Allgemein

Jedes Material enthält positive und negative elektrische Ladungen, die sich normalerweise ausgleichen.
Das Material ist elektrisch neutral. Bei intensivem Kontakt und anschließender Trennung oder bei Reibung werden Teile der negativen Ladungen aus einem Reibpartner herausgerissen und vom anderen aufgenommen. Durch dieses Ungleichgewicht entstehen elektrostatische Aufladungen. Einer der Reibpartner ist positiv, der andere negativ geladen.

„Statische“ Aufladung

Statisch aus dem einfachen Grund: Die Ladung verbleibt auf der Oberfläche des Körpers und erzeugt ein elektrisches Gleichspannungsfeld. Dies wird auch als „ruhende Ladung“ bezeichnet.
Ein statisches elektrisches Feld ist ein Kraftfeld um eine ruhende elektrische Ladung. Es bewirkt, dass gleichnamige Ladungen abgestoßen, ungleichnamige Ladungen angezogen werden.

Dieses Feld kann mit unseren Elektrofeldmetern gemessen werden.
Die Feldstärke (E) wird in V/m (Volt / Meter) gemessen. Die statische Spannung (V) auf der Oberfläche des Objektes kann somit über den Abstand (A) des Messgerätes zum aufgeladenen Objekt berechnet werden. Daraus ergibt sich zur Berechnung der Spannung: V = E · A

Ruhende (statische) Ladung stellt in den meisten Fällen kein Problem dar.
Die Auswirkungen zeigen sich erst wenn sich die Ladung ausgleicht und durch hohe Entladeströme entsprechend negative Auswirkungen auf empfindliche Bauelemente oder den Menschen hat.
Nur in sehr wenigen Fällen hat bereits das elektrische Gleichspannungsfeld eine ungewollte negative Auswirkung.

Wie kann elektrostatische Aufladung entstehen

Durch Reibung und Trennung ungleicher Stoffe wird die so genannte Tribo-Elektrizität (vom griechischen tribeia = reiben) erzeugt. Für das Entstehen Elektrostatischer Ladung ist mechanische Arbeit notwendig. Es findet dabei ein Elektronentransfer von einem Stoff zum anderen statt. Da Elektronen eine negative Ladung haben, wird Elektronenüberschuss als negativ, Elektronenmangel als positive Ladung bezeichnet. Statisch ungleich geladene Teile ziehen sich an, gleich geladene Teile stoßen sich ab.

Die Polarität der Aufladung ist abhängig von Permittivitätszahl. Die Regel besagt, dass sich Materialien, die eine hohe Permittivität ( z.B. PA, Wolle Zellulose) aufweisen, vorwiegend positiv aufladen, während eine geringere Permittivität (z.B. PE, PTFE, PS) entsprechen negative Ladung erwerten lässt. Bei Isolatoren gilt allgemein: Bei Berührung lädt sich der Stoff mit der größeren Dielektrizitätskonstante positiv auf.

Die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Geschwindigkeit der Trennung zweier Stoffe ist für die Höhe der entstehenden Ladung entscheidend. Bei niedriger Luftfeuchte erhöht sich der Oberflächenwiderstand und die Ladung kann schlechter abfließen. Bei schneller Trennung zweier Stoffe entstehen höhere Ladungen da keine oder nur sehr kleine Rückströme fließen können.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten elektrostatische Ladung zu verhindern oder abzuleiten. Um aber eine sinn- und wirkungsvolle Lösung zu finden, muss zuerst die Entstehung dieser Aufladung geortet und die Höhe und Polarität der Ladung gemessen werden.
Dazu, wie auch zur Kontrolle der ergriffenen Maßnahmen gegen elektrostatische Aufladungen, sowie zur Überwachung gewünschter Elektrostatik, sind unsere Elektrofeldmeter bestens geeignet.

Typische Ursachen elektrostatischer Ladung

  • Trennen zweier Folien
    (Auch schon z.B. beim Abziehen eines Klebestreifens !!!)

  • Laufen auf einem Kunststoffteppich

  • Reibung verschiedener Materialien aufeinander

    (Auch beim Umfüllen von Schüttgütern und Flüssigkeiten !!!)

  • Schneiden oder Zerspanen von Nichtleitern

  • Influenzwirkung auf im Gleichspannungsfeld befindliche isolierte Leiter.

