Как именно работает статический разряд?

Когда ваши ноги трутся о пол, вы приобретаете небольшой электрический заряд благодаря трибоэлектрическому эффекту . Страница вики объясняет механизм:

«После контакта между некоторыми частями двух поверхностей образуется химическая связь, называемая адгезией, и заряды переходят от одного материала к другому, чтобы уравнять их электрохимический потенциал. Это то, что создает дисбаланс чистого заряда между объектами. разделены, некоторые из связанных атомов имеют тенденцию удерживать лишние электроны, а некоторые склонны отдавать их, хотя дисбаланс будет частично нарушен туннелированием или электрическим пробоем (обычно коронным разрядом).Кроме того, некоторые материалы могут обмениваться ионами разной подвижности или обмениваться заряженными фрагментами более крупных молекул».

Когда вы подносите палец к проводнику, электроны на проводнике перемещаются из-за электрического поля вашего пальца. Например, если вы заряжены отрицательно, то электроны на поверхности проводника будут удаляться от вашего пальца, что приводит к локальному положительному заряду, который притягивает электроны на палец. Если заряд на вашем пальце достаточно велик, и если ваш палец находится достаточно близко к проводнику, локальное электрическое поле может преодолеть диэлектрическую прочность воздуха, что приведет к частичной ионизации воздуха. Электрическое сопротивление воздуха значительно упадет, что позволит току быстро течь между вашим пальцем и проводником. Вы чувствуете шок.

Если вы поднесете палец к изолятору, такому как дерево, электроны на изоляторе не будут перемещаться, как на проводнике. Электрическое поле будет меньше и, вероятно, не вызовет разрушения воздуха. При прикосновении к изолятору дисбаланс заряда (по крайней мере, частично) нейтрализуется. Это произойдет не так быстро, как с проводником, потому что удельное сопротивление изолятора не позволяет пропускать такой большой ток на единицу площади, поэтому вы не почувствуете удара током. Изолятор приобретет заряд в области, к которой вы прикоснулись.

Поскольку изолятор не пропускает поток заряда, он может не полностью нейтрализовать ваш дисбаланс заряда, поэтому, когда вы продолжаете касаться проводника, вы все равно можете почувствовать удар, хотя и слабее, потому что часть вашего заряда рассеялась.

Это должно охватывать 1 и 2. Для 3 все еще течет ток (что объясняет искры, которые вы видите), но, поскольку площадь контакта между вашими пальцами и ключом намного больше, чем приблизительная площадь поперечного сечения искры, ток на единицу площадь намного меньше, и вы даже не чувствуете, как она течет из ваших пальцев, через ключ, в дверную ручку.

Номер 4: не видя вашу дорожную кружку, я бы сказал, что RedGrittyBrick, вероятно, прав, когда он прокомментировал: «...ваша дорожная кружка окрашена в качестве декоративного эффекта или покрыта лаком, чтобы сохранить ее блестящую поверхность и предотвратить коррозию. Эти слои действуют как изолятор. Вы почувствуете разряд только в том случае, если он сконцентрирован в крошечном пятне в виде искры, которая перескакивает через небольшой воздушный зазор с вашей кожи на проводящую поверхность (например, небольшая царапина на покрытии кружки, где обнажается лежащий под ней металл, вылитая вода создает путь для замыкания цепи, по которой разряжается статический заряд)».

Стоит отметить, что чистая вода — ужасный проводник электричества. Z -машина использует 2,3 миллиона литров деионизированной воды как часть изоляции.

Вот статья, посвященная изучению электрических свойств кожи. На стр. 848 авторы описывают токовый отклик кожи на прямоугольные импульсы между$5V$и$60V$. Они отмечают, что «в этом диапазоне напряжений кожа ведет себя как неомическая, нелинейная система, проводимость которой увеличивается с увеличением напряжения. В начале импульса ток падает до минимального значения, а затем медленно увеличивается».

Вы совершенно правы относительно происхождения обвинения. Таким образом, вы можете создать очень высокий заряд. Но для создания высокого заряда не требуется много электронов.

Теперь, когда вы прикасаетесь к проводнику (дерево не должно вызывать удар током), этот заряд разряжается током, идущим от вашего тела к пальцу. Однако реальный ток фантастически мал. Таким образом, вы получаете искровой разряд, который вы можете почувствовать как своего рода булавочный укол, и все.

Это происходит в основном в зимнее время и в помещениях с очень низкой влажностью. Коврики с толстым ворсом и пушистые автомобильные сиденья — основные нарушители. В другое время года, когда влажность выше, заряд никогда не накапливается, а вытекает из-за влажности воздуха.