Electricitat est??tica
De Viquip??dia
.jpg/180px-Static_on_the_playground_(48616367).jpg)
- Per a la ci??ncia que estudia les c??rregues est??tiques vegeu Electrost??tica
El terme electricitat est??tica es refereix a l'acumulaci?? d'un exc??s de c??rrega el??ctrica a una zona amb poca conductivitat el??ctrica, un a??llant, de manera que l'acumulaci?? de c??rrega persisteix. Els efectes de l'electricitat est??tica s??n familiars per a la majoria de les persones perqu?? poden veure, notar i fins i tot arribar a sentir les guspires de les desc??rregues que es produeixen quan l'exc??s de c??rrega de l'objecte carregat es posa a prop d'un bon conductor el??ctric (com un conductor connectat a una presa de terra) o un altre objecte amb un exc??s de c??rrega per?? de polaritat oposada.
Taula de continguts |
[edita] Hist??ria
El fenomen de l'electricitat est??tica ??s conegut des de l'antiguitat, com a m??nim des del segle VI aC segons la informaci?? aportada per Tales de Milet. La recerca cient??fica sobre aquest fenomen va comen??ar quan es van poder construir m??quines capaces de generar electricitat est??tica, com el generador electrost??tic constru??t per Otto von Guericke al segle XVII. La relaci?? entre l'electricitat est??tica i les els n??vols de tempesta no va ser demostrada fins el 1750 per Benjamin Franklin.
Michael Faraday va publicar el 1832 els resultats dels seus experiments sobre la natura del que fins llavors es pensava que eren diferents tipus d'electricitat, demostrant que l'electricitat indu??da amb un imant, l'electricitat voltaica produ??da per una pila voltaica i l'electricitat est??tica eren el mateix. A partir d'aquest moment l'estudi de l'electricitat est??tica va quedar dintre del de l'electricitat en general.
[edita] Causes de l'electricitat est??tica
Els materials amb els que tractem a la nostra vida di??ria s??n formats per ??toms i mol??cules que s??n el??ctricament neutres perqu?? tenen el mateix nombre de c??rregues positives (protons al nucli at??mic) que de c??rregues negatives (electrons al voltant del nucli). El fenomen de l'electricitat est??tica requereix d'una separaci?? sostinguda entre les c??rregues positives i negatives, a continuaci?? hi ha les principals causes de que aix?? sigui possible.
[edita] Inducci?? de la separaci?? de c??rregues per contacte
Els electrons poden ser intercanviats entre dos materials per contacte i, a m??s, els materials que tenen uns electrons feblement lligats tenen tend??ncia a perdre'ls mentre que els materials que no tenen plenes les capes externes d'electrons tenen tend??ncia a guanyar-los. Aquest fenomen ??s conegut com efecte triboel??ctric o triboelectricitat i d??na com a resultat que un dels objectes que s'han posat en contacte quedi carregat positivament mentre l'altre es carrega negativament. La polaritat i la quantitat de la c??rrega neta que resta a cada material quan se separen dependr?? de les seves posicions relatives a la s??rie triboel??ctrica (una llista que classifica els materials en funci?? de la seva polaritat i la seva capacitat d'adquirir c??rrega). L'efecte triboel??ctric ??s la causa principal de l'electricitat est??tica que observem a la nostra vida di??ria i inclou la que es produeix per fregament de diferents materials.
[edita] Separaci?? de c??rregues indu??da per la pressi??
Alguns tipus de cristalls i cer??mica tenen la propietat de generar una separaci?? de c??rregues en resposta a l'aplicaci?? d'un esfor?? mec??nic, ??s el que s'anomena piezoelectricitat.
[edita] Separaci?? de c??rregues indu??da per la temperatura
Alguns minerals, com la turmalina, presenten la capacitat de ser polaritzats pe efecte de l'escalfor, ??s el que es coneix com piroelectricitat o efecte piroel??ctric. Tots els materials piroel??ctrics s??n tamb?? piezoel??ctrics, les dues propietats s??n estretament relacionades entre s??.
[edita] Inducci?? de la separaci?? de c??rregues per la pres??ncia d'un objecte carregat
Un objecte carregat posat a prop d'un altre el??ctricament neutre causar?? la separaci?? de les c??rregues de l'altre at??s que les c??rregues de la mateixa polaritat es repel??leixen mentre que les de la mateixa polaritat s'atreuen. Com la for??a deguda a la interacci?? entre les c??rregues el??ctriques disminueix r??pidament amb l'augment de la dist??ncia, l'efecte ser?? m??s gran si s??n molt a prop i els objectes seran sotmesos a una gran for??a d'atracci?? perqu?? la pres??ncia de l'objecte carregat haur?? indu??t l'allunyament de les c??rregues del mateix tipus a l'altre extrem de l'objecte que era el??ctricament neutre. Aquest efecte ??s m??s gran quan l'objecte inicialment neutre ??s un conductor el??ctric perqu?? les c??rregues tenen m??s facilitat per moure's.
