חשמל סטטי נוצר כאשר משפשפים שני משטחים מבודדים חשמלית זה כנגד זה כמו למשל בלון ופיסת בד. אלקטרונים "נקרעים" ממשטח אחד  ומועברים למשטח של החומר השני וכתוצאה מכך נוצר הפרש פוטנציאלים. כאשר המשטח הטעון באלקטרונים מצוי קרוב לגוף או אזור בו חסרים אלקטרונים ("טעון חיובי") המשטח יפרוק את האלקטרונים אליו.


התמונה נלקחה מויקיפדיה

התופעה מוכרת לנו ביום-יום למשל כאשר אנו פותחים את דלת המכונית ביום בו הלחות נמוכה, לעיתים כאשר מלטפים חתול ועוד. הבעיה גם קיימת בין רכיבים שונים במכשירים אלקטרונים והם מהווים בעיה קשה במחשבים, לכן היצרנים משקיעים מאמצים רבים למנוע אותם.
החשמל הסטטי בו אני נתקלים ביום-יום לרוב אינו מסוכן אך גם חשמל סטטי הנו חשמל; במידה וניצור מצב של מתח מאוד גבוה הוא יכול לגרום לנזק ואף למוות.

ברק הוא הדוגמא האולטימטיבית לפריקה של חשמל סטטי וכפי שברור לכולנו ברק יכול להיות מסוכן מאוד.

כפי שמוסבר למעלה, פעולות יומיומיות רגילות רבות יכולות להוביל ליצירת חשמל סטטי:
ליטוף פרוות חתול.
סירוק השיער או שפשוף המסרק בפיסת בד.
למעשה כל פעולת חיכוך בין שני עצמים (נעל מבודדת וריצפה, סוור הפליז ועוד).

לא קל "לאגור" חשמל סטטי מכיוון שהנטייה של האלקטרונים לנוע למקום בו המטען חיובי (חסרים אלקטרונים).
כמעט כל תווך יכול לספק לאלקטרונים את המסלול אפילו אוויר (כך בדיוק מתרחש ברק).
לכן כדי "לאגור" את האלקטרונים יש לבודד את הגוף הטעון אלקטרונים.

דרך אחת ליצירת הפרשי פוטנציאלים ואגירתם בצורה "מלאכותית" היא מחולל ואן-דר-גרף.
מחולל (גנראטור) ואן-דה-גרף הוא למעשה משאבת מטענים המפרידה בין מטענים חיוביים לשליליים.
גנראטור זה הומצא ע"י רוברט ואן-דר-גרף  Robert Jemison Van de Graaff ב1931.

עדכון - יולי 2011
במאמר שהתפרסם בעיתון סיינס בגליון יוני יש תאוריה חדשה הקוראת תגר על הראייה שמוזכרת כאן (ולמעשה בכל ספרי הלימוד והספרים בכלל עד היום).
חוקרים מאוניברסיטת נורת'ווסטרן בשיקגו (Northwestern) ברשות החוקר Bartosz Grzybowski טוענים שהתאוריה המקובלת - בה שפשוף שני משטחים מבודדים גורם ל"קריעת" אלקטרונים ממשטח אחד לשני אינה נכונה.
המחקר שלהם מראה שלא רק אלקטרונים עוברים אלא חומר עצמו (מעט אטומים טעונים חיובי או שלילי) מועבר בזמן המגע. כלומר, אם למשל שפשפנו נייר במסרק פלסטיק אז מעט אטומים מכל גוף "מחליפים יידים" ועל הנייר נותר לנו מעט מולקולות פלסטיק בעוד שעל המסרק יהיו מעט מולקולות תאית (מה שמרכיב את הנייר).


התמונה נלקחה מויקיפדיה

מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

19 תגובות

  • נועה

    היי,

    היי,
    1. האם וכיצד ניתן לייצר חשמל סטטי לפרק זמן ארוך?
    2. האם ניתן לשלוט בעוצמת החשמל סטטי?
    3. האם קיים סוגים שונים של חשמל סטטי, כלומר האם חומרים שונים מייצרים חשמל סטטי שונה, כלומר יכול להיות שחומרים אשר מושפעים מבלון לא יושפעו מטייפ ולהפך?
    4. איך עובד היכולת הפריקה של החשמל סטטי? לעיתים אנחנו לא מקבלים התחשמלות אלא דברים יכולים להידבק אחד לשני, איך המנגנון הזה עובד?
    תודה מראש.

