Hoe werkt statische elektriciteit?

Ben je ooit geschokt door het aanraken van een deurknop of heb je je haar kroezend zien worden op bijzonder koude, droge dagen? Als je een van deze ervaringen hebt gehad, ben je statische elektriciteit tegengekomen. Statische elektriciteit is de opbouw van elektrische lading (positief of negatief) op één locatie. Het wordt ook 'elektriciteit in rust' genoemd.

Belangrijkste afhaalrestaurants: statische elektriciteit

Een elektrische lading—gedefinieerd als positief of negatief - is een eigenschap van materie die ervoor zorgt dat twee elektrische ladingen aantrekken of afstoten. Als twee elektrische ladingen van dezelfde soort zijn (zowel positief als beide negatief), stoten ze elkaar af. Als ze verschillend zijn (een positieve en een negatieve), zullen ze aantrekken.

Statische elektriciteit ontstaat wanneer de lading zich op één plek ophoopt. Objecten zijn doorgaans niet positief of negatief geladen - ze ervaren een totale lading van nul. Het opladen van een lading vereist de overdracht van elektronen van het ene object naar het andere.

Door negatief geladen elektronen van een oppervlak te verwijderen, wordt dat oppervlak positief geladen, terwijl het toevoegen van elektronen aan een oppervlak ertoe leidt dat dat oppervlak negatief wordt geladen. Dus als elektronen worden overgedragen van object A naar object B, wordt object A positief geladen en wordt object B negatief geladen.

Het tribo-elektrische effect heeft betrekking op de overdracht van lading (elektronen) van het ene object naar het andere wanneer ze via wrijving tegen elkaar worden gewreven. Het tribo-elektrische effect kan bijvoorbeeld optreden wanneer u in de winter over een tapijt schuifelt en sokken draagt.

Het tribo-elektrische effect treedt meestal op wanneer beide objecten elektrisch zijn isolerend, wat betekent dat elektronen niet vrij kunnen stromen. Wanneer de twee objecten tegen elkaar worden gewreven en vervolgens worden gescheiden, heeft het oppervlak van het ene object een positieve lading gekregen, terwijl het oppervlak van het andere object een negatieve lading heeft gekregen. De lading van de twee objecten na scheiding kan worden voorspeld vanaf de tribo-elektrische serie, waarin materialen worden opgesomd in de volgorde waarin ze de neiging hebben om positief of negatief geladen te worden.

Omdat elektronen niet vrij kunnen bewegen, kunnen de twee oppervlakken lang opgeladen blijven, tenzij ze worden blootgesteld aan een elektrisch geleidend materiaal. Als een elektrisch geleidend materiaal zoals metaal wordt aangeraakt op de geladen oppervlakken, kunnen de elektronen vrij bewegen en wordt de lading van het oppervlak verwijderd.

Dit is de reden waarom het toevoegen van water aan haar dat kroes veroorzaakt door statische elektriciteit, de statische elektriciteit zal verwijderen. Water dat opgeloste ionen bevat - zoals het geval is met leidingwater of regenwater - geleidt elektrisch en verwijdert de op het haar opgehoopte ladingen.

Geleiding verwijst naar de overdracht van elektronen wanneer objecten met elkaar in contact worden gebracht. Een oppervlak dat positief is geladen, kan bijvoorbeeld elektronen krijgen wanneer het een neutraal geladen object raakt, waardoor het ontstaat het tweede object wordt positief geladen en het eerste object wordt minder positief geladen dan voorheen was.

Bij inductie is er geen overdracht van elektronen en ook geen direct contact. Het gebruikt eerder het principe dat 'soortgelijke ladingen afstoten en tegengestelde ladingen aantrekken'. Inductie vindt plaats met twee elektrische geleiders, omdat ze ervoor zorgen dat ladingen vrij kunnen bewegen.

Hier is een voorbeeld van opladen door inductie. Stel je voor dat twee metalen voorwerpen, A en B, met elkaar in contact worden gebracht. Links van Object A wordt een negatief geladen object geplaatst, dat de elektronen aan de linkerkant van Object A afstoot en ervoor zorgt dat ze naar Object B bewegen. De twee objecten worden vervolgens gescheiden en de lading herverdeelt zichzelf over het hele object, waardoor object A positief geladen en object B in het algemeen negatief geladen blijft.

• Beaver, John B. en Don Powers. Elektriciteit en magnetisme: statische elektriciteit, stroom en magneten. Mark Twain Media, 2010.
• Christopoulos, Christos. Principes en technieken van elektromagnetische compatibiliteit. CRC Press, 2007.
• Vasilescu, Gabriel. Principes en toepassingen van elektronische ruis en storende signalen. Springer, 2005.