חשמל סטטי: איך הוא מיוצר, סוגים, דוגמאות - גוּפָנִי - 2025

חשמל סטטי הוא הצטברות של מטען חשמלי על אלמנט נמצא במנוחה. חשמל מסוג זה בא לידי ביטוי כאשר יש מגע בין אותה כמות של פרוטונים (חלקיקים תת אטומיים טעונים לחיוב) לבין אלקטרונים (חלקיקים תת אטומיים טעונים באופן שלילי).

בדרך כלל מגע זה בין פרוטונים לאלקטרונים נוצר באמצעות חיכוך של שני אלמנטים שיש להם מטענים מנוגדים. נכון לעכשיו ההשפעה של חשמל סטטי על גופים ניכרת באופן פיזי.

איך מייצרים חשמל סטטי?

חשמל סטטי מופק כאשר גוף טעון בצורה חשמלית מוגזמת מעביר את עודפי האלקטרונים שהוא מאכלס בגוף אחר. זה קורה דרך שחרור אנרגיה.

בתורו, הגוף שמקבל את פריקת האלקטרונים טעון סטטי בתהליך שנקרא אינדוקציה אלקטרוסטטית. פריקה וטעינה של אנרגיה - מגוף לגוף, בהתאמה - יכולים להתרחש באמצעות ניצוצות או פריקה מכנית כלשהי.

הדרך הנפוצה ביותר לתפיסת חשמל סטטי היא באמצעות שפשוף של שני גופים טעונים חשמליים עם מטענים הפוכים.

כאן ניתן להצביע על איזון האנרגיה, מכיוון שהגוף עם ספירת אלקטרונים גבוהה יותר מוותר על מטען זה לגוף עם ספירת אלקטרונים נמוכה יותר.

גם אם לגוף יש מטען אלקטרוסטטי גבוה מאוד, האלקטרונים עשויים "לקפוץ" ישירות לעבר אובייקט הפריקה, ובכך לייצר קשת חשמלית כתוצאה מהתמוטטות הדיאלקטרי של האוויר.

בעיקרו של דבר, העברת אלקטרונים מגוף לגוף נובעת מהאינטראקציה הבסיסית בין מטענים: מטענים חשמליים מנוגדים מושכים וכמו מטענים חשמליים דוחים זה את זה.

זה מאפשר להעביר מטענים חשמליים, תלוי בתגובה שגורמים גופים אחרים, מאטום אחד למשנהו ולעבור לכיוון פני הגופים.

כתוצאה מכך העברת האלקטרונים מתרחשת מהגוף שיש לו מטען שלילי גדול יותר לגוף עם פחות מטען שלילי, מה שמוליד את התופעה האלקטרוסטטית.

סוגים

חשמל סטטי יכול להתבטא בדרכים שונות, בהתאם לאופי ומצבם (מוצק, נוזלי, גזי) של הגופים המעורבים בתהליך. לפיכך, חשמל סטטי יכול להתרחש בצורות הבאות:

טוען בין מוצקים

תהליך זה, המכונה גם אלקטרואליפוזיציה, מתרחש כאשר אלקטרונים מועברים בין שני גופים מוצקים, וזה קורה דרך חיכוך ישיר או חיכוך בין שני הגופים. שתי דוגמאות כאלה הן:

חשמל זגוגי

זה מתייחס למטען החשמלי שהזכוכית רוכשת כשמשטח השפשף שלה.

חשמל שרף

אפקט המקביל לחשמל זגוגי המתרחש בעת שפשוף שרף.

העמסת נוזלים

נוזלים יכולים להיות טעונים חשמלית על ידי הובלה דרך צינורות או על ידי אינטראקציה עם חלקיקים מוצקים כמו אבק. בשני המקרים מדובר במגעים נוזלים מוצקים.

באופן דומה, הם יכולים גם להיות טעונים אלקטרוסטסטיים על ידי אינטראקציה עם גזים. עם זאת טעינה בין נוזלים מתרחשת רק בין נוזלים מבודדים מאוד.

העמסת גז

גזים, כשלעצמם, אינם נטענים חשמלית. עם זאת, מקובל לחזות בתהליכים בהם גז משמש כאמצעי תחבורה בין גופים מוצקים או נוזליים.

