Was ist statische Elektrizität und welche Ursachen it- das Zeug Erklären
Z ap! Wenn ein Blitz auf den Boden springt, erhalten wir eine plötzliche, sehr lebendige Demonstration der Kraft der statischen Elektrizität (elektrische Energie, die in einem Ort gesammelt hat). Die meisten von uns wissen, dass statische aufbaut, wenn wir die Dinge aneinander reiben, aber das ist nicht wirklich eine befriedigende Erklärung ist. Was ist es über Dinge zu reiben, die ein elektrisches Phänomen erzeugt? Obwohl Blitz ein spektakuläres Beispiel von statischer Elektrizität ist, ist es nicht etwas, das wir nutzen können. Aber es gibt viele andere Orte, an denen statische Elektrizität unglaublich nützlich ist; von Laserdruckern und Kopierern, um die Verschmutzung-Zerschlagung Kraftwerke, können statische wirklich fantastisch sein. Werfen wir also einen genaueren Blick auf, was es ist und wie es funktioniert!
Foto: Ein Blitz ist eine große Freisetzung von statischer Elektrizität, in denen auf den Boden, elektrische Energie Trieb vom Himmel in einem plötzlichen, improvisiert, elektrischen Strom verbauten. Bild von David Parsons mit freundlicher Genehmigung von US DOE / NREL (Department of Energy / National Renewable Energy Laboratory).
Was ist statische Elektrizität?
Wir nehmen Strom für selbstverständlich: es ist leicht zu vergessen, dass Häuser, Büros und Fabriken erst seit Ende des 19. Jahrhunderts, die in dieser sauberen und bequemen Art und Weise betrieben wurden, im weiteren Laufe der menschlichen Geschichte, keine Zeit ist alles . Es war im 19. Jahrhundert, die Pioniere wie Alessandro Volta. Michael Faraday. Joseph Henry. und Thomas Edison rechnete die Geheimnisse der Elektrizität aus, wie es zu produzieren, und wie man es sinnvoll, Dinge zu tun. Davor war Strom weitgehend eine Kuriosität: es war sehr interessant für die Wissenschaftler mit zu studieren und zu spielen, aber es gab nicht viel anderes konnten sie damit machen. In diesen Tagen Menschen gekocht und erhitzten ihre Häuser aus Holz oder Kohleöfen mit und zündeten ihre Zimmer mit Kerzen oder Öllampen; es gab keine solche Dinge wie Radios oder Fernseher. viel weniger Handys oder Computer.
Der „moderne Strom“, dass Kräfte alles vom Handy in der Tasche in der U-Bahn sind Sie zur Schule oder Arbeit fahren ist, was wir Strom Strom (oder elektrischen Strom) an. Es ist Energie, die einen Metalldraht von dem Ort, reist nach unten, wo es (etwas von einem gigantischen Kraftwerk zu einer winzigen Batterie) an die Sache, die es Kräfte produziert wird (oft ein Elektromotor. Heizelement. Oder Lampe). Aktuelle Strom ist immer in Bewegung, Energie von einem Ort zum anderen tragen.
Foto: Aktuelle Strom: Wenn Strom um eine geschlossene Schleife fließt, eine Schaltung genannt, können wir es verwenden, um Energie von einer Quelle zu transportieren (in diesem Fall einer Strom-Steckdose an der Wand), so tut es etwas Nützliches (in diesem Fall Erwärmung die Heizelemente auf einem elektrischen Feuer).
Vor dem 19. Jahrhundert kannte die einzige Art von Elektrizität Menschen wirklich über oder probierten, war die statische Elektrizität zu verwenden. Die alten Griechen verstanden, dass die Dinge könnten eine statische elektrische „Ladung“ (ein Aufbau statischen) gegeben werden, indem sie einfach reiben, aber sie hatten keine Ahnung, dass die gleiche Energie verwendet werden könnte, Licht oder Kraftmaschinen zu erzeugen. Einer der Menschen, die die Verbindung zwischen statischem und Strom Strom machen halfen, war amerikanische Staatsmann, Verleger und Wissenschaftler Benjamin Franklin. Im Jahr 1752, als Franklin der Geheimnisse der Elektrizität, um herauszufinden versuchte, tat er bekanntlich so durch einen Drachen in einem Gewitter fliegen ihnen einige elektrische Energie (eine extrem gefährliche Sache zu tun) zu fangen. Ein Blitz, den Kite auf den Boden gezappt nach unten und hatte Franklin nicht isoliert worden ist, könnte er auch getötet worden sind. Franklin erkannte, dass statische Elektrizität in dem Himmel Akkumulieren Strom Elektrizität wurde, als ein Blitz an die Oberfläche der Erde hinuntergetragen. Es war durch Forschung wie dies, dass er eines seiner berühmtesten Erfindungen entwickelt. der Blitzableiter (Blitzableiter). Franklins Arbeit ebnete den Weg für die elektrische Revolution der 19. Jahrhundert und der Welt wirklich verändert, wenn Menschen wie Volta und Faraday, aufbauend auf Entdeckungen Franklins, gelernt, wie man Strom nach Belieben zu produzieren und es sinnvoll, Dinge tun machen.
