Hankaussähkö

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Elektroskooppi havainnollistaa hankaussähköä.
ESD-suojauksen tunnus.

Hankaussähköä eli staattista sähköä syntyy kappaleen hangatessa tai koskettaessa toista, eri materiaalia olevaa kappaletta. Staattinen varaus on aineen sähköinen epätasapainotila, jolloin staattisesti varautuneessa kappaleessa on elektronien vajaus tai ylimäärä, eli positiivinen tai negatiivinen varaus.[1] Hankaamisen ja koskettamisen lisäksi varautuminen voi syntyä induktion vaikutuksesta kappaleen, esimerkiksi sähkölaitteen kentässä.

Hankaussähköä syntyy esimerkiksi kävelemällä sopivasta aineesta tehdyllä lattialla, minkä jälkeen saa sähköiskun koskettamalla esimerkiksi maadoittavaa metalliosaa, koska varausero purkautuu. Joskus hankaussähköä syntyy, kun kävelee portaita alas ja koskettaa muovikaidetta jatkuvasti. Kampaaminenkin synnyttää hankaussähköä. Metallien sähkönjohtavuus on niin hyvä, ettei merkittävää staattista varauseroa yleensä synny metalliosien välille. Huonosti johtavilla materiaaleilla varauserojen purkautuminen saattaa kestää kauan, jolloin staattisia sähkövarauksia voi muodostua eri osien välille.

Hankaamalla syntyvät jännitteet ovat hyvin suuria, mutta ihmisen synnyttämän hankaussähkön purkaukset ovat niin lyhytaikaisia, etteivät ne ole ihmiselle vaarallisia suuresta jännitteestä ja huippuvirrasta huolimatta. Korkea suhteellinen kosteus pienentää hankaussähköstä syntyviä jännitteitä ja laskee yli ampeerin suuruisen huippuvirran todennäköisyyttä. Hankaussähkö voi vaurioittaa joitain elektroniikan komponentteja, sytyttää mustaruudin tms. Elektroniset CMOS-piirit onkin suojattu staattista sähköä vastaan sisäisillä kytkennöillä, mutta niiden jännitteenkestossa saattaa olla suuria tyyppikohtaisia vaihteluita.

Ukkosen sähkö on hankaussähköä, joka syntyy pilvessä olevien lumihiutaleiden, rakeiden ja jääneulasten törmäillessä toisiinsa nousevan ja laskevan ilmavirtauksen rajapinnassa.

Jännitteen kehittymistapa Jännite, V

RH 10...20 %

Jännite, V

RH 65...90 %

Kävely maton yli 35 000 1 500
Kävely vinyylilattialla 12 000 250
Työskentely työtasolla 6 000 100
Vinyylikoteloiden käsittely 7 000 600
Polyeteenilaukun pakkaaminen 20 000 1 200
Työskentely polyuretaanipinnoitteisella tuolilla 18 000 1 500

Taulukko: Hankaussähkön jännitteen riippuvuus suhteellisesta ilmankosteudesta (RH). [2]

Staattisen sähkövarauksen purkautumista nimitetään ESD-pulssiksi. Elektroniikkateollisuudessa staattista sähköä torjutaan ESD-suojauksella. Varsinaisessa teollisuudessa työntekijöillä on ESD-vaatetus ja -jalkineet. Työskentelyalueen lattia ja työtasot ovat niin ikään suojattuja. ESD-suojauksessa mahdollisesti syntyvät staattiset varaukset johdetaan hallitusti maahan. (Esimerkiksi 10 megaohmin vastuksen kautta). Näin suuria varauksia ei pääse syntymään, ja mahdollisesti syntyvät varaukset puretaan hallitusti. Voidaan myös käyttää staattisen kentän ilmaisinta, joka ilmoittaa henkilöiden varautumisesta.

Pienemmässä mittakaavassa voidaan esimerkiksi työtaso maadoittaa sähköverkon maadoitukseen tai henkilö voi käyttää antistaattista ranneketta.

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Thales, antiikin sähkötutkija.

Antiikissa meripihka tunnettiin aineena, joka kuivalla säällä hierottaessa saattoi kipinöidä ja vetää pieniä kappaleita puoleensa. Thales selitti ilmiön johtuvan meripihkan sielusta, joka vaikutti elottomiin esineisiin. Theofrastos havaitsi turmaliinin (lapis lyncurius) sisältävän samanlaisia ominaisuuksia. Gaius Plinius Secundus lisäsi listaan rubiinin. Arabit tunsivat gagaatin. Antiikin ajasta myöhäiskeskiajalle ilmiötä ei juuri tutkittu, eikä muita sähköilmiöitä kuten salamaa osattu yhdistää staattisen sähkön ilmentymiin.

Keskiajalla magnetismista ja sähköilmiöistä mainitsivat Roger Bacon ja Girolamo Cardano. William Gilbert oli ensimmäinen, joka luetteli systemaattisesti kappaleita, jotka saivat ominaisuuksia hangattaessa. 1650-luvulla Otto von Guericke rakensi rikkipallon, jolla saattoi tehdä hankaussähköön liittyviä kokeita. Myöhemmin Francis Hauksbee rakensi lasipallosta laitteen, jolla sai tehtyä sähköä polkemalla. Leydenin pullo yhdistettynä lasipallogeneraattoriin antoi alun kaikelle sähkön tutkimukselle.

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]