Учени обясниха феномена на статичното електричество

04 октомври 2019 г., 16:11
154

Снимка: Tomsickova Tatyana / Shutterstock

Учени хвърлиха повече светлина върху една от най-старите мистерии във физиката. Те дадоха обяснение на статичното електричество – заряда, който се натрупва, когато два изолатора (материал, чийто вътрешни електрически заряди не се придвижват свободно) се потъркат един в друг.

Първото регистрирано описание на статичното електричество е направено още от древногръцкия философ Талес от Милет преди 2600 години. Той открил, че ако втриеш кехлибар в други материали (например коноп или котешка козина), се образува именно този ефект. Вероятно обаче и пещерните хора са забелязали абсолютно същото много по-отдавна.

Въпреки това десетилетия наред никой не можеше да обясни защо втриването на предмети един в друг предизвиква искри. Днес, най-накрая, мистерията има свое обяснение – всичко се дължи на извиването на микроскопичните издатини по предметите.

На всички ни се е случвало да усетим това болезнено „боцване“, когато докоснем метален предмет, след като сме ходили по килима по чорапи. Физиците обясняват частично този феномен, след като осъзнават, че някои материали са по-предразположени към положителни, а други – към отрицателни заряди. Търкането между тях кара електроните да се придвижват от единия към другия обект, което довежда до натрупването на заряд (трибоелектричество), който в края на краищата се неутрализира.

Това обяснение може и да е било достатъчно за поколения студенти по физика, но не и за проф. Лоурънс Маркс от Северозападния университет. Той е искал да разбере какво точно предизвиква тези „влечения“ на базисно ниво. „Ясно е, че триенето генерира статичен заряд във всички изолатори, не само в кожата – казва Маркс. – С това обаче научният консенсус по въпроса се изчерпва.“ Предложените обяснения включват местно нагряване и дори ефекти от квантовата механика.

В своя труд, публикуван във Physics Review Letters, Маркс обяснява статичния заряд с факта, че нито един материал не е съвършено гладък. Онези части от повърхността, които изпъкват от останалите, се извиват по време на триенето с другия обект. В резултат на т.нар. „флексоелектрически ефект“ по тези издатини започва да се натрупва заряд.

Маркс и неговите колеги установяват, че допълнитленият заряд по тези издатини може да доведе до разлика от до 10 волта – достатъчно, че да се получи макроскопичния заряд, на който обикновено ставаме свидетели.

„Нашите открития показват, че трибо-, флексоелектричеството и триенето са неразривно свързани“, допълва Маркс.

Статичното електричество може да има много по-важни последствия от лекото „боцване“ в случаите, когато се опитваме да хванем дръжката за вратата. То може да предизвика пожари и да наруши работата на по-чувствителните оборудвания. Дори се използва при работата на лазерните принтери. Откритието на Маркс (ако се потвърди в по-нататъшни изследвания) може да спомогне за създаването на методи, които да предотвратят натрупването на този заряд.

Източник: IFLScience

Коментари