Seit der Antike ist bekannt, dass nach der Reibung kleine Gegenstände voneinander angezogen oder umgekehrt abgestoßen werden. Vor Jahrhunderten entdeckten Wissenschaftler, dass elektrische Ladungen verantwortlich sind. Aber Physiker streiten immer noch darüber, warum Reibkörper aufgeladen werden. Aber vor kurzem haben Experten endlich die Antwort gefunden.
Die neue Version, die hervorragend mit den experimentellen Daten übereinstimmt, wird in einem wissenschaftlichen Artikel beschrieben, der zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Physical Review Letters angenommen wurde. In der Zwischenzeit können Sie sich mit dem Preprint vertraut machen. Die Forschung wurde von Laurence Marks von der Northwestern University in den Vereinigten Staaten geleitet.
Die erste Erwähnung der Elektrifizierung durch Reibung ist mit dem Namen des antiken griechischen Philosophen Thales von Milet verbunden, der im 7.-6. Jahrhundert v. Chr. Lebte. Er bemerkte, dass das mit einem Bernsteinstab geriebene Fell Staubflecken anzieht. Das altgriechische Wort "Elektron" (ἤλεκτρον) bedeutet übrigens wörtlich "Bernstein".
Bisher konnten Physiker nicht zuverlässig feststellen, welcher Mechanismus hinter der Elektrifizierung durch Reibung steckt, was in wissenschaftlichen Kreisen auch als triboelektrischer Effekt bezeichnet wird.
Die neue Theorie verbindet es mit dem flexoelektrischen Effekt. Dieses Phänomen tritt auf, wenn ein Dielektrikum einer ungleichmäßigen Verformung ausgesetzt ist (dh der Verformungsgrad variiert von Punkt zu Punkt), wobei eine Potentialdifferenz darin entsteht. Dies liegt daran, dass elektrische Ladungen im Stoff neu verteilt werden.
Selbst die glattesten Oberflächen im Nanobereich sind ein unvorstellbares Chaos von "Gebirgszügen" und "Depressionen". Beim Reiben verformen sich diese winzigen Unregelmäßigkeiten, was einen flexoelektrischen Effekt hervorrufen sollte.
Nach den Berechnungen der Autoren tritt eine Potentialdifferenz von ± 1-10 Volt auf. Dies reicht aus, um eine Elektrifizierung durch Reibung bereitzustellen.
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Das Modell stimmt gut mit verschiedenen Arten von experimentellen Ergebnissen überein. Sie erklärt also, warum Objekte durch Reibung aufgeladen werden, auch wenn sie aus demselben Material bestehen. Die ungleichmäßige Verteilung der triboelektrischen Ladung wird ebenfalls deutlich. Darüber hinaus sagt die Theorie die Ergebnisse von Messungen der Oberflächenladungsdichte perfekt voraus.
Wir fügen hinzu, dass diese Entdeckung praktische Vorteile verspricht. Daher wird die Elektrifizierung durch Reibung in einer Vielzahl von Vorrichtungen verwendet. In anderen Fällen muss dies im Gegenteil verhindert werden, da ein verrutschter Funke einen Brand verursachen kann. Ein tieferes Verständnis der Art des Effekts ermöglicht es den Ingenieuren, ihn effektiver zu nutzen oder ihn umgekehrt loszuwerden.
Und natürlich ist es schön zu wissen, warum Ihre geliebte Katze Funken ausstößt (obwohl es möglich ist, dass dies immer noch uralte Katzenmagie ist).
Anatoly Glyantsev
