Откуда берется статическое электричество? Ученые смогли это выяснить только спустя несколько тысяч лет

Мы регулярно сталкиваемся со статическим электричеством в повседневной жизни, но только сейчас ученые нашли ему объяснение. Источник фото: jacksonandsons.com

Со статическим электричеством в повседневной жизни мы сталкиваемся повсюду. Например, снимая с себя шерстяной свитер, вы можете почувствовать, как за ним тянутся ваши волосы и издают характерное потрескивание. Также наверняка многие помнят школьный опыт с эбонитовой палочкой, который наглядно демонстрирует, как возникает статическое электричество. Но, несмотря на то, что это явление чрезвычайно распространено, более 2500 лет ученые не могли найти четкое объяснение тому, как возникает статическое электричество. Но теперь, похоже, эту загадку удалось разгадать.

Статическое электричество – это совокупность явлений, связанных с возникновением и сохранением электрического заряда на поверхности диэлектриков. Проще говоря, трение предметов друг о друга генерирует статическое электричество. Оно может возникать даже когда мы просто гладим кошку или шаркаем ногами по ковру.

Впервые об этом явлении люди узнали еще в древности. Предположительно, первое упоминание о нем принадлежит древнегреческому философу Фалесу Милетскому. Более 2500 лет назад он обнаружил, что потертый о шерсть янтарь начинает притягивать к себе легкие предметы, например, перья или кусочки сухой травы.

Статическое электричество возникает в результате трения двух предметов. Источник фото: news365.ru

Возможно, в школе вы проводили подобные опыты — терли о шерстяной свитер или волосы пластиковую линейку либо, например, ручку, и она начинала притягивать к себе бумагу. Причина этого явления заключается в том, что при трении разных предметов друг о друга происходит перераспределение электронов с образованием на поверхностях этих предметов электрических слоев с разными знаками электрических зарядов.

Фактически атомы и молекулы одного вещества, которые имеют более сильное притяжение, отрывают электроны от другого вещества. Собственно говоря, на этом познания ученых о статическом электричестве застопорились на длительное время. Почему трение генерирует статическое электричество в любых изоляторах — было неясно.

Исследователи Северо-Западного университета (США) смоделировали статический заряд в наноразмерном масштабе. Это позволило им обнаружить, что трение материалов друг о друга вызывает изменения на их поверхности. То есть трение изгибает крошечные выступы на поверхности этих материалов. Эти изогнутые, деформированные выступы вызывают напряжение. Об этом авторы сообщают в издании Physical Review Letters.

Схема возникновения статического электричества. Источник фото: naked-science.ru

Образование статического электричества, по мнению ученых, связано с понятием “упругий сдвиг”. Это явление возникает каждый раз, когда поверхность сопротивляется скольжению. Передняя и задняя части скользящего объекта испытывают разные силы, связанные с сопротивлением. Эта разница сил приводит к тому, что возникает перемещение электрических зарядов. В результате на передней и задней частях объекта накапливаются разные электрические заряды.

Например, когда вы толкаете чашку на столе, она начинает двигаться, но сопротивляется движению, при этом происходят разные деформации с передней и задней части. Это заставляет электрические заряды двигаться и генерировать ток.

Надо сказать, что исследователи еще в 2019 году обнаружили, что в образовании статического электричества ключевую роль играют шероховатости, трущихся друг о друга поверхностей. Однако до конца понять как это работает, удалось только сейчас.

Статическое электричество способно повредить компьютерные микросхемы. Источник фото: izmerenia.by

Обычно статическое электричество, заставляющее волосы становиться дыбом, вызывает только улыбку. Различные опыты с ним воспринимаются просто как забава. Однако, по мнению ученых, на самом деле оно не такое безобидное, как многие предполагают. Например, на взрывоопасных промышленных объектах искры статического электричества могут стать причиной пожара или даже взрыва.

Также также статическое электричество может мешать равномерному дозированию порошкообразных фармацевтических препаратов. Еще большую угрозу оно представляет для компьютерных микросхем, а также компонентов электрических цепей.

В то же время статическое электричество можно применять с пользой. Например, его можно накапливать и использовать для подзарядки гаджетов. Также ранее ученые выяснили, что зарядка зерен кофе статическим электричеством оказывает влияние на то, как они измельчаются, и даже меняет вкус напитка.

Обязательно посетите наши каналы Дзен и Telegram, здесь вас ждут самые интересные новости из мира науки и последние открытия!

По мнению исследователей, понимание того, как и почему возникает статическое электричество, поможет в будущем решить многие проблемы, которые с ним связаны, а также позволит найти ему полезное применение.