Elettricità statica: come è prodotta, tipi, esempi
L'elettricità statica è l'accumulo di carica elettrica su un elemento a riposo. Questo tipo di elettricità si manifesta quando c'è un contatto tra lo stesso numero di protoni (particelle subatomiche con carica positiva) ed elettroni (particelle subatomiche con carica negativa).
Di solito questo contatto tra protoni ed elettroni viene generato attraverso l'attrito di due elementi che hanno cariche opposte. È in questo momento in cui gli effetti dell'elettricità statica sui corpi vengono rivelati fisicamente.
Come viene prodotta l'elettricità statica?
L'elettricità statica viene prodotta quando un corpo caricato elettricamente in eccesso trasferisce l'eccesso di elettroni che ospita ad un altro corpo. Questo succede attraverso il rilascio di energia.
A sua volta, il corpo che riceve la scarica di elettroni viene caricato staticamente dal processo chiamato induzione elettrostatica. Questa scarica e carica di energia - da un corpo a un altro, rispettivamente - può avvenire attraverso scintille o qualche tipo di scarica meccanica.
Il modo più comune per percepire l'elettricità statica è attraverso lo sfregamento di due corpi caricati elettricamente con cariche opposte.
Qui il bilancio energetico è evidente, dal momento che il corpo che ha un conteggio di elettroni più elevato dà questo carico al corpo con un numero di elettroni inferiore.
Anche se un corpo ha una carica elettrostatica molto elevata, gli elettroni possono "saltare" direttamente nell'oggetto di scarica, generando così un arco elettrico a causa della rottura dielettrica dell'aria.
In sostanza, il trasferimento di elettroni da un corpo all'altro è dovuto all'interazione fondamentale tra le cariche: le cariche elettriche opposte vengono attratte e le stesse cariche elettriche si respingono a vicenda.
Ciò rende possibile che le cariche elettriche, a seconda della reazione indotta dagli altri corpi, siano trasferite da un atomo all'altro e si muovano verso la superficie dei corpi.
Di conseguenza, il trasferimento di elettroni dal corpo che ha la maggiore carica negativa nel corpo con una carica meno negativa, dando origine al fenomeno elettrostatico.
tipo
L'elettricità statica può manifestarsi in modi diversi, a seconda della natura e dello stato (solido, liquido, gassoso) dei corpi coinvolti nel processo. Pertanto, l'elettricità statica può essere presentata nei seguenti modi:
Carico tra i solidi
Questo processo, chiamato anche triboelettrificazione, si verifica quando gli elettroni vengono trasferiti tra due corpi solidi, e avviene attraverso sfregamento diretto o attrito tra i due corpi. Due esempi di questo tipo sono:
Elettricità vetrosa
Si riferisce alla carica elettrica che il vetro acquisisce quando la sua superficie viene raffreddata.
L'elettricità resinosa
Effetto analogo all'energia vetrosa che si verifica quando si sfrega una resina.
Caricamento di liquidi
I liquidi possono essere caricati elettricamente trasportandoli attraverso tubi o interagendo con particelle solide come la polvere. In entrambi i casi si tratta di contatti tra solidi e liquidi.
Allo stesso modo, possono anche essere caricati elettrostaticamente quando interagiscono con i gas. Tuttavia, il carico tra i liquidi avviene solo tra liquidi molto isolanti.
Carico di gas
I gas, da soli, non sono elettricamente cariche. Tuttavia, è comune osservare i processi in cui un gas funge da mezzo di trasporto tra corpi solidi o liquidi.
In questo modo, i gas svolgono un ruolo secondario in questo tipo di processo, poiché servono solo come collegamento tra la carica elettrostatica e gli elementi di scarica.
Caricamento di polveri
È molto comune osservare il trasferimento di elettroni tra le polveri elettricamente cariche, a causa della natura dei materiali e della varietà di proprietà, forme e dimensioni che possono verificarsi nell'interazione.
Esempi reali
L'elettricità statica è presente nella vita di tutti i giorni. Ad esempio, abbiamo tutti assistito agli effetti dell'elettricità capillare, popolarmente conosciuta come effetto crespo o ispido.
Qui presentiamo alcuni esempi reali di elettricità statica per esporre casi comuni estratti dalla vita stessa:
- Gonfia un pallone ad aria, annodalo e sfregalo contro i capelli per trasferire il carico dai capelli al pallone. Vedrai come i tuoi capelli aderiscono al palloncino a causa della carica elettrostatica, a volte sfidando l'effetto della gravità.
- Metti un po 'di sale o pepe su una superficie piana. Sfrega contemporaneamente un cucchiaio di plastica con un panno di lana, il trasferimento del carico avviene dal panno al cucchiaio. Quindi, porta il cucchiaio verso il sale o il pepe. Vedrai come le particelle si avvicineranno al cucchiaio a causa dell'attrazione di cariche elettriche opposte.
- Muovi il pettine più volte, soprattutto se c'è poca umidità nell'ambiente. Il pettine viene caricato con elettricità statica mediante il trasferimento di elettroni dai capelli al pettine. Quindi porta il pettine verso piccoli pezzi di stoffa: vedrai come questi sono attaccati al pettine dall'attrazione delle cariche elettriche opposte.
- I raggi sono una forma di elettricità statica, poiché le nuvole, avendo il contatto diretto con le molecole dell'aria, adottano una certa carica elettrica che devono trasferire per bilanciare il loro sistema. L'unica alternativa per trasferire l'eccesso di elettroni è trasferire questa ulteriore carica in un'altra nuvola attraverso l'aria; lì i raggi avvengono.
Hai dei rischi per la salute?
L'elettricità statica comporta rischi per la salute se non vengono prese le opportune precauzioni.
Secondo l'Amministrazione per la salute e la sicurezza sul lavoro, conosciuta con il suo acronimo inglese come OSHA, in caso di generazione di scariche ad alto voltaggio può provocare shock dolorosi nelle persone.
Se il contatto improvviso è fatto con un oggetto caricato elettrostaticamente, la carica può fluire attraverso il corpo della persona, generando una scossa elettrica.
In tal caso, le conseguenze vanno da un'ustione a un'affezione cardiaca, a seconda del percorso dell'elettricità statica nel corpo.
Allo stesso modo, l'elettricità statica può essere una fonte di accensione per sostanze infiammabili e connessioni elettroniche sensibili ai danni.
