOORTEN, VOORBEELDEN - FYSIEK - 2026

De statische elektriciteit is de accumulatie van elektrische lading op een element dat in rust is. Dit type elektriciteit komt tot uiting wanneer er contact is tussen dezelfde hoeveelheid protonen (positief geladen subatomaire deeltjes) en elektronen (negatief geladen subatomaire deeltjes).

Meestal wordt dit contact tussen protonen en elektronen gegenereerd door de wrijving van twee elementen met tegengestelde ladingen. Op dit moment zijn de effecten van statische elektriciteit op lichamen fysiek duidelijk.

Hoe wordt statische elektriciteit geproduceerd?

Statische elektriciteit wordt geproduceerd wanneer een overmatig elektrisch geladen lichaam de overtollige elektronen die het herbergt doorgeeft aan een ander lichaam. Dit gebeurt door het vrijkomen van energie.

Het lichaam dat op zijn beurt de ontlading van elektronen ontvangt, wordt statisch geladen via een proces dat elektrostatische inductie wordt genoemd. Deze ontlading en lading van energie - van het ene lichaam naar het andere - kan plaatsvinden door vonken of een soort mechanische ontlading.

De meest gebruikelijke manier om statische elektriciteit waar te nemen, is door twee elektrisch geladen lichamen met tegengestelde ladingen te wrijven.

Hier wordt de energiebalans aangetoond, aangezien het lichaam met een hoger aantal elektronen deze lading afgeeft aan het lichaam met een lager aantal elektronen.

Zelfs als een lichaam een ​​zeer hoge elektrostatische lading heeft, kunnen de elektronen rechtstreeks naar het ontladingsobject "springen", waardoor een elektrische boog wordt gegenereerd als gevolg van de diëlektrische afbraak van de lucht.

In wezen is de overdracht van elektronen van het ene lichaam naar het andere te wijten aan de fundamentele interactie tussen ladingen: tegengestelde elektrische ladingen trekken elkaar aan en soortgelijke elektrische ladingen stoten elkaar af.

Dit maakt het mogelijk dat elektrische ladingen, afhankelijk van de reactie die wordt geïnduceerd door andere lichamen, van het ene atoom naar het andere worden overgebracht en naar het oppervlak van de lichamen bewegen.

Bijgevolg vindt de overdracht van elektronen plaats van het lichaam dat een grotere negatieve lading heeft naar het lichaam met minder negatieve lading, waardoor het elektrostatische fenomeen ontstaat.

Soorten

Statische elektriciteit kan zich op verschillende manieren manifesteren, afhankelijk van de aard en toestand (vast, vloeibaar, gasvormig) van de lichamen die bij het proces betrokken zijn. Statische elektriciteit kan dus in de volgende vormen voorkomen:

Laden tussen vaste stoffen

Dit proces, ook wel tribo-elektrificatie genoemd, vindt plaats wanneer elektronen worden overgedragen tussen twee vaste lichamen, en het gebeurt door directe wrijving of wrijving tussen beide lichamen. Twee van dergelijke voorbeelden zijn:

Glasachtige elektriciteit

Het verwijst naar de elektrische lading die het glas verkrijgt wanneer over het oppervlak wordt gewreven.

Harsachtige elektriciteit

Een effect analoog aan glasvocht dat optreedt bij het wrijven van een hars.

Vloeistof laden

Vloeistoffen kunnen elektrisch worden opgeladen doordat ze door leidingen worden getransporteerd of door interactie met vaste deeltjes zoals stof. In beide gevallen gaat het om contacten tussen vaste stoffen en vloeistoffen.

Evenzo kunnen ze ook elektrostatisch worden geladen door interactie met gassen. Opladen tussen vloeistoffen vindt echter alleen plaats tussen sterk isolerende vloeistoffen.

Gas laden

Gassen zijn op zichzelf niet elektrisch geladen. Het is echter gebruikelijk om getuige te zijn van processen waarbij een gas dient als transportmiddel tussen vaste of vloeibare lichamen.

