Έχετε δει ποτέ αστραπή ή σοκαριστήκατε όταν αγγίξατε ένα πόμολο; Εάν ναι, έχετε παρατηρήσει τη δύναμη των ηλεκτρικών φορτίων σε δράση. Θετικά και αρνητικά ηλεκτρικά φορτία δημιουργούνται από την κίνηση μικροσκοπικών σωματιδίων που ονομάζονται ηλεκτρόνια. Ενώ τα ηλεκτρόνια είναι τόσο μικρά που δεν μπορούν καν να φανούν με μικροσκόπιο, μπορείτε να δείτε πόσο θετικά και αρνητικά φορτία σχηματίζονται μόνο χρησιμοποιώντας αντικείμενα στο σπίτι σας.
Ηλεκτρόνια και φόρτιση
•••DanComaniciu / iStock / Getty Images
Ίσως γνωρίζετε ήδη ότι όλη η ύλη αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια που ονομάζονται άτομα. Ωστόσο, τα άτομα αποτελούνται από ακόμη μικρότερα σωματίδια που ονομάζονται ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια. Τα πρωτόνια βρίσκονται στο κέντρο ή στον πυρήνα ενός ατόμου και έχουν θετικό φορτίο. Τα νετρόνια βρίσκονται επίσης στον πυρήνα αλλά δεν έχουν καμία επιβάρυνση. Τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα και είναι αρνητικά φορτισμένα.
Κανονικά, ένα άτομο έχει ίσο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων. Ωστόσο, επειδή τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στο εξωτερικό μέρος ενός ατόμου, μερικές φορές θα μετακινούνται από ένα άτομο ή ομάδα ατόμων σε άλλο. Όταν ένα άτομο ή μια ομάδα ατόμων έχει περισσότερα ηλεκτρόνια από τα πρωτόνια, είναι
αρνητικά φορτισμένο. Όταν ένα άτομο ή μια ομάδα ατόμων έχει περισσότερα πρωτόνια από τα ηλεκτρόνια, είναι θετικά φορτισμένο. Ένα άτομο ή ομάδα ατόμων που έχει τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων είναι ουδέτερα φορτισμένο.Πώς να δημιουργήσετε μια θετική χρέωση
•••sarahdoow / iStock / Getty Images
Εάν έχετε τρίψει ποτέ ένα μπαλόνι στα μαλλιά σας και το έχετε χρησιμοποιήσει για να σηκώσετε τα μαλλιά σας, γνωρίζετε ήδη πώς να κάνετε θετικά και αρνητικά φορτία. Κάθε φορά που τα άτομα τρίβονται μεταξύ τους, τα ηλεκτρόνια μπορούν να μεταφέρονται μεταξύ τους. Αυτό σημαίνει ότι ένα αντικείμενο δεν μπορεί να φορτιστεί θετικά εκτός εάν ένα άλλο αντικείμενο φορτιστεί αρνητικά. αυτά τα ηλεκτρόνια πρέπει να πάνε κάπου. Όταν τρίβετε το μπαλόνι στα μαλλιά σας, τα ηλεκτρόνια μετακινήθηκαν από τα άτομα στα μαλλιά σας στα άτομα του μπαλονιού, κάνοντας τα μαλλιά σας θετικά φορτισμένα και το μπαλόνι φορτισμένο αρνητικά.
Τα μαλλιά σας σηκώνουν επειδή αντικείμενα με αντίθετα φορτία έλκονται μεταξύ τους. Μπορεί επίσης να έχετε κολλήσει το μπαλόνι σε έναν από τους τοίχους του σπιτιού σας. Αυτό συμβαίνει επειδή τα φορτισμένα αντικείμενα, είτε θετικά είτε αρνητικά, προσελκύονται επίσης σε ουδέτερα φορτισμένα αντικείμενα, όπως στον τοίχο. Ωστόσο, εάν φέρετε το μπαλόνι κοντά σε ένα άλλο μπαλόνι που φορτίσατε με αυτόν τον τρόπο, τα δύο μπαλόνια θα απομακρύνθηκαν το ένα από το άλλο. Αυτό συμβαίνει επειδή δύο αντικείμενα με την ίδια φόρτιση, είτε θετικά είτε αρνητικά, απωθούν πάντοτε το ένα το άλλο.
