Зашто нас пецка струја кад додирнемо неки предмет

Поједини људи чешће имају искуство 'варничења' када додирну неки предмет, а разумевање узрока статичког електрицитета може им помоћи да избегну бар неке од ових шокова.

Шта је статички електрицитет

Да бисмо разумели статички електрицитет, морамо да се подсетимо лекције из физике и завиримо унутар градивних блокова материје: атома.

Сваки атом има језгро у центру и неколико електрона који круже око овог језгра (нуклеуса). Само језгро садржи субатомске честице које се називају протони и неутрони.

Све субатомске честице имају интринзична физичка својства, као што су маса, ротацију и наелектрисање. Наелектрисање је оно што је узрок када говоримо о статичким ударима. Оно је или позитивно или негативно. Сваки електрон има негативно наелектрисање (-1), док сваки протон има позитивно наелектрисање (+1).

У нормалним условима, број електрона и протона у атому је једнак. Ово чини укупни електрични набој атома неутралним.

Али наелектрисане честице врше силу једна на другу, познату као електростатичка сила. Супротно наелектрисане (позитивна и негативна) се међусобно привлаче, док се једнако наелектрисане одбијају.

Унутар атома, електростатичка сила је оно што држи електроне у орбити око језгра. Они који су најудаљенији од језгра понекад могу да побегну, остављајући атом позитивно наелектрисан (више протона него електрона). Насупрот томе, други атоми могу привући електрон и постати негативно наелектрисани (више електрона него протона).

Ова неравнотежа је оно што знамо као статички електрицитет.

Од пуњења до пражњења

Рецимо да је наша рука изградила негативно наелектрисање скупљајући додатне електроне. Када посегнемо за металним предметом, електрони прескачу, формирајући сићушну, краткотрајну електричну струју.

Та струја је оно што се назива електростатичко пражњење: електрони из негативно наелектрисаног објекта скачу на позитивно наелектрисани ако су довољно близу. Пражњење је оно што осећамо као удар статичког шока и малу варницу.

Зашто се електрони таложе на одређеним објектима, као што су наше руке или крзно мачке?

Одговор лежи у другој физичкој сили: трењу.

На микроскопском нивоу, чак ни најглатка површина није савршено глатка, већ прилично храпава и неправилна. Када две површине клизе једна преко друге, све ове неправилности изазивају трење док се „хватају“ једна за другу.

У одређеним материјалима (на пример, бакру), мала количина енергије је оно што чини да ти електрони скачу са својих атома. Ова енергија се може обезбедити силама као што је трење.

Зашто нас је квака 'пецнула'?

Овде морамо имати на уму да ли су материјали добри проводници електрицитета или су добри у блокирању (изолатори).

Људско тело је велики проводник струје. Зато све што је потребно је да нам се услед трења накупе електрони на нашој кожи, и следећи одговарајући предмет који додирнемо ће изазвати статичко пражњење.

Типичан пример је ако имамо гумену обућу и ходамо по тепиху. Трење између два материјала ће узроковати да се неки од електрона на површини тепиха пребаце на гуму. Пошто је гума изолатор, додатни статички набој ће бити распоређен по нашем телу. Следећи пут када додирнемо други проводник – рецимо, нешто метално – добићемо статички шок.

Исти ефекат имамо када скидамо џемпер или се чешљамо. Пси и мачке могу да произведу статику у свом крзну, и зато када кренемо да их помазимо, добијамо статички удар.

Шта можемо да урадимо да спречимо статички удар?

Неколико фактора доприноси учесталости и интензитету статичког шока, укључујући осетљивост, величину тела, материјал одеће, температуру и влажност ваздуха.

Неки људи су осетљивији на статички шок од других. Такође, веће тело захтева више набоја, тако да нижи људи могу бити чешће погођени у зависности од њихове одеће, окружења и онога што додирују или површина по којима ходају.

Сув, хладан ваздух такође повећава вероватноћу статичког удара. То је зато што је сув, хладан ваздух бољи проводник у поређењу са влажним, топлим ваздухом.

Иако статички шокови нису пријатни, обично нису штетни. Међутим, они могу створити сметње, па чак и оштетити осетљиве електронске уређаје. Варница статичког електрицитета такође може запалити неке гасове, тако да је фактор ризика код транспорта нафте и гаса.

Људи који морају да избегну статички електрицитет на послу – на пример, приликом поправке рачунара – могу чак да носе антистатичке каишеве за зглоб или струк. Ово је трака од проводљивог материјала повезана са жицом на једном крају, док је други крај жице спојен на ногу стола или нешто друго што преноси додатне електроне на земљу.

Такође можете носити мали метални предмет у џепу, попут новчића или кључа, и њиме додирнути металне површине да бисте намерно испразнили електроне пре него што статика има прилику да вас удари.