След хиляди години най-накрая знаем кое създава статичното електричество

Статичното електричество е нещо, с което се сблъскваме навсякъде в ежедневието си. Така например, когато сваляме вълнения си пуловер, усещаме как косата ни се дърпа от него и издава характерен звук на пращене. Също така много хора вероятно си спомнят училищния опит с ебонитна пръчка, която ясно демонстрира как възниква статичното електричество. Но въпреки факта, че това явление е изключително често срещано, в продължение на повече от 2500 години учените не могат да намерят ясно обяснение за това как възниква статичното електричество. Сега обаче изглежда, че тази тайна е разгадана.

Какво всъщност представлява статичното електричество

Статичното електричество е съвкупност от явления, свързани с генерирането и съхраняването на електрически заряд върху диелектрични повърхности. Казано по-просто, триенето на предмети един в друг генерира статично електричество. То може да възникне дори когато просто галим котката или разтъркваме краката си върху килима.

За първи път хората са научили за това явление още в древни времена. Вероятно първото споменаване на това явление принадлежи на древногръцкия философ Талес от Милет. Преди повече от 2500 години той открива, че кехлибар, натрит върху вълна, започва да привлича леките предмети, например пера или късчета суха трева.

Може би сте правили подобни експерименти в училище – търкали сте пластмасова линийка или например химикалка във вълнения си пуловер или косата си и тя е започнала да привлича малки късчета хартия. Причината за това явление е, че при триене на различните предмети един в друг се извършва преразпределение на електроните с образуване на електрически слоеве с различни знаци на електрическите заряди върху повърхностите на тези предмети.

Всъщност атомите и молекулите на едното вещество, които имат по-силно привличане, изтеглят електроните от другото вещество. Всъщност именно тук познанията на учените за статичното електричество дълго време бяха в застой. Не беше ясно защо триенето поражда статично електричество в различните изолатори.

Защо възниква статичният заряд

Изследователи от Северозападния университет (САЩ) са моделирали статичния заряд в наномащаб. Това им е дало възможност да открият, че триенето на материалите един в друг предизвиква промени на повърхността им. Това означава, че триенето огъва миниатюрните изпъкналости на повърхността на тези материали. Тези огънати, деформирани изпъкналости водят до създаването на напрежение. Авторите съобщават за това откритие във Physical Review Letters.

Този математически и компютърен модел не обяснява всички аспекти на статичното електричество, но напълно решава основната част от проблема. По-нататъшните анализи и експерименти ще помогнат на учените да разберат фините детайли, като се очаква това да доведе не само до разбиране на статичното електричество, но и до начини за неговото контролиране.

Според учените образуването на статично електричество е свързано с понятието „еластично съпротивление“. Това явление възниква винаги, когато дадена повърхност се съпротивлява на плъзгането. Предната и задната част на плъзгащия се обект изпитват различни сили, свързани със съпротивлението. Тази разлика в силите предизвиква движение на електрически заряди. В резултат на това върху предната и задната част на обекта се натрупват различни електрически заряди.

Така например, когато притиснете и започнете да плъзгате чаша върху маса, тя започва да се движи, но се съпротивлява на движението, като отпред и отзад се получават много по-различни деформации. Това предизвиква движение на електрическите заряди и генериране на ток.

Трябва да се каже, че изследователите още през 2019 г. откриха, че грапавостта на повърхностите, които се трият една в друга, играе ключова роля при образуването на статичното електричество. Въпреки това, едва сега стана възможно да се разбере напълно как се осъществява този процес.

Може ли статичното електричество да бъде опасно

Статичното електричество, което кара косата ви да настръхва, обикновено ви кара да се усмихвате. Различните експерименти с него се възприемат просто като забавление. Според учените обаче то всъщност не е толкова безвредно, колкото много хора предполагат. Например при взривоопасни промишлени съоръжения искрите на статичното електричество могат да предизвикат пожар и дори експлозия.

Статичното електричество може да попречи и на равномерното дозиране на прахообразните фармацевтични продукти. То представлява още по-голяма заплаха за компютърните микрочипове, както и за компонентите на електрическите вериги.

В същото време статичното електричество може да се използва целесъобразно. Така например то може да се съхранява и да се използва за зареждането на различните устройства. И още, преди време учени установиха, че зареждането на кафеени зърна със статично електричество влияе на начина, по който те се смилат, като по този начин дори се променя вкусът на напитката.

Според изследователите разбирането на това как и защо възниква статичното електричество в бъдеще ще помогне за решаването на много проблеми, свързани с него, както и за намирането на полезни приложения за това явление.

„Статичното електричество влияе на живота както по елементарни, така и по фундаментални начини“, казва Маркс, водещият изследовател на новата научна работа. „Удивително е колко голяма част от живота ни е повлияна от статичното електричество и колко голяма част от Вселената зависи от него.“