באופן זה, גזים ממלאים תפקיד משני בתהליך מסוג זה, מכיוון שהם משמשים רק כחיבור בין המטען האלקטרוסטטי לבין אלמנטים פריקים.

העמסת אבקה

מקובל מאוד לחזות בהעברת אלקטרונים בין אבקות טעונות חשמליות, בגלל אופי החומרים ומגוון התכונות, הצורות והגדלים שיכולים להתרחש באינטראקציה.

דוגמאות אמיתיות

חשמל סטטי קיים בחיי היומיום. לדוגמה, כולנו עדים להשפעות של חשמל נימי, הידוע בכינויו מקורזל או שיער דוקרני.

הנה כמה דוגמאות אמיתיות לחשמל סטטי לחשיפת מקרים נפוצים מהחיים עצמם:

- פוצץ בלון אוויר, קשר אותו ושפשף אותו בשיערך כדי להעביר את העומס מהשיער לבלון. תוכלו לראות כיצד שיערכם נדבק לבלון בגלל המטען האלקטרוסטטי, תוך התריסות להשפעת הכובד לעיתים.

- על משטח שטוח מניחים מעט מלח או פלפל. במקביל לשפשף כפית פלסטיק בבד צמר, העברת המטען תתרחש מבד לכפית. ואז מקרב את כפית הקרקע למלח או לפלפל. תוכלו לראות כיצד החלקיקים ינועו לכפית עקב משיכה של מטענים חשמליים מנוגדים.

- העבירו את המסרק על שיערכם מספר פעמים, במיוחד אם יש מעט לחות בסביבה. המסרק יוטען בחשמל סטטי על ידי העברת אלקטרונים מהשיער למסרק. ואז קירב את המסרק לחתיכות בד קטנות: תוכלו לראות כיצד אלה נדבקים למסרק בגלל משיכתם של מטענים חשמליים מנוגדים.

- ברק הוא סוג של חשמל סטטי, שכן עננים, על ידי מגע ישיר עם מולקולות אוויר, מאמצים מטען חשמלי מסוים שעליו להעביר כדי לאזן את המערכת שלהם. האלטרנטיבה היחידה להעברת עודפי האלקטרונים היא העברת תשלום נוסף זה לענן אחר באוויר; שם הקרניים מתרחשות.

האם יש לך סיכונים בריאותיים?

חשמל סטטי מהווה סיכונים בריאותיים אם לא ננקטים אמצעי זהירות נאותים.

על פי מינהל הבטיחות והבריאות התעסוקתית, המכונה ראשי תיבות באנגלית בשם OSHA, במקרה של פריקות מתח גבוה הם עלולים לגרום לזעזועים כואבים אצל אנשים.

אם נוצר קשר פתאומי עם חפץ טעון אלקטרוסטטי, המטען יכול לזרום בגופו של האדם, ויוצר הלם חשמלי.

במקרה זה, ההשלכות נעות בין כוויה למחלות לב, תלוי בדרך בה עובר חשמל סטטי בגוף.

כמו כן, חשמל סטטי יכול להוות מקור הצתה לחומרים דליקים ולפגוע בחיבורים אלקטרוניים רגישים.

הפניות

1. סוגים שונים של חשמל (2016). התאושש מ: atomberg.com
2. כיצד לייצר חשמל סטטי (2017). התאושש מ: sciencing.com
3. Jonassen, N. (2000). כיצד נוצר חשמל סטטי? מר סטטיק, הנדסת תאימות 17, לא. 5. התאושש מ: incompliancemag.com
4. לוקאס, ג'יי (2015). מהו חשמל סטטי? התאושש מ: livescience.com
5. עקרונות החשמל: חשמל סטטי ודינאמי (2013). התאושש מ: redusers.com
6. Redondo, R. (2018). מילון להנדסת חשמל. אוניברסיטת סלמנקה. בית הספר הטכני הגבוה להנדסת תעשיה. התאושש מ: חשמל.usal.es
7. חשמל סטטי (2004). גודל של BCSE. BBC ©. התאושש מ: bbc.co.uk