Már az ókori görögök is észrevették, hogy a gyapjúval megdörzsölt borostyánkő valamiféle „mágikus” úton vonzza a kis méretű tárgyakat, szemcséket. A Northwestern Egyetem kutatóinak sikerült feltárni, hogy pontosan mi is történik ilyenkor: a mozgó tárgy elülső és hátulsó felére eltérő erők hatnak, az eltérő erők hatására aztán eltérő elektromos töltés alakul ki a tárgy elülső és hátulsó részén. Ezek különbsége pedig áramot hoz létre, ami pedig gyenge áramütéshez vezet, emiatt szikrázik a macska is, ha sötétben megsimogatjuk.
A kutatók a felületek nanoléptékű egyenetlenségeit tárták fel néhány éve, most ugyanezek a szakemberek ébredtek rá ennek a jelentőségére is. „Most először sikerült megmagyarázni azt a rejtélyt, hogy miért is fontos a dörzsölés” – mondta Laurence Marks, a kutatás vezetője.
A korábbi próbálkozások során nem sikerült igazolható magyarázatot találni senkinek. „Nekünk most sikerült, és az ok meglepően egyszerű. Pusztán az, hogy egy felület elején és hátulján eltérő deformációk vannak, elegendő az eltérő töltésekhez, emiatt a dörzsölés áramot eredményez.”
Először Thalész jegyezte fel időszámításunk előtt 600-ban, hogy a szőrmével megdörzsölt borostyán vonzza a porszemcséket. „Azóta világossá vált, hogy a dörzsölés hatására sztatikus elektromosság alakul ki a szigetelő hatású anyagokban, nemcsak a szőrmékben. Azonban a tudományos egyetértésnek nagyjából itt vége is volt” – mondta Marks.
A 2019-es kutatásban feltárt, mikroszkopikus méretű felszíni egyenetlenségekről kiderült, hogy a dörzsölés hatására elgörbülnek és ezért tud feszültség kialakulni rajtuk. Ahhoz, hogy ebből az elképzelésből elmélet válhasson, azért még szükség volt egy kis időre. A kutatók készítettek egy modellt, ez pedig olyan számított értékeket eredményezett, amelyek nagyban egyeztek a valóságban mért értékekkel.
Az elmélet gyökerét egy „elasztikus nyírás” nevű jelenség adja. Az elasztikus nyírás kb. annyit jelent, hogy egy felületen erőt kifejtve tudunk csak eltolni egy másik felületet (tárgyat), ha nem toljuk, az megáll. Például ha az asztalon tolunk egy tányért, az csak addig fog mozogni, míg toljuk, ha elvesszük a kezünket, a tányér megáll. Ahogy a tárgy ellenáll a csúszásnak, az az elektromos töltések áramlását eredményezi.
A sztatikus elektromosság a hétköznapokban általában vicces (lásd a szikrázó macskabunda vagy épp a csúszdán égnek álló haj), de a gyakorlatban nagyon is sok problémát okoz, például tűzesetekhez, akár robbanáshoz is vezethet egy-egy ipari folyamatban így kipattanó szikra. Ugyanez a jelenség lehetetlenné teszi például a por alakú gyógyszerek pontos adagolását is. Most viszont, az okok megértésévek új megoldásokat lehet majd találni mindezekre a problémákra.
„A sztatikus elektromosság mélyen átszövi a mindennapjainkat, még a kávé darálására és ízére is kihat” – mondta Marks. Hozzátette, valószínűleg a Föld és a többi bolygó se jöhetett volna létre anélkül, hogy a bolygócsírákat kitevő porszemcséket az összeütközésük során kialakuló sztatikus elektromosság össze ne tartotta volna. „Elképesztő, hogy az életünk milyen sok részét érinti a sztatikus elektromosság és az univerzum is mennyire függ tőle.”
The post Így keletkezik a sztatikus elektromosság first appeared on National Geographic.
