V zime je to brnenie, ktoré cítite, keď si vyzliekate pletený odev, statická elektrina. Zistite, prečo je statická elektrina v zime bežnejšia a ako funguje.
Všetci sme už zažili, že keď si vlasy prečešeme hrebeňom, prilepia sa na štetiny a vlasy nám stoja dupkom. Je to spôsobené statickou elektrinou. To je bežné najmä v zimných mesiacoch, keď sa vzduch stáva suchším a náchylnejším na statickú elektrinu. Pretože suchý vzduch nevedie dobre elektrinu, statická elektrina pretrváva dlho po jej vytvorení. To je dôvod, prečo cítite mravčenie na končekoch prstov, keď si v zime obliekate a vyzliekate pletené oblečenie, alebo keď otvárate a zatvárate dvere auta.
Keď sa objekt stane elektrifikovaným, hovorí sa, že je „elektrifikovaný“ a keď elektrina v elektrizovanom objekte prestane prúdiť niekde inde, nazýva sa to statická elektrina. Statická elektrina sa v každodennom živote vyskytuje v mnohých rôznych situáciách a jej princípy sú jednoduché, ale fascinujúce. Fenomén statickej elektriny poznali už starí Gréci, ktorí pozorovali, že keď tekvicu potierajú látkou, prilepia sa na ňu drobné predmety. Ako vidíte, statická elektrina má v našich životoch dlhú históriu.
Prečo sa to deje? Atómy, ktoré tvoria hmotu, sa skladajú z kladne nabitých jadier a záporne nabitých elektrónov. Normálna hmota má rovnaké množstvo kladných a záporných nábojov, vďaka čomu je elektricky neutrálna. Keď sa dva rôzne predmety trú o seba, niektoré elektróny sa prenesú z jedného na druhý, pričom objekt, ktorý prijal elektróny, zostane záporne nabitý a objekt, ktorý elektróny stratil, je nabitý kladne, čím sa vytvorí statická elektrina. Avšak ako náboje sa navzájom odpudzujú a na rozdiel od nábojov sa priťahujú, tak aj nabité predmety budú odpudzovať predmety s rovnakým nábojom a priťahovať predmety s rôznymi nábojmi.
Táto vlastnosť statickej elektriny je široko využívaná v priemysle. Napríklad na odstránenie prachu v procese výroby elektroniky sa používa statická elektrina na prilákanie a odpudzovanie prachu. Aj lakovne využívajú statickú elektrinu na rovnomerné rozloženie farby na povrchu auta. Ako vidíte, statická elektrina je užitočná v mnohých rôznych oblastiach. Statická elektrina tiež hrá dôležitú úlohu pri výrobe polovodičov. Aby sa polovodičové čipy udržali čisté, je nevyhnutné odstraňovať mikroskopické častice, čo sa deje pomocou sily statickej elektriny. To výrazne zlepšuje výkon a životnosť polovodičov.
Kopírka, základ modernej spoločnosti, je typickým zariadením, ktoré využíva túto vlastnosť statickej elektriny. Vnútro kopírky pozostáva z valcového bubna s kladne nabitým fotorezistom, záporne nabitého tonera, pohyblivého zdroja svetla, zdroja tepla a množstva starostlivo vyrobených kotúčov. Z nich sú valec a toner najzreteľnejšími príkladmi vlastností statickej elektriny.
Keď položíte dokument, ktorý chcete kopírovať, na priehľadnú sklenenú platňu a stlačíte tlačidlo kopírovania, pod sklenenou platňou prejde svetlo. Čierne časti dokumentu absorbujú svetlo a biele časti ho odrážajú, čím vytvárajú fázu na valcovom bubne. Povrch tohto valcového bubna je kladne nabitý. Keď však svetlo dopadne na povrch bubna, oblasti, na ktoré dopadá svetlo, sa vybijú, pretože kladný náboj na povrchu bubna je neutralizovaný záporným nábojom vo vnútri bubna. Preto zostávajú kladne nabité iba oblasti, ktoré nedostali svetlo. Keď sa záporne nabitý toner v tomto stave priblíži k valcu, iba kladne nabité oblasti budú priťahovať a priľnúť k tonerovému prášku. Ak vložíte kúsok papiera pod valec a aplikujete na papier kladný náboj, ktorý je silnejší ako náboj na povrchu valca, tonerový prášok spadne z valca a prenesie sa na papier a vytvorí text. Nápis vytvorený na papieri vydrží len dovtedy, kým tam bude statická elektrina. Na výrobu lepiacej tyčinky sa papier stlačí do horúceho kotúča (nad 180 °C) a proces kopírovania je dokončený.
Statická elektrina má okrem kopírok mnoho ďalších aplikácií. Môže sa použiť na vyvolanie statickej elektriny vo filtroch smogového filtra na zachytenie jemného prachu. Môže sa tiež použiť na elektrostatické nabíjanie vonkajšieho plášťa kozmickej lode tak, aby mal rovnaký náboj ako vesmírny prach, čo môže pomôcť vyriešiť problém s priľnutím vesmírneho prachu. Statická elektrina sa využíva aj pri výrobe odevov. Statická elektrina sa môže použiť na zarovnanie a usporiadanie vlákien na výrobu vysokokvalitných tkanín. Vďaka tomu je oblečenie odolnejšie a pohodlnejšie na nosenie. Ako vidíte, vedecký princíp statickej elektriny sa široko využíva vo všetkom, od kopírok cez kozmické lode až po výrobu odevov. Nedávno výskumníci tiež pracovali na skladovaní energie pomocou statickej elektriny. Prebiehajú pokusy využiť vlastnosti statickej elektriny na vývoj efektívnejších batérií, ktoré by mohli hrať hlavnú úlohu pri riešení budúcich energetických problémov.
Ako vidíte, statická elektrina hrá dôležitú úlohu v našich životoch, priemysle a napredovaní vedy a techniky. Je fascinujúce pochopiť, ako statická elektrina, ktorá môže byť vnímaná ako malá nepríjemnosť, skutočne prispieva k nášmu životu toľkými rôznymi spôsobmi. V budúcnosti sa budú objavovať nové technológie, ktoré využívajú statickú elektrinu, vďaka čomu bude náš život pohodlnejší a obohacujúci.
