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Statische Elektrizität

Statische Elektrizität

Statische Elektrizität ist eine Reihe von Phänomenen, die mit dem Auftreten, der Erhaltung und der Entspannung einer freien elektrischen Ladung auf der Oberfläche oder in den meisten Dielektrika oder isolierten Leitern verbunden sind.

Die Elektrifizierung von Dielektrika durch Reibung kann auftreten, wenn zwei verschiedene Substanzen aufgrund der unterschiedlichen atomaren und molekularen Kräfte (aufgrund der unterschiedlichen Elektronenarbeitsfunktion der Materialien) in Kontakt kommen.

In diesem Fall erfolgt die Umverteilung von Elektronen (in Flüssigkeiten und Gasen auch Ionen) mit der Bildung auf den Kontaktflächen der elektrischen Schichten mit gleichen Vorzeichen elektrischer Ladungen. Tatsächlich trennen die Atome und Moleküle einer Substanz, die eine stärkere Anziehungskraft haben, die Elektronen von einer anderen Substanz und erzeugen eine Wirbelbewegung der Ionen in dem Medium, in dem sie geschlossen sind.

Die Potentialdifferenz, die sich aus den Kontaktflächen ergibt, hängt von einer Reihe von Faktoren ab: den dielektrischen Eigenschaften der Materialien, den Werten ihres gegenseitigen Kontaktdrucks, der Feuchtigkeit und Temperatur der Oberflächen dieser Körper und den klimatischen Bedingungen. Bei der anschließenden Trennung dieser Körper behält jeder von ihnen seine elektrische Ladung bei, und mit zunehmendem Abstand zwischen ihnen aufgrund der laufenden Arbeiten zur Trennung von Ladungen nimmt die Potentialdifferenz zu und kann Dutzende und Hunderte erreichen von Kilovolt.

Aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit feuchter Luft können sich Stromschläge bilden. Bei einer Luftfeuchtigkeit von über 85% wird praktisch keine statische Elektrizität erzeugt.

Beispiele für statische Elektrizität im Alltag

Statische Elektrizität ist im Alltag sehr verbreitet. Wenn zum Beispiel eine Wollmatte auf dem Boden ausgebreitet ist, kann der menschliche Körper durch Reiben eine negative elektrische Ladung erhalten, während die Matte eine positive hat. Ein weiteres Beispiel ist die Elektrifizierung eines Kunststoffkamms, der nach dem Stylen eine negative Ladung und das Haar eine positive Ladung erhält. Der negativ geladene Akkumulator besteht normalerweise aus Plastiktüten, Styropor. Der Akku kann gegen Aufpreis aus trockenem Polyurethan-Polyurethan-Schaum bestehen, wenn er von Hand gedrückt wird.

Wenn der Körper einer Person elektrifiziert ist, berührt er einen Metallgegenstand wie ein Heizungsrohr oder einen Kühlschrank. Die angesammelte Ladung entlädt sich sofort und die Person verspürt einen leichten Stromschlag.

Die elektrostatische Entladung verläuft mit sehr hoher Spannung und extrem niedrigen Strömen. Selbst ein einfaches Kämmen der Haare an einem trockenen Tag kann zur Akkumulation einer statischen Ladung mit einer Spannung von Zehntausenden von Volt führen, aber der Strom seiner Freisetzung ist so gering, dass er oft nicht einmal zu spüren ist. Dies sind die niedrigen Stromwerte, die verhindern, dass eine statische Aufladung eine Person schädigt, wenn eine sofortige Entladung auftritt.

Andererseits können sie als Spannungen für Elemente verschiedener elektronischer Geräte gefährlich sein: Mikroprozessoren, Transistoren usw. Bei der Arbeit mit elektronischen Bauteilen wird daher empfohlen, Maßnahmen zu ergreifen, um die Ansammlung statischer Aufladung zu vermeiden.

Die Blitze der Gewitter

Infolge der Bewegung von mit Wasserdampf gesättigten Luftströmungen bilden sich Gewitterwolken, die Träger statischer Elektrizität sind. Elektrische Entladungen bilden sich zwischen Wolken mit entgegengesetzten Ladungen oder häufiger zwischen einer geladenen Wolke und der Ozonschicht der Erde, gefolgt von einer Entladung in den Boden.

Wenn eine kritische Potentialdifferenz erreicht ist, tritt ein Blitzschlag zwischen den Wolken, auf der Erde oder in der nahezu kosmischen Schicht des Planeten auf. Zum Schutz vor Blitzen sind Blitzableiter installiert, die die Entladung direkt zum Boden leiten.

Zusätzlich zum Blitz können Gewitterwolken aufgrund der elektrostatischen Induktion gefährliche elektrische Potentiale in isolierten Metallgegenständen verursachen.

Im Jahr 1872 wurde eine Expedition unter der Leitung des Geographen Henry Gannett von 13 der Höhe des Berges von Montana (USA) erobert. Es erhielt den Namen Electric Peak, als nach einem Gewitter Funken von den Fingern und Haaren auf dem Kopf wegweisender Eroberer auf die Spitze fielen.

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Geändert am: 23. Januar 2020