06.01 Στατικός ηλεκτρισμός

Ο Θαλής ο Μιλήσιος (630/635 π.Χ. - 543 π.Χ) πρώτος ανακάλυψε ότι αν τριφτεί το ήλεκτρο (κεχριμπάρι = απολιθωμένη ρυτίνη) με μάλλινο ύφασμα, στη συνέχεια έχει την ικανότητα να έλκει μικρά σώματα π.χ. τρίχες, φτερά και άλλα ελαφρά σώματα. Αυτή η ιδιότητα του ήλεκτρου ονομάστηκε ηλεκτρισμός.

Σήμερα ξέρουμε ότι και άλλα σώματα έχουν αυτή την ιδιότητα π.χ. ένα πλαστικός χάρακας, ένα πλαστικό μολύβι κ.λπ.

Μιλήσαμε σε προηγούμενα μαθήματα για τη δομή της ύλης. Ανιχνεύσαμε την ύλη και βρήκαμε ότι αποτελείται από απειροελάχιστα σωματίδια, τα μόρια και τα συστατικά τους, τα άτομα.

Πόσο μεγάλα είναι τα άτομα ; Φανταστείτε ότι το κεφαλάκι μιας καρφίτσας είναι τόσο μεγάλο όσο 100.000.000.000.000.000.000 άτομα...

Τα άτομα μάθαμε ότι αποτελούνται από τον πυρήνα και τα ηλεκτρόνια που κινούνται γύρω απ' αυτόν.

Στον πυρήνα βρίσκονται τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Τα πρωτόνια είναι σωματίδια με θετικό ηλεκτρικό φορτίο, ενώ τα ηλεκτρόνια έχουν το την ίδια ποσότητα αρνητικού ηλεκτρικού φορτίου. Σε κανονικές συνθήκες, λοιπόν, λέμε ότι τα σώματα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα.

Τα πρωτόνια είναι πολύ δύσκολο να αποκολληθούν από τον πυρήνα. Τα ηλεκτρόνια όμως που κινούνται σε τροχιές γύρω του, μπορούν πολύ πιο εύκολα να απομακρυνθούν.

Όταν από ένα σώμα φύγουν ηλεκτρόνια, μειωθεί δηλαδή το αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο, τότε, προφανώς, περισσεύει το θετικό ηλεκτρικό φορτίο και λέμε ότι το σώμα είναι θετικά φορτισμένο.

Τα ηλεκτρόνια που έφυγαν θα προσκολληθούν σε κάποιο άλλο σώμα, το οποίο έτσι, με το παραπάνω αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο θα είναι αρνητικά φορτισμένο.

Αν τα σώματα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, δε θα συμβεί τίποτε.

Αν τα σώματα είναι και τα δύο ηλεκτρικά θετικά ή και τα δύο ηλεκτρικά αρνητικά, απωθούνται.

Αν το ένα σώμα είναι ηλεκτρικά θετικό και το άλλο ηλεκτρικά ουδέτερο ή ηλεκτρικά αρνητικό, έλκονται.

Σε κάποια υλικά τα ηλεκτρόνια δεν κινούνται γύρω από συγκεκριμένο πυρήνα, αλλά μπορούν να κινηθούν από το ένα άτομο στο άλλο. Τα ηλεκτρόνια αυτά τα ονομάζουμε ελεύθερα ηλεκτρόνια. Μπορούμε να αναγκάσουμε τα ελεύθερα ηλεκτρόνια (στο κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα) να κινούνται, να ρέουν, προς μια κατεύθυνση. Η κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα.

Τα ηλεκτρόνια δεν μπορούμε να τα δούμε, άρα δεν μπορούμε να δούμε και το ηλεκτρικό ρεύμα. Καταλαβαίνουμε την ύπαρξή του από τα αποτελέσματά του.

Πειράματα επίδειξης από το MIT
Ένα κομμάτι γούνας κουνελιού τρίβεται με γυάλινη ράβδο και αλληλεπιδρά με τις λεπτές κλωστές		Ένα κομμάτι γούνας κουνελιού τρίβεται με ράβδο από καουτσούκ και αλληλεπιδρά με τις λεπτές κλωστές		Ένα κομμάτι γούνας κουνελιού τρίβεται με γυάλινη ράβδο και αλληλεπιδρά με το μπαλόνι που περιέχει ήλιο

Τα ηλεκτρόνια που μετακινούνται σε άλλο σώμα δεν το διαρρέουν αλλά παραμένουν σ' ένα σημείο, είναι δηλαδή στατικά.

Η έλξη ή η ώση (=απώθηση) που προκαλείται από στατικά ηλεκτρόνια λέγεται στατικός ηλεκτρισμός.