Почему возникает электростатическое напряжение
- Причина возникновения электростатического напряжения
- Диэлектрики и электростатическое напряжение
- Структура диэлектриков и образование электростатического напряжения
- Перемещение зарядов и образование электростатического напряжения
Причина возникновения электростатического напряжения
Причина возникновения электростатического напряжения кроется в физических законах электродинамики, описывающих поведение различного рода зарядов в электрических или магнитных полях. Для понимания этого явления нам потребуется учебник по физике, карандаш и лист бумаги.
Диэлектрики и электростатическое напряжение
Диэлектрические вещества, не проводящие электрический ток, связаны с явлением электростатического напряжения. Чтобы лучше понять суть этого явления, вспомним ситуации, в которых мы наблюдали его. Одним из примеров явления электростатического напряжения является случай, когда человек снимает шерстяной свитер и по его телу пробегают электрические разряды, особенно заметные в темноте.
Структура диэлектриков и образование электростатического напряжения
Для лучшего понимания происхождения электростатического напряжения, нарисуем на листе бумаги две среды, разделенные границей. Каждая среда представляет диэлектрик. Внутри каждой среды изобразим атомы диэлектрика, учитывая их внутреннее строение.
В отличие от металлов, диэлектрики не имеют свободных зарядов, которые могут свободно перемещаться. Электроны на последних энергетических уровнях атомов диэлектрика связаны с ядром и не участвуют в проводимости. Однако электроны последнего уровня связаны с ядром слабее, чем остальные. Расположим на рисунке орбиты электронов последнего уровня атомов близко к границе раздела.
Перемещение зарядов и образование электростатического напряжения
Представим, что две нарисованные нами среды перемещаются относительно друг друга. Сначала электроны последних уровней обоих сред соприкасаются друг с другом. Поскольку эти электроны менее жестко связаны с ядром, некоторые из них переходят из одной среды в другую. Это приводит к накоплению электроотрицательного заряда в одной среде и электроположительного заряда в другой.
Однонаправленное перемещение электронов и электростатическое напряжение
Важно отметить, что "перебрасывание" электронов из одной среды в другую происходит только в одном направлении. Это связано с различием во внешних оболочках атомов диэлектриков двух сред. Чтобы наблюдать явление электростатического напряжения, необходимо, чтобы атомы одного диэлектрика имели большее количество электронов на внешней орбите, чем атомы другого диэлектрика. Это обеспечивает однонаправленное перемещение электронов и возникновение электростатического напряжения.
Таким образом, электростатическое напряжение возникает из-за перемещения электронов между двумя различными диэлектриками, вызванного различием во внешних оболочках их атомов. Это явление хорошо наблюдается в повседневной жизни, особенно при трении различных материалов.