Vai esat kādreiz redzējuši zibens spērienu vai satriekti, kad pieskārāties durvju rokturim? Ja tā, jūs esat novērojis elektrisko lādiņu spēku darbībā. Pozitīvie un negatīvie elektriskie lādiņi rodas, pārvietojoties sīkām daļiņām, kuras sauc par elektroniem. Kaut arī elektroni ir tik mazi, ka tos pat nevar redzēt ar mikroskopu, jūs varat redzēt, kā veidojas pozitīvi un negatīvi lādiņi, tikai izmantojot priekšmetus savā mājā.
Elektroni un lādiņš
•••DanComaniciu / iStock / Getty Images
Jūs jau zināt, ka visu matēriju veido mikroskopiskas daļiņas, kuras sauc par atomiem. Tomēr atomus veido vēl mazākas daļiņas, ko sauc par elektroniem, protoniem un neitroniem. Protoni atrodas atoma centrā vai kodolā, un tiem ir pozitīvs lādiņš; neitroni ir atrodami arī kodolā, bet tiem nav lādiņa. Elektroni riņķo ap kodolu un ir negatīvi lādēti.
Parasti atomam ir vienāds protonu un elektronu skaits. Tomēr, tā kā elektroni atrodas atoma ārējā daļā, tie dažreiz pārvietosies no viena atoma vai atomu grupas uz otru. Kad atomā vai atomu grupā ir vairāk elektronu nekā protonu, tas tā ir
negatīvi uzlādēts. Kad atomā vai atomu grupā ir vairāk protonu nekā elektronu, tas tā ir pozitīvi uzlādēts. Atoms vai atomu grupa, kurai ir vienāds protonu un elektronu skaits, ir neitrāli uzlādēts.Kā izveidot pozitīvu maksu
•••sarahdoow / iStock / Getty Images
Ja jūs kādreiz esat berzējis balonu matos un izmantojis to, lai mati pieceltos, jūs jau zināt, kā veikt pozitīvas un negatīvas lādiņus. Ikreiz, kad atomi berzējas viens pret otru, elektroni var pāriet starp tiem. Tas nozīmē, ka objekts nevar kļūt pozitīvi uzlādēts, ja cits objekts nav negatīvi uzlādēts; tiem elektroniem kaut kur jāiet. Kad jūs berzējāt balonu matos, elektroni pārvietojās no matos esošajiem atomiem uz balonā esošajiem atomiem, padarot matus pozitīvi uzlādētu un balonu negatīvi uzlādētu.
Jūsu mati pieceļas, jo priekšmeti ar pretēju lādiņu viens otru piesaista. Iespējams, jūs arī esat pielīmējis balonu pie vienas no jūsu mājas sienām. Tas ir tāpēc, ka lādētos objektus, neatkarīgi no tā, vai tie ir pozitīvi vai negatīvi, piesaista arī neitrāli uzlādēti objekti, piemēram, siena. Tomēr, ja jūs balonu tuvinātu citam šādā veidā uzlādētam balonam, abi baloni attālinātos viens no otra. Tas ir tāpēc, ka divi objekti ar vienādu lādiņu - gan pozitīvi, gan negatīvi - vienmēr viens otru atgrūž.
Triboelektriskā sērija
•••sedmak / iStock / Getty Images
Jūs esat redzējuši, kā elektroni pāriet no jūsu matiem uz balonu, kad jūs tos berzējat viens otram. Bet kāpēc viņi pārgāja no jūsu matiem uz balonu, nevis otrādi? Šajā eksperimentā balons vienmēr būs negatīvi uzlādēts, jo dažas vielas vieglāk atsakās no elektroniem nekā citas, un gaisa balona gumijai vienmēr būs vieglāk noņemt elektronus no matiem, nekā matiem - elektronus no matiem balons.
A triboelektriskās sērijas ir saraksts, kas parāda, cik viegli dažādām vielām ir savstarpēji paņemt elektronus. Jo zemāk viela atrodas triboelektriskajā sērijā, jo lielāka iespēja, ka tā kļūs negatīvi uzlādēta. Viela var uzņemt elektronus no visām vielām, kas atrodas virs tās sērijā. Piemēram, ņemiet šādas triboelektriskās sērijas:
Matu stikla papīra vilnas vinila lateksa teflons
Var redzēt, ka, berzējot teflonu uz jebkuru citu vielu, kas atrodas šajā sarakstā, šie materiāli kļūs pozitīvi uzlādēti, jo teflons no visiem var paņemt elektronus. Un jebkura šī saraksta viela var negatīvi uzlādēt, ņemot matus no elektroniem.
Kāpēc notiek zibens spēriens?
•••Evgeniy1 / iStock / Getty Images
Pozitīvie un negatīvie lādiņi ir arī iemesls, kāpēc pērkona negaisa laikā zibens spērien. Pērkona mākoņi veidojas, kad ūdens pilieni aukstumā, atmosfēras augšdaļā sasalst un nokrīt; tajā pašā laikā paaugstinājumi pārnes ūdens tvaikus uz augšu. Krītošais un augošais ūdens berzējas viens pret otru: Krītošais ūdens kļūst negatīvi uzlādēts, un augošais - pozitīvi. Tāpēc pērkona mākonis ir negatīvi uzlādēts apakšā un pozitīvi uzlādēts augšpusē.
Parasti, tā kā uzlādētu objektu piesaista neitrāli uzlādēts objekts, pērkona mākoņa elektroni lēnām plūst uz neitrāli uzlādēto zemi. Tomēr gaiss starp mākoņu un zemi kalpo kā izolators, viela, kas neļauj elektroniem viegli pārvietoties pa to. Bet, kad mākoņa apakšā uzkrājas pietiekami spēcīgs negatīvs lādiņš, pat gaiss to nevar apturēt. Elektroni visi lēkā zemē uzreiz zibens spēriena veidā.