??s possible induir una separaci?? de c??rregues i si l'objecte ??s convenientment connectat a terra deixar-lo carregat permanentment. Aquest ??s el sistema que utilitza el generador de Van de Graaf, un giny utilitzat habitualment per a demostrar els efectes de l'electricitat est??tica.
[edita] Desc??rrega electrost??tica
La guspira associada a l'electricitat est??tica ??s causada per la desc??rrega electrost??tica, que es produeix quan l'exc??s de c??rrega ??s neutralitzat par un flux de c??rregues des de l'entorn a l'objecte carregat o des d'aquest cap el seu entorn. En general, una acumulaci?? significativa de c??rregues nom??s pot ser persistent en zones de baixa conductivitat el??ctrica, en un entorn on molt poques c??rregues es poden moure lliurement. El flux de les c??rregues neutralitzadores es genera sovint a partir d'??toms i mol??cules neutres de l'aire que s??n separats per a format c??rregues positives i negatives, llavors es mouen en direccions oposades com un corrent el??ctric, neutralitzant l'acumulaci?? original de c??rregues. L'aire es trenca d'aquesta manera al voltant d'uns 30.000 volts per cent??metre, aquest valor depen de la humitat. La desc??rrega escalfa l'aire del voltant i produeix una guspira brillant, tamb?? provoca una ona de xoc que ??s la causant del so que es pot arribar a escoltar.
El xoc el??ctric que notem quan rebem una desc??rrega electrost??tica ??s degut a l'estimulaci?? dels nervis quan el corrent neutralitzador flueix a trav??s del cos hum??. Gr??cies a la pres??ncia d'aigua que hi ha arreu del m??n i que es mou, les acumulacions de c??rrega no arriben a ser prou importants com per a causar corrents perillosos.
[edita] Llamp
El llamp ??s un exemple d'una desc??rrega electrost??tica que es pot observar a la natura. Tot i que els detalls no s??n del tot clars, es considera que la separaci?? de les c??rregues ??s relacionada amb el contacte que hi ha entre les part??cules de gla?? que formen els n??vols de tempesta. Per?? sigui quina sigui la causa, el llamp resultant no ??s altra cosa que una versi?? a gran escala de les guspires que podem observar a les desc??rregues electrost??tiques dom??stiques. L'emissi?? de llum perqu?? la desc??rrega escalfa l'aire que hi ha al voltant del canal que segueix el corrent el??ctric i ho fa fins a una temperatura que es produeix llum per incandesc??ncia. El so del tro ??s el resultat de l'ona de xoc que es crea en expandir-se r??pidament l'aire sobreescalfat.
[edita] Perills
Malgrat la seva natura, aparentment inn??cua segons la nostra experi??ncia a la vida di??ria, l'electricitat est??tica pot tenir efectes perillosos no negligibles en situacions a les que l'acumulaci?? de c??rregues es produeix en pres??ncia de materials o dispositius sensibles.
[edita] Components electr??nics
Molts components electr??nics, en especial els dispositius semiconductors, s??n extremadament sensibles a la pres??ncia de l'electricitat est??tica i poden ser malmesos per una desc??rrega electrost??tica.
[edita] Ind??stria qu??mica
Les desc??rregues electrost??tiques poden resultar molt perilloses all?? on es tracta amb subst??ncies inflamables, una petita guspira ??s capa?? d'iniciar la ignici?? de barreges explosives amb conseq????ncies devastadores. ??s el cas de les factories que treballen amb subst??ncies en pols en pres??ncia de materials combustibles o explosius.
[edita] Exploraci?? de l'espai
A causa de la humitat extremadament baixa que hi ha al medi extraterrestre, ??s possible que es produeixin grans acumulacions de c??rregues est??tiques que s??n un perill important per als dispositius electr??nics que s'utilitzen als vehicles espacials. Tamb?? representa un risc per als astronautes, el fet de caminar sobre un terreny tan sec, com ho ??s el de la Lluna o el de Mart, provoca l'acumulaci?? d'una quantitat significativa de c??rregues el??ctriques que pot provocar desc??rregues electrost??tiques capaces de fer malb?? els aparells electr??nics.
[edita] Operacions de repostatge
Si es produeix una desc??rrega electrost??tica en pres??ncia de combustible i el seu voltatge ??s prou gran, pot provocar la ignici?? dels vapors que es desprenen del combustible. Aquest ??s un perill present a les estacions de servei i ??s una de les raons per a les quals ??s aconsellat de parar el motor mentre es fa benzina. Aquest perill tamb?? ??s present als aeroports durant les operacions de repostatge dels avions.
[edita] Vegeu tamb??
- C??rrega el??ctrica
- Desc??rrega electrost??tica
- Electrost??tica
- Generador electrost??tic
