Opladen

Aan de basisvoorwaarde voor het optreden van statische oplading – twee verschillende materialen die nauw contact met elkaar maken – wordt binnen kantoren e.d. altijd voldaan. De zolen van schoenen hebben totaal andere eigenschappen dan de vezels van tapijt of de laklaag van parket. Met name is hierbij van belang het verschil tussen de krachten waarmee de twee stoffen elektronen ‘vasthouden’ .

Overigens zorgt het lopen er niet voor dat het lichaam een tekort of overschot aan negatieve ladingdragers krijgt. Doordat de onderkant van de schoenzool bijvoorbeeld negatief geladen wordt, worden binnen het van oorsprong neutrale lichaam de elektronen (=negatieve ladingdragers) afgestoten (gelijknamige ladingen stoten elkaar af). Er is dus sprake van een verschuiving van lading binnen het lichaam. De totale hoeveelheid lading blijft neutraal.

De mate van statische elektrische oplading van personen wordt in de praktijk bepaald door een groot aantal parameters. De belangrijkste zijn:

  • het verschil in bindingsenergie van de elektronen tussen de twee stoffen;
  • de grootte van het contactvlak;
  • de ruwheid van het contactoppervlak;
  • de snelheid van scheiding;
  • elektrische oppervlakteweerstand;
  • de relatieve vochtigheid (zie hoofdstuk 4).

Verschillen bindingsenergie

De uitwisseling van elektronen tussen twee materialen wordt bepaald door het verschil van de energie waarmee elektronen aan de atoomkern worden gebonden. Dit impliceert dat materialen met een groot verschil in bindingsenergie bij scheiding een grotere oplading laten zien.

Grootte en ruwheid van het contactoppervlak

Indien één van de materialen die contact maken, ruw is, wordt het contactoppervlak kleiner. Hierdoor zal er een geringe uitwisseling van elektronen plaatsvinden en daarmee een geringere oplading. Voorwaarde voor deze uitwisseling IS Immers een zeer geringe
afstand. Zolen met een profiel zijn daarom te prefereren boven gladde zolen van hetzelfde materiaal.

Hetzelfde geldt voor de grootte van het contactoppervlak. In principe is een grote maat schoen ongunstiger dan een kleine bij hetzelfde gewicht van de drager.

Bij ruwe oppervlakken, zoals tapijten en stoffen, is ook de druk per cm- van belang. Bij toename van druk wordt het feitelijke contactvlak groter. Een grote maat schoenen kan dan gunstig zijn.

Snelheid

De snelheid van scheiding van de materialen is zeer belangrijk. Als de twee stoffen langzaam van elkaar gescheiden worden, is meer tijd beschikbaar om het evenwicht te herstellen. Dit impliceert dat de manier van lopen invloed heeft op de oplading van een persoon. Korte, snelle stappen geven een hogere oplading dan wat langere en langzamere stappen.

In de praktijk hebben mensen die veel lopen, een veel groter risico om steeds weer opgeladen te worden dan mensen met een voornamelijk zittend beroep. En mensen die stil op hun bureaustoel zitten, hebben een kleiner risico dan de ‘wiebelaars’ .

Elektrische oppervlakteweerstand

Bij het scheiden van twee materialen zal getracht worden het evenwicht in lading te herstellen. De snelheid waarmee dit gebeurt wordt bepaald door de elektrische oppervlakteweerstand. Bij een lage weerstand (7,5 x 105 Ω tot 109 Ω) zal het evenwicht sneller hersteld worden dan bij een hoge (> 1010 Ω).

meten oppervlakteweerstand
Figuur 4: Meten elektrische oppervlakteweerstand

De oppervlakteweerstand is ook bepalend voor de snelheid waarmee de elektrostatische lading zich over het oppervlak van het materiaal zal verdelen.

Bij een hoge oppervlakteweerstand (» 10100) zal de elektrostatische oplading zich vooral plaatselijk voordoen. Terwijl bij materialen met een relatief lage oppervlakteweerstand de lading zich snel over het gehele oppervlak van het materiaal zal verdelen. Hierdoor wordt de lading per oppervlakte kleiner en daarmee de velden die zij veroorzaakt.

