No kurienes rodas statiskā elektrība?
Ar statisko elektrību mēs ikdienā saskaramies bieži. Piemēram, novelkot vilnas džemperi, var dzirdēt sprakšķēšanu un tāpat daudzi droši vien atceras skolas pieredzi ar ebonīta nūjiņu. Taču, neraugoties uz to, ka šī parādība ir ārkārtīgi izplatīta, vairāk nekā 2500 gadu laikā zinātnieki nav spējuši atrast precīzu skaidrojumu, kā rodas statiskā elektrība.
Kas ir statiskā elektrība
Statiskā elektrība ir parādību kopums, kas saistīts ar elektriskā lādiņa rašanos un uzkrāšanos uz dielektriskām virsmām. Vienkāršāk sakot, priekšmetu berze vienam pret otru rada statisko elektrību. Tā var rasties pat tad, ja mēs vienkārši noglaudām kaķi.
Domājams, ka pirmo reizi par statisko elektrību ieminējās sengrieķu filozofs Tāless no Milētas. Pirms vairāk nekā 2500 gadiem viņš atklāja, ka dzintars, kas tiek paberzēts ar vilnas drānu, sāk piesaistīt vieglus priekšmetus, spalvas vai sausu zāli.
Iespējams, skolā esat veikuši līdzīgus eksperimentus – berzējot plastmasas lineālu vai pildspalvu pret vilnas džemperi vai matiem, tā sāk piesaistīt dažādus vieglus priekšmetus. Šī fenomena iemesls ir tāds, ka, berzējot dažādus priekšmetus vienu pret otru, notiek elektronu pārdalīšanās, veidojoties elektriskiem slāņiem ar dažādām elektrisko lādiņu zīmēm uz šo priekšmetu virsmām.
Vienas vielas atomi un molekulas, kurām ir spēcīgāka pievilkšanās, pievelk elektronus no otra priekšmeta. Tieši šeit zināšanas par statisko elektrību ilgu laiku bija apstājušās. Nebija skaidrs, kāpēc berze rada statisko elektrību ar jebkādiem izolatoriem.
Kāpēc rodas statiskais lādiņš
Ziemeļrietumu universitātes (ASV) pētnieki modelēja statisko lādiņu nanomērogā. Tas ļāva viņiem atklāt, ka materiālu berze vienam pret otru izraisa izmaiņas to virsmā. Tas nozīmē, ka berze izveido sīkus izvirzījumus uz šo materiālu virsmas. Šie izliektie, deformētie izvirzījumi rada spriegumu. Autori par šo atklājumu ziņo žurnālā Physical Review Letters.
Statiskās elektrības veidošanās, pēc zinātnieku domām, ir saistīta ar jēdzienu “elastīga nobīde”. Šī parādība rodas vienmēr, kad virsma pretojas slīdēšanai. Slīdošā objekta priekšējā un aizmugurējā daļa izjūt dažādus spēkus, kas saistīti ar pretestību. Šī spēku atšķirība izraisa elektrisko lādiņu kustību. Tā rezultātā priekšpusē un aizmugurē veidojas atšķirīgi elektriskie lādiņi.
Piemērs: Kad pabīdat krūzīti pa galda virsmu, tā kustībai pretojas. Krūzītes priekšpusē un aizmugurē rodas atšķirīgas deformācijas. Tas izraisa elektrisko lādiņu kustību un rada strāvu.
Jāsaka, ka pētnieki jau 2019. gadā atklāja, ka statiskās elektrības veidošanā būtiska nozīme ir virsmu, kas viena pret otru berzējas, raupjumam. Tomēr līdz galam izprast, kā tas darbojas, ir izdevies tikai tagad.
Vai statiskā elektrība var būt bīstama
Sprādzienbīstamās rūpniecības iekārtās statiskās elektrības dzirksteles var izraisīt ugunsgrēku vai pat sprādzienu. Statiskā elektrība var arī traucēt vienmērīgu pulverveida zāļu dozēšanu. Tā rada vēl lielākus draudus datoru mikroshēmām, kā arī elektrisko ķēžu sastāvdaļām.
Tajā pašā laikā statisko elektrību var izmantot lietderīgi. To var uzkrāt un izmantot sīkrīku uzlādei. Zinātnieki jau iepriekš ir atklājuši, ka kafijas pupiņu uzlādēšana ar statisko elektrību ietekmē to malšanu un pat maina dzēriena garšu.
Pēc pētnieku domām, izpratne par to, kā un kāpēc rodas statiskā elektrība, nākotnē palīdzēs atrisināt daudzas ar to saistītās problēmas, kā arī atrast tai noderīgus pielietojumus.
