- Czym jest elektrostatyka?
- Dlaczego elektrostatyka jest ważna?
- Jak obliczać ładunki elektryczne w kontekście elektrostatyki?
Bardzo przyjemną cechą fizyki jest to, że nauka ta tłumaczy nam codzienne zjawiska. Jeśli kiedyś pochłonęły cię myśli o tym, skąd się wziął piorun na niebie, albo dlaczego czasem dotknięcie swetra kogoś obok „kopie”, to rozwiązanie kryje się w bardzo dobrze udokumentowanej dziedzinie, jaką jest elektrostatyka. Z pozoru najbardziej powierzchowne wytłumaczenia w jej obrębie są bardzo proste, ale za tą gałęzią fizyki kryją się też możliwości wykonywania dość skomplikowanych obliczeń.
Czym jest elektrostatyka?
Zacznijmy od podstaw, czyli… historii. Jest ona o tyle ważna, że wskazuje na dużą wagę elektrostatyki, jako nauki o zjawiskach interesujących ludzkość od naprawdę dawna. Wielu z pewnością doskonale znana jest sylwetka żyjącego kilkaset lat przed naszą erą Talesa z Miletu, czyli greckiego „ojca matematyki”. Oprócz prób uporządkowania nauki o liczbach interesował się on filozofią i fizyką właśnie, czyniąc wiele ciekawych obserwacji. Zauważył on między innymi, że bursztyn, jeśli potrzeć nim o sukno, jest w stanie przyciągać niewielkie opiłki drewniane. Jego obserwacje można uznać za pionierskie, a na kolejne duże przełomy trzeba było poczekać aż do siedemnastego i osiemnastego wieku, gdzie elektrostatyką szerzej zainteresowali się kolejni naukowcy, oczywiście wraz z rozwojem wiedzy ogólnej.
Wytłumaczmy zatem: co to jest elektrostatyka? Oczywiście to – jak już padło na wstępie – dziedzina fizyki. Zajmuje się ona obserwacją tzw. oddziaływań elektrostatycznych, które w większości dotyczą tego, co dzieje się pomiędzy nieruchomymi ładunkami elektrycznymi. Warto przypomnieć sobie, że ciała, które są obdarzone ładunkami, wytwarzają pole elektromagnetyczne. To, jak zachowują się nieruchome ładunki dwóch ciał oddziaływających na siebie, nazywamy elektryzowaniem. W jaki sposób można je uzyskać? Najczęściej poprzez tarcie, zetknięcie (dotyk) lub indukcję.
Dlaczego elektrostatyka jest ważna?
Trudno o jednoznaczną odpowiedź na to pytanie, bo powodów może być przynajmniej kilka. Mniej zainteresowane fizyką osoby mogą stwierdzić nawet, że wręcz przeciwnie – ich zjawiska elektrostatyczne nie interesują pod względem fundamentalnym. Po prostu są, a wiedza na ich temat „nic nie zmieni w ich życiu”.
W takiej sytuacji warto jednak spojrzeć na całość nieco bardziej holistycznie – rozwój nauki, również tej dotyczący względnie wąskiej dziedziny, jaką jest elektrostatyka, przyczynia się dla całej ludzkości. W tym przypadku również dla naszego bezpieczeństwa, bo nie zapominajmy, że zjawiska związane z oddziaływaniem elektrostatycznym mogą prowadzić do różnych zdarzeń, w tym do pożarów i wybuchów.
Dlatego jednym z najciekawszych wynalazków powiązanych bezpośrednio z elektrostatyką, było stworzenie instalacji o funkcji ochrony odgromowej. Popularny „piorunochron” już nie jeden raz uratował nie tylko wiele urządzeń elektrycznych, ale też ludzkich istnień.
Pamiętajmy również, że wyładowania elektrostatyczne – nie tylko w postaci najsilniejszych piorunów – mogą bardzo negatywnie wpływać na wszelkie przyrządy półprzewodnikowe. Mowa tu oczywiście przede wszystkim o komputerach, w tym serwerach, aparaturze pomiarowej, a nawet o specjalistycznych urządzeniach, używanych np. w medycynie. Wiedza o pewnych zjawiskach pozwala nam nie tylko je zrozumieć, ale również zapobiegać ich negatywnym skutkom – warto o tym pamiętać.
Czy wiesz, że:
Jonizator powietrza, to urządzenie szeroko stosowane np. przy liniach produkcyjnych, które ze względu na swoją specyfikę wymagają ochrony przed szkodliwym działaniem wyładowań elektrostatycznych.
Jak obliczać ładunki elektryczne w kontekście elektrostatyki?
Z elektrostatyką są powiązane również dość rozbudowane obliczenia i wzory, które warto znać szczególnie wtedy, gdy próbujemy opanować fizykę na poziomie rozszerzonym w szkole średniej, a później – akademickim. Jedną z podstaw jest prawo Coulomba, opisujące, z jaką siłą przyciągają się (lub wręcz przeciwnie, odpychają) dwa ciała o określonych ładunkach (dodatnich lub ujemnych):
Siła wzajemnego oddziaływania dwóch naładowanych cząstek jest wprost proporcjonalna do iloczynu wartości tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi.
Kierunek działania siły oddziaływania ładunków wyznacza prosta przechodząca przez oba te ładunki. Ładunki jednoimienne odpychają się, ładunki różnoimienne przyciągają się.
Czy będzie łatwo to wytłumaczyć? Z pewnością nieco trudniej w postaci tekstowej, dlatego tym razem, zamiast publikować wzór i rozpisywać się nad jego omówieniem, robimy szybkie odesłanie do bardzo wartościowego materiału wideo.
Jeśli chcesz wiedzieć więcej na temat indukcji elektrycznej, poznać lepiej wzory dotyczące elektrostatyki oraz dogłębnie zrozumieć wiedzę i prawa opracowane przez wybitnych naukowców, to prawdopodobnie będziesz potrzebować „przewodnika” wśród tych skomplikowanych zagadnień. Może on przydać ci się również wtedy, gdy masz trudności z opanowaniem podstaw. W takim przypadku warto rozważyć wybranie się na specjalne, indywidualne zajęcia BUKI School, które są organizowane we współpracy z najlepszymi i przede wszystkim sprawdzonymi korepetytorami. Wystarczy wybrać pakiet lekcji i dostosować zakres materiału – ten nie musi dotyczyć tylko elektrostatyki, ale może też sięgać do innych gałęzi fizyki – aby zacząć zajęcia z wybranym nauczycielem.