Elektrostatyka

Elektrostatyka to dziedzina fizyki zajmujaca się oddziaływaniami pomiędzy nieruchomymi ładunkami elektrycznymi, czyli oddziaływaniami elektrostatycznymi

Zob. Elektryczność oraz Prawo Coulomba

Elektryczna budowa materii

Nauka o elektryczności miała swój początek w starożytności. Dwadzieścia pięć wieków temu grecki filozof i matematyk Tales z Miletu (620-540 p.n.e.) spostrzegł, że potarty suknem bursztyn przyciąga drobne, lekkie ciała jak np. drewniane wiórki. Nazwa elektryczność pochodzi od greckiego słowa "elektron", co znaczy bursztyn. Ciała można elektryzować i to w różny sposób. Jednym ze sposobów jest pocieranie. Wiemy, że potarta suknem laska ebonitowa elektryzuje się ujemnie a sukno dodatnio. Laska szklana zaś potarta jedwabiem elektryzuje się dodatnio a jedwab ujemnie. Elektryzować można też przez zetknięcie ciała nienaelektryzowanego z ciałem naelektryzowanym. Stan naelektryzowania może więc przechodzić z jednego ciała na drugie. Można też ciało naelektryzować przez indukcję (przez wpływ). Ten sposób elektryzowania nie wymaga zetknięcia się ciała nienaelektryzowanego z ciałem naelektryzowanym - wystarczy je do siebie zbliżyć.

Elektryczność statyczna

Elektryczność statyczna jest to zespół zjawisk towarzyszących pojawieniu się niezrównoważonego ładunku elektrycznego na materiałach o małej przewodności elektrycznej (dielektrykach, materiałach izolacyjnych) lub na odizolowanych od ziemi obiektach przewodzących (np. ciele człowieka, elementach urządzeń, itp.). Ładunki te wytwarzają wokół siebie pole elektrostatyczne o natężeniu tym większym, im większa jest wartość ładunku wytwarzającego to pole.

Zagrożenia elektrycznością statyczną

Zagrożenia elektrycznością statyczną są spowodowane bezpośrednim oddziaływaniem pola elektrycznego wytwarzanego przez naelektryzowane obiekty lub oddziaływaniem wyładowań elektrostatycznych. Wyróżnia się trzy rodzaje zagrożeń:

niekorzystne oddziaływanie na człowieka
zakłócenia procesów technologicznych
pożarowo-wybuchowe.

Ochrona odgromowa

Ochrona odgromowa to inaczej ochrona przed wyładowaniami elektrycznymi w powietrzu (piorunami).

Zadaniem urządzeń odgromowych jest ochrona życia i zdrowia ludzi oraz ich mienia przed niszczącym działaniem wyładowań atmosferycznych. Pierwsze i do dziś używane piorunochrony wykorzystują zasadę działania opracowaną przez Franklina i Faradaya. Wyładowanie powstaje w wyniku różnicy potencjałów między chmurami a ziemią, nagromadzony ładunek przeskakuje po elementach o najmniejszym oporze elektrycznym. Chcąc uniknąć jego niszczącego przepływu przez części budynków, należy umożliwić mu swobodny przepływ do ziemi po specjalnie w tym celu zaprojektowanej instalacji odgromowej.

Piorunochron składa się z części nadziemnej i podziemnej:

część nadziemna - są to zwody pionowe lub poziome, umocowane nad chronionym obiektem, i przewody odprowadzające;
część podziemna składa się z przewodów uziemiających oraz uziomów:
- naturalnych - zespołu przedmiotów metalowych lub żelbetowych umieszczonych w gruncie w celu innym niż uziemienie, np.: zbrojenia części podziemnych budynków, metalowe rurociągi itp.,
- sztucznych - prętów lub płaskowników stalowych ocynkowanych lub pomiedziowanych: punktowych, otokowych lub ich kombinacji.

Zadaniem zwodów jest przejęcie na siebie wyładowania atmosferycznego, zadaniem przewodów odprowadzających jest przekazanie go do uziomu. Rolą uziomu jest doprowadzenie energii wyładowania do ziemi i jej rozproszenie.

Elektryczność - kolejna "definicja"

Elektryczność (z gr.) to zdolność określonych cząstek subatomowych (na przykład elektronów i protonów) do wiązania się z polem elektromagnetycznym i istnieniem między nimi sił przyciągających i odpychających. Elektryczność daje energię jednej z czterech podstawowych sił natury i jest własnością magazynowania energii przez materię. W tym znaczeniu "ładunek elektryczny", "wartość ładunku" i "ilość elektryczności" mogą być używane zamiennie.

W przenośni i języku potocznym wyraz elektryczność oznacza także prąd elektryczny lub energię elektryczną.

Prawo Coulomba

Prawo to głosi, że siła wzajemnego oddziaływania dwóch punktowych ładunków elektrycznych jest wprost proporcjonalna do iloczynu ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami. Jest to podstawowe prawo elektrostatyki.

Z prawa tego wynika m.in, że:

Im większy ładunek będą posiadały przedmioty, tym między nimi będzie większa siła; także im większa odległość będzie między przedmiotami, tym mniejsza siła będzie między nimi.
Jeśli stykają się z sobą dwa naładowane przedmioty o takiej samej pojemności, dzielą między siebie ładunek po równo. Dla przykładu załóżmy, że jeden przedmiot ma ładunek +4 kulombów, a drugi +8 kulombów. Kiedy się zetkną, ładunek będzie przepływał od 8-kulombowego obiektu do 4-kulombowego, dotąd aż oba przedmioty osiągną ładunek +6 kulombów. Jeżeli pierwotnie obydwa przedmioty posiadały by ładunek +6 kulombów, między nimi nie przepłynąłby żaden ładunek.
Jeżeli dwa przedmioty mają różne pojemności, dzielą ładunki proporcjonalnie do ich pojemności. Jeśli przedmiot o pojemności 10 faradów dotknie przedmiotu o pojemności 5 faradów, 10-faradowy przedmiot będzie miał dwa razy większą ilość ładunków niż przedmiot 5-faradowy (bo 2x5=10). Załóżmy, że przedmioty są przeciwnie naładowane, pierwszy ma ładunek +20 kulombów, a drugi -8 kulombów. Ich całkowity ładunek wynosi +12 kulombów. Po ich zetknięciu, 10 faradowy przedmiot będzie miał ładunek +8 kulombów, a 5-faradowy przedmiot będzie miał ładunek +4 kulombów.

Prawo to opublikował w 1785 Charles Augustin de Coulomb.