Blühende und welkende Eisblume (VIDEO)

Die Eisblume blüht auf, sobald sie von einem elektrostatisch aufgeladenen Kunststoffstab berührt wird. Die Ladung überträgt sich auf die Blume. Die Wedel haben nun aber alle eine gleiche Polarität. Weil sie sich aus diesem Grunde so weit als möglich abstoßen, spreizen sie sich auseinander und richten sich zum Teil auf.

Die Eisblume verwelkt in dem Moment, wo sie mit einem Eisenstab berührt wird. Nun kann die einseitige Ladung abgegeben werden.

Allgemein

Jedes Material enthält positive und negative elektrische Ladungen, die sich normalerweise ausgleichen. Das Material ist elektrisch neutral. Bei intensivem Kontakt und anschließender Trennung oder bei Reibung werden Teile der negativen Ladungen aus einem Reibpartner herausgerissen und vom anderen aufgenommen. Durch dieses Ungleichgewicht entstehen elektrostatische Aufladungen. Einer der Reibpartner ist positiv, der andere negativ geladen.

 

„Statische" Aufladung

Statisch aus dem einfachen Grund: Die Ladung verbleibt auf der Oberfläche des Körpers und erzeugt ein elektrisches Gleichspannungsfeld. Dies wird auch als „ruhende Ladung" bezeichnet.

Ein statisches elektrisches Feld ist ein Kraftfeld um eine ruhende elektrische Ladung. Es bewirkt, dass gleichnamige Ladungen abgestoßen, ungleichnamige Ladungen angezogen werden. Ruhende (statische) Ladung stellt in den meisten Fällen kein Problem dar.

Die Auswirkungen zeigen sich erst wenn sich die Ladung ausgleicht und durch hohe Entladeströme entsprechend negative Auswirkungen auf empfindliche Bauelemente oder den Menschen hat.

 

Wie kann elektrostatische Aufladung entstehen

Durch Reibung und Trennung ungleicher Stoffe wird die so genannte Reibungs-Elektrizität erzeugt. Für das Entstehen Elektrostatischer Ladung ist mechanische Arbeit notwendig. Es findet dabei ein Ladungstransfer von einem Stoff zum anderen statt. Statisch ungleich geladene Teile ziehen sich an, gleich geladene Teile stoßen sich ab.

Die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Geschwindigkeit der Trennung zweier Stoffe sind für die Höhe der entstehenden Ladung entscheidend. Bei niedriger Luftfeuchte erhöht sich der Oberflächenwiderstand und die Ladung kann schlechter abfließen. Bei schneller Trennung zweier Stoffe entstehen höhere Ladungen da keine oder nur sehr kleine Rückströme fließen können.

 

Besonders stark aufladbare Materialien

  • Glas
  • Styropor
  • Verschiedene Kunststoffe (PAN, PE, PP, PTFE, PVC)

 

Auswirkung elektrostatischer Aufladung im häuslichen Bereich

Im häuslichen Bereich sind elektrostatische Entladungen mehr lästig als gefährlich.

Im Haushalt kann sich der menschliche Körper elektrostatisch aufladen (z. B. durch Gehen mit Kunststoffsohlen auf synthetischen Teppichen). Dabei kann der Mensch Potentialdifferenzen gegen Erde von mehr als 20 000 V annehmen. Wie hoch die Energie dieser statischen Ladung ist, hängt von sehr vielen Faktoren ab. z.B. Luftfeuchtigkeit, Kleidung, Schuhe, Geschwindigkeit etc.

Eine Entladung des statisch aufgeladenen Menschen ist jedoch relativ ungefährlich, da die gesamte übertragene Ladung gering ist. Lediglich bei Menschen mit einem Herzschrittmacher oder Überempfindlichkeit kann eine Elektrostatische Entladung ein entsprechendes Risiko sein. Wenn der Mensch auf 20 000 V aufgeladen ist, enthält er eine elektrische Ladung von 0,000 003 As. In einer 25 W-Glühbirne (220 V) fließt zum Vergleich während einer Sekunde eine elektrische Ladung von 0,114 As.

 

Beispiele

Abstehende Haare beim Kämmen oder überstreifen eines Synthetik oder Wollpullovers. Die Haare werden mit gleicher Polarität geladen und stoßen sich gegenseitig ab. Durch einen Metallkamm und Kleidung aus Baumwolle kann die Aufladung minimiert werden.

Statische Ladung zieht Partikel (z.B. Staub) an.

Nach dem Aussteigen aus einem Auto springt beim Berühren der Türe ein Funke über. Durch das Aufstehen vom Sitz entsteht Trennladung die dann schlagartig über die Karosserie ausgeglichen wird. Ebenso kann sich das Fahrzeug durch seine Bewegung statisch aufladen. Die Ladung wird dann von der Karosserie über den Menschen abgeleitet. Durch eine antistatische Sitzauflage, das Tragen entsprechender Kleidung und Schuhen kann die Aufladung minimiert werden.

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