Elektryczność statyczna jest znana od starożytności, ale jeszcze do niedawna nie wiedzieliśmy o niej wszystkiego. Tales z Miletu żył co prawda w VI w. p.n.e., a jednak zauważył, że pocieranie bursztynu kawałkiem futra powoduje przyciąganie drobnych cząsteczek kurzu. To — wraz z przyciąganiem włosów przez balon czy też kartek przez rurkę z PCV — efekt elektrostatyki. I dopiero teraz wiemy, jak naprawdę to działa.
Naukowcom udało się określić, co tak naprawdę dzieje się na poziomie atomowym. Odpowiedź jest dość zaskakująca, ale prosta: początek i koniec tarcia wywołują różne siły, co prowadzi do powstania różnic w ładunkach między przednią a tylną częścią pocieranych obiektów. Owa nierównowaga powoduje wszelkie znane nam efekty elektryczności statycznej.
Wcześniejsze próby wyjaśnienia tego fenomenu opierały się na niezbyt przekonujących założeniach. Wszystko sprowadza się do różnic w odkształceniach, które prowadzą do wytworzenia się prądu elektrycznego.
Elektryczność statyczna od dawna interesowała naukowców. Kiedy generowana jest przez pocieranie dwóch powierzchni, proces ten nazywamy efektem tryboelektrycznym. Mimo że sam efekt tryboelektryczny był znany od wieków, jego szczegółowe wyjaśnienie nastręczało wielu problemów badaczom. W 2019 roku naukowcy odkryli, że pocieranie powoduje mikroskopijne odkształcenia na powierzchniach materiałów, co z kolei generuje napięcie.
W najnowszych badaniach zespół poszedł o krok dalej. Opracowali model matematyczny, który oblicza prąd elektryczny wytwarzany podczas tarcia. Wyniki obliczeń zgadzały się z danymi eksperymentalnymi, co potwierdziło słuszność nowego modelu. Kluczowa okazała się zdolność konkretnego materiału do wytrzymywania naprężeń ślizgowych. W skrócie, gdy pocieramy dwa materiały, opierają się one ruchowi, co generuje tarcie i prowadzi do nagromadzenia ładunków, które następnie oddziałują z otoczeniem.
Jednak mimo tego, naukowcy nadal nie zdołali wyjaśnić wszystkich aspektów tryboelektryczności. Jak często bywa w nauce, jedno odkrycie prowadzi do kolejnych pytań. Kolejne badania i eksperymenty pomogą lepiej poznać ten proces i – być może – nauczyć się go kontrolować.
Zrozumienie elektryczności statycznej może mieć ogromne znaczenie praktyczne. Nagromadzenie ładunków może prowadzić do problemów w przemyśle, zwłaszcza przy produkcji czy w turbinach wiatrowych, gdzie iskry mogą zostać przeniesione na materiały łatwopalne. Co ciekawe, elektrostatyka mogła odegrać kluczową rolę w powstaniu naszej planety – to ona prawdopodobnie związała pierwsze ziarna pyłu, które stworzyły Ziemię miliardy lat temu.
Elektrostatyka ma ogromny wpływ i na nasze życie i na dzieje Wszechświata. Na co dzień patrzymy na nią przez pryzmat prostych efektów jej oddziaływania oraz... eksperymentów naukowych w szkole. Okazuje się jednak, że jest ona istotniejsza, niż nam się wydaje. I — choć wydaje się to nieprawdopodobne — nie wiedzieliśmy o niej wszystkiego.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
