L'électricité statique: comment elle est produite, types, exemples
L'électricité statique est l'accumulation de charge électrique sur un élément au repos. Ce type d'électricité se manifeste lorsqu'il y a contact entre le même nombre de protons (particules subatomiques à charge positive) et d'électrons (particules subatomiques à charge négative).
Ce contact entre protons et électrons est généralement généré par le frottement de deux éléments ayant des charges opposées. C'est à ce moment que les effets de l'électricité statique sur les corps sont physiquement révélés.
Comment l'électricité statique est-elle produite?
L'électricité statique est produite lorsqu'un corps chargé électriquement en excès transfère l'excès d'électrons qu'il transporte à un autre corps. Cela se produit par la libération d'énergie.
À son tour, le corps qui reçoit la décharge électronique est chargé statiquement par le processus appelé induction électrostatique. Cette décharge et cette charge d'énergie - d'un corps à l'autre, respectivement - peuvent être causées par des étincelles ou par une sorte de décharge mécanique.
La manière la plus courante de percevoir l'électricité statique consiste à frotter deux corps chargés électriquement de charges opposées.
Ici, l'équilibre énergétique est évident, car le corps qui a un nombre d'électrons supérieur transmet cette charge au corps avec un nombre d'électrons inférieur.
Même si un corps a une charge électrostatique très élevée, les électrons peuvent "sauter" directement dans l'objet à décharge, générant ainsi un arc électrique en raison de la rupture diélectrique de l'air.
En substance, le transfert d'électrons d'un corps à un autre est dû à l'interaction fondamentale entre les charges: les charges électriques opposées sont attirées et les mêmes charges électriques se repoussent.
Cela permet aux charges électriques, en fonction de la réaction induite par les autres corps, d'être transférées d'un atome à un autre et de se déplacer vers la surface des corps.
En conséquence, le transfert des électrons du corps qui a la plus grande charge négative au corps avec moins de charge négative se produit, donnant lieu au phénomène électrostatique.
Types
L'électricité statique peut se manifester de différentes manières, en fonction de la nature et de l'état (solide, liquide, gazeux) des corps impliqués dans le processus. Ainsi, l’électricité statique peut être présentée de la manière suivante:
Charge entre les solides
Ce processus, également appelé triboelectrificación, se produit lorsque des électrons sont transférés entre deux corps solides et se produit par frottement direct ou frottement entre les deux corps. Deux exemples de ce type sont:
Électricité vitreuse
Il fait référence à la charge électrique que le verre acquiert lorsque sa surface est refroidie.
L'électricité résineuse
Effet analogue à l’électricité vitreuse qui se produit lors du frottement d’une résine.
Chargement de liquides
Les liquides peuvent être chargés électriquement en étant transportés par des tuyaux ou en interagissant avec des particules solides telles que la poussière. Dans les deux cas, il s'agit de contacts entre solides et liquides.
De même, ils peuvent également être chargés électrostatiquement lorsqu'ils interagissent avec des gaz. Cependant, la charge entre les liquides ne se produit qu'entre des liquides très isolants.
Chargement de gaz
Les gaz, par eux-mêmes, ne sont pas chargés électriquement. Cependant, il est courant d'assister à des processus dans lesquels un gaz sert de moyen de transport entre des corps solides ou liquides.
De cette manière, les gaz jouent un rôle secondaire dans ce type de processus, car ils ne servent que de connexion entre les éléments de charge électrostatique et de décharge.
Chargement de poudres
Il est très courant d'assister à un transfert d'électrons entre des poudres chargées électriquement, en raison de la nature des matériaux et de la diversité des propriétés, formes et tailles pouvant exister lors de l'interaction.
Exemples réels
L'électricité statique est présente dans la vie quotidienne. Par exemple, nous avons tous été témoins des effets de l’électricité capillaire, connue sous le nom de frisottis ou poils hérissés.
Nous présentons ici quelques exemples réels d’électricité statique pour exposer des cas courants extraits de la vie elle-même:
- Gonflez une montgolfière, nouez-la et frottez-la contre vos cheveux pour transférer la charge des cheveux sur la montgolfière. Vous verrez comment vos cheveux adhèrent au ballon sous l'effet de la charge électrostatique, mettant parfois à rude épreuve les effets de la gravité.
- Placez un peu de sel ou de poivre sur une surface plane. Frottez simultanément une cuillère en plastique avec un chiffon en laine, le transfert de charge se produira du chiffon à la cuillère. Ensuite, amenez la cuillère vers le sel ou le poivre. Vous verrez comment les particules s'approcheront de la cuillère en raison de l'attraction de charges électriques opposées.
- Déplacez le peigne plusieurs fois sur vos cheveux, surtout s'il y a peu d'humidité dans l'environnement. Le peigne est chargé d'électricité statique par le transfert d'électrons des cheveux au peigne. Amenez ensuite le peigne vers de petits morceaux de tissu: vous verrez comment ceux-ci sont collés au peigne par l’attraction des charges électriques opposées.
- Les rayons sont une forme d’électricité statique, car les nuages, en contact direct avec les molécules de l’air, adoptent une certaine charge électrique qu’ils doivent transférer pour équilibrer leur système. La seule alternative pour transférer l'excès d'électrons est de transférer cette charge supplémentaire vers un autre nuage dans l'air; là les rayons ont lieu.
Avez-vous des risques pour la santé?
L'électricité statique pose des risques pour la santé si les précautions appropriées ne sont pas prises.
Selon la Occupational Health and Safety Administration, OSHA (acronyme anglais OSHA), la production de décharges à haute tension peut induire des chocs douloureux chez les personnes.
Si un contact soudain est établi avec un objet chargé électrostatiquement, la charge peut traverser le corps de la personne, générant un choc électrique.
Dans ce cas, les conséquences vont d'une brûlure à des affectations cardiaques, en fonction du chemin parcouru par l'électricité statique dans le corps.
De même, l'électricité statique peut être une source d'inflammation pour les substances inflammables et endommager les connexions électroniques sensibles.
