ELECTRICITATE STATICĂ: MODUL ÎN CARE ESTE PRODUSĂ, TIPURI, EXEMPLE - FIZIC - 2025

Electricitatea statică este acumularea sarcinii electrice pe un element este în repaus. Acest tip de electricitate se manifestă atunci când există contact între aceeași cantitate de protoni (particule subatomice încărcate pozitiv) și electroni (particule subatomice încărcate negativ).

De obicei, acest contact între protoni și electroni este generat prin frecarea a două elemente care au sarcini opuse. În acest moment, efectele electricității statice asupra corpurilor sunt evidente fizic.

Cum se produce electricitatea statică?

Electricitatea statică este produsă atunci când un corp încărcat excesiv de electric trece excesul de electroni pe care îl găzduiește în alt corp. Acest lucru se întâmplă prin eliberarea de energie.

La rândul său, corpul care primește descărcarea electronilor este încărcat static printr-un proces numit inducție electrostatică. Această descărcare și încărcare de energie - de la un corp la altul, respectiv - pot apărea prin scântei sau un tip de descărcare mecanică.

Cel mai obișnuit mod de a percepe electricitatea statică este prin frecarea a două corpuri încărcate electric cu sarcini opuse.

Aici este evidențiat echilibrul energetic, deoarece corpul cu un număr mai mare de electroni renunță la această sarcină corpului cu un număr mai mic de electroni.

Chiar dacă un corp are o încărcare electrostatică foarte mare, electronii pot „sări” direct spre obiectul de descărcare, generând astfel un arc electric datorită defecțiunii dielectrice a aerului.

În esență, transferul electronilor de la un corp la altul se datorează interacțiunii de bază între sarcini: sarcinile electrice opuse se atrag și ca și sarcinile electrice se resping reciproc.

Acest lucru face posibil ca sarcinile electrice, în funcție de reacția indusă de alte corpuri, să fie transferate de la un atom la altul și să se deplaseze spre suprafața corpurilor.

În consecință, transferul de electroni are loc din corpul care are o sarcină negativă mai mare către corp cu o sarcină mai mică negativă, dând naștere la fenomenul electrostatic.

Tipuri

Electricitatea statică se poate manifesta în moduri diferite, în funcție de natura și starea (solidă, lichidă, gazoasă) a corpurilor implicate în proces. Astfel, electricitatea statică poate apărea sub următoarele forme:

Încărcare între solide

Acest proces, numit și triboelectrificare, are loc atunci când electronii sunt transferați între două corpuri solide și se întâmplă prin frecare directă sau prin frecare între ambele corpuri. Două astfel de exemple sunt:

Electricitate vitroasă

Se referă la sarcina electrică pe care o obține sticla atunci când suprafața este frecată.

Electricitate rezinoasă

Un efect analog cu electricitatea vitroasă care apare la frecarea unei rășini.

Încărcarea lichidului

Lichidele pot deveni încărcate electric prin transportul prin conducte sau prin interacțiunea cu particule solide, cum ar fi praful. În ambele cazuri este vorba despre contacte solide-lichide.

De asemenea, ele pot deveni și încărcate electrostatic prin interacțiunea cu gazele. Cu toate acestea, încărcarea între lichide are loc numai între lichide puternic izolante.

Încărcarea gazelor

Gazele, de la sine, nu sunt încărcate electric. Cu toate acestea, este frecvent să asistăm la procese în care un gaz servește ca mijloc de transport între corpurile solide sau lichide.

În acest fel, gazele joacă un rol secundar în acest tip de procese, deoarece acestea servesc doar ca legătură între sarcina electrostatică și elementele de descărcare.

Încărcarea pulberilor

Este foarte frecvent să asistăm la transferul de electroni între pulberile încărcate electric, datorită naturii materialelor și a varietății de proprietăți, forme și dimensiuni care pot avea loc în interacțiune.

Exemple reale

Electricitatea statică este prezentă în viața de zi cu zi. De exemplu, am asistat cu toții la efectele electricității capilare, cunoscute popular sub numele de frizz sau păr spiky.

Iată câteva exemple reale de electricitate statică pentru a expune cazuri comune din viața însăși:

- Aruncați un balon de aer, înnotați-l și frecați-l de părul dvs. pentru a transfera sarcina din păr în balon. Vei vedea cum părul tău se lipește de balon datorită încărcării electrostatice, sfidând efectul gravitației uneori.

- Pe o suprafață plană, așezați puțină sare sau piper. Frecând simultan o linguriță de plastic cu o cârpă de lână, transferul de încărcare va avea loc de la o cârpă la o linguriță. Apoi mutați lingurița mai aproape de sare sau piper. Veți vedea cum particulele se vor deplasa către linguriță datorită atracției de sarcini electrice opuse.

- Mișcați pieptenele peste păr de mai multe ori, mai ales dacă există umiditate mică în mediul înconjurător. Pieptenele va fi încărcat cu electricitate statică prin transferul electronilor din păr în pieptene. Apoi apropiați pieptenele de bucăți mici de țesătură: veți vedea cum acestea se lipesc de pieptene din cauza atracției de sarcini electrice opuse.

- Fulgerul este o formă de electricitate statică, deoarece norii, prin contactul direct cu moleculele de aer, adoptă o anumită încărcare electrică pe care trebuie să o transfere pentru a-și echilibra sistemul. Singura alternativă pentru a transfera excesul de electroni este transferarea acestei sarcini suplimentare într-un alt nor prin aer; acolo au loc razele.

Aveți riscuri pentru sănătate?

Electricitatea statică prezintă riscuri pentru sănătate dacă nu sunt luate măsuri adecvate.

Conform Administrației de Sănătate și Securitate în Muncă, cunoscut prin acronimul său în engleză sub denumirea de OSHA, în cazul descărcărilor de înaltă tensiune, acestea pot provoca șocuri dureroase la oameni.

Dacă se face contact brusc cu un obiect încărcat electrostatic, sarcina poate curge prin corpul persoanei, generând o șoc electrică.

În acest caz, consecințele variază de la o arsură la o boală cardiacă, în funcție de calea prin care circulă electricitatea statică în organism.

De asemenea, electricitatea statică poate fi o sursă de aprindere a substanțelor inflamabile și a conexiunilor electronice sensibile la avarii.

Referințe

1. Diferite tipuri de energie electrică (2016). Recuperat de la: atomberg.com
2. Cum se produce electricitate statică (2017). Recuperat de la: știința.com
3. Jonassen, N. (2000). Cum este generată electricitatea statică? Domnul Static, Ingineria conformității 17, nr. 5. Recuperat de la: incompliancemag.com
4. Lucas, J. (2015). Ce este electricitatea statică? Recuperat de la: livescience.com
5. Principiile electricității: electricitate statică și dinamică (2013). Recuperat de la: redusers.com
6. Redondo, R. (2018). Dicționar de inginerie electrică. Universitatea din Salamanca. Școala Tehnică Superioară de Inginerie Industrială. Recuperat din: electric.usal.es
7. Electricitate statică (2004). GCSE Bitesize. BBC ©. Recuperat de la: bbc.co.uk