Staattinen sähkö

Huono hiuspäivä, vai mitä? Fysiikka temppuilee taas Philipille. Hänen villapaitansa antoi hänelle sähköiskun, sitten hänelle tuli tämä outo sähköhiustyyli. Kipinöitä ja sähköä, vain neuleen riisumisesta -- mikä juttu se on? Tämän selvittämiseksi meidän on katsottava todella tarkasti Philipin hiuksia.

Kuten mikä tahansa muukin asia, Philipin hiukset koostuvat atomeista. Tässä on yksinkertaistettu malli yhdestä niistä. Keskellä on ydin, joka sisältää protoneja. Ytimen ympärillä on elektroneja. Jokainen niistä on varautunut pienellä sähkömäärällä.

Protoneilla on positiivinen varaus ja elektroneilla on negatiivinen varaus. Koska elektroneja on täsmälleen sama määrä kuin protoneja, varaukset ovat tasapainossa. Atomin yhdistetty varaus on nolla! Normaalina päivänä Philip ei koe lainkaan sähköä hiuksissaan. Mutta tämä ei ole tavallinen päivä.

Katso, mitä tapahtuu, kun Philip vetää polyesteripuseron päälleen! Polyesterin atomit hieroutuvat hiuksia vasten, ja osa hiusten elektroneista hieroutuu pois, ja kiinnittyy sen sijaan polyesteriin. Protonit ytimen sisällä ovat liian tiukasti kiinni loppuosassa hiuksia hankautuakseen helposti pois. Mutta ne elektronit lentelevät kaukana ytimen ulkopuolella. Ne on helppo repiä pois.

Ja sitä polyesteripusero tekee - se varastaa osan hiusten elektroneista! Nyt positiivisten ja negatiivisten varausten välillä on epätasapaino. Puserossa on liikaa negatiivisia varauksia, ja Philipin hiuksissa on liikaa positiivisia varauksia. Kun Philip veti neuletta päälleen, hän loi staattista sähköä. Staattinen sähkö on epätasapaino positiivisten ja negatiivisten varausten välillä.

Mutta varaukset eivät pidä epätasapainosta ollenkaan. Varautuneet hiukkaset haluavat olla siellä, missä on yhtä paljon positiivista kuin negatiivista varausta. Täyttääkseen tämän tasapainon kaipuun, positiiviset varaukset hakeutuvat kohti negatiivisia, ja negatiiviset varaukset kohti positiivisia. Vastakohdat vetävät toisiaan puoleensa. Kun Philip riisui villapaitansa, hän rikkoi tämän tasapainon.

Jokainen hius Philipin päässä menetti elektroneja, ja on nyt positiivisesti varautunut! Ja positiiviset varaukset eivät halua olla lähellä toisiaan, ne työntävät toisistaan pois -- ne hylkivät toisiaan. Jokainen hius haluaa olla mahdollisimman kaukana naapuristaan. Vastakohdat vetävät puoleensa ja samanlaiset hylkivät. Kun käsitellään varauksia fysiikassa, tilanne on aina tämä.

Sama tapahtuu niiden ylimääräisten elektronien kanssa, jotka päätyivät neuleeseen. Ne työntyvät pois toisistaan, haluten olla mahdollisimman kaukana toisistaan. Negatiivisesti varautuneet hiukkaset ovat järkyttyneitä: "Tämä paikka on täynnä elektroneja, haluamme ulos!" Ne kaipaavat tasapainoa, ja etsivät paikkaa, jossa on ylimäärin positiivisia varauksia. Elektronit hyppäävät parempaan paikkaan, jossa ne voivat tasata varauksen epätasapainoa. Näin kovasti varautuneet hiukkaset haluavat olla tasapainossa -- niiden kaipaus on niin vahva, että ne hyppäävät ilman läpi saavuttaakseen sen.

Kun elektronit siirtyvät toiseen paikkaan epätasapainoa vähentääkseen, sanomme, että ne purkautuvat. Staattinen sähkö voi purkautua hitaasti, muutama elektroni kerrallaan. Silloin et huomaa sitä. Tai se voi hypätä kerralla, kipinällä. Vedä polyesteripusero päällesi pimeässä huoneessa ja tulet näkemään!

Waaaah! Vau!