Het krijgen van een elektrische schok bij het aanraken van een andere persoon, een metalen deur of zelfs een huisdier is geen zeldzaam verschijnsel. Het is een effect dat wordt veroorzaakt doorstatische elektriciteit , die reageert op een kortstondige onbalans tussen elektrische ladingen.
De koude winterlucht is droog; dit gebrek aan vochtigheid voorkomt dat statische elektriciteit gemakkelijk wordt afgevoerd, waardoor het zich ophoopt totdat je iets geleidends aanraakt en een schok krijgt, volgens een artikel in UsefulBS.
Dit soort energie, dat zich opbouwt door wrijving, is in de meeste gevallen onschadelijk, maar wel vervelend. De meest voorkomende manifestatie is de klassieke droge “aanraking” wanneer je je hand in de buurt brengt van een metalen voorwerp of een andere persoon met een ander potentiaal.
Wat is statische elektriciteit precies?
Om het fenomeen te begrijpen, moeten we kijken naar wat er op atomair niveau gebeurt. “Elk elektron heeft een negatieve lading (-1), terwijl elk proton een positieve lading (+1) heeft,” legt een artikel op het educatieve bronnenplatform LibreTexts uit. “Onder normale omstandigheden is het aantal elektronen en protonen in een atoom gelijk. Dit maakt de totale elektrische lading van het atoom neutraal.”
Dit evenwicht kan echter worden verbroken wanneer twee materialen tegen elkaar wrijven. Bij dat contact worden sommige elektronen overgedragen van het ene object naar het andere. Dit staat bekend als het tribo-elektrisch effect. Niusha Shafiabady, hoogleraar computationele intelligentie aan de Australian Catholic University, vertelde aan The Conversation : “Elektronen die verder weg zijn van de kern kunnen soms ontsnappen, waardoor het atoom positief geladen blijft. Omgekeerd kunnen andere atomen een elektron aantrekken en negatief geladen worden.
Wanneer een geladen persoon een tegengesteld geladen voorwerp aanraakt, “springen” de elektronen snel om het evenwicht te herstellen. Het is deze plotselinge overdracht die wordt waargenomen als een ontlading.
Waarom gebeurt het meer in de winter?
De kans op opbouw van statische lading is groter in droge omgevingen. In de winter verlagen zowel koude lucht als verwarmingssystemen de relatieve vochtigheid, waardoor ladingen zich niet op natuurlijke wijze kunnen verspreiden.
“Wanneer de lucht vochtig is (zoals in de zomer), vormen watermoleculen een onzichtbare laag op de meeste oppervlakken, inclusief je huid en kleding,” zeggen de experts van UsefulBS. “Deze laag helpt om statische lading die zich opbouwt voortdurend te verwijderen.
In een droog klimaat daarentegen is er geen sprake van een dergelijke ‘lekkage’. De lading blijft op het lichaam totdat het een weg vindt naar een ander geleidend voorwerp. Wrijving met tapijten, synthetische kleding of zelfs het eigen haar vermenigvuldigt dit effect. Volgens het vaktijdschrift LiveScience: “Isolerende materialen, zoals kunststoffen, kunnen door wrijving geladen raken omdat ze gemakkelijk elektronen winnen of verliezen.
Hoe een statische ontlading aanvoelt
Hoewel kort, kan de sensatie intens zijn. De spanning is hoog genoeg dat, wanneer je op een paar centimeter afstand bent, de lucht wordt afgebroken en er een vonk ontstaat. Die vonk is eigenlijk een elektrische boog die de omringende lucht omzet in plasma, een vorm van geladen materie. De impact activeert zenuwuiteinden in de huid, wat een prikkend gevoel veroorzaakt.
Dit type schok kan 20.000 tot 25.000 volt bereiken, maar de energie is minimaal.
Welke factoren werken het in de hand
Naast het weer speelt ook het soort kleding en schoeisel een rol. Synthetische materialen, zoals polyester of nylon, houden gemakkelijk lading vast. Ook schoenen met rubberen zolen, die als isolator werken, voorkomen dat elektronen naar de grond worden afgevoerd.
“Wrijving tussen twee materialen kan ervoor zorgen dat elektronen op het oppervlak van een tapijt worden overgedragen op het rubber,” zegt Shafiabady. “Omdat rubber een isolator is, wordt de extra statische lading over je lichaam verdeeld. De volgende keer dat je een geleider aanraakt, zoals een deurknop, krijg je een schok.”
Schokken voorkomen
Er zijn eenvoudige maatregelen om de opbouw van statische elektriciteit te verminderen. Eén daarvan is om de luchtvochtigheid binnenshuis te verhogen door luchtbevochtigers te gebruiken. Een andere is om katoenen kleding te dragen en synthetische stoffen te vermijden. Het kan ook helpen om schoenen met leren zolen te dragen, die ervoor zorgen dat de lading naar de grond wordt afgevoerd.
Shafiabady stelt voor om een klein metalen voorwerp, zoals een sleutel, bij je te dragen en het aan te raken voordat je direct contact maakt: “Zo kunnen de elektronen bewust worden ontladen voordat de statische lading de kans krijgt om je te verrassen.
In industriële omgevingen worden geaarde antistatische polsbandjes gebruikt en systemen zoals luchtionisatoren, die positieve en negatieve ionen verspreiden om ladingen te neutraliseren. Deze zijn echter maar matig effectief. Omdat het echter om geïsoleerde gevallen gaat, vormen ze geen gevaar voor de gezondheid, maar slechts een nieuwe vonk.
