Виждали ли сте някога удар на мълния или сте се шокирали, когато сте докоснали дръжка на вратата? Ако е така, вие сте наблюдавали силата на електрическите заряди в действие. Положителните и отрицателните електрически заряди се създават от движението на малки частици, наречени електрони. Докато електроните са толкова малки, че дори не могат да се видят с микроскоп, можете да видите как се образуват положителни и отрицателни заряди само като използвате предмети в собствената си къща.
Електрони и заряд
•••DanComaniciu / iStock / Getty Images
Може би вече знаете, че цялата материя се състои от микроскопични частици, наречени атоми. Атомите обаче са изградени от още по-малки частици, наречени електрони, протони и неутрони. Протоните се намират в центъра или ядрото на атома и имат положителен заряд; неутроните също се намират в ядрото, но нямат заряд. Електроните обикалят около ядрото и са заредени отрицателно.
Обикновено атомът има еднакъв брой протони и електрони. Тъй като обаче електроните се намират във външната част на атома, те понякога ще се преместят от един атом или група атоми в друг. Когато атом или група атоми има повече електрони, отколкото протони, това е така
отрицателно заредени. Когато атом или група атоми има повече протони, отколкото електрони, това е така положително заредени. Атом или група атоми, които имат еднакъв брой протони и електрони е неутрално заредени.Как да създадете положителна такса
•••sarahdoow / iStock / Getty Images
Ако някога сте търкали балон в косата си и сте го използвали, за да накарате косата си да се изправи, вече знаете как да правите положителни и отрицателни заряди. Винаги, когато атомите се втриват един в друг, електроните могат да се прехвърлят между тях. Това означава, че обектът не може да се зареди положително, освен ако друг обект не се зареди отрицателно; тези електрони трябва да отидат някъде. Когато търкате балона в косата си, електроните се преместват от атомите в косата ви в атомите в балона, правейки косата ви положително заредена, а балона отрицателно заредена.
Косата ви се изправя, защото предмети с противоположни заряди се привличат един към друг. Може също да сте залепили балона на една от стените в къщата си. Това е така, защото заредените обекти, независимо дали са положителни или отрицателни, също се привличат към неутрално заредени обекти, като стената. Ако обаче приближите балона до друг балон, който сте заредили по този начин, двата балона ще се отдалечат един от друг. Това е така, защото два обекта с един и същ заряд, независимо дали са положителни или отрицателни, винаги се отблъскват.
Трибоелектрични серии
•••sedmak / iStock / Getty Images
Виждали сте как електроните се придвижват от косата ви към балона, когато сте ги търкали един в друг. Но защо те се преместиха от косата ви към балона, а не обратното? Балонът винаги ще се окаже отрицателно зареден в този експеримент, защото някои вещества се отказват от електроните по-лесно от други, и винаги ще бъде по-лесно гумата в балона да вземе електрони от косата ви, отколкото косата ви да вземе електрони от балон.
A трибоелектрични серии е списък, който показва колко лесно е за различните вещества да вземат електрони един от друг. Колкото по-ниско е дадено вещество в трибоелектрична серия, толкова по-вероятно е то да стане отрицателно заредено. Едно вещество може да вземе електрони от всякакви вещества над него в серията. Например, вземете следните трибоелектрични серии:
Коса стъклена хартия вълна винил латекс тефлон
Можете да видите, че триенето на тефлон върху някое от другите вещества в този списък ще направи тези материали положително заредени, тъй като тефлонът може да приема електрони от всички тях. И всяко вещество от този списък може да се зареди отрицателно, като вземе електрони от косата ви.
Защо мълния удря?
•••Evgeniy1 / iStock / Getty Images
Положителните и отрицателните заряди също са причината мълниите да ударят по време на гръмотевични бури. Гръмотевични облаци се образуват, когато капчици вода в студа, горните части на атмосферата замръзнат твърдо и паднат; в същото време подемните потоци водят водни пари нагоре. Падащата и изгряващата вода се търкат една в друга: падащата вода се зарежда отрицателно, а надигащата се зарежда положително. Поради това гръмотевичният облак се зарежда отрицателно отдолу и положително зарежда отгоре.
Обикновено, тъй като зареден обект се привлича към неутрално зареден обект, електроните в гръмотевичния облак бавно ще текат към неутрално заредената земя. Въпреки това въздухът между облака и земята служи като изолатор, вещество, което пречи на електроните да се движат лесно през него. Но след като в дъното на облака се натрупа достатъчно силен отрицателен заряд, дори въздухът не може да го спре. Всички електрони скачат на земята наведнъж под формата на удар на мълния.