Staattinen sähkö

Elektroskooppi havainnollistaa hankaussähköä

Hankaussähköä eli staattista sähköä syntyy, kun kaksi eri ainetta olevaa kappaletta hankaavat toisiaan. Toiseen kappaleeseen siirtyy positiivinen ja toiseen negatiivinen varaus. Hankaamalla syntyvät jännitteet ovat hyvin suuria. Hankaussähköä syntyy esimerkiksi kävelemällä sopivasta aineesta tehdyllä lattialla, jolloin maahan yhteydessä olevaa metalliosaa koskettamalla saa ”räpsyt”. Joskus hankaussähkö syntyy, kun kävelee portaita alas ja koskettaa muovikaidetta jatkuvasti. Kampaaminenkin synnyttää hankaussähköä. Ihmisen synnyttämän hankaussähkön purkaukset ovat niin lyhytaikaisia, etteivät ne ole esimerkiksi ihmiselle vaarallisia suuresta jännitteestä ja virrasta huolimatta. Hankaussähkö voi vaurioittaa joitain elektroniikan komponentteja, sytyttää mustaruudin tms. Elektroniset CMOS-piirit onkin suojattu staattista sähköä vastaan sisäisillä kytkennöillä. Ukkosen sähkö on hankaussähköä, joka syntyy pilvessä olevien lumihiutaleiden, rakeiden ja jääneulasten törmäillessä toisiinsa nousevan ja laskevan ilmavirtauksen rajapinnassa.

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.

Pienemmässä mittakaavassa voidaan esimerkiksi työtaso maadoittaa sähköverkon maadoitukseen.

Historia

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.