Šta je to statički elektricitet?
Jedan od najpopularnijih školskih naučnih eksperimenata je onaj kada pročešljamo kosu, a zatim sa češljem privučemo listiće papira sa stola. Uzrok ovom privlačenju papira ka češlju je upravo statički elektricitet. Slično tome, kada protrljamo stakleni štapić sa svilenom tkaninom ili parče ćilibara sa vunom, stvoriće se statički elektricitet koji će biti u stanju da privuče male parčiće plastike ili papira (reč elektron zapravo i potiče od grčke reči za ćilibar). Takođe, tokom hladnih zimskih dana nam se možda desilo da se statički elektricitet nagradi u našem telu i da zatim u vidu iskre skoči na neko drugo telo ili parče metala kada dodirnemo npr. kvaku na vratima.
Naime, sva materija oko nas je sačinjena od atoma, koji se približno mogu zamisliti kao pozitivno naelektrisana jezgra (koja se sastoje od pozitivno naelektrisanih protona i neutralnih neutrona) oko kojih kruže elektroni. Materija je najčešće neutralna, što znači da sadrži podjednak broj protona i elektrona. Međutim, neki atomi znatno jače vezuju za sebe elektrone od nekih drugih materija. Koliko je najslabije vezani elektron u atomu stabilan definiše jonizacioni potencijal atoma koji predstavlja količinu energiju koju je potrebno predati atomu da bi iz njega izleteo najslabije vezani elektron.
Kada protrljamo dva različita materijala, pod dejstvom trenja dolazi do bliskih susreta između atoma sa površine dva predmeta prilikom kojih neki od atoma imaju dovoljno energije da prevaziđu energetsku vrednost jonizacionog potencijala i da izbiju poneki elektron iz ponekog atoma. Oslobođeni elektroni se zatim privlače ka jednom od materijala gde povećavaju njegovo ukupno negativno naelektrisanje koje je zatim u stanju da privlači suprotno naelektrisane predmete (npr. listiće papira).
U zavisnosti od svog jonizacionog potencijala, svi atomi nalaze svoje mesto na određenom delu triboelektrične krive. Ukoliko materijal lako oslobađa svoje elektrone u kontaktu sa drugim materijalom, onda je on pozitivniji na ovoj krivoj i obrnuto. Ukoliko bismo poređali neke od svakodnevnih materijala od pozitivnom ka negativnom kraju triboelektrične krive, dobili bismo jedan ovakav niz: ljudske ruke (veoma pozitivne), zečje krzno, staklo, ljudska kosa, najlon, vuna, krzno, olovo, svila, aluminijum, papir, pamuk, čelik (neutralan), drvo, ćilibar, tvrda guma, nikl, bakar, mesing, srebro, zlato, platina, poliester, stiren (stiropor), saran traka, poliuretan, polietilen (kao selotejp), polipropilen, vinil (PVC), silicijum, Teflon (veoma negativan). Relativan položaj dve supstance u triboelektričnom nizu nam kaže kako će se one ponašati kada dođu u kontakt…
Staklo protrljano sa svilom uzrokuje razdvajanje naelektrisanja, jer se oni nalaze nešto udaljeni u nizu, a isto važi i za ćilibar i vunu. Što je veće rastojanje u nizu, to će se više naelektrisanja osloboditi u kontaktu dva materijala. Materijal koji primi oslobođeno naelektrisanje putem kontakta postaje negativno naelektrisan, dok drugi materijal postaje pozitivno naelektrisan. Upravo ova neravnoteža naelektrisanja se naziva statičkim elektricitetom. Što je veća dodirna površina između materijala u kontaktu i što je manja vlažnost, to će veći napon (razlika električnih potencijala) između materijala moći da se uspostavi, a ovaj napon je u stanju da dostigne vrednosti i od nekoliko desetina hiljada Volti.