Potentielle und kinetische Energie
Nur schnell, nebenbei, ist es erwähnenswert, dass es eine andere Möglichkeit ist von statischem und Strom Strom zu denken und sie auf Dinge beziehen wir bereits über Energie wissen. Wir können als eine Art potentieller Energie von statischer Elektrizität denken. es ist Energie bereit gespeichert und wartet etwas Nützliches für uns zu tun. In ähnlicher Weise ist der Strom Strom (grob gesagt) analog zu kinetischer Energie. Energie in Bewegung, wenn auch von einer elektrischen Art. So wie Sie potentielle Energie in kinetische Energie (zum Beispiel, indem man eine kühne Rolle eines Hügel hinunter) drehen können, so dass Sie die statische Elektrizität in Strom Strom verwandeln können (das ist, was ein Blitz des Fall ist) und wieder zurück (das ist, wie ein Van de Graaff-Generator arbeitet).
Was macht statische Elektrizität?
Bis vor ein paar Jahren, Wissenschaftler waren davon überzeugt, dass sie statische Elektrizität zu verstehen und genau, wie es funktioniert. Die Erklärung ging so.
Genau wie die alten Griechen, neigen wir dazu, die statische Elektrizität aus zu denken, kommt Dinge zu reiben. Also, wenn Sie in einem Haus mit Nylonteppiche und Metall doorknobs leben, werden Sie bald erfahren, dass Ihr Körper eine statische Ladung aufbaut, wenn Sie über den Boden laufen, die entladen kann, wenn Sie einen Türgriff berühren, können Sie einen kleinen elektrischen Schlag zu geben. In den meisten Schulversuche, lernen wir auch über statische durch Dinge zu reiben. Sie haben wahrscheinlich den Trick versucht, wo man einen Ballon auf Ihre Kleidung reiben sich daran halten zu machen? Man könnte daraus schließen, dass statische Elektrizität irgendwie verbunden ist, die Reibung, dass es der Akt etwas von Reiben kräftig, dass eine Anhäufung von elektrischer Energie erzeugt (in der gleichen Art und Weise, dass die Reibung Wärme erzeugen kann und sogar Feuer).
Die triboelektrische Wirkung
Die triboelektrische Serie
Wenn Sie mit verschiedenen Materialien experimentieren, einige Verstärkung positive Ladungen zu finden, wenn sie gerieben sind und einige Verstärkung negative Ladungen; einige Materialien gewinnen auch mehr Ladung als andere. Es stellt sich heraus, dass wir Materialien, um nach der Ladung Rang können sie gewinnen, uns eine Art Rangliste der Materialien geben von positiv auf negativ läuft. Verschiedene Bücher und Web-Seiten zeigen etwas andere Listen, aber sie alle im Großen und Ganzen aus Mineralien (positiv) durch solche Dinge wie Holz und Papier (neutral) zu Kunststoffen (negativ) laufen. Sie nicht zu viel Sorgen über die genaue Reihenfolge der Liste; es wird für alle Arten von Gründen (die Art von Glas oder die Additive in dem Latex, zum Beispiel) variieren.
+ Luft
+ Haut
+ Leder
+ Asbest
+ Glas
+ Glimmer
+ Quarz
+ Nylon
+ Wolle
+ Pelz
+ Führen
+ Seide
+ Aluminium
0 Papier
0 Cotton
0 Stahl
0 Holz
- Bernstein
- Latex
- Hartgummi
- Nickel
- Kupfer
- Messing
- Silber
- Gold
- Platinum
- Polyester
- Polystyrol
- Neopren
- Saran ( "Cling Film")
- Polyethylen
- Polypropylen
- Polyvinylchlorid (PVC)
- Selen
- Teflon
- Silikon-Kautschuk
- Ebonite (sehr hart vulkanisierten Kautschuk)
Rethinking statische Elektrizität
Was haben Sie gerade lesen ist die traditionelle, das weithin akzeptierte Erklärung der statischen Elektrizität und du wirst es immer noch finden, dass die Art und Weise in den meisten Schul Büchern beschrieben.
Artwork: Oben: Die traditionelle Theorie sieht eine statische Ladung auf einem Ballon als auch von geladenen Teilchen über die Oberfläche verteilt. Unten: Nach den neuesten Erkenntnissen, eine statische Ladung ist eigentlich ein Zufall „Mosaik“ von viel größeren Ladungen, die sowohl positive als auch negativ sein können, und die summieren sich zu einer Gesamtladung. In diesem Fall gibt es viel mehr negative Ladung als positiv (gelb als rot), so dass unser Ballon hat eine negative Gesamtladung.
Weiterführende Literatur
einfache Einführungen
Komplexere Artikel
Was nützt statische Elektrizität?
Jetzt statische Elektrizität ist alles sehr interessant, aber was möglich nützt es? Sie können nicht Toast von einem Blitz machen und Sie können Ihr Mobiltelefon einfach durch Reiben seines Falles auf Ihrem Pullover nicht geladen. Man könnte denken, statische einer jener faszinierend ist, aber letztlich ziemlich nutzlos Bits der Wissenschaft, die keine praktischen Anwendungen hat, aber Sie würden sich irren: statische Elektrizität in allen Arten von Alltagstechnik verwendet wird!
