A dörzselektromosság és az érintkezési elektromosság

4520

Már az ókori görögök észrevették, hogy a szőrrel, gyapjúval megdörzsölt borostyánkő (ami megkövesedett fenyőgyanta) valami láthatatlan erő révén magához vonzza és magához tapasztja az apró tárgyakat. Hasonlóan ahogy egy mai műanyag vonalzó vagy lufi is ruhával megdörzsölve "összeszedi a koszt". Ma tudjuk, hogy különöző anyagú tárgyak összedörzsölésekor általában az egyik tárgy pozitív töltésűvé válik, a másik pedig negatív töltésűvé, tehát a szőrrel dörzsölt borostyán viselkedése elektromos jelenség, elektronok átvándorlásának, átrendeződésének eredménye. Ennek emlékét őrzi, hogy a mai elektron szavunk a görög ἤλεκτρον (ejtsd: élektron) szóból származik, aminek jelentése borostyánkő.

 

De két anyag összedörzsölésekor melyik lesz pozitív és melyik negatív? Ehhez nekünk első körben nem muszáj értenünk, hogy hogyan is zajlik az elekronok árlépése egyik testről a másikra. Fenomenologikus megközelítésben megtehetjük, hogy az anyagokat tapasztalati úton sorba rendezzük aszerint, hogy ha összedörzsöljük őket, akkor melyik lesz pozitív és melyik negatív töltésű. Az így felállítható sornak a régebbi neve az ún. "dörzselektromos sor" (triboelectric series). Itt a görög τρίβω (ejtsd: tríbó) szó jelentése: dörzsöl. Valójában nincs feltétlenül szükség dörzsölésre a töltések szétválasztáshoz, hanem az a momentum a fontos, hogy a testek nagy felületen érintkezzenek, amit viszont a legegyszerűbben dörzsöléssel biztosíthatunk (tehát a töltésszétválásnak elégséges, de nem szükséges feltétele a dörzsölés). Ezért a dörzselektromosság kifejezés helyett pontosabb az érintkezési elektromosság kifejezés. 
 

 A dörzselektromos sor 

Az anyagok ún. dörzselektromos sorba (listába) rendezhetők: ha ebben kiválasztunk két anyagot, és őket összedörzsöljük, akkor mindig a listán feljebb található anyag lesz pozitív, az alatta található pedig negatív. Ha a listán közeli anyagokat dörzsölünk össze, akkor csak minimális töltésszétválás történik, vagyis minél távolabb van két anyag a sorban, annál hatákonyabban szétválnak rajtuk a töltések.A dörzselektromos sor tudományos neve triboelektromos sor (tribo ógörögül dörzsölést jelent).

+ POZITÍV +

levegő

száraz emberi kéz (bőr)

nyúlszőr

üveg

emberi haj

gyapjú

macskaszőr

selyem

alumínium

papír

gyapot (pamut, cotton)

acél

fa

poli(metil-metakrilát) PMMA plexi

borostyán

keménygumi (ebonit)

kén

piloészter

poliuretán (görkorcsolya kereke)

polietilén PE

polipropilén PP

poli(vinil-klorid) PVC

szilícium (félvezető)

teflon

szilikongumi (lufi)

– NEGATÍV – 

Vegyük észre, hogy nemcsak elektromosan szigetelő anyagok szerepelnek a sorban, hanem jó elektromos vezetők is, mint amilyenek a fémek. Azonban ha egy fémet összeérintünk vagy összedörzsölünk egy másik testtel, akkor a fémen megjelenő töltés könnyen lefolyhat a kezünkön vagy a fémet tartó állványon keresztül a földbe. Eért a fémek érintkezési elektromos viselkedéséhez a fémtestet szigetelő állványon kell rögzíteni.