Vznik elektrostatických nábojů

Datum: 26.06.2017

Kategorie: Teorie antistatiky

Teorie struktury materiálu uvádí, že těleso atomu je složeno z pozitivních a negativních nábojů. Pozitivní náboje jsou obsaženy v jádru atomu, zatímco negativní náboje – elektrony jsou volně obíhající kolem pozitivně nabitého jádra.

V atomu, který je neutrální, je součet negativně nabitých obíhajících elektronů rovný součtu pozitivních nábojů v jádru. Každý materiál složený z neutrálních atomů je také neutrální. Vlivem určitých podmínek některé atomy nemají dost přitažlivé síly mezi pozitivním jádrem a negativními obíhajícími elektrony pro udržení všech elektronů na oběžné dráze. V tomto případě vnější obíhající elektrony, které nazýváme valenční, mohou být přitaženy k vedlejšímu atomu s větší přitažlivou silou a v atomu zůstává nadbytek pozitivních nábojů. Atom se tak stává pozitivně nabitým. Naopak některé atomy mají tendenci přibrat další elektrony, což způsobí nevyváženost a vznik atomů s negativním nábojem. Každý materiál s nadbytkem negativních atomů se stává negativně nabitý a obráceně materiál s nadbytkem pozitivních atomů se stává pozitivně nabitý.

Předměty nebo materiály se mohou stát nabité třením nebo mnohem jednodušeji pouze dotykem a oddělením dvou materiálů (Triboelektrický jev). Když dva předměty nebo materiály jsou v kontaktu, pak valenční elektrony, které jsou nejblíže k ploše materiálu, se volně přesunují z atomu na atom, z materiálu na materiál, dokud se samy nepřipojí k silnějšímu jádru. Při oddělování materiálu jeden materiál ztrácí elektrony a stává se pozitivně nabitý. Druhý získává elektrony a stává se negativně nabitý. Velikost a polarita nábojů závisí na tlaku, rychlosti dotyku a oddělování nebo tření, relativní vlhkosti, typu ploch a druhu materiálu. Při zvyšování tlaku nebo rychlosti dotyku a oddělování nebo tření dvou materiálů se napětí elektrostatického náboje zvyšuje.

Další způsob, při kterém se předmět nebo materiál může stát nabitý, je elektrostatická indukce, kterou lze popsat takto: Přibližujeme-li k vodiči B kladně nabité těleso A, poruší se silovým působením náboje rovnovážné rozložení nábojů ve vodiči B, neboť kladné náboje jsou odpuzovány a záporné k tělesu A.

Tak vzniknou ve vodiči B dva elektrické póly opačného znaménka, takže se toto těleso změní v jakýsi dipól. Proto mluvíme také o polarizaci původně neutrálního tělesa. Spojíme-li vzdálenější část vodiče B vodivě s jiným vodičem C, přejde odpuzovaný souhlasný náboj na tento vzdálenější vodič a vznikne opět kladný náboj na vzdálenějším vodiči. Přerušíme-li pak vodivé spojení mezi B a C dříve, než oddálíme nabitou tyč A, je výsledkem rozdělení náboje na záporně nabitý vodič C. Střední vodič nabijeme nejdokonaleji, spojíme-li jej vodivě se zemí, tj. uzemníme-li jej, a tak souhlasný náboj odvedeme do země, a pak uzemnění přerušíme.