Warum zieht ein durch Haare geriebener Kamm kein Papier an, wenn er einige Zeit in Ruhe gelassen wurde?

Luft, insbesondere feuchte (hoher Wassergehalt), kann elektrischen Strom bis zu einem gewissen Grad leiten.

Elektronen werden von dem negativ geladenen Kamm abgestoßen und einige werden allmählich in die Luft gehen und sich entfernen. Auf diese Weise verliert der Kamm allmählich seine Ladung.

Vielleicht probierst du es an verschiedenen Tagen aus. Bei trockener Luft sollte die Ladung länger halten.

Es scheint, dass die Kraft schwach wurde.

Es tat. Übrigens führt Ihre Beobachtung zu allerlei interessanter Physik! (und Technologie).

Wie? Ist die Ladung verloren gegangen, obwohl der Kamm nach dem ersten Reiben unbenutzt war?

Exakt. Luft ist kein perfekter Isolator, daher "entweichen" Elektronen von der Oberfläche des Kamms und werden in die Umgebung abgegeben. Sie "springen" sozusagen einfach vom Kamm (oder "auf").

Wie @AndrewSteane angemerkt hat, ruhte der Kamm wahrscheinlich auf etwas , und (abhängig vom Material des Kamms) können elektrische Ladungen möglicherweise vom Kamm weg wandern und die Ladung ausgleichen. Auch hier beschleunigt Feuchtigkeit den Verlust.

"Luftspringen" tritt umso mehr auf, je "spitzer" ein Objekt ist. Punkte oder technisch gesprochen Regionen mit kleinem Krümmungsradius können mehr Ladungen ansammeln und diese in die Umgebung „versprühen“. Deshalb sind Blitzableiter übrigens spitz. Wenn er groß ist (was sehr hohe Spannungen erfordert!), wird dieser Effekt Koronaeffekt genannt , und wenn er sehr groß ist, ist die Entladung mit bloßem Auge sichtbar und trägt den Namen St. Elmo's Fire .

Ein weiterer Faktor ist die Luftqualität. Je mehr Feuchtigkeit, Staubpartikel oder Ionen vorhanden sind, desto leitfähiger ist die Luft und desto schneller geht Ladung verloren. Dieser Effekt wird wiederum in elektrostatischen Staubfiltern genutzt (Luft strömt in der Nähe von geladenen spitzen Stäben, und der Staub wird direkt oder durch Induktion aufgeladen und durch das elektrische Feld gegen gegengeladene Platten geschleudert; Luft, die am Feld vorbeiströmt, ist dann staubfrei , oder zumindest viel weniger staubig).

Genau das Phänomen, das Sie beobachtet haben, kann verwendet werden, um die durch Strahlung verursachte Ionisation der Luft nachzuweisen. Sie laden ein Elektroskop auf , das aus zwei sehr leichten Goldblättern in einer versiegelten Flasche mit sehr trockener, sehr sauberer Luft besteht. Unter diesen Umständen bleibt die Ladung lange erhalten, und die Blätter, die beide mit Elektrizität derselben Polarität geladen sind, stoßen sich gegenseitig ab, können also nicht herunterfallen, sondern bleiben in einer Art "A"-Form.

Wenn eine Strahlungsquelle vorhanden ist, wird die Luft im Gefäß ionisiert, die Ladung wird verteilt und die Blätter fallen herunter (ein für diesen Zweck verwendetes Elektroskop hat eine abnehmbare Außenplatte und kann - und wird - nur Strahlung erkennen im Inneren des Glases: also zum Beispiel keine Alphastrahlen. Um die schwächere Alphastrahlung zu erkennen, müssen Sie die äußere Platte der Umgebung aussetzen, und Ladung geht dann sowieso immer mit einer Geschwindigkeit verloren, die von der Luftfeuchtigkeit abhängt usw.).

Sie können auf Youtube mehrere Elektroskop-Videos sehen, die den "Ladungsverlust" mit der Zeit darstellen (ich habe nach einem gesucht, das einen schnelleren Ladungsverlust in der Nähe einer radioaktiven Quelle zeigte, aber keinen gefunden. Aber wir haben dieses Experiment vor Jahren an meiner Schule durchgeführt ).

