Die Wissenschaft hinter statischer Elektrizität - Anuradha Bhagwat

Ganze Lektion unter: http://ed.ted.com/lessons/the-science-of-static-electricity-anuradha-bhagwat

Wir haben das alle schon erlebt: man geht über einen weichen Teppich, streckt die Hand nach dem Türknauf aus und... bzzt. Aber wie entsteht dieser markante Schock durch statische Elektrizität? Anuradha Bhagwat erläutert das Phänomen mit einer Analyse der Eigenschaften von Materie.

Lektion von Anuradha Bhagwat, Animation von Artrake Studio.

Es kann jeden Moment
ohne Vorwarnung passieren.

Man geht über einen weichen Teppich,
greift nach dem Türknauf

und plötzlich... bzzt!

Um statische Elektrizität zu verstehen,

müssen wir erst etwas über
die Eigenart von Marterie wissen.

Jede Materie besteht aus Atomen,

die 3 Arten kleinerer Partikel enthalten:

negativ geladene Elektronen,

positiv geladene Protonen

und neutrale Neutronen.

Gewöhnlich gleichen sich Elektronen
und Protonen in einem Atom aus,

deswegen sind die meisten Marterien
nicht elektrisch geladen.

Doch Elektronen sind winzig und
haben eine verschwindend geringe Masse.

Reibung kann lose gebundenen Elektronen
genug Energie übertragen,

dass sie ihre Atome verlassen
und sich mit anderen verbinden.

So bewegen sie sich zwischen
differenten Oberflächen.

Wenn das passiert, hat das erste Objekt
mehr Protonen als Elektronen

und wird positiv geladen,

während das andere mit mehr Elektronen
eine negative Ladung aufbaut.

Diese Situation nennt man
Ladungsungleichheit

oder Nettoladungstrennung.

Doch die Natur tendiert zu Gleichgewicht,

also gehen die mobilen Elektronen beim
ersten Kontakt mit anderem Material

von den neu geladenen Körpern dahin,
wo sie am meisten gebraucht werden.

Entweder verlassen sie das
negativ geladene Objekt

oder sie verbinden sich
mit einem positiv geladenen,

um den natürlichen Ladungsausgleich
wiederherzustellen.

Diese schnelle Bewegung von Elektronen
nennt man statische Entladung.

Wir sehen sie als plötzlichen Funken.

Dieser Prozess läuft nicht
bei allen Objekten ab.

Sonst bekäme man dauernd einen Schlag ab.

Leiter wie Metalle und
Salzwasser neigen dazu,

lose gebundene Valenzelektronen zu haben.

Diese können sich leicht
zwischen Molekülen bewegen.

Isolatoren wie Plastik, Gummi
und Glas hingegen

haben fest gebundene Elektronen, die nicht
so leicht auf andere Atome übergehen.

Objekte laden sich meistens statisch auf,

wenn eines der beteiligten Materialien
ein Isolator ist.

Schlendert man über einen Teppich,

gehen dank der Reibung Elektronen
vom eigenen Körper darauf über,

während die isolierende Wolle des Teppichs
ihre eigenen Elektronen behalten will.

Obwohl Körper und Teppich zusammen
immer noch elektrisch neutral sind,

gibt es zwischen beiden nun
eine Ladungspolarisation.

Wenn man nach dem Türknauf greift... bzzt!

Die lose gebundenen Elektronen
des Türknaufs springen auf die Hand,

um die verlorenen Elektronen zu ersetzen.

Passiert das im Schlafzimmer,
ist es eine kleinere Störung.

Doch im Freien kann statische Elektrizität

eine unheimliche,
zerstörerische Naturgewalt sein.

Unter bestimmten Bedingungen
entsteht Ladungstrennung in Wolken.

Wir wissen nicht genau, wie das passiert.

Es könnte mit der Zirkulation
der Wassertropfen

und Eispartikel darin zu tun haben.

Trotzdem wird die
Ladungsungleichheit neutralisiert

durch Freisetzung auf einen anderen Körper

wie einem Gebäude,
der Erde oder anderen Wolken

in Form eines großen Funken,
den wir als Blitz kennen.

So wie Finger wiederholt an der
selben Stelle einen Schlag bekommen,

kann man sicher sein, dass Blitze auch
öfter an der selben Stelle einschlagen.