Zašto nas "drmne" struja kada dodirnemo stvari?

Uobičajeno iskustvo svakog od nas je da kada dodirnemo kvaku na vratima, slavinu, krznenog kućnog ljubimca, ili čak drugu osobu, da nas pecne struja i pojavi se mala varnica. Fizika koja izaziva ovaj blagi električni udar je prilično zamršena.

Pojedini ljudi češće imaju iskustvo 'varničenja' kada dodirnu neki predmet, a razumevanje uzroka statičkog elektriciteta može im pomoći da izbegnu bar neke od ovih šokova.

Šta je statički elektricitet

Da bismo razumeli statički elektricitet, moramo da se podsetimo lekcije iz fizike i zavirimo unutar gradivnih blokova materije: atoma. Svaki atom ima jezgro u centru i nekoliko elektrona koji kruže oko ovog jezgra (nukleusa). Samo jezgro sadrži subatomske čestice koje se nazivaju protoni i neutroni.

BloombergAdria.com

Sve subatomske čestice imaju intrinzična fizička svojstva, kao što su masa, rotaciju i naelektrisanje. Naelektrisanje je ono što je uzrok kada govorimo o statičkim udarima. Ono je ili pozitivno ili negativno. Svaki elektron ima negativno naelektrisanje (-1), dok svaki proton ima pozitivno naelektrisanje (+1).

U normalnim uslovima, broj elektrona i protona u atomu je jednak. Ovo čini ukupni električni naboj atoma neutralnim. Ali naelektrisane čestice vrše silu jedna na drugu, poznatu kao elektrostatička sila. Suprotno naelektrisane (pozitivna i negativna) se međusobno privlače, dok se jednako naelektrisane odbijaju.

Unutar atoma, elektrostatička sila je ono što drži elektrone u orbiti oko jezgra. Oni koji su najudaljeniji od jezgra ponekad mogu da pobegnu, ostavljajući atom pozitivno naelektrisan (više protona nego elektrona). Nasuprot tome, drugi atomi mogu privući elektron i postati negativno naelektrisani (više elektrona nego protona).

Ova neravnoteža je ono što znamo kao statički elektricitet.

Od punjenja do pražnjenja

Recimo da je naša ruka izgradila negativno naelektrisanje skupljajući dodatne elektrone. Kada posegnemo za metalnim predmetom, elektroni preskaču, formirajući sićušnu, kratkotrajnu električnu struju.

Ta struja je ono što se naziva elektrostatičko pražnjenje: elektroni iz negativno naelektrisanog objekta skaču na pozitivno naelektrisani ako su dovoljno blizu. Pražnjenje je ono što osećamo kao udar statičkog šoka i malu varnicu. 

BloombergAdria.com

Zašto se elektroni talože na određenim objektima, kao što su naše ruke ili krzno mačke?

Odgovor leži u drugoj fizičkoj sili: trenju.

Na mikroskopskom nivou, čak ni najglatka površina nije savršeno glatka, već prilično hrapava i nepravilna. Kada dve površine klize jedna preko druge, sve ove nepravilnosti izazivaju trenje dok se "hvataju" jedna za drugu. U određenim materijalima (na primer, bakru), mala količina energije je ono što čini da ti elektroni skaču sa svojih atoma. Ova energija se može obezbediti silama kao što je trenje.

BloombergAdria.com

Zašto nas je kvaka 'pecnula'?

Ovde moramo imati na umu da li su materijali dobri provodnici elektriciteta ili su dobri u blokiranju (izolatori). LJudsko telo je veliki provodnik struje. Zato sve što je potrebno je da nam se usled trenja nakupe elektroni na našoj koži, i sledeći odgovarajući predmet koji dodirnemo će izazvati statičko pražnjenje.

Tipičan primer je ako imamo gumenu obuću i hodamo po tepihu. Trenje između dva materijala će uzrokovati da se neki od elektrona na površini tepiha prebace na gumu. Pošto je guma izolator, dodatni statički naboj će biti raspoređen po našem telu. Sledeći put kada dodirnemo drugi provodnik – recimo, nešto metalno – dobićemo statički šok.

Isti efekat imamo kada skidamo džemper ili se češljamo. Psi i mačke mogu da proizvedu statiku u svom krznu, i zato kada krenemo da ih pomazimo, dobijamo statički udar.

BloombergAdria.com

Šta možemo da uradimo da sprečimo statički udar?

Nekoliko faktora doprinosi učestalosti i intenzitetu statičkog šoka, uključujući osetljivost, veličinu tela, materijal odeće, temperaturu i vlažnost vazduha. Neki ljudi su osetljiviji na statički šok od drugih. Takođe, veće telo zahteva više naboja, tako da niži ljudi mogu biti češće pogođeni u zavisnosti od njihove odeće, okruženja i onoga što dodiruju ili površina po kojima hodaju.

Suv, hladan vazduh takođe povećava verovatnoću statičkog udara. To je zato što je suv, hladan vazduh bolji provodnik u poređenju sa vlažnim, toplim vazduhom. Iako statički šokovi nisu prijatni, obično nisu štetni. Međutim, oni mogu stvoriti smetnje, pa čak i oštetiti osetljive elektronske uređaje. Varnica statičkog elektriciteta takođe može zapaliti neke gasove, tako da je faktor rizika kod transporta nafte i gasa.

BloombergAdria.com

LJudi koji moraju da izbegnu statički elektricitet na poslu – na primer, prilikom popravke računara – mogu čak da nose antistatičke kaiševe za zglob ili struk. Ovo je traka od provodljivog materijala povezana sa žicom na jednom kraju, dok je drugi kraj žice spojen na nogu stola ili nešto drugo što prenosi dodatne elektrone na zemlju.

Takođe možete nositi mali metalni predmet u džepu, poput novčića ili ključa, i njime dodirnuti metalne površine da biste namerno ispraznili elektrone pre nego što statika ima priliku da vas udari.

Nekoliko praktičnih saveta ako želimo da smanjimo statičke udare:

• Koristite osveživač za povećanje vlažnosti vazduha u vašem domu;
• Održavajte vlažnost kože da biste smanjili trenje između tela i odeće;
• Vodite računa o tome kakvu vrstu đona imaju vaše cipele – one imaju značajnu ulogu u stvaranju statičkog naboja. Đonovi napravljeni od izolacionih materijala poput gume su gori za ovo od kože, na primer.

(Mondo.rs)