Was ist statische Elektrizität?
Statische Elektrizität ist die elektrische Ladung, die sich unter bestimmten Bedingungen auf der Oberfläche von Gegenständen, einschließlich Menschen, ansammelt. Statische Elektrizität ist ein weit verbreitetes, natürlich vorkommendes Phänomen. In den meisten Fällen ist die Ladung so gering, dass sie weder Menschen noch Tieren Schaden zufügen kann. Es kann für empfindliche elektronische Bauteile und in seltenen Fällen sogar für Menschen gefährlich sein. Blitz ist eine Form der Entladung statischer Elektrizität.
Elektrizität ist der Effekt von Elektronen, die sich auf subatomarer Ebene von einem Bereich oder Objekt zu einem anderen bewegen. Statische Elektrizität sammelt sich auf einer Oberfläche, wenn sie ein Ungleichgewicht von Elektronen aufweist, wodurch eine positive oder negative elektrische Ladung erzeugt wird. Diese wird normalerweise entladen, wenn der Gegenstand oder die Person die Erde oder eine leitende Substanz wie Metall berührt und so das Elektronengleichgewicht wiederherstellt. Die Erde oder ein ähnlicher „Boden“ entlädt die Ladung ohne erkennbaren Effekt, aber der Leiter erzeugt eine elektrische Energieübertragung, die als Funke bezeichnet wird.
Dieser Vorgang lässt sich am besten an einem Beispiel veranschaulichen: Eine Person, die Schuhe aus Leder trägt, einem Stoff mit einer positiven Ladung, läuft über einen Teppich aus Rayon, der eine negative Ladung aufweist. Entgegengesetzte Ladungen ziehen sich an, so dass Elektronen auf die Schuhe übertragen werden und ihnen eine statische elektrische Ladung verleihen. Diese Übertragung wird als triboelektrischer Effekt bezeichnet. Der geerdete Teppich ist nicht betroffen. Wenn die Person dann einen Metalltürknauf berührt, wird die Ladung sofort auf das Metall übertragen. Das Ergebnis ist im Allgemeinen harmlos und verursacht für die Person nur leichte Beschwerden und möglicherweise einen kurzen sichtbaren Funken.
Unter bestimmten Umständen kann jedoch auch ein kurzer Funken große Probleme verursachen. Computerkomponenten wie Halbleiter können durch statische Elektrizität beschädigt werden. Bei Vorhandensein von flüchtigen Gasen oder anderen Substanzen kann statische Entladung zu Bränden oder Explosionen führen. Viele Tankstellen raten wegen möglicher statischer Entladung von der Verwendung eines Mobiltelefons beim Tanken ab. Dies scheint eine städtische Legende zu sein, aber statische Elektrizität kann tatsächlich Kraftstoffdämpfe entzünden. Fahrer sollten das Metall ihres Fahrzeugs weit entfernt vom Tankdeckel berühren, um statische Elektrizität zu entladen, bevor sie tanken.
Blitz ist eine spektakuläre und möglicherweise tödliche Form der statischen Entladung. Die Bedingungen in einem Gewitter geben einer Wolke eine starke negative Ladung. Wenn die positive Ladung der Erde oder nahegelegener Wolken stark genug ist, gleichen sich die Ladungen blitzschnell aus. Der resultierende Blitz ist millionenfach stärker als ein Haushaltsfunke und wird von enormer Wärme und Geräusch begleitet. Wenn ein Blitz auf die Erde fällt, können potenzielle Leiter auf der Oberfläche, einschließlich Gebäuden, Bäumen und Menschen, im Handumdrehen schwere Schäden erleiden.