Ar kada nors matėte žaibišką smūgį ar patyrėte šoką palietę durų rankeną? Jei taip, pastebėjote veikiančių elektros krūvių galią. Teigiami ir neigiami elektriniai krūviai susidaro dėl mažų dalelių, vadinamų elektronais, judėjimo. Nors elektronai yra tokie maži, kad jų net negalima pamatyti naudojant mikroskopą, galite pamatyti, kaip susidaro teigiami ir neigiami krūviai, tiesiog naudojant daiktus savo namuose.
Elektronai ir įkrovimas
•••„DanComaniciu“ / „iStock“ / „Getty Images“
Jau galite žinoti, kad visa materija susideda iš mikroskopinių dalelių, vadinamų atomais. Tačiau atomus sudaro dar mažesnės dalelės, vadinamos elektronais, protonais ir neutronais. Protonai yra atomo centre arba branduolyje ir turi teigiamą krūvį; neutronai taip pat randami branduolyje, tačiau neturi krūvio. Elektronai skrieja aplink branduolį ir yra neigiamai įkrauti.
Paprastai atomas turi vienodą protonų ir elektronų skaičių. Tačiau kadangi elektronai yra išorinėje atomo dalyje, jie kartais pereis iš vieno atomo ar atomų grupės į kitą. Kai atomas ar atomų grupė turi daugiau elektronų nei protonai, tai yra
neigiamai įkrautas. Kai atomas ar atomų grupė turi daugiau protonų nei elektronai, tai yra teigiamai įkrautas. Atomas ar atomų grupė, turintys tą patį protonų ir elektronų skaičių, yra neutraliai įkrautas.Kaip sukurti teigiamą mokestį
•••sarahdoow / iStock / Getty Images
Jei kada nors įtrynėte balioną į plaukus ir panaudojote jį, kad plaukai atsistotų, jau žinote, kaip pakelti teigiamus ir neigiamus krūvius. Kai tik atomai trinasi vienas į kitą, elektronai gali persikelti tarp jų. Tai reiškia, kad objektas negali būti teigiamai įkrautas, nebent kitas objektas tampa neigiamai įkrautas; tie elektronai turi kažkur eiti. Kai įtrynėte balioną į plaukus, elektronai iš jūsų plauko atomų persikėlė į balione esančius atomus, todėl jūsų plaukai buvo teigiamai įkrauti, o balionas - neigiamai.
Jūsų plaukai atsistoja, nes daiktai su priešingais krūviais traukia vienas kitą. Galbūt jūs taip pat prilipote balioną prie vienos iš savo namų sienų. Taip yra todėl, kad įelektrintus daiktus, tiek teigiamus, tiek neigiamus, taip pat traukia neutraliai įkrauti daiktai, pavyzdžiui, siena. Tačiau jei balioną priartintumėte prie kito baliono, kurį pakraunate tokiu būdu, abu balionai atitoltų vienas nuo kito. Taip yra todėl, kad du to paties krūvio objektai, tiek teigiami, tiek neigiami, visada atstumia vienas kitą.
Triboelektrinė serija
•••sedmak / iStock / Getty Images
Jūs matėte, kaip elektronai pereina nuo jūsų plaukų į balioną, kai juos trinate vienas į kitą. Bet kodėl jie nuo jūsų plaukų persikėlė į balioną, o ne atvirkščiai? Atliekant šį eksperimentą, balionas visada bus neigiamai įkrautas, nes tam tikros medžiagos lengviau nei kitos atsisako elektronų, baliono guma visada bus lengviau paimti elektronus iš jūsų plaukų nei plaukai. balionas.
A triboelektrinės serijos yra sąrašas, parodantis, kaip skirtingoms medžiagoms lengva paimti elektronus iš vienos kitos. Kuo žemesnė medžiaga yra triboelektrinėse serijose, tuo didesnė tikimybė, kad ji taps neigiamai įkrauta. Medžiaga gali paimti elektronus iš bet kokių serijoje esančių medžiagų. Pavyzdžiui, paimkite šias triboelektrines serijas:
Plaukų stiklo popieriaus vilnos vinilo latekso teflonas
Galite pastebėti, kad trinant tefloną bet kuriai kitai šiame sąraše esančiai medžiagai, šios medžiagos bus teigiamai įkrautos, nes teflonas gali paimti iš visų jų elektronus. Ir bet kuri šiame sąraše esanti medžiaga gali neigiamai įkrauti paimdama iš plaukų elektronus.
Kodėl trenkia žaibas?
•••„Evgeniy1“ / „iStock“ / „Getty Images“
Teigiami ir neigiami krūviai taip pat yra priežastis, dėl kurios perkūnijos metu žaibas trenkia. Perkūno debesys susidaro, kai šaltyje, viršutinėse atmosferos dalyse vandens lašeliai sustingsta ir krenta; tuo pačiu metu aukštupyje vandens garai išnešiojami. Krentantis ir kylantis vanduo trinasi vienas į kitą: krentantis vanduo tampa neigiamai įkrautas, o kylantis - teigiamai. Dėl to perkūnijos debesys yra neigiamai įkrauti apačioje, o teigiamai - viršuje.
Paprastai, kadangi įkrautą objektą traukia neutraliai įkrautas objektas, perkūno debesyje esantys elektronai lėtai tekėtų į neutraliai įkrautą žemę. Tačiau oras tarp debesies ir žemės tarnauja kaip izoliatorius, medžiaga, neleidžianti elektronams lengvai ja judėti. Tačiau kai debesies dugne susikaupia pakankamai stiprus neigiamas krūvis, net oras negali jo sustabdyti. Visi elektronai vienu metu šokinėja į žemę žaibo smūgio pavidalu.