Was ist Elektrostatik ?

 

Einleitung

Die erste uns bekannte Beschreibung davon stammt aus Griechenland und zwar vom Naturphilosophen Thales von Milet (600 v. Chr.) . 
Von ihm stammt die Bezeichnung Elektrostatik - (ruhende Elektrizität.) Bereits damals wusste man, dass Bernstein (ein Harz) durch Reibung eine Aufladung hervorrufen kann.

Spielend lernen...

Wir Fangen bei dem an, was wir kennen und erlebt haben, 
anschliessend  tasten wir uns zum theoretischen Teil durch.

Ein oft vergessener Teil beim Elektrosmog ist die Elektrostatik.
Vielleicht führen Sie zuerst einen kleinen Test durch, 
  um Ihr Interesse an diesem 
Thema zu wecken. 

Bei diesem Versuch ist Elektrostatik im Spiel. Erzeugt wurde sie durch Reibung.

Nicht immer harmlos

Elektrostatik können Sie aber auch weitaus unangenehmer erleben. Beispielsweise, 

... Nicht aufgepasst? Aber was hätten Sie tun können? 
 Erden! Der Trick mit dem Ballon funktioniert nicht, wenn Sie geerdet sind. An Autos haben Sie sicher auch schon herunterhängende Lederriemen (oder elektrisch leitfähige Gummistrippe) bemerkt, welche der Erdung dienen und den Schlag beim Aussteigen verhindern sollen und Computerprofis tragen die elektronischen Komponenten in speziellen Schutzhüllen und beim Einbau ein geerdetes Armbändchen. Labors werden oft in speziellen, geerdeten Räumen eingerichtet. So kann Elektrostatik gar nicht erst entstehen.
Elektrostatik ist elektrische Energie. 

Jetzt fassen wir mal zusammen.

Das Ballon-Experiment und unsere Erfahrungen mit dem Auto und den Elektronik-Anlagen lassen uns wissen, was Elektrostatik in etwa kann und welche Eigenschaften wir zu erwarten haben. 

- Elektrostatik scheint so etwas wie magnetische Eigenschaften zu haben (Ballon-Versuch)
- Elektrostatik kann spürbare, sogar  schmerzhafte Entladungen verursachen
- Der Strom scheint ohne erkennbare Stromquelle zu entstehen, 
  und ist dennoch stark genug, um selbst elektronische Bauteile zu zerstören.
- Elektrostatik lässt sich hauptsächlich durch Erden verhindern. 
  (Kunststoffe sind normalerweise nicht leitend, daher ist hier auch kein Erden möglich)

Doch was ist Elektrostatik, wie entsteht Sie ?

1.     Durch Aufladung    
 Durch das Vorhandensein von positiver oder negativer Ladung im Überschuss als Folge von Reibung bei Isolatoren oder elektrisch isolierten Körpern. (Beim Ballon haben wir die Kunststoffhülle durch Reibung an unseren Haaren aufgeladen.)
Man nennt dies auch Reibungselektrizität

2.      Influenz 
Bei der Influenz wird z.B. im Körper des Menschen, der über einen positiv geladenen Fussboden schreitet, eine entsprechend hohe gegensätzliche d.h. negative Ladung gebildet, die beim Berühren von geerdeten Teilen (Computer) oft zu Funkenentladungen führen kann.

3.    Ionisation   
Mindestens ein Elektron aus einem neutralen Atom oder Molekül wurde abgetrennt oder hinzugefügt.
Fehlt eins, ist das Ion positiv, beim Hinzufügen hingegen negativ geladen. 
Einfacher gesagt, wir haben ein Ungleichgewicht. Da ist etwas zuviel oder zuwenig...
Schauen wir uns das mal etwas genauer an...

