Wie genau funktioniert statische Entladung?

Wenn Ihre Füße den Boden reiben, erhalten Sie aufgrund des triboelektrischen Effekts eine kleine elektrische Ladung . Die Wiki-Seite erklärt den Mechanismus:

„Nach dem Kontakt entsteht zwischen einigen Teilen der beiden Oberflächen eine chemische Bindung, die als Adhäsion bezeichnet wird, und Ladungen bewegen sich von einem Material zum anderen, um ihr elektrochemisches Potenzial auszugleichen. Dies erzeugt das Nettoladungsungleichgewicht zwischen den Objekten getrennt, einige der gebundenen Atome neigen dazu, zusätzliche Elektronen zu halten, und einige neigen dazu, sie abzugeben, obwohl das Ungleichgewicht teilweise durch Tunneln oder elektrischen Zusammenbruch (normalerweise Koronaentladung) zerstört wird.Außerdem können einige Materialien Ionen austauschen unterschiedlicher Mobilität oder tauschen geladene Fragmente größerer Moleküle aus."

Wenn Sie Ihren Finger in die Nähe eines Leiters bringen, verschieben sich die Elektronen auf dem Leiter aufgrund des elektrischen Felds Ihres Fingers. Wenn Sie beispielsweise negativ geladen sind, bewegen sich die Elektronen auf der Oberfläche des Leiters von Ihrem Finger weg, was zu einer lokalen positiven Ladung führt, die die Elektronen auf Ihrem Finger anzieht. Wenn die Ladung an Ihrem Finger groß genug ist und sich Ihr Finger nahe genug am Leiter befindet, kann das lokale elektrische Feld die dielektrische Stärke der Luft überwinden, was zu einer teilweisen Ionisierung der Luft führt. Der elektrische Widerstand der Luft sinkt erheblich, sodass Strom schnell zwischen Ihrem Finger und dem Leiter fließen kann. Du spürst den Schock.

Wenn Sie Ihren Finger in die Nähe eines Isolators wie Holz bringen, verschieben sich die Elektronen auf dem Isolator nicht wie auf dem Leiter. Das elektrische Feld wird kleiner sein und wahrscheinlich nicht dazu führen, dass die Luft zusammenbricht. Wenn Sie den Isolator berühren, wird das Ladungsungleichgewicht (zumindest teilweise) neutralisiert. Dies geschieht jedoch nicht so schnell wie beim Leiter, da der spezifische Widerstand des Isolators keinen so hohen Strom pro Flächeneinheit zulässt, sodass Sie keinen Stromschlag spüren. Der Isolator wird in dem von Ihnen berührten Bereich aufgeladen.

Da der Isolator den Ladungsfluss nicht ohne Weiteres zulässt, kann er Ihr Ladungsungleichgewicht möglicherweise nicht vollständig neutralisieren. Wenn Sie also einen Leiter berühren, spüren Sie möglicherweise immer noch einen Schock, wenn auch schwächer, da ein Teil Ihrer Ladung abgeführt wurde.

Das sollte 1 und 2 abdecken. Bei 3 fließt immer noch Strom (was die Funken erklärt, die Sie sehen), aber da die Kontaktfläche zwischen Ihren Fingern und dem Schlüssel viel größer ist als die ungefähre Querschnittsfläche des Funkens, ist der Strom pro Einheit Die Fläche ist viel kleiner und Sie spüren nicht einmal, wie sie von Ihren Fingern durch den Schlüssel in den Türknauf fließt.

Nummer 4: Ohne Ihren Reisebecher zu sehen, würde ich sagen, dass RedGrittyBrick wahrscheinlich Recht hat, wenn er kommentiert: "... Ihr Reisebecher ist als dekorativer Effekt bemalt oder lackiert, um seine glänzende Oberfläche zu erhalten und Korrosion zu verhindern. Diese Schichten wirken als Isolator Sie spüren die Entladung nur, wenn sie an einem winzigen Punkt konzentriert ist, als Funke, der über einen kleinen Luftspalt von Ihrer Haut zu einer leitenden Oberfläche springt (z. B. ein kleiner Kratzer in der Beschichtung des Reisebechers, wo das darunter liegende Metall freiliegt, der gegossenes Wasser schafft einen Weg, um den Kreislauf zu vervollständigen, durch den die statische Ladung entladen wird)."

Es ist erwähnenswert, dass reines Wasser ein schlechter elektrischer Leiter ist. Die Z-Maschine verbraucht 2,3 Millionen Liter deionisiertes Wasser als Teil ihrer Isolierung.

Hier ist ein Artikel, der die elektrischen Eigenschaften der Haut untersucht. Auf Seite 848 beschreiben die Autoren die aktuelle Reaktion der Haut auf rechteckige Impulse zwischen$5V$Und$60V$. Sie beobachten, „dass sich die Haut in diesem Spannungsbereich wie ein nichtohmsches, nichtlineares System verhält, mit einem Leitwert, der mit zunehmender Spannung zunimmt. Zu Beginn eines Impulses fiel der Strom auf einen minimalen Wert und stieg dann langsam an.“

Was die Herkunft der Anklage angeht, haben Sie recht. Auf diese Weise können Sie eine sehr hohe Ladung aufbauen. Aber es braucht nicht viele Elektronen, um eine hohe Ladung aufzubauen.

Wenn Sie nun einen Leiter berühren (Holz sollte keinen Schlag verursachen), wird diese Ladung durch einen Strom entladen, der von Ihrem Körper zu Ihrem Finger fließt. Der tatsächliche Strom ist jedoch phantastisch klein. So bekommt man eine Funkenentladung, die man als eine Art Nadelstich spüren kann und das war's.

Dies geschieht hauptsächlich im Winter und in Umgebungen mit sehr niedriger Luftfeuchtigkeit. Dickflorige Teppiche und flauschige Autositze sind die Hauptübeltäter. Zu anderen Jahreszeiten, wenn die Luftfeuchtigkeit höher ist, baut sich die Ladung nie auf und entweicht aufgrund des Feuchtigkeitsgehalts der Luft.