  • אלון

    האם אפשר לייצר ולאגור מספיק

    האם אפשר לייצר ולאגור מספיק חשמל סטטי כדי להפעיל נורת led בתנאים וחומרים בייתים? אשמח אם תענו

  • דגנית

    חשמל סטטי

    בחודש האחרון אני מעבירה חשמל סטטי בצורה מוגזמת.עד כדי כך שכל מי שנוגע בי מרגיש התחשמלות(וגם אני).גם בנגיעה שלי בדלתות או או סוג של ברזל אני מרגישה את החשמל.מהי הסיבה לכך?
    *חשוב לציין שאני עובדת באותה סביבת עבודה ללא שינוי.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

  • גל

    חשמל סטאטי

    האם ניתן לכמת את החשמל הסטאטי שנוצר, בחיכוך של חומרים מסויימים? מתח? אנרגיה?

  • אבירם

    חשמל סטטי

    לפעמים גם כשנוגעים בגוף שלבן אדם אני מרגיש חשמל סטטי,למה?

  • מאיר ברק

    תשובה

    גוף האדם הוא ברובו מים והוא מכיל מלחים רבים בצורה מומסת (יונים).
    כלומר- גוף האדם הוא מוליך טוב מאוד (עובדה אנו מתחשמלים).
    לכן במידה והגוף מבודד מהסביבה (נעליים עם סוליה מבודדת + יום יבש מאוד) הוא יכול לצבור מטענים וליצור הפרש מתחים מהסביבה. עם מישהוא אחר יגע באותו אדם חלק מהמטענים העודפים יעבור אליו = מכת חשמל קלה.

  • מאיר ברק

    תשובה

    שלום אורלי,

    המדור "שאל את המומחה" אינו מדור רפואי אלא מדור מדעי וככזה הוא אינו יכול לתת יעוץ רפואי או אבחנות.
    כדי לקבל תשובה חד משמעית על סכנות בזמן הריון יש להתייעץ עם רופא המומחה בנושא.

    ללא כול קשר ישיר להריון חשוב לי להסביר שהמושג "חשמל סטטי" מטעה אנשים רבים.
    זה אינו סוג של חשמל, נוסף לחשמל הרגיל אלא אותו הדבר בדיוק.
    גם העוצמה שלו יכולה להיות גבוה מאוד (סליל טסלה וברקים הם רק 2 דוגמאות) ומסוגלת להרוג בקלות בן-אדם, בין אם הוא בהריון או לא.

    אני מניח שאת מתכוונת למכות החשמל הקטנות שאנו מקבלים בימי קיץ חמים (בעיקר) בעקבות חיכוך של הבגדים וצבירת מטען על הגוף ואז שיחרורו בפתאומיות בגלל מגע עם חפץ אחר הנוגע באדמה (הארקה).
    במקרים אלו הפרש המתחים לא גדול ומכת החשמל עצמה סביר שלא תגרום נזק לאדם בריא (כמה פעמים שמעת על אדם שנפצע או נהרג בגלל שנגע בדלת וחטף מכת חשמל סטטי?).

    אם זאת, ייתכנו אולי סיכונים מסויימים לאנשים עם בעיות לב, לאנשים עם בעיות של אפילפסיה (2 המקרים הנ"ל קשורים לתפקודים המערבים הולכת חשמל בגוף) או לאנשים בעלי סף חרדה נמוך (מכות חשמל יכולות להוות עקה שתגרום להפרשת הורמוני עקה ולתגובות גופניות שונות).
    כפיי שציינתי למעלה, האם הגורמים שציינתי לעייל אכן מהווים סיכון או לא - יכולים להיקבע רק ע"י רופא ולאחר בדיקה רפואית.

  • מאיר ברק

    תשובה

    אין תשובה פשוטה בנושא.
    יש מספר דרכים חלקם יותר פשוטים חלקם יותר זולים.

