Statische Elektrizität – was ist das?

"Statische Elektrizität" ist ein ziemlich schlechter Name für die Situation, in der ein großes Objekt eine elektrische Nettoladung besitzt . "Static", mit nichts dahinter, ist ein schlechter Name für "excess charge". Alle Objekte aus gewöhnlicher Materie (*) enthalten sowohl positive als auch negative elektrische Ladungen, die jeweils die gleiche Größe haben, in Form von Protonen bzw. Elektronen. In den meisten Fällen sind diese in gleicher Anzahl vorhanden und somit besitzt das Objekt keine Nettoladung . In manchen Fällen kann es jedoch einen Überschuss oder Mangel des einen gegenüber dem anderen geben, dh wir haben mehr Elektronen als Protonen oder mehr Protonen als Elektronen im Objekt, und wir sagen in dieser Situation, dass eine Nettoladung existiert denn die Summe der beiden ist dann nicht mehr Null. Der Grund, warum wir es nicht tunObjekte mit Nettoladungen zu sehen, liegt daran, dass die starken Kräfte zwischen den Ladungen dazu führen, dass sie einen Weg finden, die Dinge auszugleichen - z Elektronen (da sich Protonen nicht leicht bewegen können) in oder aus der umgebenden Luft stehlen, bis sie wieder ladungsneutral ist.

"Elektrostatik" ist der Spezialfall der elektromagnetischen Theorie, in dem wir eine physikalische Situation betrachten, in der elektrische Ladungen vorhanden sind, sich aber nicht bewegen . Ein stationäres physisches Objekt, das an einer Nettoladung "statischer Elektrizität" festhält, die sich nicht ändert, ist ein Beispiel für die Art von Situation, die in der Elektrostatik behandelt wird. Mathematisch besteht es darin, das Problem der Berechnung des elektrischen Feldes zu untersuchen$\mathbf{E}$im eingeschränkten Fall der beiden Maxwell-Gleichungen des elektrischen Gaußschen Gesetzes und des Faradayschen Gesetzes jeweils durch gegeben

$$\nabla \cdot \mathbf{E} = \frac{\rho}{\epsilon_0}\ \ \ \ \ \mathrm{and}\ \ \ \ \ \nabla \times \mathbf{E} = \mathbf{0}$$

Wo$\rho$ist die Ladungsverteilung im Raum - das heißt die Ladungsdichte an jedem Punkt darin, und zwar so, dass sich diese Verteilung mit der Zeit nicht ändert. Die erste Gleichung besagt, dass die Quellen des elektrischen Felds nur die Ladungsverteilung sind, und die zweite besagt, dass das Feld Energie spart, dh wenn Sie eine andere Ladung auf einem geschlossenen Weg um dieses Feld herum bewegen, erhalten Sie am Ende keine neue Energie und nein Energieverlust nach einer vollen Schaltung, oder anders ausgedrückt, eine nützliche Warnung für jeden neugierigen Amateur, der auf diesen Posten stößt, um nicht auf die falsche Spur zu gelangen, dass elektrostatische Perpetuum Mobile-Maschinen unmöglich sind.

"Elektrostatik" ist ein gültiger Begriff und akzeptabel zu verwenden. Man sollte vermeiden, von „statischer Elektrizität“ zu sprechen, und es ist höchste Zeit, dieses Wort aus dem Gebrauch zu streichen. Sprechen Sie stattdessen von „elektrisch geladenen Objekten“. Anstatt von einem Aufbau von "Statik" zu sprechen, sprechen Sie von einem Aufbau von "Ladung". Sprechen Sie nicht von „antistatischen“ Geräten, die Sie an Ihren Händen befestigen können, wenn Sie in der Nähe von empfindlichen elektrischen Geräten arbeiten, sprechen Sie stattdessen von „Lade-Shunts“.

(*) Das heißt, um die immer noch schlecht verstandene dunkle Materie auszuschließen, von der, wenn wir zumindest etwas wissen, wahrscheinlich keine Ladungen enthält, das heißt, sie besteht nur aus neutralen Teilchen, sonst wäre sie nicht "dunkel", dh unsichtbar für Licht, wobei "Licht" hier alle Formen von elektromagnetischer Strahlung bedeutet , sowohl sichtbar als auch unsichtbar für das menschliche Auge.

Statische Elektrizität ist der Begriff, der verwendet wird, wenn sich die Ladung nicht bewegt, sondern dort bleibt, wo sie ist.

