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El efecto triboeléctrica es un tipo de electrificación de contacto en el que ciertos materiales se cargan eléctricamente después de que entren en contacto con otro material diferente a través de la fricción. Frotar vidrio con la piel, o un peine por el cabello, se puede acumular triboelectricidad. Electricidad estática más cotidiana es triboeléctrica. La polaridad y la fuerza de los cargos producidos varían según los materiales, rugosidad de la superficie, la temperatura, la tensión, y otras propiedades.

Por lo tanto, no es muy predecible, y sólo generalizaciones amplias se puede hacer. Amber, por ejemplo, puede adquirir una carga eléctrica por contacto y la separación con un material como la lana. Esta propiedad, registrada por primera vez por Tales de Mileto, sugirió la palabra "electricidad", de la palabra griega para el ámbar, Elektron. Otros ejemplos de materiales que pueden adquirir una carga significativa cuando se frota juntos incluyen vidrio se frota con seda, y el caucho duro se frota con la piel.

Serie triboeléctrica

John Carl Wilcke publicó la primera serie triboeléctrica en un documento de 1757 sobre las cargas estáticas. Los materiales se enumeran a menudo con el fin de que la polaridad de la separación de la carga cuando se tocan con otro objeto. Un material hacia la parte inferior de la serie, cuando se toca a un material cerca de la parte superior de la serie, alcanzará una carga más negativa. Cuanto más lejos dos materiales son unos de otros en la serie, mayor será la carga transferida. Materiales cercanos el uno al otro en la serie no podrán intercambiar toda la carga, o podrán intercambiar todo lo contrario de lo que está implícito en la lista. Esto depende más de la presencia de frotamiento, la presencia de contaminantes u óxidos, o en otras propiedades que en el tipo de material. Listas varían un poco en cuanto a la orden exacto de algunos materiales, ya que la carga también varía para los materiales cercanos. A partir de ensayos reales, hay poca o ninguna diferencia medible en la afinidad de carga entre diferentes tipos de metal, posiblemente debido a que el movimiento rápido de los electrones de conducción cancela tales diferencias.

Causar

Aunque la palabra viene del griego "roce", t ?, Los dos materiales sólo tienen que entrar en contacto y luego se separan los electrones que se intercambian. Después de entrar en contacto, se forma un enlace químico entre algunas partes de las dos superficies, llamados adhesión, y los cargos se mueve de un material a la otra para igualar su potencial electroquímico. Esto es lo que crea el desequilibrio de carga neta entre los objetos. Cuando se separan, algunos de los átomos unidos tienen una tendencia a mantener electrones adicionales, y algunos una tendencia a dar a la basura, aunque el desequilibrio será parcialmente destruida por la descomposición de túnel o eléctrica. Además, algunos materiales pueden intercambiar iones de diferente movilidad, o intercambio cargada fragmentos de moléculas más grandes.

El efecto triboeléctrica se relaciona sólo a la fricción, ya que ambas implican la adhesión. Sin embargo, el efecto se mejora en gran medida por el roce de los materiales entre sí, como se tocan y separados muchas veces. Para superficies con diferente geometría, roce puede provocar un calentamiento de los salientes, causando separación de cargas piroeléctrico que puede añadir a la electrificación de contacto existente, o que puedan oponerse a la polaridad existente. Superficies nano-efectos no se conocen bien, y el microscopio de fuerza atómica ha avanzado repentina posible en este campo de la física.

Debido a que la superficie del material está ahora cargado eléctricamente, ya sea positiva o negativamente, cualquier contacto con un objeto conductor sin carga o con un objeto que tiene sustancialmente diferente de carga puede causar una descarga eléctrica de la electricidad estática acumulada; una chispa. Una persona sólo caminar por una alfombra puede acumular una carga de miles de voltios, suficiente para provocar una chispa de un centímetro de largo o más. Baja humedad relativa en el aire ambiente incrementa la tensión a la que la descarga eléctrica se produce por el aumento de la capacidad del material aislante para retener la carga y por la disminución de la conductividad del aire, por lo que es difícil para la carga de acumulación para disipar gradualmente. Basta con quitar una camisa de nylon o un corsé también puede generar chispas. Los viajes en coche puede llevar a una acumulación de carga en el conductor y los pasajeros, debido a la fricción entre la ropa de los conductores y el cuero o muebles de plástico en el interior del vehículo. Este cargo puede ser relajado como una chispa para la carrocería de metal, surtidores de combustible, o tiradores de las puertas cercanas, etc Mientras que el cuerpo del vehículo en sí se puede acumular una carga estática que puede relajarse a través del carbono en los neumáticos. Si se mantiene cargada cuando estacionado, chispas pueden saltar desde el marco de la puerta a los ocupantes, ya que hacen contacto con el suelo.

