Kako se objekt pozitivno naplaćuje?

Jeste li ikada vidjeli udar groma ili ste se šokirali kad ste dodirnuli kvaku? Ako je to slučaj, primijetili ste snagu električnih naboja u akciji. Pozitivni i negativni električni naboji stvaraju se od kretanja sitnih čestica zvanih elektroni. Iako su elektroni toliko mali da ih se ne može vidjeti ni mikroskopom, možete vidjeti kako nastaju pozitivni i negativni naboji samo upotrebom predmeta u vlastitoj kući.

•••DanComaniciu / iStock / Getty Images

Možda već znate da se sva materija sastoji od mikroskopskih čestica koje se nazivaju atomi. Međutim, atomi se sastoje od još manjih čestica zvanih elektroni, protoni i neutroni. Protoni se nalaze u središtu ili jezgri atoma i imaju pozitivan naboj; neutroni se također nalaze u jezgri, ali nemaju naboj. Elektroni kruže oko jezgre i negativno su nabijeni.

Obično atom ima jednak broj protona i elektrona. Međutim, budući da se elektroni nalaze u vanjskom dijelu atoma, oni će se ponekad premještati s jednog atoma ili skupine atoma na drugi. Kad atom ili skupina atoma ima više elektrona nego protona, to je

•••sarahdoow / iStock / Getty Images

Ako ste ikad utrljali balon u kosu i njime se kosa uspravila, već znate kako napraviti pozitivne i negativne naboje. Kad god se atomi trljaju jedni o druge, elektroni se mogu prenositi između njih. To znači da se objekt ne može pozitivno nabiti ako drugi objekt ne postane negativno nabijen; ti elektroni moraju nekamo otići. Kad ste trljali balon u kosu, elektroni su se preselili iz atoma u vašoj kosi u atome u balonu, čineći vašu kosu pozitivno nabijenom, a balon negativno nabijenom.

Kosa vam se uspravlja jer se međusobno privlače predmeti s suprotnim nabojima. Možda ste i balon zalijepili za jedan od zidova u svojoj kući. To je zato što nabijene predmete, bilo pozitivne ili negativne, privlače i neutralno nabijeni predmeti, poput zida. Međutim, ako ste balon približili drugom balonu koji ste napunili na ovaj način, dva bi se balona odmaknula jedan od drugog. To je zato što se dva predmeta s istim nabojem, bilo pozitivan ili negativan, uvijek odbijaju.

•••sedmak / iStock / Getty Images

Vidjeli ste kako se elektroni pomiču s vaše kose na balon kad ste ih trljali jedan o drugi. Ali zašto su se premjestili s vaše kose na balon, a ne obrnuto? Balon će u ovom eksperimentu uvijek završiti negativno nabijenim, jer se određene tvari predaju elektronima lakše od drugih, i gumi u balonu uvijek će biti lakše uzeti elektrone iz vaše kose nego vašoj kosi elektrone iz balon.

A triboelektrične serije je popis koji pokazuje koliko je lako različitim tvarima jedni drugima uzimati elektrone. Što je tvar niža u triboelektričnom nizu, to je veća vjerojatnost da će postati negativno nabijena. Tvar može uzeti elektrone iz bilo koje supstance iznad nje u nizu. Na primjer, uzmimo sljedeće triboelektrične serije:

Kosa stakleni papir vuna vinil lateks teflon

Možete vidjeti da će trljanje teflona o bilo koju drugu tvar s ovog popisa učiniti ove materijale pozitivno nabijenima, jer teflon može uzeti elektrone iz svih njih. A bilo koja tvar s ovog popisa može postati negativno nabijena uzimajući elektrone iz kose.

•••Evgeniy1 / iStock / Getty Images

Pozitivni i negativni naboji također su razlog udara groma za vrijeme grmljavine. Grmljavinski oblaci nastaju kad se kapljice vode u hladnom, gornji dijelovi atmosfere čvrsto smrznu i padnu; istodobno uzvodni kanali vode vodenu paru prema gore. Voda u padu i usponu trljaju se jedna o drugu: Voda u padu postaje negativno nabijena, a voda u usponu postaje pozitivno nabijena. Zbog toga je grmljavinski oblak na dnu negativno nabijen, a na vrhu pozitivno.

Obično, budući da nabijeni objekt privlači neutralno nabijeni objekt, elektroni u grmljavinskoj oblaku polako bi tekli prema neutralno nabijenom tlu. Međutim, zrak između oblaka i zemlje služi kao izolator, tvar koja sprečava lako kretanje elektrona kroz nju. No, kad se jednom na dnu oblaka nakupi dovoljno jak negativni naboj, čak ga ni zrak ne može zaustaviti. Svi elektroni odjednom skoče na zemlju u obliku udara groma.