 |
/images/archive/gallery/290/800.jpg
צילום: ג'ורג' ג'ורג'יאדס  |
|
|
|
|
| ארז בן ארי מחשמל עוד מסתורין טכנולוגי. והפעם: חשמל סטטי |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
כאשר מעבירים את היד ליד מסך הטלוויזיה מרגישים תחושה נעימה. אבל לעתים, כאשר אנחנו נוגעים באדם או במכונית וחוטפים זרם כואב ביד, זה הרבה פחות נחמד. שני המקרים הללו הם ביטוי שונה לאותה תופעת טבע מרתקת: החשמל הסטטי. התופעה הזאת, שנחשבת בדרך כלל בלתי מזיקה, דווקא מסוכנת מאוד עבור רכיבים אלקטרוניים מסוימים, כמו שבבי מחשב.
כדי ללמוד איך פועל החשמל הסטטי, חשוב להבין את הבסיס של עולם הפיזיקה: מבנה האטום. כידוע, כל חומר עשוי מאטומים הצמודים זה לזה במבנה מסודר (בחומר מוצק) או שנעים זה ליד זה באופן אקראי (בנוזל ובגז). כל אטום מורכב מגרעין ומאלקטרונים, הצפים סביבו במסלולים מסודרים. מבנה הגרעין ומספר האלקטרונים שונים בכל יסוד בטבע, והתנהגותם היא היוצרת או מונעת את היווצרות החשמל הסטטי.
האלקטרונים נושאים מטען חשמלי שלילי, ולגרעין האטום יש מטען חשמלי חיובי. בטבע, השלילי והחיובי מאזנים זה את זה. עם זאת, מסיבות שונות עשוי אטום לאבד אלקטרון או לצרף אחד עודף, ואז האיזון החשמלי מופר. אם חסר אלקטרון, המטען החיובי של הגרעין חזק יותר והמטען של האטום כולו חיובי. אם יש אלקטרון עודף, המטען של האטום כולו הוא שלילי.
כאשר שני חומרים מתחככים זה בזה, ייתכן שאלקטרונים יקפצו מזה לזה – וכך בחומר אחד ייווצר מטען שלילי, ואילו בחומר השני יהיה מטען חיובי. חוסר האיזון הזה הוא למעשה החשמל הסטטי, ויצירתו תלויה בחומרים עצמם, כשיש כאלה בעלי נטייה גבוהה יותר
מאחרים לאבד או לקלוט אלקטרונים. כך, למשל, שפשוף של זכוכית בסוגי פלסטיק מסוימים יוצר חשמל סטטי בקלות, וגם חיכוך של צמר טבעי בבדים סינתטיים. הנטייה הזאת מכונה "אפקט טריבואלקטרי", וזוג חומרים היוצרים חשמל סטטי חזק מכונים "צמד טריבואלקטרי".
כאשר אנחנו נוגעים בחומר הטעון חשמל סטטי, יש למטען צורך להתאזן, ואת זאת הוא עושה על ידי הארקה – זרימה דרכנו אל האדמה. במקרה כזה אנחנו עלולים לקבל מכת חשמל. ככל ששטח המגע בינינו לבין החומר קטן יותר, כך יותר חשמל עובר בנקודה קטנה וגורם כאבים. אפשר, אגב, לצמצם את הכאב על ידי הגדלת שטח המגע: אם אתם יוצאים מרכב וחוששים ממכת חשמל, כדאי לגעת בפח הרכב בכל כף היד, ולא רק באצבע. מצד שני, עדיף לא לגעת בו בכלל.
גורם נוסף שמשפיע על החשמל הסטטי הוא מזג האוויר. מים מוליכים חשמל היטב, ולכן מזג אוויר לח מאפשר לחומר להתאזן בחזרה במהירות, ומונע הצטברות של חשמל סטטי רב. במזג אוויר יבש, לעומת זאת, הנטייה לחשמל סטטי הרבה יותר גבוהה.
אחת התכונות המעניינות של החשמל הסטטי היא הפיכתם של עצמים למגנטיים. עצם הטעון בחשמל סטטי מושך אליו כמעט כל דבר. המשיכה אינה חזקה, אבל היא משפיעה על חלקיקי אבק, נוצות או פיסות נייר קטנות. זאת הסיבה שמסכי טלוויזיה מתכסים במהירות בשכבת אבק: תותח האלקטרונים שבמסך מפגיז את חלקו הקדמי באלקטרונים והופך אותו לבעל מטען סטטי שלילי, המושך אליו את האבק. למידע נוסף על חשמל סטטי בקרו כאן.
|
|
 |
|
 |
|
|
 |
|
צילום: ג'ורג' ג'ורג'יאדס
|
|
|
 |
|
 |
|
חשמל זורם בכפות ידיך
|
|
|
 |
|
|
|
סוגי פלסטיק ובד יוצרים חשמל סטטי בקלות כאשר הם מתחככים זה בזה, ולכן מייבש כביסה יוצר בבגדים מטען חזק שקל להרגישו. מי שממש לא אוהב חשמל סטטי הם רכיבים אלקטרוניים: שבבים עשויים להישרף כליל בגללו. אחת הסכנות הגדולות עבורם היא דווקא גוף האדם. גם בני האדם מוליכים חשמל, ואם אנחנו מבודדים מהאדמה, למשל באמצעות נעליים, נצבור מטען סטטי ונחשמל אנשים או אביזרים אחרים. זאת גם הסיבה שעובדים במפעלי אלקטרוניקה נוהגים לענוד רצועה מיוחדת על הנעל, המשחררת מהגוף חשמל סטטי ישירות לרצפה.
הכותב הוא מהנדס בחברת מיקרוסופט ישראל. המדור "איך זה עובד" נועד לתת הבנה בסיסית בתופעות טכנולוגיות, ואין הוא מתיימר לספק הסבר מלא להן.
| | | | | |
|
|
| |
|
|
| |
|
|
|
