Statische Elektrizität

Scheißtag heute, was?! Hier spielt die Physik Philipp einen Streich. Sein Pullover gab ihm einen elektrischen Schlag, dann war seine Frisur so seltsam elektrisiert. Funken und Elektrizität – beim Ausziehen vom Pullover... Was geht denn hier ab?

Um das herauszufinden, schauen wir uns Philipps Haar mal ganz genau an. So wie jeder andere Gegenstand setzt sich Philipps Haar aus Atomen zusammen. Hier ein vereinfachtes Atommodell. In der Mitte ist der Atomkern, der Protonen enthält. Um den Kern befinden sich Elektronen.

Jedes von ihnen ist mit winzigen Mengen an Elektrizität aufgeladen. Die Protonen haben eine positive Ladung, und die Elektronen eine negative. Da die Anzahl von Elektronen und Protonen identisch ist, gleichen sich die Ladungen aus. Die kombinierte Ladung des Atoms ist 0! An einem normalen Tag spürt Philipp keinerlei Elektrizität in seinem Haar.

Aber dies ist kein normaler Tag. Schau mal, was passiert, wenn Philipp einen Pullover aus Polyester anzieht! Die Atome im Polyester reiben sich am Haar. Ein Teil der Elektronen wird dabei vom Haar abgerieben und haften jetzt stattdessen am Polyester. Die Protonen im Atomkern haften zu fest am Rest der Haare und sind also nicht leicht abzureiben.

Aber die Elektronen, die weit außerhalb um den Atomkern flitzen, die lassen sich leicht abreiben. Und das ist genau das, was der Polyester-Pulli tut – er stiehlt einige der Elektronen aus dem Haar! Jetzt ist da ein Ungleichgewicht zwischen den positiven und negativen Ladungen. Der Pulli hat einen Überschuß an negativen Ladungen, und Philipps Haar einen Überschuß an positiven Ladungen. Als Philipp den Pulli über den Kopf zog, erzeugte er statische Elektrizität.

Statische Elektrizität ist ein Ungleichgewicht zwischen positiven und negativen Ladungen. Aber Ladungen hassen Ungleichgewicht. Geladene Teilchen lieben Orte, an denen die positive und negative Ladung ausgeglichen sind. Um dieses Verlangen nach Gleichgewicht zu erfüllen, werden positive Ladungen von negativen angezogen und negative Ladungen von positiven angezogen. Gegensätze ziehen sich an.

Als Philipp seinen Pullover auszog, brachte er dieses Gleichgewicht durcheinander. Jedes Haar auf Philipps Kopf verlor einige Elektronen und ist somit nun positiv geladen! Positive Ladungen mögen nicht nahe beieinander sein, sie schieben sich gegenseitig weg – sie stoßen sich ab. Jedes Haar will von seinem Nachbarn so weit weg sein wie möglich. Gegensätze ziehen sich an, Gleiches stößt sich ab.

In der Physik verhalten sich Ladungen immer so. Dasselbe passiert mit diesen zusätzlichen Elektronen, die im Pullover landeten. Sie schieben sich gegenseitig weg und wollen voneinander so weit entfernt wie möglich sein. Diese negativ geladenen Teilchen sind verärgert: "Es ist hier überfüllt mit Elektronen, wir wollen raus!" Sie sehnen sich nach Gleichgewicht und suchen nach einem Ort mit einem Überschuß an positiven Ladungen. Die Elektronen springen zu einem besseren Ort, an dem sie das Ladungsungleichgewicht ausgleichen können.

Daran kannst du sehen, wie gerne geladene Teilchen im Gleichgewicht sind – ihr Verlangen ist so stark, dass sie durch die Luft springen, um es zu erreichen. Wenn Elektronen nach einem Ort suchen, um das Ungleichgewicht zu verringern, sagen wir: Sie entladen sich. Statische Elektrizität kann sich langsam entladen, Elektron für Elektron. Dann merkst du es gar nicht. Oder sie entlädt sich auf einmal – mit einem Funken.

Ziehe im Dunkeln einen Pulli aus Polyester über deinen Kopf und du wirst schon sehen!