¿Cómo funciona exactamente la descarga estática?

Cuando tus pies rozan el suelo adquieres una pequeña carga eléctrica debido al efecto triboeléctrico . La página wiki explica el mecanismo:

"Después de entrar en contacto, se forma un enlace químico entre algunas partes de las dos superficies, llamado adhesión, y las cargas se mueven de un material al otro para igualar su potencial electroquímico. Esto es lo que crea el desequilibrio neto de carga entre los objetos. Cuando separados, algunos de los átomos enlazados tienen una tendencia a retener electrones adicionales, y algunos tienden a regalarlos, aunque el desequilibrio se destruirá parcialmente por efecto túnel o ruptura eléctrica (generalmente descarga de corona). Además, algunos materiales pueden intercambiar iones de diferente movilidad, o intercambiar fragmentos cargados de moléculas más grandes".

Cuando acerca su dedo a un conductor, los electrones del conductor se reubicarán debido al campo eléctrico de su dedo. Por ejemplo, si tiene carga negativa, los electrones en la superficie del conductor se alejarán de su dedo, lo que generará una carga positiva local que atraerá los electrones de su dedo. Si la carga en su dedo es lo suficientemente grande y si su dedo está lo suficientemente cerca del conductor, el campo eléctrico local puede superar la fuerza dieléctrica del aire, lo que resulta en la ionización parcial del aire. La resistencia eléctrica del aire caerá sustancialmente, permitiendo que la corriente fluya rápidamente entre su dedo y el conductor. Sientes el impacto.

Si acerca su dedo a un aislante como la madera, los electrones del aislante no se reubicarán como lo hicieron en el conductor. El campo eléctrico será más pequeño y probablemente no hará que el aire se descomponga. Cuando toque el aislador, el desequilibrio de carga se neutralizará (al menos parcialmente). Sin embargo, esto no sucederá tan rápido como con el conductor porque la resistividad del aislador no permitirá una corriente tan alta por unidad de área, por lo que no sentirá una descarga. El aislador adquirirá una carga en el área que tocó.

Dado que el aislante no permite fácilmente el flujo de carga, es posible que no neutralice por completo el desequilibrio de carga, por lo que cuando toque un conductor, aún puede sentir una descarga, aunque más débil porque parte de su carga se ha disipado.

Eso debería cubrir 1 y 2. Para 3, todavía fluye corriente (lo que explica las chispas que ves), pero dado que el área de contacto entre los dedos y la tecla es mucho más grande que el área transversal aproximada de la chispa, la corriente por unidad el área es mucho más pequeña y ni siquiera sientes que fluye desde tus dedos, a través de la llave, hasta el pomo de la puerta.

Número 4: sin ver tu taza de viaje, diría que RedGrittyBrick probablemente tiene razón cuando comentó "... tu taza de viaje está pintada como efecto decorativo o lacada para preservar su acabado brillante y evitar la corrosión. Estas capas actúan como un aislante Solo siente la descarga si se concentra en un pequeño punto como una chispa que salta a través de un pequeño espacio de aire desde su piel hasta una superficie conductora (por ejemplo, un pequeño rasguño en el revestimiento de la taza de viaje donde el metal subyacente está expuesto, el el agua vertida crea un camino para completar el circuito a través del cual se descarga la carga estática)."

Vale la pena señalar que el agua pura es un terrible conductor de electricidad. La máquina Z utiliza 2,3 millones de litros de agua desionizada como parte de su aislamiento.

Aquí hay un artículo que explora las propiedades eléctricas de la piel. En la página 848, los autores describen la respuesta actual de la piel a pulsos rectangulares entre$5V$y$60V$. Observan que "en este rango de voltajes, la piel se comporta como un sistema no lineal y no óhmico, con una conductancia que aumenta con el aumento del voltaje. Al comienzo de un pulso, la corriente cayó a un valor mínimo y luego aumentó lentamente".

Tienes toda la razón sobre el origen de la carga. Puede acumular una carga muy alta de esa manera. Pero no se necesitan muchos electrones para construir una carga alta.

Ahora, cuando toca un conductor (la madera no debe causar una descarga eléctrica), esa carga se descarga mediante una corriente que va desde su cuerpo hasta su dedo. Sin embargo, la corriente real es increíblemente pequeña. Entonces obtienes una descarga de chispa que puedes sentir como una especie de pinchazo y eso es todo.

Esto ocurre principalmente en época de invierno y en ambientes con muy poca humedad. Las alfombras de pelo grueso y los asientos de coche vellosos son los principales culpables. En otras épocas del año, cuando la humedad es más alta, la carga nunca se acumula y se escapa debido al contenido de humedad del aire.