 

Influenz

Ein elektrisches Feld hat die Fähigkeit, Ladungen in ihm befindliche leitfähige Gegenstände zu bewegen (Coulombsche Kraftwirkung). Ein solcher, durch äußere Beeinflussung verursachter Vorgang, bewirkt eine Ladungsverschiebung auf der Oberfläche des leitfähigen, ursprünglich elektrisch neutralen Gegenstandes. Eine Aufladung durch äußere Einflüsse von elektrischen Feldern wird als Influenz bezeichnet.

Besonders stark aufladbare Materialien

  • Glas

  • Styropor

  • Polyacrylnitril (PAN)

  • Polyethylen (PE)

  • Polypropylen (PP)

  • Polytetrafluorethylen (PTFE)

  • Polyvenylchlorid (PVC)

    Auswirkung elektrostatischer Aufladung im häuslichen Bereich

    Im häuslichen Bereich sind elektrostatische Entladungen mehr lästig als gefährlich.
    Im Haushalt kann sich der menschliche Körper elektrostatisch aufladen (z. B. durch Gehen mit Kunststoff- sohlen auf synthetischen Teppichen). Dabei kann der Mensch Potentialdifferenzen gegen Erde von mehr als 20 000 V (20 kV) annehmen. Wie hoch die Energie dieser statischen Ladung ist, hängt von sehr vielen Faktoren ab. z.B. Luftfeuchtigkeit, Kleidung, Schuhe, Geschwindigkeit etc.
    Eine Entladung des statisch aufgeladenen Menschen ist jedoch relativ ungefährlich, da die gesamte übertragene Ladung gering ist. Lediglich bei Menschen mit einem Herzschrittmacher oder Über – empfindlichkeit kann eine Elektrostatische Entladung ein entsprechendes Risiko sein. Ein Mensch hat eine Eigenkapazität (Speicherfähigkeit) von 150 Pico Farad (1 pF = 0,000 000 000 001 As/V). Wenn der Mensch auf 20 000 V aufgeladen ist, enthält er eine elektrische Ladung von 0,000 003 As. In einer 25 W-Glühbirne (220 V) fließt zum Vergleich während einer Sekunde eine elektrische Ladung von 0,114 As.

    Abstehende Haare beim Kämmen oder überstreifen eines Synthetik oder Wollpullovers. Die Haare werden mit gleicher Polarität geladen und stoßen sich gegenseitig ab.

• Durch einen Metallkamm und Kleidung aus Baumwolle kann die Aufladung minimiert werden.

Statische Ladung zieht Partikel (z.B. Staub) an.
Dies ist besonders durch starke Verschmutzungen am Glaskolben einer Fernsehbildröhre oder eines Computermonitors erkennbar. Statisch aufgeladene Teile ziehen ständig Staub an und lassen sich dadurch auch schlecht reinigen. Antistatische oder antistatisch beschichtete (nicht aufladbare) Teile verschmutzen nicht so leicht.

• Durch entsprechende Reinigungsmittel die einen antistatischen Schutzfilm bilden kann die Verschmutzung minimiert bzw. zumindest verzögert werden.

Knacken beim Auflegen des Tonarms auf eine Schallplatte.
Die Schallplatte bzw. die Plattentellerauflage wird beim Abheben der Schallplatte statisch aufgeladen

• Durch die Verwendung einer leitfähigen Plattentellerauflage und durch das „Abfegen“ der Schallplattenoberfläche mit einer geerdeten Karbon – Bürste kann die Ladung abgeleitet werden.

Nach dem Aussteigen aus einem Auto springt beim Berühren der Türe ein Funke über.
Durch das Aufstehen vom Sitz entsteht Trennladung die dann schlagartig über die Karosserie ausgeglichen wird. Ebenso kann sich das Fahrzeug durch seine Bewegung statisch aufladen. Die Ladung wird dann von der Karosserie über den Menschen abgeleitet.

• Durch eine antistatische Sitzauflage, das Tragen entsprechender Kleidung und Schuhen kann die Aufladung minimiert werden.

In Computerdruckern und Kopierern mit Lasertechnologie wird die Farbe (Toner) mit statisch Ladung gebunden und auf das Papier gebracht.

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