כיצד אובייקט טעון חיובי?

האם ראית אי פעם מכת ברק או הזדעזעת כשנגעת בידית הדלת? אם כן, הבחנת בכוחם של מטענים חשמליים בפעולה. מטענים חשמליים חיוביים ושליליים נוצרים מתנועת חלקיקים זעירים הנקראים אלקטרונים. אמנם אלקטרונים כל כך קטנים שהם אפילו לא נראים במיקרוסקופ, אך אתה יכול לראות כיצד נוצרים מטענים חיוביים ושליליים רק על ידי שימוש בפריטים בבית שלך.

•••DanComaniciu / iStock / Getty Images

אולי כבר תדעו שכל החומר מורכב מחלקיקים מיקרוסקופיים הנקראים אטומים. עם זאת, אטומים מורכבים מחלקיקים קטנים עוד יותר הנקראים אלקטרונים, פרוטונים ונויטרונים. פרוטונים נמצאים במרכז, או בגרעין, של אטום, ויש להם מטען חיובי; נויטרונים נמצאים גם בגרעין אך אין להם מטען. אלקטרונים מקיפים את הגרעין ונטענים שלילית.

בדרך כלל, לאטום יש מספר שווה של פרוטונים ואלקטרונים. עם זאת, מכיוון שאלקטרונים נמצאים בחלקו החיצוני של האטום, הם יעברו לעתים מאטום אחד או מקבוצת אטומים לאחרת. כאשר לאטום או קבוצת אטומים יש יותר אלקטרונים מאשר פרוטונים, זה כן טעונה שלילית. כאשר לאטום או לקבוצת אטומים יש יותר פרוטונים מאשר אלקטרונים, זה כן טעון במטען חיובי. אטום או קבוצת אטומים שיש להם מספר זהה של פרוטונים ואלקטרונים הוא טעון ניטרלי.

•••sarahdoow / iStock / Getty Images

אם אי פעם שיפשפת בלון בשיער שלך והשתמשת בו בכדי לגרום לשיער שלך לעמוד, אתה כבר יודע לעשות מטענים חיוביים ושליליים. בכל פעם שאטומים מתחככים זה בזה, אלקטרונים יכולים להעביר ביניהם. משמעות הדבר היא שאובייקט אינו יכול להיות טעון חיובי אלא אם כן אובייקט אחר הופך לטעון שלילית; האלקטרונים האלה צריכים ללכת לאנשהו. כששפשפת את הבלון בשיערך, אלקטרונים עברו מהאטומים בשערך לאטומים שבבלון, מה שהופך את השיער שלך לטעון חיובי והבלון טעון שלילית.

השיער שלך עומד מכיוון שחפצים עם מטענים מנוגדים נמשכים זה לזה. יתכן שהדבקתם גם את הבלון לאחד הקירות בביתכם. הסיבה לכך היא שחפצים טעונים, בין אם הם חיוביים או שליליים, נמשכים גם לאובייקטים טעונים ניטרליים, כמו הקיר. עם זאת, אם קירבתם את הבלון לבלון אחר שהטענתם בדרך זו, שני הבלונים היו מתרחקים זה מזה. הסיבה לכך היא ששני עצמים עם אותו מטען, בין אם הם חיוביים ובין אם הם שליליים, תמיד דוחים זה את זה.

•••sedmak / iStock / Getty Images

ראית איך האלקטרונים עוברים מהשיער שלך לבלון כשאת מתחככת אחד בשני. אבל למה הם עברו מהשיער שלך לבלון ולא להפך? הבלון תמיד יסתיים בניסוי שלילי בניסוי זה, מכיוון שחומרים מסוימים מוותרים על אלקטרונים בקלות רבה יותר מאחרים, ותמיד יהיה קל יותר לגומי שבבלון לקחת אלקטרונים מהשיער שלך מאשר לשיער שלך לקחת אלקטרונים מה בַּלוֹן.

א סדרה טריבואלקטרית היא רשימה שמראה כמה קל לחומרים שונים לקחת אלקטרונים אחד מהשני. ככל שהחומר נמוך יותר בסדרה טריבואלקטרית, כך הסיכוי שהוא יהיה טעון שלילית. חומר יכול לקחת אלקטרונים מכל החומרים שמעליו בסדרה. לדוגמה, קח את הסדרה הטריבואלקטרית הבאה:

שיער צמר נייר זכוכית שיער ויניל לטקס טפלון

ניתן לראות כי שפשוף טפלון על כל אחד מהחומרים האחרים ברשימה זו יהפוך חומרים אלה לטעונים חיוביים, מכיוון שהטפלון יכול לקחת אלקטרונים מכולם. וכל חומר ברשימה זו יכול להיות טעון שלילית על ידי לקיחת אלקטרונים משיערך.

•••Evgeniy1 / iStock / Getty Images

מטענים חיוביים ושליליים הם גם הסיבה שברק מכה במהלך סופות רעמים. סופת רעמים נוצרת כאשר טיפות מים בחלקים הקרים העליונים של האטמוספירה קופאות מוצקות ונופלות; יחד עם זאת, העומס מעלה אדי מים מעלה. המים הנופלים והמתגברים מתחככים זה בזה: המים הנופלים הופכים למטענים שליליים, והמים העולים הופכים למטענים חיוביים. מסיבה זו, סופת הרעמים נטענת שלילית בתחתית וטעונה חיובית מלמעלה.

בדרך כלל, מכיוון שאובייקט טעון נמשך לאובייקט טעון ניטרלי, האלקטרונים במעין הרעמים יזרמו אט אט לקרקע הטעונה ניטראלית. עם זאת האוויר בין הענן לקרקע משמש כ- מְבַדֵד, חומר המונע מאלקטרונים לנוע דרכו בקלות. אך ברגע שמצטבר מטען שלילי חזק מספיק בתחתית הענן, אפילו האוויר אינו יכול לעצור אותו. האלקטרונים קופצים בבת אחת לקרקע בצורה של מכת ברק.