Электричество – это совокупность явлений, в основе которых лежат существование, движение и взаимодействие электрических зарядов. Исследование электричества привело к возникновению множества идей, теорий и изобретений, без которых представить современную жизнь попросту невозможно. Однако между электричеством, используемым, скажем, для освещения городов и статическим электричеством, с которым мы можем столкнуться в самые неожиданные моменты повседневной жизни, есть разница. Так, если заряженные электрические частицы, как правило, ведут себя хаотично, уравновешивая друг друга, а их общий заряд в пространстве близок к нулю, то в случае статического электричества эти заряды скапливаются в одном месте, например, на поверхности шерсти или воздушного шарика. Рассказываем что это за явление природы и как его понимание помогает избежать неприятных ситуаций.

Каждый из нас сталкивается со статическим электричеством в повседневной жизни. Но что оно из себя представляет? Изображение: estatsolutions.co.uk

Что такое электричество?

Итак, статическое электричество и обычное электричество – это два разных типа электричества, которые проявляются по-разному и используются для различных целей. Так, первое возникает, когда электрический заряд накапливается на поверхности материала и остается на месте, пока не найдет путь для разряда, а второе благодаря источникам питания, таким как батареи, генераторы или электрические сети, которые создают и поддерживают поток электронов.

Электричество – это движение электрического заряда через проводник, такой как медь, алюминий или другие материалы. Этот тип электричества используется для передачи энергии.

Отметим, что история электричества началась еще в VII веке до нашей эры, когда греческий философ Фалес Милетский обнаружил, что потертый о шерсть янтарь (по-гречески – электрон) начинает притягивать к себе легкие предметы. Это явление, как мы знаем сегодня, оказалось проявлением электричества.

Изучения электричества началось с янтаря. Кто бы мог подумать? Изображение: i.ytimg.com

Затем, в 1785 году французский физик Шарль Кулон открыл закон о взаимодействии электрических зарядов, напоминающий закон всемирного тяготения Ньютона. Таким образом, закон Кулона – это первый сформулированный на математическом языке фундаментальный количественный закон.

Электрический заряд

Но главное в науке об электричестве – это электрический заряд – свойство тел, которые могут создавать вокруг себя электрическое поле и с его помощью воздействовать на другие заряженные тела. Напомним, что заряды бывают положительными и отрицательными, причем заряды одного знака отталкиваются, а заряды разных знаков притягиваются.

При движении заряженных тел также создается магнитное поле, что говорит о родстве магнетизма и электричества. Само же электричество стало неотъемлемой частью современной цивилизации. Для его получения строят электростанции, для хранения – производят батареи и аккумуляторы. Словом, электричество окружают нас повсюду, а еще находится непосредственно внутри наших тел.

Электричество добывают электростанции. Изображение: power.mhi.com

Да, да, в организме человека постоянно происходят электрические процессы. Так, нервные импульсы, то есть волны возбуждения, распространяются по нервному волокну и передают информацию от периферических рецепторов к нервным центрам и наоборот, от центральной нервной системы к мышцам и внутренним органам.

Как добывают электричество?

Добыча электричества включает в себя несколько этапов и использует различные методы и технологии. Так, тепловые электростанции используют тепло, полученное путем сжигания угля, нефти, газа, природного газа или использования ядерного топлива для выработки электричества, а гидроэлектростанции – энергию падающей воды.

Если говорить несколько проще, то электричество добывается различными способами, в зависимости от доступных ресурсов и технологий. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, связанные с экологическим воздействием, затратами и эффективностью.

Электроэнергия, которая поступает в наши дома, вырабатывается электростанциями. Изображение: sdelanounas.ru

Тепловые, гидроэлектростанции и атомные электростанции обеспечивают основную часть мирового производства электроэнергии, в то время как возобновляемые источники, такие как ветер и солнце, набирают популярность благодаря своей экологической чистоте.

Статическое электричество

Итак, что же в таком случае представляет собой статическое электричество? Наиболее подробное объяснение звучит так: статическое электричество – это форма электричества, возникающая в результате дисбаланса между положительными и отрицательными зарядами внутри материала, который возникает, когда электроны (отрицательно заряженные частицы в атоме) перемещаются из одного материала в другой.

Если материал, принимающий электроны, изолирован или не является электрическим проводником, он удерживает электроны, что приводит к накоплению электрического заряда. Поскольку этот заряд неподвижен, его называют статическим электричеством. Когда условия позволяют накопленному заряду течь, избыток статического электричества разряжается, и оно превращается в текущее электричество.

Притяжение волос к наэлектризованному шарику – это статическое электричество. Изображение: cdn.hswstatic.com

Если же говорить проще, то статическое электричество возникает из-за трения между двумя материалами, в результате чего электроны переходят с одного объекта на другой. Например, если вы трете воздушный шарик о волосы, шарик может забрать электроны у ваших волос. В результате шарик становится отрицательно заряженным, а волосы – положительно заряженными.

Теперь, когда шарик заряжен, он может притягивать легкие предметы, такие как кусочки бумаги. Это происходит потому, что положительные заряды в бумаге притягиваются к отрицательному заряду на шарике. Точно так же, когда вы снимаете синтетическую одежду, то можете услышать треск и увидеть маленькие искры – это и есть статическое электричество.

Использование статического электричества

Некоторые из наиболее известных способов использования статического электричества применяются в воздушных фильтрах и устройствах для удаления пыли, которые используют разницу в зарядах между материалами для удаления частиц, находящихся в воздухе.

Когда электростатически заряженные частицы воздуха проходят через систему фильтров, слои фильтра, имеющие противоположный заряд, улавливают их и удерживают в ловушке. Однако накопление статического заряда не всегда полезно.

Статическое электричество можно использовать для различных забавных экспериментов и демонстраций. Изображение: sofamel.com

Это может привести к повреждению важных электрических компонентов компьютерных микросхем и других компонентов электрических цепей. Кроме того, трение, возникающее при перекачивании жидкостей по шлангам или трубопроводам, может привести к накоплению статического заряда, который может быть опасен, если эти жидкости или выделяемые ими газы являются легковоспламеняющимися. При соприкосновении с заземленным предметом этот статический заряд может вызвать искру, которая может воспламенить эти материалы.

Как избежать неприятностей?

Чтобы избежать неприятных сюрпризов со статическим электричеством, ученые рекомендуют использовать увлажнители воздуха (все потому, что в сухом воздухе статическое электричество образуется чаще, поэтому увлажнитель может помочь), а также антистатические спреи, которые можно распылять на одежду, чтобы предотвратить накопление зарядов.

Нелишним будет подумать и о заземлении – если вы носите обувь с проводящей подошвой или дотрагиваетесь до металлических предметов, это поможет разрядить статическое электричество.