מדענים מאוניברסיטת נורת'ווסטרן פענחו לראשונה את אחת התעלומות הגדולות של החשמל הסטטי – מדוע חיכוך בין חפצים שונים גורם ליצירת מטען חשמלי. במשך אלפי שנים ניסו להסביר את היווצרות החשמל הסטטי בעקבות מגע ושפשוף, אך מחקר חדש חושף שדווקא שינויי צורה מיקרוסקופיים המתרחשים בזמן החיכוך הם אלה שמובילים לתופעה.
לפי החוקרים, העיוותים נוצרים כתוצאה מתופעה פיזיקלית בשם "גזירה אלסטית" – תכונה של חומר המתנגד להחלקה בעת תנועה. העיוותים הנוצרים בקדמת ובחלק האחורי של החפץ נושאים מטען חשמלי מנוגד, מה שיוצר מתח ומוביל להיווצרות החשמל הסטטי. ממצאי המחקר פורצי הדרך, המבוססים על ניסויים וחישובים מתקדמים, מציעים הבנה חדשה של חשמל סטטי ומעוררים שאלות מחקר נוספות על התופעה.
איך משפיעה שחיקה בין חפצים על יצירת חשמל סטטי?
חשמל סטטי הוא תופעה מוכרת שגורמת לשיער לעמוד כשמשפשפים בלון או תחושת זרם חשמלי קל כשנוגעים בדלת אחרי הליכה על שטיח. כעת, מחקר חדש באוניברסיטת נורת'ווסטרן בארצות הברית מציע הסבר מפתיע כיצד חיכוך בין חפצים גורם להיווצרות חשמל סטטי.
מחקר פורץ דרך אחרי שנים של חוסר ודאות
מדענים יודעים על קיומו של חשמל סטטי עוד מימי יוון העתיקה, כאשר הפילוסוף תאלס הבחין כי שפשוף פרווה עם ענבר גורם למשיכת אבק. תופעה זו קיימת לא רק אצל בני אדם אלא גם בטבע, כמו בקרציות המנצלות את החשמל הסטטי כדי להיצמד למארחיהן. אולם עד כה נותרה פתוחה השאלה – מדוע חיכוך בין חפצים גורם להיווצרות חשמל סטטי?
לדברי פרופסור לורנס מרקס, החוקר הראשי במחקר החדש, הם הצליחו לראשונה לפצח את התעלומה ולהסביר מדוע השפשוף משפיע. על פי המחקר, השפשוף גורם לשינויי צורה מיקרוסקופיים על פני השטח של החפצים, ושינויי צורה אלה הם שיוצרים את המטען החשמלי.
למה בעצם נוצר חשמל סטטי?
במחקרם מצאו מרקס וצוותו כי חיכוך בין שני חומרים, גם מאותו הסוג, עשוי לגרום ליצירת מתח חשמלי בגלל תופעה בשם "גזירה אלסטית" – התנגדות של החומר להחלקה בעת תזוזה לאורך המשטח. מצב זה יוצר עיוותים מקומיים עם מטען חשמלי מנוגד, בדומה להיווצרות עילוי בכנפי מטוס. השפעת החיכוך גורמת לכך שחלקו הקדמי של החפץ מתעוות במטען מנוגד לחלקו האחורי, מה שיוצר הבדל מטענים ומוביל להיווצרות חשמל סטטי.
השלכות ועתיד המחקר
למרות שמחקר זה מציע הסבר חשוב, נדרשים מחקרים נוספים כדי לאשר את הממצאים ולבדוק אם הם חלים על כל סוגי החשמל הסטטי. המחקר מרמז כי מדע הפיזיקה עדיין מלא בתעלומות קטנות על תופעות יומיומיות, מה שמוכיח כי תמיד יש עוד מה ללמוד על העולם שסביבנו.
