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Elektrostatische Felder
english: electrostatic fields
 
Elektrostatische Felder (statische elektrische Felder, elektrische Gleichfelder) treten auf als natürliche elektrostatische Felder (stationäres Schönwetterfeld oder stationäre Felder bei speziellen Wetterlagen, zum Beispiel Gewittern).

Künstliche elektrostatische Felder in Industrie und Verkehr finden wir vor allem bei öffentlichen, schienengebundenen Nahverkehrsmitteln und bei automatisierten Förder- und Antriebsmitteln.

Künstliche elektrostatische Felder in Gebäuden treten durch Ladungstrennung auf. Wenn sich die Oberflächen von zwei Materialien berühren, dann tauschen sie Elektronen aus, weil die Moleküle dieser Oberflächen bei dem Kontakt in enge elektrische Wechselwirkung zueinander treten. Erfolgt ein intensiver Kontakt bzw. Reibung dieser Materialien, werden Teile der negativen Ladungen aus dem einen „Reibpartner“ herausgerissen und von dem anderen aufgenommen. Bei Trennung dieser Oberflächen, fließen die Elektronen wieder an ihren ursprünglichen Platz zurück. Wenn das durch ein isolierendes Material, wie zum Beispiel Kunststoff, nicht möglich ist, resultiert auf dem einen Material ein Überschuss und auf dem anderen ein Mangel an Elektronen, d.h. beide Materialien tragen dann eine gleich große elektrostatische Ladung, aber mit unterschiedlichen Vorzeichen. Das Material mit dem Übergewicht von Elektronen ist negativ, dass andere positiv geladen. So kann durch die Bewegung der Menschen zum Beispiel auf Kunststoffteppichen oder -fußbodenbelägen eine Ladungstrennung und damit elektrische Aufladung erfolgen. Diese ruhende statische Aufladung wird meist erst dann spürbar, wenn sie sich bei der Berührung eines geerdeten Gegenstandes plötzlich entlädt.

Die Häufigkeit und Stärke dieser Aufladungen werden beeinflusst von der
  • Art und Intensität der Bewegung. Bei schneller Trennung zweier Stoffe entstehen höhere Ladungen, weil nur kleine Rückströme fließen können.
  • Art der Bekleidung: schlecht leitende Materialien (Wolle, Kunstfasern), weite Kleidung (verursacht mehr Reibung).
  • Raumausstattung, zum Beispiel Teppichböden aus Kunstfasern. Durch Ladungstrennung beim Aufstehen aus einem Kunststoffsitz werden Feldstärken bis 10 kV/m und mehr gemessen.
  • Leitfähigkeit der Luft. Bei trockener Luft kann eine Ladung schlechter abfließen, weil dann der Oberflächenwiderstand erhöht ist. Da das Wasseraufnahmevermögen der Luft direkt von der Temperatur der Luft abhängig ist – kalte Luft kann weniger Wasser aufnehmen als warme – nehmen die spürbaren Entladungen zum Beispiel an der Tür von Kraftfahrzeugen im Winter zu. Im Winter lüften wir unsere Räume mit der relativ wenig Wasser enthaltenden kalten Außenluft. Wenn wir diese Luft dann im Innenraum aufheizen, sinkt die Feuchtigkeit noch weiter ab und die fühlbaren Entladungen an geernteten Gegenständen im Raum werden häufiger.


Auch Fernsehgeräte sowie Bildschirmterminals verursachen teilweise erhebliche elektrische Gleichfelder, wenn keine antistatische Oberflächenbeschichtung erfolgte. Ihre Stärke beträgt 300-700 V/m und nimmt mit der Entfernung schnell ab.

Die Wirkungen elektrostatische Felder auf die Körperoberfläche und damit auf das Wohlbefinden, sind von der Aufladung abhängig. Eine Übertragung elektrischer Ladungen kann durch Influenzwirkung oder Berührung von aufgeladenen Gegenständen (zum Beispiel Kraftfahrzeuge, Fernseher- oder Computerbildschirme) erfolgen.

Folgende Wirkungen können hierbei auftreten:

  • Haarsträuben bei Aufladung im kV-Bereich (zum Beispiel beim An- oder Ausziehen eines Pullovers). Durch die Influenzwirkung des Feldes sammeln sich an Teilen der Körperoberfläche und den schlecht leitenden Haaren gleichnamige Ladungen an, wodurch abstoßende Kräfte ausgeübt werden, welche bei ausreichend großen Feldstärken bzw. Aufladungen zur Aufrichtung der Haare führen. Diese Bewegung kann über die Haarwurzeln wahrgenommen werden. Die Wahrnehmbarkeitsschwelle ist individuell unterschiedlich und liegt bei Feldstärken bei ca. 1 kV/m.
  • Elektrisierungen:
    • Entladungen einer aufgeladenen Person zu einem geehrten Gegenstand: Wenn eine Person elektrostatisch aufgeladen ist, kann sie sich in einigen Minuten wieder entladen. Erfolgt diese Entladung plötzlich zum Beispiel bei Berührung eines geehrten Gegenstandes (z. B. Türklinke) kann es zu schmerzhaften Schlägen und sogar sichtbaren Blitzen kommen.
    • Entladung von isolierten geladenen Gegenständen über eine geerdete Person: Der Fahrtwind kann ein Kraftfahrzeug aufladen. Wenn der aussteigende Fahrer den Boden berührt, sind gelegentlich schmerzhafte Entladungen die Folge. Wenn es sich hier um ein größeres aufgeladenes Objekt handelt, kann die Entladungsspannung entsprechend höher sein.


Insbesondere bei häufiger Wiederholung kann es zur Beeinträchtigung des Wohlbefindens kommen. Eine Erhöhung der Luftfeuchte in den Wohnungen und Büros verringert die elektrische Aufladung von Gegenständen. Gegebenenfalls kann man auch Erdungsmaßnahmen durchführen oder antistatische Materialien einsetzen.
 

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Zuletzt aktualisiert: 26.11.2018
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