Triboelectric σειρά
•••sedmak / iStock / Getty Images
Έχετε δει πώς τα ηλεκτρόνια μετακινούνται από τα μαλλιά σας στο μπαλόνι όταν τα τρίβετε μεταξύ τους. Αλλά γιατί κινήθηκαν από τα μαλλιά σας στο μπαλόνι και όχι το αντίστροφο; Το μπαλόνι θα καταλήγει πάντα αρνητικά φορτισμένο σε αυτό το πείραμα, επειδή ορισμένες ουσίες εγκαταλείπουν τα ηλεκτρόνια πιο εύκολα από άλλα, και θα είναι πάντα ευκολότερο για το λάστιχο στο μπαλόνι να παίρνει ηλεκτρόνια από τα μαλλιά σας από ότι τα μαλλιά σας να παίρνουν ηλεκτρόνια από το μπαλόνι.
ΕΝΑ τριβοηλεκτρική σειρά είναι μια λίστα που δείχνει πόσο εύκολο είναι να λαμβάνουν ηλεκτρόνια μεταξύ τους διαφορετικές ουσίες. Όσο χαμηλότερη είναι μια ουσία σε μια τριβοηλεκτρική σειρά, τόσο πιθανότερο είναι να φορτιστεί αρνητικά. Μια ουσία μπορεί να πάρει ηλεκτρόνια από οποιεσδήποτε ουσίες πάνω από αυτήν στη σειρά. Για παράδειγμα, ακολουθήστε τις ακόλουθες τριβοηλεκτρικές σειρές:
Μαλλιά από γυαλί μαλλί βινύλιο λατέξ τεφλόν
Μπορείτε να δείτε ότι το τρίψιμο του τεφλόν σε οποιαδήποτε από τις άλλες ουσίες αυτής της λίστας θα καταστήσει αυτά τα υλικά θετικά φορτισμένα, επειδή το τεφλόν μπορεί να πάρει ηλεκτρόνια από όλα αυτά. Και οποιαδήποτε ουσία σε αυτήν τη λίστα μπορεί να φορτιστεί αρνητικά λαμβάνοντας ηλεκτρόνια από τα μαλλιά σας.
Γιατί το Lightning Strike;
•••Evgeniy1 / iStock / Getty Images
Τα θετικά και αρνητικά φορτία είναι επίσης ο λόγος που κεραυνός χτυπά κατά τη διάρκεια καταιγίδων. Τα κεραυνά σχηματίζονται όταν σταγονίδια νερού στο κρύο, τα ανώτερα μέρη της ατμόσφαιρας παγώνουν στερεά και πέφτουν. Ταυτόχρονα, οι αναλήψεις μεταφέρουν υδρατμούς. Το νερό που πέφτει και αυξάνεται το ένα το άλλο: Το νερό που πέφτει φορτίζεται αρνητικά και το νερό που αυξάνεται φορτίζεται θετικά. Εξαιτίας αυτού, το thundercloud φορτίζεται αρνητικά στο κάτω μέρος και θετικά φορτίζεται στην κορυφή.
Κανονικά, επειδή ένα φορτισμένο αντικείμενο προσελκύεται σε ένα ουδέτερα φορτισμένο αντικείμενο, τα ηλεκτρόνια στο thundercloud θα ρέουν αργά στο ουδέτερα φορτισμένο έδαφος. Ωστόσο, ο αέρας ανάμεσα στο σύννεφο και το έδαφος χρησιμεύει ως απομονωτήρας, μια ουσία που εμποδίζει τα ηλεκτρόνια να κινούνται εύκολα. Αλλά μόλις δημιουργηθεί ένα αρκετά ισχυρό αρνητικό φορτίο στο κάτω μέρος του νέφους, ακόμη και ο αέρας δεν μπορεί να το σταματήσει. Όλα τα ηλεκτρόνια πηδούν αμέσως στο έδαφος με τη μορφή αστραπής.