الکترواستاتیک چیست؟

از زمان باستان دانسته شده بود که برخی از مواد، مانند کهربا، پس از مالیده شدن، مواد و ذرات سبک را جذب می‌کنند. واژهٔ یونانی برای کهربا (ήλεκτρον یا همان electron) سرچشمهٔ پیدایش واژهٔ electricity شد. پدیده‌های الکترو استاتیک از نیروهایی ناشی می‌شوند که بارهای الکتریکی بر هم وارد می‌کنند. این نیروها به وسیلهٔ  «قانون کولمب» توصیف می‌شوند. نیروهای الکتروستاتیکی نیروهای غالب در برهم کنش بین ذرات در ابعاد متوسط بین اتمی هستند.برای مثال نیروی الکترو استاتیکی بین یک الکترون و یک پروتون، که با یکدیگر یک اتم هیدروژن را تشکیل می‌دهند، در حدود ۴۰ مرتبه از نیروی گرانشی بین آنها بزرگ‌تر است.

در مشاهدات روزمره پدیده‌های الکترو استاتیکی مثال‌های متعددی دارند که مواردی مانند چسبیدن پوشش‌های پلاستیکی به دست پس از جدا کردن آنها از بسته‌بندی، انفجار ظاهراً خودبخودی سیلوی غلّات، آسیب وارده به قطعات الکترونیکی در هنگام ساخت، و عملکرد دستگاه‌های فوتوکپی را در بر می‌گیرد. این پدیده ها عمدتاً ناشی از تجمع بار الکتریکی بر سطح اشیا است که بر اثر تماس با اشیای دیگر صورت می‌گیرد.

قانون کلن
(به مرور زمان و برای راحتی بیان از کولمب به کولن تغییر یافته‌است) معادلهٔ پایهٔ الکترو استاتیک، قانون کولمب است که نیروی بین دو «بار نقطه‌ای» را توصیف می‌کند. اندازهٔ نیروی الکترومغناطیسی بین دو بار الکتریکی نقطه‌ای با حاصلضرب اندازهٔ بارها نسبت مستقیم، و با مربع فاصلهٔ بین دو بار نسبت معکوس دارد:

در رابطهٔ بالا، Q۱ و Q۲ اندازهٔ بارها و r فاصلهٔ بین دو بار بوده و ε۰ ثابتی است که«گذردهی‌فضای‌آزاد» نامیده می‌شود، و مقدار آن برابر است با:

   برحسب A²s⁴ kg^-1m^-3 یا C²N^−۱m⁻² یا F m⁻¹.

الکتریسیته ساکن

پیش از سال ۱۸۳۲، که در آن مایکل فاراده نتایج آزمایش خود در زمینهٔ ماهیت الکترونیک را منتشر کرد، فیزیکدان‌ها تصور می‌کردند که «الکتریسیتهٔ ساکن» با سایر بارهای الکتریکی تفاوت دارد. مایکل فاراده ثابت کرد که الکتریسیتهٔ القا شده به وسیلهٔ آهن‌ربا، الکتریسیتهٔ ولتاییک تولید شده به وسیلهٔ باتری، و الکتریسیتهٔ ساکن همگی یکسان هستند. الکتریسیتهٔ ساکن معمولاً هنگامی ایجاد می‌شود که مواد خاصی، مانند پشم و پلاستیک، و یا کف کفش و قالی، به یکدیگر مالیده شوند. این فرایند سبب می‌شود که الکترون‌ها از سطح یک ماده کشیده شده و بر روی سطح مادهٔ دیگر قرار گیرند. یک شوک استاتیک زمانی اتفاق می‌افتد که سطح مادهٔ دوم، که به سبب الکترون‌ها دارای بار منفی شده‌است، با سطح یک مادهٔ رسانای دارای بار مثبت تماس یابد، یا بر عکس. از الکتریسیتهٔ ساکن در فتوکپی، فیلترهای هوا، و برخی از رنگ‌های اتومبیل استفاده می‌شود. الکتریسیتهٔ ساکن نتیجهٔ ایجاد بار بر روی دو سطحی است که از هم جدا شده‌اند. برخی از قطعات الکتریکی ممکن است بر اثر الکتریسیتهٔ ساکن به سادگی آسیب ببینند. برای جلوگیری از این امر، سازندگان قطعات از برخی از وسایل ضد الکتریسیتهٔ ساکن استفاده می‌کنند.

استاندارد های در دسترس

1. BS PD CLC/TR ۵۰۴۰۴:۲۰۰۳ Code of Practice for Control of Undesirable Static Electricity
2. NFPA ۷۷ (۲۰۰۷) Recommended Practice on Static Electricity
3. API RP ۲۰۰۳ (۱۹۹۸) Protection Against Ignitions Arising Out of Static, Lightning, and

Stray Currents