Statik elektrik nasıl oluşur?

Gündelik hayatımızda sıklıkla karşılaştığımız bazı durumlar vardır. Örneğin bir cisme dokunduğumuzda bazen elektriğe çarpılmış gibi oluruz. Saçlarımızı tararken duyduğumuz küçük çıtırtılar da bu seslerin kaynağını sorgulamamıza neden olur. Çoğu kişi size bunun basit bir statik elektriklenme durumu olduğunu söyleyeceklerdir. Peki, statik elektrik nedir ve nasıl oluşur biliyor musunuz? Yazımızın devamında bu konuları ele alacağız.

Statik elektrik, bir nesnedeki negatif ve pozitif yükler arasındaki dengesizliğin sonucudur. Düşük etkili bu gerilim bazı durumlarda tehlikeli hale gelebilmektedir. Elektronik cihazlara zarar verip, patlamalara neden olabilmektedir.

Bununla birlikte, uygun şekilde kontrol edildiğinde, modern yaşam için muazzam bir nimet olabilir.

Tüm fiziksel nesneler atomlardan oluşur. Bir atomun içinde protonlar, elektronlar ve nötronlar bulunur. Protonlar pozitif yüklü, elektronlar negatif yüklü ve nötronlar nötrdür.

Zıt yükler birbirini çeker. Benzer yükler birbirini iter. Çoğu zaman bir nesnede pozitif ve negatif yükler dengelenir, bu da o nesneyi nötr yapar.

Statik elektrik, bir nesnedeki negatif ve pozitif yükler arasındaki dengesizliğin sonucudur. Bu yükler, serbest bırakılmanın veya boşaltılmanın bir yolunu bulana kadar bir nesnenin yüzeyinde birikebilir.

Statik elektrik nasıl oluşur?

Statik elektrik aşağıdaki yollar ile oluşabilir.

Temas

Malzemeler güçlü bir elektrik alanının varlığında statik yükler üretilebilir. Yüksek pozitif gerilime çok yakın olan bir malzemenin yüzeyi pozitif olarak yüklenme eğiliminde olacaktır. Yükleme yöntemi, malzemenin yüzeyi ile yüzey elektronlarını malzemeden kaynağa taşıyan voltaj kaynağı arasındaki havanın iyonlaşmasından kaynaklanır. Kumaş, yün gibi cisimler kolayca statik elektrikle yüklenebilirken bazen konveyör bantlarında taşınan ve birbirine çarpan plastik şişeler bile statik elektrik üretebilir.

Ayırma

Ayırma yoluyla yükleme yöntemi, sürtünmeye benzer. İki malzeme temas halindeyken, yüzey elektronları birbirine çok yakındır ve ayrıldıktan sonra bir malzemeye veya diğerine yapışma eğilimi gösterir. Malzemelerin ayrılması ne kadar hızlı olursa, üretilen yük o kadar yüksek olur ve bunun tersine, ayırma ne kadar yavaş olursa, yük o kadar düşük olur. Yapışkan bant ve koruyucu filmler, daha geniş yüzey alanları nedeniyle ayrılma yoluyla statik yükleri üretebilirler.

Sürtünme

Sürtünme, büyük statik kuvvetlerin üretilmesinin en yaygın nedenlerinden biridir. İki adet iletken olmayan yüzey birbirine sürtünür ve cisimler ileri geri sürtünürken üzerlerine uygulanan kuvvet miktarı arttıkça statik yük de artacaktır. Saçınıza bir balon sürttüğünüzde kesinlikle fark edeceksiniz. Balon saçınıza daha fazla sürtüğü zaman, statik kuvvet daha güçlüdür ve balonu bıraktığınızda düz bir yüzeye yapışabilir. Yani iki malzeme birbirine ne kadar sert bastırılırsa elektron alışverişi o kadar fazla olur ve dolayısıyla daha yüksek bir yük üretilir. Bunun nedeni, yüzey elektronlarının sürtünme tarafından üretilen ısı enerjisi kazanmasıdır. Bu ekstra enerji, onların atomik bağlarını kırmalarını ve diğer atomlara transfer etmelerini sağlar.

Statik elektriğin oluşumunu etkileyen faktörler

Statik bir yükün oluşumunu etkileyen faktörler arasında nem, malzeme türü, tekrarlama ve sıcaklıktaki değişiklik yer alır.

Malzeme tipi

Bazı malzemeler diğerlerinden daha kolay elektriklenir. Örneğin asetat gibi malzemeler çok kolay bir şekilde yük kazanırken, cam daha az kolay bir şekilde yüklenir.

Nem

Genel olarak ortam ne kadar kuru olursa, statik yük seviyesi o kadar yüksek, ve tersine nem ne kadar yüksekse, statik yük o kadar düşük olur. Göreceli olarak su, çoğu plastikten önemli ölçüde daha iyi bir elektrik iletkenidir. Atmosferik nem, ortamlarındaki tüm yüzeylerde küçük miktarlarda su biriktirir ve bu nedenle malzemeler üzerindeki yüzey statik yükleri, yüzey nemi yoluyla toprağa dağılma eğilimindedir.

Tekrarlama

Sürtünme veya ayırma gibi tekrarlanan eylemler, bir malzemede bulunan yük seviyesini artıracaktır. Örneğin, bir dizi Teflon silindir üzerinde hareket eden plastik bir ağ, her silindirden sonra yüzey yükünü artıracaktır.

Birikme etkisi

Yüklü birçok öğenin kombinasyonu, son derece yüksek yüklere yol açabilir. Örneğin, nispeten düşük yüzey yüklerine sahip tek plastik levhalar, birlikte istiflendiğinde aşırı yüksek gerilimler üretebilir.

Sıcaklık değişimi

Bir malzeme soğudukça yük oluşturma eğilimindedir. Soğutma eylemi, tüm hacmi boyunca malzeme üzerinde net bir yük bırakmaktır. Malzeme çok iyi bir yalıtkansa, dahili statik yük çok uzun süreler boyunca korunabilir. Ancak zamanla bu yük normal olarak yüzeye göç eder ve bu noktada bir yüzey statik yükü haline gelir. Bunun bir örneği, sıcakken görünüşte nötr olan ancak daha sonra soğuduğunda büyük bir yüzey yüküne sahip olduğu görülebilen bir enjeksiyon kalıplamadır.