 

 Was sind Atome  Es sind die kleinsten Teilchen eines chemischen Elementes. 
Würden wir beispielsweise Wasser immer wieder teilen, bis es nicht mehr geht, 
würden wir "sehen" können, dass das Wasser aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom besteht.
Weiter könnten wir das Wasser nicht mehr teilen. Sonst hätten wir nur noch reinen Wasserstoff und Sauerstoff.  Wasser beispielsweise trägt daher die Bezeichnung H2O. (H="Hydro" was soviel wie "Wasser" bedeutet " und O="Oxyd", gleichbedeutend mit Sauerstoff)
H2O bedeutet demnach "Dieses chemische Element hat 2 Wasserstoff und 1 Sauerstoff-Atom"

Das Atom selber besteht aus

 Protonen, diese sind elektrisch positiv geladen.
Es sind die Kernteilchen, welche die Elektronen an das Atom binden
Neutronen  sie sind, wie der Name bereits vermuten lässt, neutral
Es sind die Kernteilchen, welche die Protonen aneinander binden. Sozusagen der "Klebstoff" für die Protonen.  
Elektronen Elektronen sind negativ geladen.
Es sind die Teilchen der Atomhülle, welche den Atomkern umkreisen.
Das Atom... Alles zusammen ist ein Atom.
Der Atomkern ist wesentlich kleiner als das Atom. Die Elektronen sausen in einem weit grösseren Abstand um den Kern herum, als die vereinfachte Darstellung es zu vermitteln mag.
Und was ist dazwischen? ... Nichts!

Um sich die Grössenunterschiede vor Augen zu halten, soll uns ein Vergleich dienen:

 
Stellt man sich den Atomkern eines Wasserstoffatomes 
auf Zündholz-Kopfgrösse vergrössert vor, 
so wäre das Gesamtatom so gross wie der Eifelturm (300m). Das um den Atomkern kreisende Elektron wäre dann so gross wie ein Staubkorn (ca. 0.1 mm)

Einige Atome können relativ leicht Elektronen aufnehmen und andere leicht Elektronen abgeben. Treffen solche Atome aufeinander, so passiert es, dass ein Elektron vollständig von einem Atom auf das andere Atom übergeht. Die beiden Atome werden damit zu Ionen. Ionen ist die Bezeichnung für elektrisch geladene Atome.

Gleichnamige Ladungen stossen einander ab, ungleichnamige ziehen sich an.
+ stossen sich ab
+ stossen sich ab
+ ziehen sich an

Und bei elektrostatischen Feldern?
Da fehlt also etwas, oder wir haben etwas zuviel... 
Und wir wissen nun auch, dass sich ungleiche Ladungen anziehen. In logischer Konsequenz wird durch die gegenseitige Anziehung der positiven und negativen Ionen auch wieder ein Ausgleich stattfinden. Das geht sehr schnell, und kann je nach Ladungsunterschied sogar schmerzhaft sein. Sie erinnern sich sicher an den elektrischen Schlag beim aussteigen aus einem Auto.

Elektrostatische Aufladungen erzeugen Spannungen von einigen hundert bis zu einigen tausend Volt!
Diese können bei Potentialausgleich zu kurzfristigen hohen Strömen führen, welche empfindliche elektronische Bauteile beschädigen oder zerstören.
Diese wurden schliesslich auch nur für Betriebsspannungen von einigen Volt ausgelegt.
In der Fachsprache werden elektrische Entladung auch nur  ESD genannt. (Electrostatic Discharge)
Elektrostatische Felder dürfen nicht mit Wechselfelder (NF) verwechselt werden. Elektrostatische Ladungen können als hohe örtliche Konzentrationen z.B. auf einem Kunststoffteppich auftreten. Bis zur Entladung besteht demnach kein Stromfluss.
Bei sehr hohen Ladungen (1 – 80 kVolt) tritt schon bei Annäherung eine Funkenentladung ein.
Auch der Blitz beim Gewitter ist ein elektrostatisches Phänomen. Spätestens hier wird deutlich, welche Kraft in der Elektrostatik ruhen kann.

Gesundheitliche Schäden.

Im Vergleich zu Wechselfeldern scheint der menschliche Körper gegenüber Gleichfeldern wesentlich resistenter zu sein.
Im Gegensatz zu Wechselfeldern ist er  in Bezug auf Gleichfelder meistens störfester als elektronische Geräte. Der Mensch spürt sehr wohl den elektrischen Schlag, jedoch ohne Schädigung der biologischen Funktionen, elektronische Geräte können bei Entladungen von einigen tausend Volt und mehr bleibend geschädigt werden. 

Allgemeine Tipps:

Martin Scheiben


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