• Wenn Sie Ihre Schuhe über einen Teppich gerieben haben, haben Sie möglicherweise eine Ladung auf dem Teppich hinterlassen. Es bleibt dort und ist statisch, bis ihm ein Weg gegeben wird, durch den es sich bewegen kann (wenn Sie es berühren).

• Wenn Sie einen Kondensator laden, der aus zwei Platten besteht, werden diese beiden Platten bald mit entgegengesetzt vorzeichenbehafteter Ladung gefüllt. Trennen Sie die Pflanzen von ihrer Umgebung, aber halten Sie sie in der Nähe. Dieser speichert nun die Ladung und ist statisch.

• Eine Batterie könnte das beste Beispiel sein. Am negativen Anschluss/Pol aufgebaute Ladung bewegt sich, wenn die Möglichkeit besteht (wenn ein Pfad zum anderen Anschluss geschaffen wird). Bis dahin ist es statisch.

Ich bin überrascht, dass Sie denken, dass der Wikipedia-Artikel Ihre Fragen nicht beantwortet.

Die Beantwortung Ihrer Frage ist offen und könnte mit einem Vergleich mit aktuellem Strom gekoppelt werden.
In vergangenen Zeiten hielt man die beiden für unterschiedliche Phänomene und es dauerte einige Zeit, bis gezeigt wurde, dass Batterien und elektrostatische Generatoren mit denselben elektrischen Ladungen zu tun hatten.

Einfach ausgedrückt hat statische Elektrizität im Demonstrationslabor mit großen Spannungen (Tausende Volt) und sehr kleinen Strömen (Picoampere) zu tun, und aktuelle Elektrizität hat mit kleineren Spannungen (Volt) und größeren Strömen (Ampere) zu tun.
Beispielsweise kann ein Blattgold-Elektroskop als Voltmeter verwendet werden und ein einfaches Elektroskop beginnt erst zu registrieren, wenn die Spannungen mehrere hundert Volt überschreiten.
Die von einem 1000-V-Netzteil erzeugte Spannung kann mit einem Drehspulen-Voltmeter gemessen werden, durch das ein Strom fließt, aber auch mit einem Blattgold-Elektroskop, das nur Strom zieht, bis die Ladung darauf einen konstanten Wert erreicht.

Meine Erwähnung sehr kleiner Ströme im Zusammenhang mit der Elektrostatik weist darauf hin, dass Ströme fließen, bis ein System einen Gleichgewichtszustand erreicht.
Statische Elektrizität hat mit Ladungen zu tun, die sich auf Isolatoren befinden, sodass sich die Ladungen nicht bewegen, sobald ein Überschuss einer Ladungsart erzeugt wird (während dieser Zeit findet eine Ladungsbewegung statt).
Hier ist etwas unklar, was mit dem Begriff Isolator gemeint ist und für die Elektrostatik bedeutet dies meist, dass die Ladung im Laufe der Zeit nicht abfließt.
Ein Glasstab kann durch Reiben aufgeladen werden, aber wenn er eine Feuchtigkeitsschicht auf der Oberfläche hat, fließen die Ladungen davon ab, da Wasser ein ziemlich guter Leiter ist. Holz ist ein gutes Beispiel dafür, dass es ein Leiter bei elektrostatischen Experimenten ist, weil es Wasser absorbiert hat.

Wiederum grob gesagt befasst sich die Elektrostatik mit einer geringen Ladungsmenge im Vergleich zu Strom, aber diese Verallgemeinerung kann leicht als begrenzt gezeigt werden, z. B. stellt ein Blitz Ströme dar, die Tausende von Ampere betragen, aber weniger als eine Sekunde dauern.

Die Begriffe statische Elektrizität und Stromelektrizität sind also eher lose Begriffe und hängen von den Umständen ab, ebenso wie die Begriffe Leiter und Isolator.
Wenn ich meine Haare kämme, wird der Kamm aus Kunststoff (ein "Isolator") aufgeladen und die Ladungen bleiben lange genug darauf, damit ich kleine Papierstücke aufheben kann, und ich würde das als Beispiel für statische Elektrizität bezeichnen.

Wenn Sie also den Wikipedia-Artikel über statische Elektrizität durchgehen, müssen Sie darüber nachdenken, wie es dazu kommt, dass sich die Ladungen für eine gewisse Zeit auf irgendeine Weise nicht bewegen können.