למה חוטפים זרם מחשמל סטטי?

אצל חלק מאיתנו זה ממש מבהיל: יציאה מהמכונית או סתם נגיעה בידית של דלת משגרת אליכם זרם חשמלי קצר ואכזרי. לעתים אפילו לבישת סוודר מעוררת את החשמל מרבצו. מנגד, ריפרוף קל של כף היד מעל מסך הטלויזיה גורמת לתחושה נעימה וקטיפתית. אז איך נוצר החשמל הסטטי, ולמה אנחנו מתחשמלים ממנו?

כל חומר בנוי מאטומים, אחת היחידות הבסיסיות בעלת מטען חיובי (פרוטונים) ומוקפת באלקטרונים בעלי מטען שלילי. שני אלה מאזנים זה את זה. תופעת החשמל הסטטי נוצרת בשל חוסר איזון בין המטענים החיוביים לשליליים.

כאשר האיזון החשמלי הזה מופר, נוצר עודף מטען. עודף כזה מתרחש כאשר קיים חיכוך בין שני חומרים. במצב כזה, אלקטרונים מחומר בעל עודף במטען שלילי, ירצו "לקפוץ" לעבר חומר בעל עודף במטען חיובי. הפרש זה בין המטענים גורם להתפרקות חשמלית, במטרה לאזן בין המטענים. ההתפרקות הזו היא החשמל הסטטי.

לעתים מקבלים מכת חשמל כשנוגעים בדלת המכונית    (צילום: רועי צוקרמן) 

חוסר איזון אשר גורם להתפרקות נגרם ממגע בין שני עצמים העשויים מחומר מבודד דוגמת פלסטיק, ספוג, גומי או צמר. מגע כזה גורם למעבר אלקטרונים מחומר אחד לשני, מה שגורם לאחד החומרים להיות טעון במטען שלילי. שוב מתרחש הפרש בין מטענים, שיוצר התפרקות, היא החשמל סטטי.

חשמל סטטי שכיח מאוד בתנאים של יובש, כאשר קיימת לחות נמוכה ומוליכות האוויר מעטה יחסית. כך פוחת גם המעבר בין המטענים. התוצאה היא הצטברות של מטען חשמלי שרק "מחכה להזדמנות" להתפרק.

אתם מכירים את זה היטב בזמן נסיעה במכונית, בעיקר בחורף: חיכוך הבגדים שלכם במושב הכיסא גורם למעבר אלקטרונים אל גופכם. עם היציאה מהמכונית והמגע בדלת המתכתית, מנצלים האלקטרונים את ההזדמנות לברוח מכם, שוב כדי לאזן את ההפרש בין המטענים. והבריחה הזו היא ההתפרקות החשמלית, או במילים אחרות: הזרם החשמלי הכואב שאתם מרגישים.

האלקטרונים במסך הופכים את הטלויזיה ל"שואב אבק"        (ויז'ואל פוטוס) 

ככל ששטח המגע בין גוף אחד לשני הוא קטן יותר, כך ההתפרקות החשמלית, או אם תרצו – הזרם החשמלי, עובר במהירות רבה יותר ובריכוז גבוה יותר. התוצאה היא זרם חשמלי כואב הרבה יותר. מסיבה כזו, עדיף לצאת מהמכונית ולגעת בדלת המתכתית בכל כף היד ולא באצבע אחת. כך יתפזר המטען על פני שטח גדול יותר, ויכאיב הרבה פחות.

אבל החשמל הסטטי יודע לעשות עוד דבר: הוא הופך עצמים הטעונים בחשמל סטטי למגנטיים, בעלי יכולת למשוך עצמים בעוצמה חלשה. כך, מסך הטלויזיה שלכם, המופגז באלקטרונים מתותח האלקטרונים שבתוכו, הופך את המסך לבעל מטען שלילי, מה שכאמור גורם למסך להפוך למעין מגנט חלש המושך אליו אבק שוב ושוב.

יש לכם שאלות על תופעה מרתקת בגוף האדם? כתבו לנו, השאלות השכיחות ייענו במדורים הבאים.