Oletko koskaan nähnyt salamaniskun tai järkyttynyt, kun kosketit ovenkahvaa? Jos on, olet havainnut sähkövarausten voiman toiminnassa. Positiiviset ja negatiiviset sähkövarat syntyvät elektronien pienempien hiukkasten liikkeestä. Vaikka elektronit ovat niin pieniä, ettei niitä voi edes nähdä mikroskoopilla, voit nähdä, kuinka positiiviset ja negatiiviset varaukset muodostuvat vain käyttämällä esineitä omassa talossa.
Elektronit ja lataus
•••DanComaniciu / iStock / Getty Images
Saatat jo tietää, että kaikki aine koostuu mikroskooppisista hiukkasista, joita kutsutaan atomiksi. Atomit koostuvat kuitenkin vielä pienemmistä hiukkasista, joita kutsutaan elektroniksi, protoniksi ja neutroniksi. Protonit löytyvät atomin keskiosasta tai ytimestä, ja niillä on positiivinen varaus; neutroneja löytyy myös ytimestä, mutta niillä ei ole varausta. Elektronit kiertävät ytimen ympäri ja ovat negatiivisesti varautuneita.
Normaalisti atomilla on sama määrä protoneja ja elektroneja. Koska elektronit löytyvät atomin ulommasta osasta, ne liikkuvat joskus yhdestä atomista tai atomiryhmästä toiseen. Kun atomissa tai atomiryhmässä on enemmän elektroneja kuin protoneja, niin on
negatiivisesti latautunut. Kun atomissa tai atomiryhmässä on enemmän protoneja kuin elektroneja, niin on positiivisesti ladattu. Atomi tai atomiryhmä, jolla on sama määrä protoneja ja elektroneja, on neutraalisti ladattu.Kuinka luoda positiivinen maksu
•••sarahdoow / iStock / Getty Images
Jos olet koskaan hieronut ilmapalloa hiuksissasi ja käyttänyt sitä saadaksesi hiuksesi seisomaan, tiedät jo, kuinka tehdä positiivisia ja negatiivisia varauksia. Aina kun atomit hierovat toisiaan vastaan, elektronit voivat siirtyä niiden välillä. Tämä tarkoittaa, että esineestä ei voi tulla positiivista varausta, ellei toinen esine lataudu negatiivisesti; näiden elektronien on mentävä jonnekin. Kun hieroit palloa hiuksissasi, elektronit siirtyivät hiusten atomeista ilmapallon atomeihin, jolloin hiuksesi olivat positiivisesti varautuneita ja ilmapallo negatiivisesti varautuneita.
Hiuksesi nousee ylös, koska kohteet, joilla on vastakkaiset varaukset, houkuttelevat toisiaan. Olet ehkä myös kiinnittänyt ilmapallon talosi toiseen seinään. Tämä johtuu siitä, että varautuneet esineet, olivatpa ne positiivisia tai negatiivisia, houkuttelevat myös neutraalisti varautuneita esineitä, kuten seinä. Jos kuitenkin tuot ilmapallon lähelle toista tällä tavalla lataamaasi ilmapalloa, nämä kaksi ilmapalloa siirtyisivät toisistaan. Tämä johtuu siitä, että kaksi samaa varausta sisältävää esinettä, joko positiivisia tai negatiivisia, hylkäävät aina toisensa.
Triboelectric -sarja
•••sedmak / iStock / Getty Images
Olet nähnyt, kuinka elektronit siirtyvät hiuksistasi ilmapalloon, kun hieroit niitä toisiaan vastaan. Mutta miksi he siirtyivät hiuksistasi ilmapalloon eivätkä päinvastoin? Ilmapallo loppuu aina negatiivisesti tässä kokeessa, koska tietyt aineet luovuttavat elektroneja helpommin kuin toiset, ja ilmapallon kumilla on aina helpompi ottaa elektroneja hiuksistasi kuin hiuksillasi elektroneja ilmapallo.
A triboelektrinen sarja on luettelo, joka osoittaa, kuinka helppoa eri aineilla on ottaa elektroneja toisistaan. Mitä alempi aine on triboelektrisissä sarjoissa, sitä todennäköisemmin siitä tulee negatiivisesti varautunut. Aine voi ottaa elektroneja mistä tahansa sarjan yläpuolella olevasta aineesta. Ota esimerkiksi seuraavat triboelektriset sarjat:
Hiuslasipaperivillavinyylilateksiteflon
Voit nähdä, että teflonin hierominen mihin tahansa muuhun tässä luettelossa olevaan aineeseen tekee näistä materiaaleista positiivisen varauksen, koska tefloni voi ottaa elektroneja kaikista niistä. Ja mikä tahansa tämän luettelon aine voi latautua negatiivisesti ottamalla elektroneja hiuksistasi.
Miksi salama iski?
•••Evgeniy1 / iStock / Getty Images
Positiiviset ja negatiiviset varaukset ovat myös syy salaman iskemiseen ukkosmyrskyn aikana. Ukkospilviä muodostuu, kun vesipisarat kylmässä, ilmakehän yläosat jäätyvät kiinteästi ja putoavat; samaan aikaan nousuputket vievät vesihöyryä ylöspäin. Putoava ja nouseva vesi hieroo toisiaan: Putoava vesi varautuu negatiivisesti ja nouseva vesi positiivisesti. Tämän vuoksi ukkospilvi on negatiivisesti varautunut pohjasta ja positiivisesti ylhäältä.
Normaalisti, koska ladattu esine houkuttelee neutraalisti varattua esinettä, ukkospilven elektronit virtaavat hitaasti neutraalisti varattuun maahan. Pilven ja maan välinen ilma toimii kuitenkin eristin, aine, joka estää elektroneja liikkumasta sen läpi helposti. Mutta kun pilven pohjaan on muodostunut riittävän vahva negatiivinen varaus, edes ilma ei voi pysäyttää sitä. Kaikki elektronit hyppäävät maahan kerralla salamaniskuina.