Este tipo de descarga es a menudo inofensivo, ya que la energía de la chispa es muy pequeña, siendo típicamente de varias decenas de julios micro en tiempo frío y seco, y mucho menos de que en condiciones de humedad. Sin embargo, estas chispas pueden encender los vapores inflamables, ver los riesgos y las medidas a adoptar.

En aeronaves y naves espaciales

Aviones volando en el tiempo desarrollará una carga estática de la fricción del aire sobre la estructura del avión. La estática puede descargarse con descargadores estáticos o mechas estáticas.

NASA sigue lo que ellos llaman la Regla Triboelectrification por el que se cancela el lanzamiento si el vehículo de lanzamiento se prevé que pase a través de ciertos tipos de nubes. Volar a través de las nubes de alto nivel puede generar "P-estática", que puede crear estática alrededor del vehículo de lanzamiento que va a interferir con las señales de radio enviadas por o para el vehículo. Esto puede prevenir la transmisión de telemetría para el suelo o, si surge la necesidad, para enviar una señal al vehículo, en particular cualquier señal crítica para el sistema de terminación de vuelo. Cuando una bodega se puso en marcha debido a la regla triboelectrificación, permanece hasta el espacio del ala y el personal de observación como los de los aviones de reconocimiento indican que el cielo está despejado.

Riesgos y medidas paliativas

Ignición

El efecto es de gran importancia industrial en términos de seguridad y la posibilidad de daños a los bienes manufacturados. La electricidad estática es un peligro particular en elevadores de granos debido al peligro de una explosión de polvo. La chispa producida es totalmente capaz de encender los vapores inflamables, por ejemplo, gasolina, éter humos así como el gas metano. Para las entregas de combustible a granel y aviones de abastecimiento de combustible una conexión de puesta a tierra se hace entre el vehículo y el tanque de recepción antes de la apertura de los tanques. Al alimentar vehículos en una estación de venta al por menor es apropiado para tocar metal en el coche antes de abrir el tanque de gasolina o de tocar la boquilla.

En el lugar de trabajo

Los medios tienen que ser proporcionados para descargar los carros que pueden llevar a tales líquidos volátiles, gases inflamables u oxígeno en los hospitales. Incluso cuando se produce sólo una pequeña carga, puede dar lugar a partículas de polvo está atraído a la superficie frotada. En el caso de la industria textil que esto puede conducir a una marca sucia permanente en la tela entra en contacto con el polvo depositado en poder de una carga estática. Atracción de polvo se puede reducir mediante el tratamiento de superficies de aislamiento con un agente de limpieza antiestática.

Daños en la electrónica

Algunos dispositivos electrónicos, especialmente circuitos integrados CMOS y transistores MOSFET, pueden ser destruidos por accidente por descarga estática de alta tensión. Tales componentes se suelen almacenar en una espuma conductora para la protección. Conexión a tierra a sí mismo al tocar la mesa de trabajo, otros, o usar una pulsera o tobillera especial es una práctica habitual durante la manipulación de los circuitos integrados conectados. Otra forma de disipación de carga es mediante el uso de materiales conductores, tales como carbono alfombrillas de goma negros cargados en los quirófanos, por ejemplo.

Dispositivos que contienen componentes sensibles deberán ser protegidos contra el uso normal, la instalación y desconexión, logra diseñado una protección en las conexiones externas cuando sea necesario. La protección puede ser a través de la utilización de dispositivos más robustos o las medidas de protección en las interfaces externas del dispositivo. Estos pueden ser aisladores ópticos, menos sensibles tipos de transistores, y los dispositivos de bypass estáticos tales como varistores de óxido de metal.


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