Op deze manier spelen gassen een ondergeschikte rol in dit soort processen, aangezien ze alleen dienen als verbinding tussen de elektrostatische ladings- en ontladingselementen.

Poeder laden

Het is heel gebruikelijk om getuige te zijn van elektronenoverdracht tussen elektrisch geladen poeders, vanwege de aard van de materialen en de verscheidenheid aan eigenschappen, vormen en afmetingen die kunnen plaatsvinden in de interactie.

Echte voorbeelden

Statische elektriciteit is aanwezig in het dagelijks leven. We zijn bijvoorbeeld allemaal getuige geweest van de effecten van capillaire elektriciteit, in de volksmond bekend als kroezen of stekelig haar.

Hier zijn enkele echte voorbeelden van statische elektriciteit om veelvoorkomende gevallen uit het leven zelf bloot te leggen:

- Blaas een luchtballon op, knoop hem vast en wrijf hem over je haar om de lading van het haar naar de ballon over te brengen. U zult zien hoe uw haar door de elektrostatische lading aan de ballon blijft plakken, waardoor het effect van de zwaartekracht soms wordt getrotseerd.

- Leg op een vlakke ondergrond een beetje zout of peper. Door tegelijkertijd een plastic theelepel met een wollen doek te wrijven, zal de ladingsoverdracht plaatsvinden van doek naar theelepel. Verplaats dan de theelepel dichter bij het zout of peper. Je zult zien hoe de deeltjes naar het theelepeltje toe bewegen door de aantrekking van tegengestelde elektrische ladingen.

- Beweeg de kam meerdere keren over je haar, vooral als er weinig vocht in de omgeving is. De kam wordt opgeladen met statische elektriciteit door de overdracht van elektronen van het haar naar de kam. Breng de kam vervolgens dichter bij kleine stukjes stof: u zult zien hoe deze aan de kam blijven plakken door de aantrekkingskracht van tegengestelde elektrische ladingen.

- Bliksem is een vorm van statische elektriciteit, aangezien wolken, die in direct contact staan ​​met luchtmoleculen, een bepaalde elektrische lading aannemen die ze moeten overbrengen om hun systeem in evenwicht te brengen. Het enige alternatief om de overtollige elektronen over te brengen, is deze extra lading via de lucht naar een andere wolk over te brengen; daar vinden de stralen plaats.

Heeft u gezondheidsrisico's?

Statische elektriciteit brengt gezondheidsrisico's met zich mee als de juiste voorzorgsmaatregelen niet worden genomen.

Volgens de Occupational Safety and Health Administration, in het Engels bekend onder de afkorting OSHA, kunnen ze in het geval van hoogspanningsontladingen pijnlijke schokken bij mensen veroorzaken.

Als er plotseling contact wordt gemaakt met een elektrostatisch geladen voorwerp, kan de lading door het lichaam van de persoon stromen en een elektrische schok veroorzaken.

In dat geval variëren de gevolgen van brandwonden tot hartaandoeningen, afhankelijk van het pad dat statische elektriciteit door het lichaam aflegt.

Evenzo kan statische elektriciteit een ontstekingsbron zijn voor brandbare stoffen en gevoelige elektronische verbindingen beschadigen.

Referenties

1. Verschillende soorten elektriciteit (2016). Hersteld van: atomberg.com
2. Hoe statische elektriciteit te produceren (2017). Hersteld van: sciencing.com
3. Jonassen, N. (2000). Hoe wordt statische elektriciteit opgewekt? Mr. Static, Compliance Engineering 17, nr. 5. Hersteld van: incompliancemag.com
4. Lucas, J. (2015). Wat is statische elektriciteit? Hersteld van: livescience.com
5. Principes van elektriciteit: statische en dynamische elektriciteit (2013). Hersteld van: redusers.com
6. Redondo, R. (2018). Woordenboek van elektrotechniek. Universiteit van Salamanca. Hogere Technische School of Industrial Engineering. Hersteld van: elektriciteit.usal.es
7. Statische elektriciteit (2004). GCSE Bitesize. BBC ©. Hersteld van: bbc.co.uk