Teken zijn berucht vanwege het gevaar dat zij de ziekte van Lyme overbrengen (figuur 1). Als je door hoog gras loopt, kun je zo maar in je enkel gestoken en besmet worden.
Maar teken kunnen niet springen. Hoe komen ze dan toch bij je enkel?
Het is bekend dat dieren, en dus ook mensen, door wrijving met vegetatie ‘statische elektriciteit’ kunnen opwekken. De spanning tussen het dier en de grond kan daardoor tot vele honderden volt oplopen. Wordt een (ongeladen) teek misschien door dit elektrisch veld aangetrokken? In de NRC van 4 juli 2023 staat dat Britse wetenschappers op deze vraag een antwoord hebben gevonden.
Stel dat een koe door statische elektriciteit is geladen tot 750 V. En dat de neus van de koe zich 10 cm boven een grasspriet bevindt. Het gras is natuurlijk geaard. Ga er van uit dat de koe een geleider is.
a) Leg uit dat de buitenkant van de koe overal 750 V is.
Het oppervlak van een geleider heeft overal dezelfde spanning.
(Als er tussen twee punten op het oppervlak van een geleider spanning zou staan, zou er onmiddellijk een elektrische stroom gaan lopen tot het verschil verdwenen was.)
b) Bereken de gemiddelde elektrische veldsterkte tussen neus en grasspriet.
$E=\frac{\Delta U}{\Delta d}=\frac{750}{0,10}=7,5\cdot 10^3~\mathrm{Vm}^{-1}$
Nu nadert de neus de top van de spriet. Op de punt zit een teek. Deze ondervindt door de nabijheid van de neus een elektrische kracht. Je kunt dat als volgt begrijpen. Een ongeladen stof, zoals water, kan soms worden aangetrokken door een geladen voorwerp.
c) Geef daarvan een voorbeeld.
Een waterstraaltje kun je laten afbuigen door er een geladen staaf bij te houden:
De verklaring is dat watermoleculen dipolen zijn (figuur 2). In een extern elektrisch veld verdraaien de dipolen hun stand, zodat die past bij het veld.
Iets dergelijks gebeurt met watermoleculen in het bloed van een teek als die in de buurt van de geladen neus van een koe komt. Je ziet dat voorgesteld in figuur 3, waar de geladen neus van een koe zich in de verte linksboven bevindt (niet afgebeeld).
d) Leg uit of de koe in deze figuur positief of negatief geladen is.
Elektrische veldlijnen lopen van positief naar negatief. De koe (linksboven) is dus negatief.
e) Hoe kun je verklaren dat het bloedvat (en dus de teek) naar de neus van de koe getrokken wordt?
De positieve kanten van de watermoleculen zitten dichter bij de negatieve neus van de koe. Dus de aantrekkende kracht tussen plus en min wint het van de afstotende kracht tussen min en min:
f) Is de kracht anders gericht als het elektrisch veld omgekeerd gericht zou zijn?
De aantrekkende elektrische kracht op de dipool is groter dan de afstotende
De neus van de koe is dan positief. De watermoleculen richten zich de andere kant op. Dus weer wordt het bloed van de teek (en de teek zelf) naar de neus van de koe getrokken, omdat de aantrekkende kracht groter is dan de afstotende. De richting van de kracht blijft dus gelijk.
Je kunt het zo zien dat de teek door het richten van de watermoleculen als het ware aan één kant meer positief is en aan de andere kant meer negatief.
De wetenschappers onderzochten de elektrische aantrekking met dode teken (massa 0,1 mg, lengte 1 mm). Een teek werd op een geaarde aluminiumplaat geplaatst met 3 mm daarboven een elektrode, die een spanning van 750 V kreeg. Het bleek dat de teek tegen de zwaartekracht in omhoog ging en contact maakte met de elektrode.
g) Bereken hoe groot de elektrische kracht op de teek minimaal moet zijn om hem op te tillen.
De elektrische kracht moet minstens zo groot zijn als de zwaartekracht.
$F_z=mg=0,1\cdot 10^{-6} \cdot 9,81= 1\cdot 10^{-6}~\mathrm{N}$
Tot zo ver de teken die grazende koeien belagen. Hoe zit het met risico voor mensen dat ze door een teken gebeten worden?
De onderzoekers schrijven dat ze vinden dat de spanning die nodig is om de teek een bepaalde afstand te laten overbruggen evenredig is met die afstand. Nu loop jij met sokken in je schoenen, maar met blote enkels, door het open veld. De spanning van je lichaamsoppervlak kan wel 30 kV bedragen, schrijven de onderzoekers.
h) Ga met een berekening na of een teek vanaf de grond je enkel kan bereiken.
Stel de enkel bevindt zich 5 cm boven het gras met de teek. Hij moet dus een afstand van 5 cm overbruggen. De spanning tussen teek en enkel is U = 30.103 V. Dat is veertig keer zo veel als bij de koeienneus. Dan kan de teek 40 · 3 = 120 mm = 12 cm hoog komen. Zeker genoeg om de enkel te bereiken.
