Статическое электричество — это совокупность электрических зарядов на поверхности материала, обычно изоляторах. Это электричество поэтому и называется статическим потому что нет никакого тока, протекающего, как обычно — переменного или постоянного тока. Для понимания статического электричества необходимо понять основы атомов и магнетизма.
Все физические объекты состоят из атомов. Внутри атома находятся протоны, электроны и нейтроны. Протоны положительно заряжены, отрицательно заряжены электроны и нейтральные нейтроны.
Как правило, два материала участвуют в статическом электричестве, один, имеющий избыток электронов или отрицательных (−) зарядов на его поверхности и другой материал, имеющие избыток положительных (+) электрических зарядов. Атомы на поверхности материала, которые потеряли один или более электронов будет иметь положительный (+) электрический заряд, приобрели отрицательный (−).
Статическое электричество — это дисбаланс электрических зарядов внутри материала или на его поверхности. Заряд сохраняется до тех пор, пока он не сможет удалиться с помощью электрического тока или электрического разряда. Статическое электричество названо так в отличие от электрического тока, который течет по проводам или другим проводникам и передает энергию.[1]
Статический электрический заряд может создаваться всякий раз, когда две поверхности соприкасаются и разъединяются, и по меньшей мере одна из поверхностей обладает высоким сопротивлением электрическому току (и, следовательно, является электрическим изолятором). Эффекты статического электричества знакомы большинству людей, потому что люди могут чувствовать, слышать и даже видеть искру, поскольку избыточный заряд нейтрализуется при приближении к большому электрическому проводнику (например, пути к земле) или области с избыточным зарядом противоположной полярности (положительной или отрицательный). Знакомое явление статического разряда – электростатический разряд – вызывается нейтрализацией заряда.
Причины статического электричества
Материалы состоят из атомов, которые обычно электрически нейтральны, поскольку содержат равное количество положительных зарядов (протонов в своих ядрах) и отрицательных зарядов (электронов в «оболочках», окружающих ядро). Явление статического электричества требует разделения положительных и отрицательных зарядов. Когда два материала находятся в контакте, электроны могут перемещаться от одного материала к другому, что оставляет избыток положительного заряда на одном материале и равный отрицательный заряд на другом. Когда материалы разделены, они сохраняют этот дисбаланс зарядов.
Электроны могут обмениваться между материалами при контакте; материалы со слабо связанными электронами, как правило, теряют их, в то время как материалы с разреженно заполненными внешними оболочками, как правило, приобретают их. Это известно как трибоэлектрический эффект и приводит к тому, что один материал становится положительно заряженным, а другой — отрицательно заряженным.
Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения
Полярность и сила заряда на материале после их разделения зависят от их взаимного расположения в трибоэлектрическом ряду. 
Трибоэлектрический эффект является основной причиной статического электричества, наблюдаемого в повседневной жизни и на обычных научных демонстрациях связанных с трением различных материалов друг о друга (например, расческа об волосы). Вызванное контактом разделение зарядов приводит к тому, что ваши волосы встают дыбом и вызывают «статическое прилипание» (например, воздушный шарик, потертый о волосы, становится отрицательно заряженным; находясь вблизи стены, заряженный воздушный шарик притягивается к положительно заряженным частицам в стене и может «прилипать» к ней, создавая видимость подвешенный против силы тяжести).
Заряженный объект, поднесенный близко к электрически нейтральному объекту, вызывает разделение заряда внутри нейтрального объекта. Заряды одной и той же полярности отталкиваются, а заряды противоположной полярности притягиваются. Поскольку сила, обусловленная взаимодействием электрических зарядов, быстро уменьшается с увеличением расстояния, эффект более близких (противоположной полярности) зарядов сильнее, и два объекта ощущают силу притяжения. Эффект наиболее выражен, когда нейтральный объект является электрическим проводником, поскольку заряды могут перемещаться более свободно. Тщательное заземление части объекта с индуцированным зарядом разделением зарядов может постоянно добавлять или удалять электроны, оставляя объект с глобальным постоянным зарядом.
Статическое электричество обычно образуется, когда некоторые материалы втирается друг против друга — как шерсть по пластику или подошвы обуви по ковру. Это явление также возникает, если материалы прижимать друг к другу.
Материал, который теряет электроны приобретает избыток зарядов положительных (+). Материал, который получает электроны получает избыток отрицательных (−) зарядов на его поверхности. Статическое электричество образуется гораздо лучше, когда воздух сухой или низкая влажность. Когда воздух влажный, молекулы воды могут собираться на поверхности различных материалов. Это может препятствовать накоплению электрических зарядов. Это имеет отношение к форме молекулы воды и своих собственных электрических сил. Но когда есть экстремальные турбулентности между каплями воды, такие как в облаке гроза, статические электрические заряды могут накапливаться на каплях воды. Бенджамин Франклин изучая первое электричество с помощью летающих змей в шторм показал что статическое электричество образуется также в облаке во время грозы.
Антистатическое устройство
Устранить или предотвратить накопление статического заряда можно так же просто, как открыть окно или воспользоваться увлажнителем воздуха, чтобы увеличить содержание влаги в воздухе, сделав атмосферу более проводящей. Ионизаторы воздуха могут выполнять ту же задачу.
Предметы, особенно чувствительные к статическому разряду, можно обработать антистатиком, который создает на поверхности проводящий слой, обеспечивающий равномерное распределение избыточного заряда. Средства для смягчения тканей и сушильные листы, используемые в стиральных машинах и сушилках для белья, являются примером антистатика, используемого для предотвращения и удаления прилипания статического электричества.
Многие полупроводниковые приборы, используемые в электронике, особенно чувствительны к статическому разряду. Для защиты таких компонентов обычно используются токопроводящие антистатические пакеты. Люди, работающие с цепями, содержащими эти устройства, часто заземляют себя с помощью проводящей антистатической ленты.
В промышленных условиях, таких как лакокрасочные или мукомольные заводы, а также в больницах, иногда используются антистатические защитные ботинки, чтобы предотвратить накопление статического заряда из-за контакта с полом. У этой обуви подошва с хорошей проводимостью. Антистатическую обувь не следует путать с изолирующей обувью, которая обеспечивает прямо противоположное преимущество — некоторую защиту от серьезных поражений электрическим током от сетевого напряжения.
Свойства статического электричества
Статическое электричество может притягивать или отталкивать материалы друг друга. Это также может вызвать искру при переходе от одного материала к другому.
Типичным примером статического электричества является небольшой электрический ток, который может ощущаться, когда касаются дверной ручки во время сухой погоды.
Статическое электричество образуется, когда накапливаются дополнительные электроны (отрицательно заряженные частицы) и они сбрасываются.
Этот тип электроэнергии не двигается через провода, а накапливается на поверхности и передает заряды от одного элемента к другому. Популярные демонстрации этого обычно включают растирание воздушного шара по ткани, такой как вельветовые брюки, а затем помещают шар рядом со стеной, где шар самостоятельно может придерживаться.
