Statički elektricitet izaziva da nas stvari "peckaju.
Uobičajeno iskustvo svakog od nas je da kada dodirnemo kvaku na vratima, slavinu, krznenog kućnog ljubimca, ili čak drugu osobu, da nas pecne struja i pojavi se mala varnica. Fizika koja izaziva ovaj blagi električni udar je prilično zamršena.
Pojedini ljudi češće imaju iskustvo 'varničenja' kada dodirnu neki predmet, a razumijevanje uzroka statičkog elektriciteta može im pomoći da izbegnu bar neke od ovih šokova.
Šta je statički elektricitet
Da bismo razumjeli statički elektricitet, moramo da se podsjetimo lekcije iz fizike i zavirimo unutar gradivnih blokova materije: atoma. Svaki atom ima jezgro u centru i nekoliko elektrona koji kruže oko ovog jezgra (nukleusa). Samo jezgro sadrži subatomske čestice koje se nazivaju protoni i neutroni.
Sve subatomske čestice imaju intrinzična fizička svojstva, kao što su masa, rotaciju i naelektrisanje. Naelektrisanje je ono što je uzrok kada govorimo o statičkim udarima. Ono je ili pozitivno ili negativno. Svaki elektron ima negativno naelektrisanje (-1), dok svaki proton ima pozitivno naelektrisanje (+1).
U normalnim uslovima, broj elektrona i protona u atomu je jednak. Ovo čini ukupni električni naboj atoma neutralnim. Ali naelektrisane čestice vrše silu jedna na drugu, poznatu kao elektrostatička sila. Suprotno naelektrisane (pozitivna i negativna) se međusobno privlače, dok se jednako naelektrisane odbijaju.
Unutar atoma, elektrostatička sila je ono što drži elektrone u orbiti oko jezgra. Oni koji su najudaljeniji od jezgra ponekad mogu da pobjegnu, ostavljajući atom pozitivno naelektrisan (više protona nego elektrona). Nasuprot tome, drugi atomi mogu privući elektron i postati negativno naelektrisani (više elektrona nego protona).
Ova neravnoteža je ono što znamo kao statički elektricitet.
Od punjenja do pražnjenja
Recimo da je naša ruka izgradila negativno naelektrisanje skupljajući dodatne elektrone. Kada posegnemo za metalnim predmetom, elektroni preskaču, formirajući sićušnu, kratkotrajnu električnu struju.
Ta struja je ono što se naziva elektrostatičko pražnjenje: elektroni iz negativno naelektrisanog objekta skaču na pozitivno naelektrisani ako su dovoljno blizu. Pražnjenje je ono što osjećamo kao udar statičkog šoka i malu varnicu.
Zašto se elektroni talože na određenim objektima, kao što su naše ruke ili krzno mačke?
Odgovor leži u drugoj fizičkoj sili: trenju.
Na mikroskopskom nivou, čak ni najglatka površina nije savršeno glatka, već prilično hrapava i nepravilna. Kada dvije površine klize jedna preko druge, sve ove nepravilnosti izazivaju trenje dok se "hvataju" jedna za drugu. U određenim materijalima (na primjer, bakru), mala količina energije je ono što čini da ti elektroni skaču sa svojih atoma. Ova energija se može obezbijediti silama kao što je trenje.
Zašto nas je kvaka 'pecnula'?
Ovde moramo imati na umu da li su materijali dobri provodnici elektriciteta ili su dobri u blokiranju (izolatori). Ljudsko tijelo je veliki provodnik struje. Zato sve što je potrebno je da nam se uslijed trenja nakupe elektroni na našoj koži, i sljedeći odgovarajući predmet koji dodirnemo će izazvati statičko pražnjenje.
Tipičan primjer je ako imamo gumenu obuću i hodamo po tepihu. Trenje između dva materijala će uzrokovati da se neki od elektrona na površini tepiha prebace na gumu. Pošto je guma izolator, dodatni statički naboj će biti raspoređen po našem tijelu. Sljedeći put kada dodirnemo drugi provodnik – recimo, nešto metalno – dobićemo statički šok.
Isti efekat imamo kada skidamo džemper ili se češljamo. Psi i mačke mogu da proizvedu statiku u svom krznu, i zato kada krenemo da ih pomazimo, dobijamo statički udar.
Šta možemo da uradimo da spriječimo statički udar?
Nekoliko faktora doprinosi učestalosti i intenzitetu statičkog šoka, uključujući osjetljivost, veličinu tijela, materijal odjeće, temperaturu i vlažnost vazduha. Neki ljudi su osetljiviji na statički šok od drugih. Takođe, veće tijelo zahtijeva više naboja, tako da niži ljudi mogu biti češće pogođeni u zavisnosti od njihove odjeće, okruženja i onoga što dodiruju ili površina po kojima hodaju.
Suv, hladan vazduh takođe povećava vjerovatnoću statičkog udara. To je zato što je suv, hladan vazduh bolji provodnik u poređenju sa vlažnim, toplim vazduhom. Iako statički šokovi nisu prijatni, obično nisu štetni. Međutim, oni mogu stvoriti smetnje, pa čak i oštetiti osjetljive elektronske uređaje. Varnica statičkog elektriciteta takođe može zapaliti neke gasove, tako da je faktor rizika kod transporta nafte i gasa.
Ljudi koji moraju da izbjegnu statički elektricitet na poslu – na primjer, prilikom popravke računara – mogu čak da nose antistatičke kaiševe za zglob ili struk. Ovo je traka od provodljivog materijala povezana sa žicom na jednom kraju, dok je drugi kraj žice spojen na nogu stola ili nešto drugo što prenosi dodatne elektrone na zemlju.
Takođe možete nositi mali metalni predmet u džepu, poput novčića ili ključa, i njime dodirnuti metalne površine da biste namjerno ispraznili elektrone prije nego što statika ima priliku da vas udari.
Nekoliko praktičnih savjeta ako želimo da smanjimo statičke udare:
- Koristite osvježivač za povećanje vlažnosti vazduha u vašem domu;
- Održavajte vlažnost kože da biste smanjili trenje između tijela i odjeće;
- Vodite računa o tome kakvu vrstu đona imaju vaše cipele – one imaju značajnu ulogu u stvaranju statičkog naboja. Đonovi napravljeni od izolacionih materijala poput gume su gori za ovo od kože, na primjer.
(RTS/theconversation.com/MONDO)