Come funziona l'elettricità statica?

Hai mai avuto uno shock dal toccare una maniglia della porta o hai visto i tuoi capelli diventare crespi in giorni particolarmente freddi e asciutti? Se hai avuto una di queste esperienze, hai riscontrato elettricità statica. L'elettricità statica è l'accumulo di carica elettrica (positiva o negativa) in una posizione. Si chiama anche "elettricità a riposo".

Key Takeaways: elettricità statica

Una carica elettrica—definito positivo o negativo — è una proprietà della materia che provoca l'attrazione o la repulsione di due cariche elettriche. Quando due cariche elettriche sono dello stesso tipo (entrambe positive o entrambe negative), si respingono a vicenda. Quando sono diversi (uno positivo e uno negativo), si attrarranno.

L'elettricità statica si verifica quando la carica si accumula in un unico posto. In genere, gli oggetti non sono né caricati né positivamente né negativamente, sperimentano una carica complessiva di zero. L'accumulo di una carica richiede il trasferimento di elettroni da un oggetto a un altro.

La rimozione di elettroni caricati negativamente da una superficie farà sì che quella superficie si carichi positivamente, mentre l'aggiunta di elettroni a una superficie causerà la carica negativa di quella superficie. Pertanto, se gli elettroni vengono trasferiti dall'oggetto A all'oggetto B, l'oggetto A verrà caricato positivamente e l'oggetto B verrà caricato negativamente.

L'effetto triboelettrico si riferisce al trasferimento di carica (elettroni) da un oggetto a un altro quando vengono sfregati insieme, per attrito. Ad esempio, l'effetto triboelettrico può verificarsi quando si trascina un tappeto indossando calze durante l'inverno.

L'effetto triboelettrico tende a verificarsi quando entrambi gli oggetti sono elettricamente isolante, il che significa che gli elettroni non possono fluire liberamente. Quando i due oggetti vengono sfregati insieme e quindi separati, la superficie di un oggetto ha ottenuto una carica positiva, mentre la superficie dell'altro oggetto ha ottenuto una carica negativa. La carica dei due oggetti dopo la separazione può essere prevista dal serie triboelettrica, che elenca i materiali nell'ordine in cui sono inclini a caricarsi positivamente o negativamente.

Poiché gli elettroni non possono muoversi liberamente, le due superfici possono rimanere cariche a lungo, a meno che non siano esposte a un materiale elettricamente conduttore. Se un materiale elettricamente conduttore come il metallo viene toccato sulle superfici cariche, gli elettroni saranno in grado di muoversi liberamente e la carica dalla superficie verrà rimossa.

Ecco perché l'aggiunta di acqua ai capelli crespi a causa dell'elettricità statica rimuoverà l'elettricità statica. L'acqua contenente ioni disciolti, come nel caso dell'acqua del rubinetto o dell'acqua piovana, conduce elettricamente e rimuove le cariche accumulate sui capelli.

La conduzione si riferisce al trasferimento di elettroni quando gli oggetti vengono messi in contatto tra loro. Ad esempio, una superficie che è caricata positivamente può guadagnare elettroni quando tocca un oggetto caricato in modo neutro, causando il secondo oggetto viene caricato positivamente e il primo oggetto viene caricato meno positivamente rispetto al precedente era.

L'induzione non comporta un trasferimento di elettroni né un contatto diretto. Piuttosto, usa il principio che "simili cariche si respingono e cariche opposte si attraggono". L'induzione avviene con due conduttori elettrici, perché consentono alle cariche di muoversi liberamente.

Ecco un esempio di ricarica per induzione. Immagina che due oggetti metallici, A e B, siano messi in contatto tra loro. Un oggetto caricato negativamente viene posizionato a sinistra dell'oggetto A, che respinge gli elettroni sul lato sinistro dell'oggetto A e li fa muovere verso l'oggetto B. I due oggetti vengono quindi separati e la carica si ridistribuisce sull'intero oggetto, lasciando l'oggetto A caricato positivamente e l'oggetto B caricato complessivamente negativamente.

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