Was sind die elektrostatischen Aufladungen?
Elektrostatische Aufladungen sind ein Teil unseres Lebens. Unmöglich? Dennoch ist es jedem schon einmal passiert, dass er einen kleinen Schock bekommt: wenn er einen Gegenstand berührt, eine Person streift oder aus einem Auto aussteigt. Was nicht jeder weiß, ist, dass die Ansammlung von statischer Elektrizität für dieses häufige Phänomen verantwortlich ist. Elektrostatische Aufladungen entstehen durch das Phänomen der Elektrifizierung, d. h. wenn einem zunächst ungeladenen, d. h. neutralen Körper eine elektrische Ladung hinzugefügt wird.
Die Elektrostatik ist ein Teilgebiet des Elektromagnetismus, das sich mit der Untersuchung der Funktionsweise elektrischer Ladungen befasst, die für die Erzeugung des elektrostatischen Feldes verantwortlich sind. Bereits im 5. Jahrhundert v. Chr., zur Zeit von Thales, war das Phänomen der so genannten Elektrifizierung eines Körpers bekannt.
Es gibt zwei Arten von elektrischer Ladung: positive und negative. Wie im berühmten Coulomb-Gesetz beschrieben, stoßen sich Ladungen mit gleichem Vorzeichen ab, während sich Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen gegenseitig anziehen. Atome sind elektrisch ungeladen, da die Anzahl der Protonen (positiv) und Elektronen (negativ) gleich ist. Bei der Elektrifizierung eines Körpers findet jedoch eine Übertragung von Elektronen von einem Körper auf einen anderen statt. Der Körper, der Elektronen aufnimmt, ist negativ geladen, während der Körper, der sie abgibt, positiv geladen ist, weil die Anzahl der Protonen in seinem Inneren größer ist als die Anzahl der Elektronen. Das Phänomen, das als Elektrifizierung eines Körpers bezeichnet wird, tritt auf unterschiedliche Weise auf. Die erste, und häufigste, ist das Reiben. Ein Körper kann auch durch Kontakt, Induktion und Kompression elektrisiert werden.
Im Gegensatz zu elektrostatischen Ladungen, die sich alle gleich verhalten, weisen verschiedene Materialien einige wichtige Unterschiede auf. Diese können in Leiter und Isolatoren unterteilt werden.
Im ersten Fall können sich die Ladungen innerhalb dieser Materialien frei bewegen. Zu den Leitern können wir Wasser, Metall und den menschlichen Körper zählen. In der zweiten Kategorie wird jedoch verhindert, dass Ladungen durch Materialien hindurchgehen. Zu den beliebtesten Isolierstoffen gehören Kunststoff, Holz und Glas.
Elektrostatische Aufladungen sind die Ursache für viele Unannehmlichkeiten, einschließlich der Anziehung von Staub und anderen Fremdkörpern. Während der Verarbeitung klebt das Material an den Maschinenteilen und zwingt das Unternehmen, die Produktion zu unterbrechen, um das Produkt zu reparieren. Elektrostatische Aufladungen können auch gefährlich werden, da sie Entladungen auslösen, die für elektrische und elektronische Geräte potenziell schädlich sein können. Die Nebenwirkungen sind vielfältig, wie Brände und Explosionen. Außerdem können sie zu Verletzungen von Personen führen.
Um diesen elektrostatischen Ladungen entgegenzuwirken, muss die Luft um den geladenen Körper ionisiert werden, indem die Atome in der Luft in positive Ionen (freie Kerne) und negative Ionen (freie Elektronen) zerlegt werden. Angesichts des durch das Coulomb-Gesetz beschriebenen Phänomens, dass sich Ladungen gegenseitig anziehen, zieht ein negativ geladener Körper positive Ionen an und gibt seine negativen Ionen ab, bis er neutral wird. Umgekehrt zieht ein positiv geladener Körper negative Ionen an, bis er neutral wird.
