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Statische Elektrizität. Definition und Beispiele

Statische Elektrizität. Definition und Beispiele

Statische Elektrizität ist ein Ungleichgewicht der elektrischen Ladungen in einem Material.

Materialien bestehen aus Atomen mit positiven und negativen Ladungen. Atome bestehen aus Neutronen und Protonen im Kern und Elektronen um ihn herum. Protonen sind positiv geladen und Neutronen negativ. Ein Atom hat die gleiche Anzahl positiv geladener Protonen wie negativ geladene Elektronen.

Wenn wir von zwei leitenden Objekten ausgehen: A und B. Material A und Material B sind sehr nahe beieinander, die Elektronen können von einem Material zum anderen springen. Zum Beispiel von A nach B. Material A verliert Elektronen und B gewinnt sie.

Das Ergebnis dieses Elektronentransfers ist, dass Material A mehr Protonen als Elektronen hat. Das heißt, es wird eine positive Ladung haben. Material B mit mehr Elektronen weist einen Überschuss an negativer Ladung auf.

Materialien mit unterschiedlicher Ladung (positiv, negativ) ziehen sich gegenseitig an. Diejenigen mit der gleichen Last stoßen sich gegenseitig ab.

Die Ladung bleibt so lange bestehen, bis sie durch elektrischen Strom oder Stromschlag entfernt werden kann.

Was ist der Unterschied zwischen gewöhnlicher Elektrizität und statischer Elektrizität? Nach der Definition der statischen Energie ist der Elektronenfluss nicht konstant. Bei gewöhnlicher Elektrizität fließen Elektronen ständig durch Kabel und leitfähige Materialien.

Bei der anschließenden Trennung dieser Körper behält jeder von ihnen seine elektrische Ladung. Mit zunehmendem Abstand zwischen ihnen aufgrund der laufenden Arbeiten zur Ladungstrennung nimmt die Potentialdifferenz zu und kann Dutzende und Hunderte von Kilovolt erreichen.

Beispiele für statische Elektrizität

Statische Elektrizität ist im Alltag sehr verbreitet. 

  • Mit einer Wollmatte reiben. Wenn eine Wollmatte auf dem Boden ausgebreitet ist, kann der menschliche Körper durch Reiben eine negative elektrische Ladung erhalten.

  • Elektrifizierung eines Kunststoffkamms. Bei diesem Beispiel kommt es bei der Reibung des Kamms mit den Haaren zu einem Elektronentransfer. Die unterschiedliche Belastung zwischen den beiden zieht sie an.

  • Reiben Sie einen Ballon mit einem Wollpullover. Wenn wir einen aufgeblasenen Ballon auf einen Wollpullover reiben, wird dieser statisch aufgeladen. Wenn wir uns der Decke nähern, bleibt sie stecken, weil sie sich aufgrund der unterschiedlichen Lasten anziehen.

  • Elektrifizierte Haare. Wenn wir einen Ballon mit den Haaren berühren, scheint es, dass die Haare ein Eigenleben annehmen.

Die elektrostatische Entladung verläuft mit sehr hoher Spannung und extrem niedrigen Stromstärken.

An einem trockenen Tag kann das Kammbeispiel zur Akkumulation einer statischen Ladung mit einer Spannung von Zehntausenden von Volt führen. Der Strom Ihrer Veröffentlichung ist jedoch so gering, dass er oft nicht einmal zu spüren ist.

Elektronische Bauteile

Andererseits können hohe Spannungen für Elemente verschiedener elektronischer Geräte gefährlich sein: Mikroprozessoren, Transistoren usw.

Elektronik ist ein Beispiel, bei dem statische Elektrizität erzeugt wird

Bei der Arbeit mit elektronischen Bauteilen wird daher empfohlen, Maßnahmen zu ergreifen, um die Ansammlung statischer Aufladung zu vermeiden.

Blitz von Stürmen

Durch die Bewegung von mit Wasserdampf gesättigten Luftströmungen bilden sich Gewitterwolken. Gewitterwolken sind Träger statischer Elektrizität. Elektrische Entladungen bilden sich zwischen Wolken mit entgegengesetzter Ladung oder mit dem 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.

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

Wovon hängt statische Elektrizität ab?

Die aus den Kontaktflächen resultierende Potentialdifferenz hängt von einer Reihe von Faktoren ab: 

  • Die dielektrischen Eigenschaften von Materialien.

  • Die Werte ihres gegenseitigen Kontaktdrucks.

  • Relative Luftfeuchtigkeit und Temperatur der Oberflächen dieser Körper.

  • Wetterverhältnisse.

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

Was erzeugt statische Elektrizität?

Elektrische Ladungen können aus folgenden Gründen von einem Körper zum anderen gelangen:

  • Durch Kontakt. Triboelektrischer Effekt Elektronen können zwischen Materialien in Kontakt springen. Materialien mit schwach gebundenen Elektronen neigen dazu, sie zu verlieren, während Materialien mit schlecht gefüllten äußeren Schichten dazu neigen, sie zu verlieren.

  • Durch Druck. Es ist der piezoelektrische Effekt. Die aufgebrachte mechanische Spannung erzeugt eine Ladungstrennung in bestimmten Arten von Kristallen und Keramikmolekülen.

  • Durch Hitze. Pyroelektrischer Effekt. Durch Erhitzen entsteht eine Ladungstrennung in den Atomen oder Molekülen bestimmter Materialien. Das Wärme- und Druckverhalten hängt thermodynamisch zusammen.

  • Durch Last. Elektrostatische Induktion. Ein Objekt mit elektrostatischen Ladungen, das sich einem neutralen Objekt nähert, bewirkt, dass Elektronen vom geladenen Objekt zum neutralen Objekt gelangen.

Zusammenfassung

Statische Elektrizität ist der Durchgang von Elektronen von einem Material zum anderen. Diese Übertragung erzeugt eine Variation der elektrischen Ladung der Materialien.

Der Unterschied zwischen Hausstrom besteht darin, dass im Hausstrom die Elektronen kontinuierlich fließen.

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Erscheinungsdatum: 23. Januar 2020
Geändert am: 23. Juli 2020