Column

De poes negatief aaien

Fotodienst NRC Handelsblad

Niet alle problemen worden opgelost vandaag. Internet bleef te vaag en er viel niet zomaar iemand te bedenken die hulp kon bieden. Waarom knettert de poes als je haar aait – aan wie vraag je dat?

Aan het eind van een koude, droge winter is het binnenshuis zó droog dat de effecten van statische elektrische oplading bijna dagelijk merkbaar zijn. Niet alleen de poes knettert, maar ook de trui die wordt uitgetrokken. De haren gaan bij het kammen uit elkaar staan, enzovoort. Trek eens een plaid van lamswol langs een plaid van polyester.

Dat het gevonk echt te maken heeft met statische elektriciteit staat vast; het was er droog genoeg voor. Afgelopen zondag was de gemiddelde relatieve luchtvochtigheid buiten maar 31 procent, bij een gemiddelde etmaaltemperatuur van 0 graad. Verwarm zulke lucht tot 20 graden en de RV daalt naar 9 procent. Woonvocht en dergelijke trekt dat wel weer een beetje recht, maar het verschil met de vochtigheid van de late zomer blijft formidabel.

De invloed van luchtvochtigheid is al bekend sinds halverwege de achttiende eeuw proeven aan statische elektriciteit een impuls kregen van de uitvinding van de elektriseermachine (Hausen en Winkler) en de Leidse fles (Van Musschenbroeck). Maar hoe ‘vocht’ de ladingopbouw hindert, daar komt de amateuronderzoeker niet zomaar achter. Hij wil op voorhand niet uitsluiten dat de watermoleculen in de lucht, befaamd om hun dipool-structuur, de statische lading van een stuk barnsteen dat met een kattenvel is opgewreven gewoon stilletjes afvoeren. De technische literatuur die de kwestie behandelt suggereert dat veel materialen bij hoge luchtvochtigheid water adsorberen waardoor het materiaaloppervlak geleidend wordt en de lading snel wegvloeit. Voorwaarde is dat er ergens een contact met een geleider is, zou je zeggen.

Nu, niet dat vocht stond deze week centraal, maar de vraag of de amateuronderzoeker zelf kan vaststellen of hij objecten van een positieve of een negatieve lading voorziet als hij ze opwrijft. Staat de poes op plus of min na het aaien? Wat overkomt de tandem wol en polyester? Is de ronduit formidabele lading die een rubberen feestballon verwerft als hij langs een wollen trui wordt gewreven positief of negatief? Halverwege de negentiende eeuw onderscheidde men in het onderzoek aan ‘wrijvingselektriciteit’ uitsluitend glasachtige en harsachtige elektriciteit, maar sinds bekend is dat het verschil te maken heeft met een teveel of een tekort aan elektronen (die, arbitrair, negatief zijn verklaard) kan het aanmerkelijk preciezer.

Toen de kwestie hier eerder, in februari 1996, aan de orde kwam was er nog geen internet. Na rijp beraad is toen besloten dat het scherm van de televisie (nog ouderwets voorzien van een elektronenbuis) de doorslag moest geven. Het was aannemelijk dat dat scherm onder het elektronenbombardement negatief geladen raakte en dat het dus positief geladen objecten zou aantrekken. Verwarrend was dat een deskundige juist beweerde dat het tv-scherm aan de buitenzijde positief geladen was.

Inmiddels blijkt dat er een makkelijker uitweg is uit het dilemma: de ‘triboelektrische reeks’, in het Engels de triboelectric series genoemd. Al heel lang geleden hebben technici nauwgezet in kaart gebracht in welke richting ladingoverdracht plaats vindt als twee verschillende materialen langs elkaar worden gewreven. De uitkomsten zijn verzameld in een tabel die doet denken aan de klassieke spanningsreeks der metalen. Helemaal bovenaan staan de materialen die bijna altijd elektronen verliezen en dus positief achterblijven als ze met iets worden opgewreven: droge menselijke handen, konijnenbont, glas. Helemaal onderaan staan de stoffen die bijna altijd negatief raken: teflon, PVC, polypropeen. De stoffen daartussen worden positief of negatief al naar gelang het materiaal waarmee ze in wrijfcontact komen.

Het gebruik van de tabel is eenvoudig. Barnsteen (amber) dat met wol wordt gewreven raakt negatief geladen, glas dat met zijde (silk) wordt gepoetst juist positief. Ziehier het onderscheid tussen de 19de-eeuwse harsachtige en glasachtige elektriciteit.

Is de tabel te toetsen? Afgelopen donderdag is de lamswollen plaid van AaBe opgewreven aan de polyester plaid van Albert Heijn tot aan het geknetter geen eind meer kwam. Vervolgens is een latex feestballon aan wol opgewreven tot ook de ballon om zo te zeggen stijf stond van de spanning en de hand- en armharen van de experimentator alle kanten opwezen. (Voorheen ‘het spinnewebgevoel’ genoemd.) Daarna is met voldoening vastgesteld dat de ballon met geen mogelijk in de buurt van de polyester plaid was te brengen. Volgens de tabel had de wol het polyester net zo negatief geladen als het latex.

Toen ging het met de ballon naar hetzelfde televisietoestel dat destijds was ingeschakeld. En nog steeds zoog hij het rubber gretig naar zijn scherm. Daarmee lijkt definitief bewezen dat de buitenkant van het tv-scherm positief geladen is. De binnenkant, aan gene zijde van het isolerende glas, zal dan wel negatief geladen zijn, bij de Leidse fles zie je dat ook. Het lijkt logisch.

En ook de kattenvacht (cat fur) staat op de lijst, want het kattenvel werd vroeger veel gebruikt om barnsteen of lak op te laden. Als alles klopt raakt de poes onder het aaien negatief geladen, ze neemt de elektronen op die de droge menselijke hand zo makkelijk afstaat. De natte hand geleidt te goed om statische elektriciteit op te wekken.

Het plaatje hierboven toont een doorzichtige buis van een onbekende plasticsoort waar bolletjes polystyreen (styrofoam) in zijn opgesloten. Wrijf je de buis met een wollen doek dan buitelen de bolletjes alle kanten op. Schuif je de gele manchet heen en weer, dan doe ze het opnieuw, maar anders.

De static tube of static stick moet kinderen vertrouwd maken met het begrip wrijvingselektriciteit maar de AW-redactie zag weinig lijn in het gebuitel. Wat wordt hier plus en wat min, wat doet de manchet, en als alle bolletjes dezelfde lading hebben waarom klitten ze dan toch samen. Snappen de kinderen dat?