Was ist Statische Elektrizität?
Statische Elektrizität ist die elektrische Aufladung eines Körpers. Dieser Körper kann sowohl ein nicht leitender Körper wie z.B. ein Plastiklineal sein, oder ein leitender Körper, der gegen seine Umgebung isoliert ist.

Entstehung der elektrostatischen Aufladung

Um einen Festkörper elektrostatisch aufladen zu können, müssen Ladungen getrennt werden. Dazu ist ein Kontakt und die anschließende Trennung der Körper notwendig. Unter 'Kontakt' versteht man den molekularen Abstand der Körperoberflächen zueinander, so dass Elektronen von einem Körper zum einem Anderen abgegeben bzw. on diesem aufgenommen werden können.
Beim Kontakt zweier Materialien mit unterschiedlicher Elektronenaustrittsarbeit fließen Elektronen vom Material mit niedriger Austrittsarbeit in das Material mit höherer Austrittsarbeit.
Unter Elektronenaustrittsarbeit versteht man die aufgewendete Mindestenergie, die ein Elektron benötigt, um sich gerade aus einem Festkörper zu lösen. Das heißt, aus einem Körper mit niedriger Austrittsarbeit lösen sich Elektronen eher als aus einem Körper mit hoher Austrittsarbeit. Metall ist ein Stoff mit niedriger Elektronenaustrittsarbeit, da Metall mehr frei Elektronen als Kunststoffe haben, die eine hohe Austrittsarbeit aufweisen.
Zu Vergleichen ist dies mit dem Herausheben eines Koffers aus dem Kofferraum eines Wagens entgegen der Schwerkraft. Bei den meisten Autos (z.B. Golf) muss das Gepäckstück erst über eine Kante gehoben werden, ehe man es draußen hat. Diese Energie, die Kante zu überwinden, das ist sozusagen die Austrittsarbeit.

Durch den Kontakt lädt sich der eine Körper positiv, der andere Körper negativ auf. Es entsteht ein 'Kontaktpotential', das im Bereich von einigen mV bis zu ca. einem Volt liegt. Die Höhe und die Polarität der Kontaktladung wird bestimmt durch die Dielektrizitätskonstante. Das Material mit der größeren Dielektrizitätskonstante wird positiv, das Material mit der kleineren Dielektrizitätskonstante negativ aufgeladen. Die unten stehende Tabelle zeigt einen Auszug gebräuchlicher Materialien mit den dazugehörigen Dielektrizitätskonstanten.


 Material  Dielektrizitäts-Konstante   Polarität
 Luft  1  +
 Nylon  5-9  
 Aluminium  5-9  
 Papier  5-6  
 Baumwolle  5-6  
 Stahl  5-6  
 Hartgummi  2-4  
 Gold, Silber, Messing, Kupfer  2-3  
 Polyethylen (PE)  2  
 Polyvinylchlorid (PVC)  3-4  
 Silizium  11  
 Teflon  2  -

Da die Elektronenaustrittsarbeit noch von vielen anderen Parametern wie z.B. Luftfeuchtigkeit, Verunreinigungen, Oxydation u.a. beeinflußt wird, kann die Dielektrizitätskonstante nicht zur Bestimmung der Aufladung herangezogen werden. Der Kontakt und die anschließende Trennung erzeugt überwiegend beim Zusammentreffen von Metallen und Kunststoff sowie von Kunststoffen aufeinander eine statisches Potential. Die darauf aufgebaute Erkenntnis, dass zum Ladungsaufbau auch Reibung notwendig ist, ist nicht völlig korrekt. Die Reibung vergrößert lediglich die Oberfläche, so dass eine höhere statisch-elektrische Ladung entsteht.


Die Höhe der Aufladespannung hängt also von den beteiligten Materialien, der Geschwindigkeit beim Berühren und Trennen der Materialien und von der vorherrschenden Luftfeuchtigkeit ab.


Kleidung mit hohem Kunstfaseranteil, Bodenbeläge aus Kunstfasern und Nadelfilz können Aufladespannungen von mehr als 10000 Volt (V) erzeugen.
Wird diese Ladung durch Berühren von z.B. Halbleiterbauelementen (Transistoren, ICs, Dioden etc.) schlagartig abgebaut, fließen sehr starke, steilflankige Stromstöße mit Spitzenwerten von einigen Ampere in einer Zeit von einigen Nanosekunden (0,000000001 sek = 1ns =eine milliardstel Sekunde).
So sind für Menschen erst Aufladungen ab ca. 3500 V als leichter elektrischer Schlag zu spüren. Ab 4500 V ist ein Knistern zu hören und ab 5000 V wird ein Funke sichtbar.