Sie können sogar selbst ein Elektroskop bauen und sehen, wie die Ladung unter verschiedenen Bedingungen mit der Zeit abnimmt. Es gibt auch mehrere Tutorials auf Youtube ("Machen Sie Ihr eigenes Elektroskop").

Die Ladung auf dem Kamm wird im Laufe der Zeit langsam in die Umgebung oder das Papier abgeleitet. So wird die Nettoladung nach einiger Zeit Null und der Kamm verliert seine attraktive Eigenschaft.

Ja, Ladung kann so verloren gehen.

Sie fragen sich, warum die elektrostatische Aufladung nicht unbegrenzt bestehen bleibt? Weil es ausläuft. Worauf auch immer es sitzt, es ist kein perfekter Isolator. Selbst wenn sie in der Luft schwebt, ist die Luft auch keine!

Oder fragen Sie sich, warum derselbe Kamm, der durch dasselbe Haar gerieben wird, nach mehreren Versuchen weniger effektiv ist? Wahrscheinlich Fett in Ihrem Haar, das als Leiter fungiert.

Luft ist ein elektrischer Isolator, aber hin und wieder wird eines der Luftmoleküle durch ein natürliches Umweltereignis ionisiert (z. B. wenn es von einem ultravioletten Photon oder einem Teilchen der kosmischen Strahlung getroffen wird), um ein positives Ion und ein freies Elektron zu erzeugen. Luft enthält aufgrund des natürlichen radioaktiven Zerfalls von Radongas auch eine geringe Menge an Ionen. Das Radon-Isotop ²²² Rn entsteht durch den radioaktiven Zerfall des Radium-Isotops ²²⁶Ra. Dieses Isotop des Radiums ist extrem verdünnt, aber im Boden in natürlicher Umgebung allgegenwärtig: Es kommt in Uranerzen, Phosphatgestein, Schiefer, Granit, Gneis, Schiefer und in geringerem Maße in gewöhnlichen Gesteinen wie Kalkstein vor. Als solches ist Radon in unterschiedlichen, geringen Mengen weltweit in der Luft allgegenwärtig und trägt zur Bildung von Ionen in der Luft bei: Jedes zerfallende Radonatom stößt ein positiv geladenes Ion (Alphateilchen) aus und wandelt sich in sein Tochteratom um Produkt (Polonium ²¹⁸ Po), das aufgrund der Ladungserhaltung zunächst selbst als geladenes Ion vorliegt. ²¹⁸Po ist auch radioaktiv und zerfällt nach einiger Zeit, wodurch mehr Luftionisierung entsteht und so weiter. Das durch statische Ladung auf dem Kamm erzeugte elektrische Feld beschleunigt die positiven Ionen und freien Elektronen in entgegengesetzte Richtungen, und diejenigen von ihnen, die die entgegengesetzte Ladung zum Kamm haben, werden zum Kamm hingezogen, was bei Kollision zur Neutralisierung von Ladungsquanten führt. Ein solches Quant ist winzig, aber solche Kollisionen passieren so häufig, dass die Ladung langsam abfließt und schließlich zu einer vollständigen Neutralisierung führt.

Als Antwort auf Ihre Kommentare unter anderen Antworten (paraphrasiert den relevanten Teil):

Wird die Umwelt nicht so negativ aufgeladen?

Das tut es, aber während Sie den Kamm negativ aufgeladen haben, indem Sie ihn in Ihrem Haar gerieben haben, haben Sie gleichzeitig auch Ihr Haar aufgeladen - es ist nur so, dass Ihr Haar die entgegengesetzte (positive) Ladung in der gleichen Größenordnung erhalten hat. Die auf Ihrem Haar angesammelte statische Ladung entlädt sich auf die gleiche Weise wie die auf dem Kamm angesammelte Ladung. Die Umgebung erhält etwas positive Ladung von Ihrem Haar und etwas negative Ladung von dem Kamm, aber die Nettoladung sowohl vom Kamm als auch vom Haar ist letztendlich Null.

Indem Sie den Kamm in Ihr Haar rieben, haben Sie keine Ladung aus dem Nichts erzeugt; Sie haben gerade ein Ladungsungleichgewicht erzeugt, weil der Kamm einige negativ geladene Partikel aus dem Haar gestohlen hat.