Statische elektriciteit
Statische elektriciteit is een vorm van elektriciteit, maar niet dezelfde als die uit het stopcontact komt of uit batterijen. Het zit al in het woord: deze elektriciteit is 'statisch' oftewel stilstaand. Dit werd al 600 jaar voor Christus beschreven. Het is een elektriciteit die opgewekt kan worden door wrijving.
Wat is statische elektriciteit
Statische elektriciteit is een elektrostatische lading op een persoon of een ding. Normaal zijn personen en dingen neutraal geladen. Dat betekend dat er geen lading aanwezig is. Een lading ontstaat als er meer positieve(+) of negatieve(-) deeltjes ergens opzitten. De positieve deeltjes noemen we protonen en de negatieve deeltjes elektronen. Dit zijn onderdelen van een atoom. Een atoom is een heel klein deel waarvan alles gemaakt is. Je kunt het vergelijken met Lego. Daarmee kun je alles maken. Net als met atomen. Een atoom is neutraal. Statische elektriciteit is dus alleen aanwezig wanneer de atomen niet meer neutraal zijn maar negatief(-) of positief(+) geladen zijn.
Hoe ontstaat statische elektriciteit
Statische elektriciteit ontstaat vooral door wrijving. Wrijving is dat er twee, of meer, oppervlakken met elkaar in aanraking komen en weer van elkaar afgaan. Op dat moment zijn er elektronen (negatieve deeltjes) die overspringen naar een ander atoom. Dit zorgt ervoor dat één van de oppervlakken negatief geladen wordt en de ander positief (omdat er protonen overblijven met te weinig elektronen om neutraal te blijven). Hoe erg dit gebeurt ligt aan een aantal dingen zoals: het materiaal dat gebruikt wordt (welke stof), temperatuur (hoe warm of koud is het), luchtvochtigheid (is de lucht erg droog door bijvoorbeeld de verwarming in huis. Of erg vochtig zoals de lucht vlak na een regenbui.), hoe hard je drukt tijdens het wrijven en hoe snel het plaatsvind.
Vooral in de winter, als er een lage luchtvochtigheid is (als de lucht erg droog is), ontstaat een statische lading veel sneller en vaker. Dit is goed te merken wanneer je een wollen trui uittrekt. Deze heeft de hele dag tegen je aan gedrukt en gewreven en een lading gekregen. Tijdens het uittrekken kun je dan knetters horen overspringen van je trui naar je lichaam, je hoofd of je haar. Als je dit in het donker doet kun je zelfs kleine vonkjes zien. Dit komt omdat atomen het niet fijn vinden om een (negatieve of positieve) lading te hebben. Ze zijn graag neutraal. Op het moment dat de trui dan van je lichaam wordt getrokken proberen de elektronen die teveel zijn weer snel over te springen naar de protonen waar plek is of om via jouw lichaam naar de grond gebracht te worden waar er heel veel protonen zijn die nog wel plek hebben voor een elektron.
Het ontstaat op verschillende manieren. Dit kan zijn tussen kleren, kleren en het lichaam, kleren en stoelbekleding (van de auto), je schoenen/sokken en vloerbedekking en tussen je kam en je haar. Dit kan vervelende zijn. Bijvoorbeeld dat je statisch geladen bent en als je in de buurt komt van een metalen voorwerp zoals een deurklink er een ontlading plaatsvind. Deze kun je vaak horen en voelen. Deze ontlading kan ook tussen twee mensen gebeuren. Zo geven mensen elkaar wel eens onbedoeld een schokje. Zo’n ontlading noemen we ook wel een Elektrostatic Discharge (ESD). Het kan ook andere dingen doen. Papier dat aan elkaar blijft plakken, dunne kleding die aan je lichaam blijft plakken en als je die trui uittrekt en je hebt droog haar is de kans groot dat het rechtop gaat staan. Ergere dingen zijn dat die vonkjes ook explosieve stoffen of gassen tot ontploffing kunnen brengen. Of bij elektronica ervoor zorgen dat het sneller kapot gaat of niet meer zo goed werkt.
