Wenn ein Material oder ein Gegenstand eine positive oder negative elektrische Ladung trägt, so ist dieses Material bzw. der Gegenstand
elektrisch aufgeladen. Der Begriff "statisch" ist eher relativ, da die statischen Ladungen sich mit der Zeit langsam abschwächen. Die für diesen Vorgang erforderliche Zeitdauer hängt vom Widerstand
des Materials ab. Aus praktischen Gründen betrachten wir hierzu zwei Extreme: Kunststoff und Metall. Kunststoffe haben im allgemeinen sehr hohe Widerstände. Dies erlaubt
ihnen, statische Aufladungen für sehr lange Zeiträume zu halten. Metalle andererseits haben sehr niedrige Widerstände; ein geerdeter Gegenstand aus Metall hält seine Ladung für eine kaum wahrnehmbare Zeitdauer.
Statische Elektrizität wird normalerweise in Volt gemessen. Die Netzspannung von 220 V AC wird als gefährlich angesehen; statische Spannungen von 100 kV sind dagegen durchaus gewöhnlich.
Die in einem Material vorliegende Spannung hängt von zwei Faktoren ab: der Menge der Ladung auf dem Material und der Kapazität des Materials. Das Verhältnis ist sehr einfach; es lautet Q=CV. Q ist
die Ladung, V die Spannung und C die Kapazität des Materials. |
| Es wird deutlich, dass bei einer gegebenen Ladung auf einem Material
die Kapazität um so niedriger ist, desto höher die Spannung ist, und umgekehrt. Kunststoffe haben generell sehr niedrige Kapazitätswerte; daher kann eine geringe Ladung bereits sehr hohe Spannungen erzeugen.
Metalle andererseits haben meistens hohe Kapazitätswerte; eine relativ hohe Ladung erzeugt hier niedrige Spannungen. Aus diesem Grund sind in der Praxis die Probleme statischer Elektrizität am
ehesten bei der Arbeit mit Kunststoffen zu erkennen; das Spannungsniveau bewirkt die Anziehung von Staub, das Versetzen elektrischer Schläge an Bediener und das Fehlverhalten von Materialien.
Es gibt zwei Hauptarten statischer Elektrizität: Volumetrische statische Elektrizität und Oberflächenelektrizität. Volumetrische statische Aufladungen sind Unausgewogenheiten innerhalb des Körpers
eines Materials; Oberflächenelektrizität dagegen befindet sich nur auf der äußeren Oberfläche eines Materials.
In der Praxis sind alle in der Industrie zu findenden Probleme mit elektrischen Aufladungen auf Oberflächenladungen zurückzuführen. Für die Neutralisierung volumetrischer Ladungen gibt es kein Mittel;
sie sind in den meisten Fällen kein Problem, ihre Auswirkungen sind - im Vergleich zu statischen Oberflächenaufladungen - für gewöhnlich minimal. |