    אין ספק שרצפת עץ או בטון היא פתרון טוב למניעת היווצרות חשמל סטטי אך כפי שציינת בקדיוק התקינו אצלכם רצפת פרקט. הבעיה היא כנראה בתמרוט (פוליטורה בלעז או בשפת העם "לקה") שנמרחה על העץ.
    אין ספק שאם השימוש האפקט של היצטברות החשמל הסטטי תלך ותפחת, אך זאת לא נחמה.

    יש נעליים מיוחדות המקטינות את האופציה להיצטברות הפרשי מתחים בין הגוף לרצפה. נעליים מהסוג הזה נועלים לדוגמא העובדים בתחנת הדלק. שם כל זיק קטן יכול לגרום לשרפת ענק.

    הפיתרון הפשוט והזול ביותר הוא לרנות מכשיר אדים ולוודא שהלחות במשרד לא תרד מתחת ל35-40%.
    בדיוק כמו בסביבה החיצונית- בימים יבשים כאשר אין לחות האוויר מבודד טוב ולכן הפרשי מתחים יווצרו בין הגוף לרצפה. כאשר האוויר לח הסיכון יורד פלאים.
    אם יש מספר אנשים עם בעיות אסמה במשרד הם בוודאי גם ישמחו לפתרון.

  • מאיר

    תגובה

    קשה קצת לענות תשובה כללית אבל אןפציה אחת (אם אפשרית) זה לנסות לראות היכן נוצר החיכוך שגורל פיאה להיטען בחשמל ולמנוע חיכוך זה.
    דרך נוספת - ששוה אולי לנסות להרכיב משקפי שמש שיגעו גם "בשיער" וכמובן גם בפנים. למשקפיים צריכים להיות מסגרת שיש בה גם מתכת וזה יבטל את הבידוד וימנע הצטברות מטענים בפיאה.

  • hila

    חשמל סטטי

    שאלה: כיצד ניתן לנטרל חשמל סטטי מפאה?
    מים וסיליקונים לא עוזרים בעניין!
    אודה לתשובתכם בהקדם.

  • אורלי

  • אנונימי.

    מה לעשות כנגד מכות חשמל סטטי

    שינו פרקט חדש במשרד ומאז כל הזמן יש לנו חשמל סטטי אני רק פותחת ארון או נוגעת באנשים ומתחשמלים, מה אפשר לעשות נגד זה?

  • מאיר ברק

    תשובה

    זוהי פריקה של חשמל סטטי.

    כפי שרשום בתשובה למעלה:

    חשמל סטטי נוצר כאשר משפשפים שני משטחים מבודדים חשמלית- במקרה שתיארת שתח פיסות מסקנטייפ.
    אלקטרונים "נקרעים" ממשטח אחד ומועברים למשטח של החומר השני וכתוצאה מכך נוצר הפרש פוטנציאלים באזור הנתלש.
    אך במקרה המתואר- המשטח הטעון באלקטרונים מצוי קרוב לגוף או אזור בו חסרים אלקטרונים ("טעון חיובי") ולכן המשטח יפרוק את האלקטרונים מייד.

  • מאיר ברק

    תשובה

    זה יקרה במידה והגרגרים טעונים שלילית כמו האצבע ותתרחש דחייה בין מטענים דומים.
    זה לא יתרחש במים ולא ניתן לגרום סופת חול (לפחות לא בעוצמות מתח המצויות באצבע).

  • מאיר ברק

    השאלה הועברה

    שאלתך הועברה לפורום בקישור הבא:
    קישורים:
    מדוע בעצם המים גדלים בנפחם כאשר הם קופאים?
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1448&incat=1412&a...

  • ניר

    חשמל סטטי

    אשמח לקבל תשובה לגבי שלוש שאלות:
    1. כאשר מקרבים אצבע הטעונה בחשמל סטטי
    לערמת חול, גרגרי החול מתרחקים ונוצרת
    גומה, מדוע זה קורה?

    2. האם אותו תהליך מתרחש אם נבצע במים
    במקום בחול?

    3. האם במידה ונגביר את עוצמת החשמל הססטי
    כפי שסברתי בסעיף 1, ניתן לגרום לסופת חול?

  • דן

  • דורית