Wat kun je met statische elektriciteit
Gelukkig kun je ook hele leuke en interessante dingen met statische elektriciteit doen. Zo kun je bijvoorbeeld een ballon opblazen, deze over je haar wrijven en je haar laten dansen. Of er aan vast laten plakken. Als de ballon een grote lading heeft kan hij zelfs aan muren of het plafond blijven “plakken”. Je kunt er papier mee laten bewegen. Balanceer maar eens een stuk papier op een sateprikker en hou daar een opgewreven ballon bij in de buurt. Deze zal het papier laten bewegen.
Je kan de ontlading ook op andere manieren zien behalve door de trui uit te trekken in het donker. Je kunt bijvoorbeeld een teslabol gebruiken. Deze bol is gevuld met edelgassen en die gassen zorgen dat we er heel goed elektriciteit in kunnen zien. In het midden van de bol zit een soort knop die geladen wordt. Omdat er na een tijd teveel elektronen zijn en de bol dus overbeladen (vol) is springen deze naar de glazen bol aan de buitenkant. Als wij onze vinger erbij houden zullen we zien dat een aantal van die stralen bij elkaar komen en op onze vinger blijven plakken. Dit komt omdat het glas zelf niet veel te protonen vriendjes heeft voor de elektronen maar wij als mens hele goede geleiders zijn naar de aarde. Elektriciteit gaat heel goed door ons lichaam heen omdat wij voor ongeveer 50-65% uit water bestaan. Hierdoor kunnen de elektronen naar de aarde waar er genoeg protonen zijn om ze op te vangen.
James Wimshurst
Een Britse uitvinder, James Wimshurst, heeft een elektriseermachine uitgevonden tussen 1880 en 1883 die ons zelf stroom liet maken. Hierbij kunnen we ook een vonk zien als er genoeg lading op komt.
Robert van de Graaff
Robert Van de Graaff, een Amerikaanse uitvinder, heeft aan het begin van de 20e eeuw een elektrostatische generator ontworpen die we nu vandegraaffgenerator of bandgenerator noemen. Hierbij wordt er gebruik gemaakt van wrijving om een lading te verplaatsen naar een holle metalen bol. Die lading vult dan de buitenkant van de bol en als deze hoog genoeg is en er wordt een ontladingsbol bij gehouden is er een duidelijke ontlading (vonk) te zien en te horen. Deze generator wordt vaak gebruikt om mensen die op een geïsoleerde (waar stroom niet goed doorheen gaat) ondergrond te staan een lading te geven waardoor de haren op hun lichaam elkaar gaan wegduwen. Hierdoor gaan ze dus rechtop staan! Bij de ontlading zullen deze weer snel naar beneden vallen. Het is wel belangrijk om bij deze generator ervoor te zorgen dat er geen elektronische spullen in de buurt komt. Anders kunnen er dingen kapot gaan. Telefoons, insulinepomp, gehoorapparaten en pacemakers mogen daarom niet te dicht bij komen.
Bescherming tegen statische elektriciteit
Omdat er ook vervelende dingen kunnen gebeuren met statische elektriciteit is het belangrijk dat we hier op letten. Er zijn een aantal dingen die we zelf kunnen doen om de kans op statische lading te verkleinen.
- Zorg voor een goede luchtvochtigheid. Dit kun je doen door middel van vochtige handdoeken, planten met een groot bladeren, waterkoker af en toe aanzetten of een luchtbevochtiger te gebruiken.
- Draag het liefst katoenen of linnen kleren en schoenen met een lerenzool.
- Gebruik een antistatische spray op kleren, stoelen, vloerbedekking enz.
- Als je vaak last heb van statisch haar bestaan er shampoo's die hier tegen helpen.
- Mensen die met hun werk ervoor moeten zorgen dat ze veilig werken kunnen antistatische dingen gebruiken zoals geaarde polsbanden (dan gaat de stroom vanzelf van ze af naar de grond toe), speciale schoenen, stoelen, jassen, gereedschap, matten, vloeren etc. Dit is vooral voor mensen die werken met explosieve stoffen of statisch gevoelige onderdelen (elektronica).