Možno aj ty máš doma psa alebo mačku. Prípadne si sa ňou hral u tvojho kamaráta. Alebo si šúchal o seba dva predmety. Nebude pre teba preto žiadnym tajomstvom, že takýto pohyb, kedy sa trú dva predmety o seba, generuje statickú elektrinu. Statická elektrina je jednoducho fenomén, s ktorým sa stretol každý.
Zaujímavosťou ale je, že hoci sme sa so statickou elektrinou stretli všetci, tak dlhé roky nebol tento jav riadne vysvetlený. Tento fenomén sa najnovšie po viac po dvoch tisíc rokov podarilo rozlúsknuť vedcom z Northwestern University.
„Po prvýkrát sme schopní vysvetliť záhadu, ktorú doteraz nikto nevyriešil: prečo je trenie dôležité,“ vysvetlil Laurence Marks, hlavný autor práce. „Teraz to však dokážeme a odpoveď je prekvapivo jednoduchá.“, doplnil.
Statickú elektrinu viac ako 2-tisíc rokov sme nevedeli riadne vysvetliť
Prvým človekom, ktorý opísal trením vyvolanú statickú elektrinu, bol grécky filozof Thales z Milétu už v roku 600 pred naším letopočtom. Po trení jantáru s kožušinou si všimol, že kožušina priťahuje prach. Od tej doby bolo jasné, že trenie spôsobuje statické nabíjanie nielen kožušiny, ale aj iných izolátorov. Napriek tomu vedecký konsenzus o presnom mechanizme tohto javu nám dlhé roky unikal.
Vedci na to, aby našli odpoveď, ktorou by podrobne opísali, ako vzniká statická elektrina, vytvorili nový model, ktorý dokáže vypočítať elektrický prúd. Základom tohto modelu je koncept známy ako „elastické šmykové sily“. Ide o jav, ktorý nastane v situácii, keď materiál odoláva sile šmyku. Predstav si, že posúvaš tanier po stole, no ten sa bude brániť posúvaniu. Hneď, ako ho prestaneš posúvať, tak sa zastaví. Tento dodatočný odpor, spôsobený trením, spôsobuje pohyb elektrických nábojov.
„Šmyk a trenie sú úzko prepojené,“ dodal Marks.
Možno by ťa to nenapadlo, ale statická elektrina ovplyvňuje tvoj život viac, ako si myslíš. Napríklad iskry zo statickej elektriny môžu spôsobovať priemyselné požiare alebo dokonca výbuchy. Taktiež môže mať vplyv na presné dávkovanie práškových liečiv. Preto je dôležité, aby sme tento jav riadne pochopili a vedeli popísať.
„Statická elektrina ovplyvňuje náš život jednoduchými aj zložitejšími spôsobmi,“ vysvetlil Marks. „Nabíjanie zŕn statickou elektrinou má zásadný vplyv napríklad na to, ako sa melú a chutia kávové zrná. Zároveň by Zem pravdepodobne nebola planétou bez kľúčového kroku zhlukovania častíc, ktoré formujú planéty, čo sa deje vďaka statickej elektrine generovanej kolidujúcimi zrnami. Je úžasné, koľko z našich životov ovplyvňuje statická elektrina a ako veľmi na nej závisí vesmír.“
Čo sa schováva za mechanizmom statickej elektriny?
Prejdime ale k samotnému vysvetleniu statickej energie. Ako už asi tušíš, tak tu bude hrať kľúčovú úlohu trenie.
Pri trení dvoch predmetov vznikajú rôzne sily na prednej a zadnej strane daného predmetu. Tieto rozdielne sily spôsobujú akumuláciu rôznych elektrických nábojov na prednej a zadnej strane predmetu. Rozdiel v týchto nábojoch potom vytvára elektrický prúd, čo vedie k známemu „šoku“ pri dotyku.
