Elektryczność statyczna

Ale fryzura, prawda? To fizyka stroi sobie żarty z Filipa. Najpierw kopnął go prąd, gdy dotknął swojego swetra, a potem jego włosy zrobiły się tak dziwnie naelektryzowane. Iskry i elektryczność przy zdejmowaniu swetra? O co tu chodzi?

Aby się dowiedzieć, musimy naprawdę uważnie przyjrzeć się włosom Filipa. Tak jak każda inna materia włosy Filipa składają się z atomów. Oto uproszczony model jednego z nich. W środku atomu znajduje się jądro zawierające protony. Wokół jądra krążą elektrony.

Każdy z nich jest naładowany niewielką ilością energii. Protony mają ładunek dodatni, a elektrony ujemny. Ponieważ w atomie liczba protonów i elektronów jest identyczna, ładunki się równoważą. Łączny ładunek atomu to 0. W zwyczajny dzień Filip nie zauważa elektryczności w swoich włosach, ale to nie jest zwyczajny dzień. Spójrz, co się dzieje, kiedy Filip zakłada poliestrowy sweter przez głowę.

Atomy w poliestrze pocierają włosy i niektóre elektrony z włosów ścierają się i przylegają do poliestru. Protony w jądrze atomu są zbyt mocno przytwierdzone do włosów, więc trudno je zetrzeć, ale elektrony znajdujące się daleko od jądra łatwo się odrywają. I to właśnie robi poliestrowy sweter. Kradnie niektóre elektrony z włosów. Dochodzi zatem do braku równowagi pomiędzy ładunkami dodatnimi i ujemnymi.

Na swetrze jest nadmiar ładunków ujemnych, a na włosach Filipa za dużo ładunków dodatnich. Zakładając sweter przez głowę Filip wytworzył elektryczność statyczną. Elektryczność statyczna to brak równowagi pomiędzy ładunkami dodatnimi i ujemnymi. A ładunki nie lubią braku równowagi. Naładowane cząsteczki chcą być tam, gdzie jest tyle samo ładunków dodatnich, co ujemnych.

Aby zaspokoić tą tęsknotę za równowagą, ładunki dodatnie są przyciągane do ujemnych, a ujemne są przyciągane do dodatnich. Przeciwieństwa się przyciągają. Filip zdejmując sweter zaburzył tę równowagę. Każdy włos na głowie Filipa tracąc trochę elektronów stał się naładowany dodatnio. A dodatnie ładunki nie lubią być blisko siebie.

Odpychają się. Każdy włos chce być jak najdalej od swojego sąsiada. Przeciwieństwa się przyciągają, a podobieństwa odpychają. W przypadku ładunków w fizyce jest tak zawsze. To samo dzieje się z dodatkowymi elektronami, które znalazły się na swetrze.

Odpychają się od siebie, bo chcą być od siebie jak najdalej. Te ujemnie naładowane cząsteczki są zestresowane, bo razem z elektronami robi się im tłoczno. Chcemy się wydostać! Ponieważ tęsknią za równowagą, szukają miejsca z nadmiarem ładunków dodatnich. Elektrony przeskakują zatem do miejsca, w którym mogą przywrócić równowagę ładunków.

Naładowane cząsteczki lubią znajdować się w równowadze. Ich tęsknota za równowagą jest tak silna, że potrafią przemieszczać się nawet w powietrzu Gdy elektrony przenoszą się w inne miejsce, aby osiągnąć równowagę, mówimy, że się wyładowują. W elektryczności statycznej może dochodzić do powolnego wyładowania. Wtedy przemieszcza się jedynie kilka elektronów jednocześnie i niczego nie zauważysz. Może też nastąpić nagły skok, z widoczną iskrą.

Załóż poliestrowy sweter przez głowę w ciemnym pokoju, a sam zobaczysz.