Kas olete kunagi näinud välgulööki või saanud šoki, kui puudutasite uksepiida? Kui jah, siis olete jälginud toimivate elektrilaengute võimsust. Positiivsed ja negatiivsed elektrilaengud tekivad väikeste elektronideks nimetatud osakeste liikumisest. Kuigi elektronid on nii väikesed, et neid pole mikroskoobiga isegi näha, näete, kuidas tekivad positiivsed ja negatiivsed laengud, kasutades ainult oma maja esemeid.
Elektronid ja laadimine
•••DanComaniciu / iStock / Getty Images
Võite juba teada, et kogu aine koosneb mikroskoopilistest osakestest, mida nimetatakse aatomiteks. Kuid aatomid koosnevad veelgi väiksematest osakestest, mida nimetatakse elektronideks, prootoniteks ja neutroniteks. Prootonid asuvad aatomi keskmes või tuumas ja neil on positiivne laeng; neutroneid leidub ka tuumas, kuid neil pole laengut. Elektronid tiirlevad tuuma ümber ja on negatiivselt laetud.
Tavaliselt on aatomil võrdne arv prootoneid ja elektrone. Kuna elektronid asuvad aatomi välimises osas, liiguvad nad mõnikord ühest aatomist või aatomirühmast teise. Kui aatomil või aatomirühmal on rohkem elektrone kui prootonitel, on see ka
Kuidas luua positiivset laengut
•••sarahdoow / iStock / Getty Images
Kui olete kunagi õhupalli juustesse hõõrunud ja kasutanud seda juuste püsti ajamiseks, teate juba, kuidas positiivseid ja negatiivseid laenguid teha. Alati, kui aatomid üksteise vastu hõõruvad, võivad elektronid nende vahel üle kanduda. See tähendab, et objekt ei saa positiivselt laetud, kui mõni teine objekt ei muutu negatiivseks; need elektronid peavad kuhugi minema. Kui hõõrusite ballooni juustesse, liikusid elektronid juukses olevatest aatomitest õhupalli aatomitesse, muutes juuksed positiivselt ja õhupall negatiivselt laetud.
Teie juuksed tõusevad püsti, sest vastupidise laenguga esemed tõmbuvad üksteise poole. Võib-olla olete ka õhupalli oma maja ühe seina külge kleepinud. Seda seetõttu, et laetud objektid, olgu need siis positiivsed või negatiivsed, tõmbavad ligi ka neutraalselt laetud esemeid, näiteks seina. Kui tooksite õhupalli teise sel viisil laaditud õhupalli lähedale, liiguksid kaks õhupalli üksteisest eemale. Seda seetõttu, et kaks sama laenguga objekti, olgu see siis positiivne või negatiivne, tõrjuvad alati üksteist.
Triboelektriline seeria
•••sedmak / iStock / Getty Images
Olete näinud, kuidas elektronid liiguvad teie juustest õhupallini, kui te neid üksteise vastu hõõrusite. Kuid miks nad kolisid teie juustest õhupallini ja mitte vastupidi? Õhupall on selles katses alati negatiivselt laetud, sest teatud ained loobuvad elektronidest kergemini kui teised, ja õhupalli kummil on alati lihtsam juukseid elektrone võtta kui juustel elektrone õhupall.
A triboelektriline seeria on loetelu, mis näitab, kui lihtne on erinevatel ainetel üksteiselt elektrone võtta. Mida madalam on aine triboelektrilises seerias, seda tõenäolisemalt muutub see negatiivselt laetud. Aine võib võtta elektronid kõigist selle seerias olevatest ainetest. Võtke näiteks järgmised triboelektrilised seeriad:
Juukseklaasist paberivill vinüüllateks teflon
Näete, et teflooni hõõrdumine mõne muu selles loetelus oleva aine suhtes muudab need materjalid positiivselt laetud, sest teflon võib neilt kõigilt võtta elektrone. Ja mis tahes selles loetelus sisalduv aine võib negatiivselt laetud, võttes juustest elektrone.
Miks välk lööb?
•••Evgeniy1 / iStock / Getty Images
Positiivsed ja negatiivsed laengud on ka põhjus, miks äike ajal välk lööb. Äikesepilved tekivad siis, kui veepiisad külmas, atmosfääri ülemistes osades külmuvad tahkeks ja langevad; samal ajal kannavad ülesvoolud veeauru üles. Langev ja tõusev vesi hõõruvad üksteist: langev vesi laeb negatiivselt ja tõusev vesi positiivselt. Seetõttu on äikesepilv põhjas negatiivselt ja pealt positiivselt laetud.
Tavaliselt, kuna laetud objekti tõmbab ligi neutraalselt laetud objekt, voolaksid äikesepilves olevad elektronid aeglaselt neutraalselt laetud maapinnale. Kuid pilve ja maa vahel olev õhk toimib õhuna isolaator, aine, mis takistab elektronidel selle hõlpsat liikumist. Kuid kui pilve põhjas on piisavalt tugev negatiivne laeng, ei suuda isegi õhk seda peatada. Kõik elektronid hüppavad pikselöögina korraga maapinnale.