導入
摩擦電気（摩擦を意味するギリシャ語のトライブインに由来）は、異なる性質の 2 つの材料が接触すると、2 つの材料の一方の接触表面から電子の一部が他方に移動する静電気現象を指します。そして、この転送は分離後も持続します。摩擦電気効果は、材料を互いにこすり合わせて機械的エネルギーを与えることによって増加させることができます。
関連するパラメータ
転送される電荷の量は次の要素によって決まります。
- 2 つの材料の性質 (相対符号も定義します)、
- そして接触面。
これらのパラメータの最初のものについては、摩擦電気系列、つまり材料の順序付きリストを定義します。相対位置は電荷の符号を定義し、リスト内の「距離」は交換の重要性のアイデアを与えます。 。ところで、このアプローチの経験的側面は、現象を単に説明するのではなく真に理解するために残された多大な努力を示しています。
2 番目のパラメータについては、2 つの材料のうち少なくとも 1 つが絶縁体であれば、同じ表面を複数回「再利用」することを妨げるものはありません。
- 2つの材料を互いにこすり合わせるか、
- または、表面の 1 つ (回転ディスク、ベルトなど) を「再循環」することによっても可能です。
いくつかの数字
| 50V | : | 特定の超高感度電子部品は、この電圧以下で充電された人間との接触によって破壊されます。 |
| 1kV | : | この緊張の下で充電されている同じ人間は、（おそらく）放電を感じるでしょう。保護されていない電子部品のほとんどを破壊する放電 (内蔵または外部の保護部品による) |
| 15kV | : | 「CEマーキング」のために「標準化された」人間が到達できる最大電圧。これは、統合された保護機能を備えた特定のコンポーネントの保証されたイミュニティ制限でもあります。 |
| 50kV | : | 特に毛深い猫が到達できる最大の張力。確かに充電容量は少ないですが… |
| 300kV | : | ヘリコプターが絶縁複合材料で作られたローターで絶縁空気を撹拌することによって地上に対して到達できる最大電圧のオーダー |
| 1MV | : | 工業現場で観察される桁違いの張力（絶縁プーリ上の絶縁ベルト、絶縁材料で作られたパイプやホッパー内を流れる粉体材料など） |
| 10MV以上 | : | 線形加速器 (LINAC) に電力を供給するために使用されるような、ヴァン デ グラフ発電機の端子で得られる電圧 |
余波と結果
負荷が作成されると (より正確には、分離されると)、すべては設定に依存します。
空中絶縁体の場合
この場合 (最終的には最も「古典的な」ケースです)、到達する電圧は次のパラメータによって異なります。
- 抵抗率: 完全な絶縁体は存在しません。遅かれ早かれ、単位時間あたりの電荷生成率 (つまり、電流…) が比 U/R に等しくなるような電圧 U に達します。ここで、R は電気抵抗 (オーム) です。基準電位に対する帯電した物体の相対的な関係。抵抗率は、特に次のことに依存します。
- 温度（炎は伝導性があるなど）、
- より導電性の物質が表面に堆積したり、厚さに浸透したりする可能性（汚染など）、
- 容量: 帯電した物体は、「宇宙の残りの部分」と比較した容量を持ちます。このコンデンサの容量が大きいほど、公式 U = Q/C に従って、電圧の増加を確認するためにより多くの電荷を蓄積する必要があります。ここで、Q は電荷 (クーロン単位)、C は静電容量 (ファラッド単位) です。および U 電圧 (ボルト単位)
- 形式: 静電気の法則に従って、特定の電位に対して、場は局所的な幾何学的曲率半径に依存します。より具体的には、磁界は先端付近で最大となる。空気をイオン化するのに十分であれば、次のようになります。
- 近距離に放電経路がない場合、コロナ効果（またはコロナ）による放電、
- または火花。
作成された負荷の運命
これらのパラメータとその時間の経過に応じた変化に応じて、次のことが可能になります。
- 何世紀、何千年にもわたって無傷のままであり、特に電荷が材料の厚さの中に「包まれている」場合、エレクトレットを構成する特定の構成は、
- 数日または数ミリ秒で消散します。これは、次のようなケースを恐れているすべての人の夢であり、これがすべての工業用付属品(「導電性」ブレスレット、放熱性の床や家具、加湿器、イオナイザーなど) の目的です。 .)、
- 回路を閉じる導体との接触により、数ナノ秒以内に突然放電します (スパークの有無にかかわらず)。これが恐ろしい静電気放電(別名DES、英語では ESD) です。
- それは、天気の良い乾燥した寒い日に車から降りたときに、私たちに思い出に残る「栗」をもたらすものです（乾燥した断熱タイヤは、乾燥した断熱道路上で数ヘクタールの接触面を蓄積しますが、乾燥した大気が車体に蓄積された荷重をうまく分散させません）。
- 「栗」の場合は、あなたに愛情を示しに来た猫ともそれを共有します。これは、特に摩擦電気の観点から最適化された毛皮をこするセッションから始まり、最初の耳障りな舐めで終わります。 （ショックはその後の衝動の自発性を損なう。有名な話にあるように、「猫は電気をよく通すが、あまり電気を好まない」）。
- 暗闇の中で、衣類（ウール、またはできれば 100% 合成素材）を脱ぐことで、スリルから単純な光景に変わることができます。
- 電子機器の誤動作や故障など、より深刻な結果が生じる可能性があります。場合によっては、静電気放電により死亡する可能性もあります…