ドアノブに触れたときに落雷を見たり、ショックを受けたりしたことはありますか？ もしそうなら、あなたは実際の電荷の力を観察しました。 正と負の電荷は、電子と呼ばれる小さな粒子の動きから生成されます。 電子は顕微鏡でも見ることができないほど小さいのですが、自分の家にあるものを使うだけで、正と負の電荷がどのように形成されるかを見ることができます。
電子と電荷
•••DanComaniciu / iStock /ゲッティイメージズ
あなたはすでにすべての物質が原子と呼ばれる微細な粒子で構成されていることを知っているかもしれません。 ただし、原子は、電子、陽子、中性子と呼ばれるさらに小さな粒子で構成されています。 陽子は原子の中心または原子核にあり、正の電荷を持っています。 中性子も原子核にありますが、電荷はありません。 電子は原子核を周回し、負に帯電します。
通常、原子は同じ数の陽子と電子を持っています。 ただし、電子は原子の外側にあるため、ある原子または原子のグループから別の原子に移動することがあります。 原子または原子のグループが陽子よりも多くの電子を持っている場合、それは 負に帯電. 原子または原子のグループが電子よりも多くの陽子を持っている場合、それは 正に帯電. 陽子と電子の数が同じである原子または原子のグループは 中性に帯電.
正電荷を作成する方法
•••sarahdoow / iStock /ゲッティイメージズ
風船を髪にこすりつけて髪を立てるのに使ったことがあるなら、正と負の電荷を作る方法をすでに知っています。 原子が互いにこすり合うときはいつでも、電子はそれらの間を移動することができます。 これは、別のオブジェクトが負に帯電しない限り、オブジェクトが正に帯電することができないことを意味します。 それらの電子はどこかに行かなければなりません。 風船を髪にこすりつけると、電子が髪の原子から風船の原子に移動し、髪が正に帯電し、風船が負に帯電します。
反対の電荷を持つ物体が互いに引き付け合うため、髪が立ちます。 また、家の壁の1つに風船を貼り付けた可能性もあります。 これは、正または負にかかわらず、帯電したオブジェクトが壁などの中性に帯電したオブジェクトにも引き付けられるためです。 ただし、この方法で充電した別のバルーンにバルーンを近づけると、2つのバルーンが互いに離れます。 これは、正または負にかかわらず、同じ電荷を持つ2つのオブジェクトが常に互いに反発するためです。
摩擦電気シリーズ
•••sedmak / iStock /ゲッティイメージズ
電子を互いにこすり合わせると、電子が髪の毛から風船にどのように移動するかを見てきました。 しかし、なぜ彼らはあなたの髪の毛から風船に移動し、その逆ではなかったのですか？ この実験では、特定の物質が他の物質よりも電子を放出しやすいため、バルーンは常に負に帯電します。 バルーン内のゴムは、髪の毛から電子を奪うよりも、髪の毛から電子を奪う方が常に簡単です。 バルーン。
A 摩擦電気シリーズ は、さまざまな物質が互いに電子を奪うのがいかに簡単かを示すリストです。 摩擦電気系列の物質が低いほど、負に帯電する可能性が高くなります。 物質は、その上にある一連の物質から電子を受け取ることができます。 たとえば、次の摩擦電気シリーズを考えてみましょう。
ヘアガラスペーパーウールビニールラテックステフロン
テフロンはそれらすべてから電子を奪うことができるので、このリストの他の物質のいずれかでテフロンをこすると、これらの材料が正に帯電することがわかります。 そして、このリストにある物質は、髪の毛から電子を奪うことによって負に帯電する可能性があります。
なぜ落雷するのですか？
•••Evgeniy1 / iStock /ゲッティイメージズ
正と負の電荷は、雷雨の際に落雷する理由でもあります。 雷雲は、大気の上部の冷たい水滴が固まって落下すると形成されます。 同時に、上昇気流は水蒸気を運びます。 落下する水と上昇する水は互いに擦れ合います。落下する水は負に帯電し、上昇する水は正に帯電します。 このため、雷雲は下部が負に帯電し、上部が正に帯電します。
通常、帯電した物体は中性に帯電した物体に引き付けられるため、雷雲の中の電子はゆっくりと中性に帯電した地面に流れます。 しかし、雲と地面の間の空気は、 インシュレータ、電子が通過しにくい物質。 しかし、雲の底に十分に強い負の電荷が蓄積されると、空気でさえそれを止めることはできません。 電子はすべて、落雷の形で一度に地面にジャンプします。