Что такое статическое электричество и почему оно возникает?

Каждый из нас сталкивается со статическим электричеством в повседневной жизни. Но что оно из себя представляет? Изображение: estatsolutions.co.uk

Электричество – это совокупность явлений, в основе которых лежат существование, движение и взаимодействие электрических зарядов. Исследование электричества привело к возникновению множества идей, теорий и изобретений, без которых представить современную жизнь попросту невозможно. Однако между электричеством, используемым, скажем, для освещения городов и статическим электричеством, с которым мы можем столкнуться в самые неожиданные моменты повседневной жизни, есть разница. Так, если заряженные электрические частицы, как правило, ведут себя хаотично, уравновешивая друг друга, а их общий заряд в пространстве близок к нулю, то в случае статического электричества эти заряды скапливаются в одном месте, например, на поверхности шерсти или воздушного шарика. Рассказываем что это за явление природы и как его понимание помогает избежать неприятных ситуаций.

Итак, статическое электричество и обычное электричество – это два разных типа электричества, которые проявляются по-разному и используются для различных целей. Так, первое возникает, когда электрический заряд накапливается на поверхности материала и остается на месте, пока не найдет путь для разряда, а второе благодаря источникам питания, таким как батареи, генераторы или электрические сети, которые создают и поддерживают поток электронов.

Электричество – это движение электрического заряда через проводник, такой как медь, алюминий или другие материалы. Этот тип электричества используется для передачи энергии.

Отметим, что история электричества началась еще в VII веке до нашей эры, когда греческий философ Фалес Милетский обнаружил, что потертый о шерсть янтарь (по-гречески – электрон) начинает притягивать к себе легкие предметы. Это явление, как мы знаем сегодня, оказалось проявлением электричества.

Изучения электричества началось с янтаря. Кто бы мог подумать? Изображение: i.ytimg.com

Затем, в 1785 году французский физик Шарль Кулон открыл закон о взаимодействии электрических зарядов, напоминающий закон всемирного тяготения Ньютона. Таким образом, закон Кулона – это первый сформулированный на математическом языке фундаментальный количественный закон.

Это интересно: Ученые нашли способ, как добывать электричество из воздуха

Электрический заряд

Но главное в науке об электричестве – это электрический заряд – свойство тел, которые могут создавать вокруг себя электрическое поле и с его помощью воздействовать на другие заряженные тела. Напомним, что заряды бывают положительными и отрицательными, причем заряды одного знака отталкиваются, а заряды разных знаков притягиваются.

При движении заряженных тел также создается магнитное поле, что говорит о родстве магнетизма и электричества. Само же электричество стало неотъемлемой частью современной цивилизации. Для его получения строят электростанции, для хранения – производят батареи и аккумуляторы. Словом, электричество окружают нас повсюду, а еще находится непосредственно внутри наших тел.

Электричество добывают электростанции. Изображение: power.mhi.com

Да, да, в организме человека постоянно происходят электрические процессы. Так, нервные импульсы, то есть волны возбуждения, распространяются по нервному волокну и передают информацию от периферических рецепторов к нервным центрам и наоборот, от центральной нервной системы к мышцам и внутренним органам.

Хотите всегда быть в курсе новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram – так вы точно не пропустите ничего интересного!

Как добывают электричество?

Добыча электричества включает в себя несколько этапов и использует различные методы и технологии. Так, тепловые электростанции используют тепло, полученное путем сжигания угля, нефти, газа, природного газа или использования ядерного топлива для выработки электричества, а гидроэлектростанции – энергию падающей воды.

Если говорить несколько проще, то электричество добывается различными способами, в зависимости от доступных ресурсов и технологий. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, связанные с экологическим воздействием, затратами и эффективностью.

Электроэнергия, которая поступает в наши дома, вырабатывается электростанциями. Изображение: sdelanounas.ru

Тепловые, гидроэлектростанции и атомные электростанции обеспечивают основную часть мирового производства электроэнергии, в то время как возобновляемые источники, такие как ветер и солнце, набирают популярность благодаря своей экологической чистоте.

Не пропустите: Новое открытие в медицине: электричество помогает заживлять раны в 3 раза быстрее

Итак, что же в таком случае представляет собой статическое электричество? Наиболее подробное объяснение звучит так: статическое электричество – это форма электричества, возникающая в результате дисбаланса между положительными и отрицательными зарядами внутри материала, который возникает, когда электроны (отрицательно заряженные частицы в атоме) перемещаются из одного материала в другой.

Если материал, принимающий электроны, изолирован или не является электрическим проводником, он удерживает электроны, что приводит к накоплению электрического заряда. Поскольку этот заряд неподвижен, его называют статическим электричеством. Когда условия позволяют накопленному заряду течь, избыток статического электричества разряжается, и оно превращается в текущее электричество.

Притяжение волос к наэлектризованному шарику – это статическое электричество. Изображение: cdn.hswstatic.com

Если же говорить проще, то статическое электричество возникает из-за трения между двумя материалами, в результате чего электроны переходят с одного объекта на другой. Например, если вы трете воздушный шарик о волосы, шарик может забрать электроны у ваших волос. В результате шарик становится отрицательно заряженным, а волосы – положительно заряженными.

Больше по теме: Альтернативная энергия: как компании вырабатывают электричество за счет движения людей?

Теперь, когда шарик заряжен, он может притягивать легкие предметы, такие как кусочки бумаги. Это происходит потому, что положительные заряды в бумаге притягиваются к отрицательному заряду на шарике. Точно так же, когда вы снимаете синтетическую одежду, то можете услышать треск и увидеть маленькие искры – это и есть статическое электричество.

Некоторые из наиболее известных способов использования статического электричества применяются в воздушных фильтрах и устройствах для удаления пыли, которые используют разницу в зарядах между материалами для удаления частиц, находящихся в воздухе.

Когда электростатически заряженные частицы воздуха проходят через систему фильтров, слои фильтра, имеющие противоположный заряд, улавливают их и удерживают в ловушке. Однако накопление статического заряда не всегда полезно.

Статическое электричество можно использовать для различных забавных экспериментов и демонстраций. Изображение: sofamel.com

Это может привести к повреждению важных электрических компонентов компьютерных микросхем и других компонентов электрических цепей. Кроме того, трение, возникающее при перекачивании жидкостей по шлангам или трубопроводам, может привести к накоплению статического заряда, который может быть опасен, если эти жидкости или выделяемые ими газы являются легковоспламеняющимися. При соприкосновении с заземленным предметом этот статический заряд может вызвать искру, которая может воспламенить эти материалы.

Чтобы избежать неприятных сюрпризов со статическим электричеством, ученые рекомендуют использовать увлажнители воздуха (все потому, что в сухом воздухе статическое электричество образуется чаще, поэтому увлажнитель может помочь), а также антистатические спреи, которые можно распылять на одежду, чтобы предотвратить накопление зарядов.

Читайте также: Почему электричество издает гудящий звук?

Нелишним будет подумать и о заземлении – если вы носите обувь с проводящей подошвой или дотрагиваетесь до металлических предметов, это поможет разрядить статическое электричество.