Finalmente, dopo migliaia di anni, sappiamo cosa genera l’elettricità statica: ScienceAlert

Nel 600 a.C., il filosofo greco Talete di Mileto Si noti che quando la pelliccia viene strofinata contro l’ambra, la pelliccia attira la polvere.

Quella piccola carica generata divenne nota come elettricità statica.

Potresti riconoscerlo dal suono dei tuoi capelli che scoppiettano e sbuffano quando li pettini, o dalla forza con cui un palloncino si attacca al soffitto dopo che te lo strofini sulla testa, ma gli scienziati hanno cercato di arrivare al fondo di ciò che crea questo fenomeno da secoli.

Ora abbiamo finalmente una risposta: l’inizio e la fine del movimento di scorrimento che produce elettricità statica sono soggetti a forze diverse, creando una differenza di carica tra la parte anteriore e quella posteriore che fa crepitare l’elettricità statica.

“Per la prima volta siamo in grado di spiegare un mistero che nessuno è stato in grado di spiegare prima: perché l’attrito è importante”. dice lo scienziato dei materiali Lawrence Marks Dalla Northwestern University negli Stati Uniti.

“Le persone ci hanno provato, ma non riuscivano a spiegare i risultati sperimentali senza presupposti ingiustificati o ingiustificabili. Ora possiamo farlo, e la risposta è sorprendentemente semplice: semplicemente avendo deformazioni diverse – e quindi cariche diverse – nella parte anteriore e posteriore qualcosa che scivola porta alla comparsa di una corrente elettrica.”

L’elettricità statica è molto comune e conosciamo molto bene le condizioni che la rendono più probabile che si verifichi. Quando viene generata dallo sfregamento di due materiali l’uno contro l’altro, si chiama triboelettricità e il trasferimento di carica tra le due superfici è l’effetto triboelettrico.

L’effetto triboelettrico stesso era difficile da determinare. L’unica cosa che sapevamo con certezza era che lo sfregamento di due materiali insieme produce triboelettricità.

Poi, nel 2019, Marks e i suoi colleghi di allora Hai fatto una svoltaHanno scoperto che lo sfregamento di due materiali insieme porta alla deformazione di protuberanze microscopiche sulle superfici di tali materiali. Le distorsioni nella struttura della superficie creano una tensione elettrica.

Nel nuovo lavoro, Marks e il primo autore Carl Olson della Northwestern University hanno risolto il resto del puzzle.

“Nel 2019 avevamo il seme di ciò che stava accadendo, ma come tutti i semi aveva bisogno di tempo per crescere”. disse Marx“Ora è esploso. Abbiamo sviluppato un nuovo modello che calcola la corrente elettrica. I valori attuali per una serie di casi diversi erano in buon accordo con i risultati sperimentali.”

I loro calcoli ed esperimenti mostrano che il concetto alla base dell’attrito è fondamentale per la generazione di elettricità statica. Si chiama “taglio elastico”, ovvero la capacità di un materiale di resistere alle sollecitazioni derivanti dallo scorrimento. Quando due materiali si sfregano insieme, resistono al movimento, creando attrito. Ecco perché, anche quando scivoli su un pavimento lucido con i calzini, alla fine ti fermi.

Quando le superfici isolanti sfregano l’una contro l’altra, le sollecitazioni elastiche nella parte anteriore del corpo differiscono da quelle nella parte posteriore. Pertanto anche le cariche e le polarizzazioni nella parte anteriore e posteriore del materiale differiscono, provocando lo sviluppo di una corrente tra le due diverse cariche.

Il modello non spiega ogni aspetto della triboelettricità, ma sembra risolvere la parte principale del problema. Ulteriori analisi ed esperimenti aiuteranno gli scienziati a comprendere i dettagli più fini, auspicabilmente portando non solo alla comprensione della triboelettricità, ma anche a un modo per controllarla.

Ci sono molte buone ragioni per voler comprendere l’elettricità statica. Il loro accumulo può portare a problemi di produzione. Per turbine eolicheLe scintille generate dall’elettricità statica possono provocare incendi. E l’elettricità statica potrebbe essere in parte responsabile della nostra intera esistenza: si ritiene che le forze elettrostatiche siano il collante che ha tenuto insieme i primi granelli di polvere da cui si è sviluppato il nostro pianeta miliardi di anni fa.

“L’elettricità statica influenza la vita in modi semplici e profondi” dice Marx“È sorprendente quanto l’elettricità statica influenzi le nostre vite e quanto l’universo dipenda da essa.”

La ricerca è stata pubblicata in Nanolettere.