Η επιστήμη του στατικού ηλεκτρισμού - Ανουράντα Μπαγκβάτ

Δείτε το πλήρες μάθημα: http://ed.ted.com/lessons/the-science-of-static-electricity-anuradha-bhagwat

Όλοι έχουμε ζήσει την εμπειρία: περπατάτε σε ένα μαλακό χαλί, και ακουμπώντας ένα πόμολο ... τζιζ. Αλλά τι είναι αυτό που προκαλεί αυτό το τίναγμα, το σήμα κατατεθέν του στατικού ηλεκτρισμού; Η Ανουράντα Μπαγκβάτ ρίχνει φως στο φαινόμενο, μελετώντας τη φύση της ύλης.

Μάθημα από την Ανουράντα Μπαγκβάτ, γραφική απεικόνιση της Artrake Studio.

Σε κεραυνοβολεί χωρίς προειδοποίηση
σε ανύποπτο χρόνο.

Μπορεί να περπατάς σε ένα μαλακό χαλί
και όταν ακουμπάς το πόμολο,

όταν ξαφνικά.... τζιζ!

Για να κατανοήσουμε
τον στατικό ηλεκτρισμό,

πρέπει αρχικά να γνωρίζουμε λίγα
για τη φύση της ύλης.

Όλη η ύλη αποτελείται από άτομα,

τα οποία αποτελούνται
από τρία είδη σωματιδίων:

τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια,

τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια,

και τα ουδέτερα νετρόνια.

Συνήθως, τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια
στο άτομο ισορροπούν ηλεκτρικά,

γι' αυτό και η ύλη που συναντάτε
συνήθως είναι ηλεκτρικά ουδέτερη.

Αλλά τα ηλεκτρόνια είναι μικροσκοπικά
και έχουν ελάχιστη μάζα,

και η τριβή μπορεί να δώσει
στα χαλαρά δέσμια ηλεκτρόνια

αρκετή ενέργεια ώστε
να εγκαταλείψουν τα άτομά τους

και να προσκολληθούν σε άλλα,

μεταναστεύοντας μεταξύ
διαφορετικών επιφανειών.

Όταν συμβαίνει αυτό,

το πρώτο σώμα μένει με περισσότερα
πρωτόνια απ' ό,τι ηλεκτρόνια

και φορτίζεται θετικά,

ενώ το άλλο με τα περισσότερα
ηλεκτρόνια αποκτά αρνητικό φορτίο.

Αυτή η κατάσταση ονομάζεται
ηλεκτρική αστάθεια,

ή διαχωρισμός φορτίου.

Αλλά η φύση τείνει προς την ισορροπία,

έτσι όταν ένα από αυτά τα νεοφορτισμένα
σώματα αγγίζει κάποιο άλλο υλικό,

τα ευκίνητα ηλεκτρόνια
θα πάρουν την πρώτη ευκαιρία

ώστε να πάνε εκεί
που χρειάζονται περισσότερο,

είτε ξεπηδώντας από το αρνητικά
φορτισμένο σώμα,

είτε πηδώντας στο θετικά φορτισμένο

σε μια προσπάθεια να αποκαταστήσουν
την ηλεκτρική ισορροπία.

Αυτή η ταχεία μετακίνηση
των ηλεκτρονίων ονομάζεται εκφόρτιση,

και την αναγνωρίζουμε
ως έναν ξαφνικό σπινθήρα.

Αυτή η διαδικασία δε συμβαίνει
με οποιαδήποτε σώματα.

Ειδάλλως θα ηλεκτριζόμασταν όλη την ώρα.

Στους ηλεκτρικούς αγωγούς,
όπως στα μέταλλα και στο θαλασσινό νερό,

οι δεσμοί στα εξωτερικά ηλεκτρόνια
είναι πολύ χαλαροί,

και μπορούν εύκολα να μετακινούνται
ανάμεσα στα μόρια.

Από την άλλη, στους μονωτές,
όπως το πλαστικό, το λάστιχο και το γυαλί,

τα ηλεκτρόνια είναι δέσμια
και δε μεταπηδούν εύκολα σε άλλα άτομα.

Η δημιουργία στατικού φορτίου
είναι πιθανότερο να συμβεί

όταν κάποιο από τα υλικά είναι μονωτής.

Όταν περπατάς πάνω σε ένα χαλί,

ηλεκτρόνια από το σώμα σου
τρίβονται και μεταφέρονται σε αυτό,

ενώ το μονωτικό μαλλί του χαλιού

αντιστέκεται στην απώλεια
των δικών του ηλεκτρονίων.

Παρότι το σώμα σου και το χαλί
εξακολουθούν να είναι συνολικά ουδέτερα,

υπάρχει πόλωση φορτίου ανάμεσά τους.

Και όταν πας να ακουμπήσεις το πόμολο...

τζιζ!

Το ελεύθερα ηλεκτρόνια του μεταλλικού
πόμολου μεταπηδούν στο χέρι σου

για να αναπληρώσουν τα ηλεκτρόνια
που έχει χάσει το σώμα σου.

Όταν συμβαίνει στην κρεβατοκάμαρα,
είναι μια μικρή ενόχληση.

Αλλά στην ύπαιθρο,
ο στατικός ηλεκτρισμός μπορεί να γίνει

τρομακτική και καταστροφική
δύναμη της φύσης.

Σε συγκεκριμένες συνθήκες ο διαχωρισμός
φορτίου συμβαίνει στα σύννεφα.

Δε γνωρίζουμε ακριβώς πώς συμβαίνει.

Μπορεί να οφείλεται
στην κυκλοφορία σταγονιδίων νερού

και των παγωμένων σωματιδίων μέσα σε αυτά.

Όπως και να έχει, η ανισοκατανομή
του φορτίου εξισορροπείται

καθώς αυτό απελευθερώνεται
προς κάποιο άλλο σώμα,

όπως ένα κτίριο,

τη Γη,

ή κάποιο άλλο σύννεφο με έναν τεράστιο
σπινθήρα που τον γνωρίζουμε ως αστραπή.

Και, όπως τα δάχτυλά σας
μπορούν να ηλεκτριστούν

ξανά και ξανά στο ίδιο σημείο,

καλύτερα να πιστέψετε και ότι ο κεραυνός

μπορεί να χτυπήσει στο ίδιο
σημείο πάνω από μία φορά.