Een relatief lage oppervlakteweerstand is evenwel nadelig voor de hoogte van de ontladingsstromen bij contact met een opgeladen voorwerp. Bij materialen met een hoge weerstand zullen ze evenwel gering zijn.

Opgemerkt wordt dat te lage elektrische weerstanden (< 7,5 x 105 Ω) veiligheidsrisico’s inhouden als een voorwerp dat onder ‘netspanning’ staat, wordt vastgepakt.


Reacties

Theorie statische oplading en ontlading — 2 reacties

  1. Wij leveren en plaatsen keramische keukentabletten, wij vernemen met regelmaat dat de kledij ter hoogte van de tablet gaatjes vertoond.Vooral in de buurt van en met inductiekookplaten, is dat hier ook ten gevolge van statische oplading of ontlading, en zo ja kunnen, wij daar iets aan doen om dat probleem te vermijden ?
    Dit fenomeen is nieuw in de bouwwereld.
    Indien mogelijk een kleine reactie, waarvoor dank.

    • Kan dit fenomeen verklaard worden vanuit elektrostatische ontladingen?

      Voordat een ontlading kan optreden, moet er eerst sprake zijn van elektrostatische oplading. Hierbij moet naar zowel de keramisch keukenblad als de kleding gekeken worden. Van kleding is bekend dat elektrostatische oplading kan ontstaan. De oppervlaktespanning kan hierbij heel hoog worden maar dit, behalve bij wol, komt niet vaak voor. Van keramisch keukenblad lijkt het zeer onwaarschijnlijk tenzij kunstharsen als bindmiddel zijn gebruikt. Is kunsthars het bindmiddel dat valt er op voorhand weinig over te zeggen. Mits beschikt wordt over het juiste meetinstrument is de elektrostatische oplading relatief eenvoudig te meten.

      Voor het overspringen van vonken moet de veldsterkte van het elektrische veld voldoende sterk zijn. Voor de praktijk kan de overslagspanning gebruikt worden. Die is voor lucht 1 à 3 kV/mm. Zo zal bij een oppervlaktespanning van 25 kV een vonk kunnen overspringen als de afstand minder dan 25 à 75 mm is. Bij het koken komen deze afstanden tot het keukenblad voor. Dus uit te sluiten is het niet. Dit impliceert ook dat als er een relatie van de gaatjes met elektrostatische ontlading is de gaatjes zich zouden moeten vooral rondom navelhoogte in de kleding moeten voorkomen. Als die random over de kleding verspreid zijn dan is een relatie met elektrostatische ontladingen praktisch uit te sluiten.

      De energie van een vonk bij een elektrostatische ontlading is heel beperkt. De vraag is dan ook of deze voldoende is om een gaatje in de kleding te schroeien. Op grond van mijn kennis acht ik dit vrijwel uitgesloten maar zeker durf ik het niet te stellen. Door de gaatjes in de kleding onder een microscoop te leggen, is in de regel goed na te gaan wat de oorzaak is van de kapot gaan van de vezels in de kleding. Als de vezeluiteinden geschroeid zijn, dan hoeft dat elektrostatisch ontlading overigens nog niet de oorzaak te zijn. Het schroeien kan namelijk ook een andere oorzaak hebben. Een goed laboratorium kan onderzoeken of er materiaalvreemde stoffen bij de gaatjes aanwezig zijn. Dit laatste geeft dan meer informatie over de oorzaak.

      Resumerend kan gesteld worden dat het zeer onwaarschijnlijk is dat elektrostatische ontladingen de oorzaak zijn van de gaatjes in de kleding. Ondanks dat wil ik het niet naar het rijk der fabelen verwezen. Daarvoor is meer nodig. Om meer grip op het probleem te krijgen, is mijn advies om enkele kledingstukken met gaatjes te verzamelen. En dit te laten onderzoeken door een laboratorium met een open blik op het probleem. In mijn netwerk zitten laboratoria die dit kunnen en het ook een uitdaging vinden.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Het beantwoorden van vragen op de website is een gratis service die verleend wordt als er tijd voor is. En past in de doelstelling van de website, het geven van voorlichting. Reacties/vragen worden dan ook pas na moderatie geplaatst.

HTML tags allowed in your comment: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>