Heb je ooit een blikseminslag gezien of ben je geschrokken toen je een deurknop aanraakte? Als dat zo is, heb je de kracht van elektrische ladingen in actie gezien. Positieve en negatieve elektrische ladingen worden gecreëerd door de beweging van kleine deeltjes die elektronen worden genoemd. Hoewel elektronen zo klein zijn dat ze niet eens met een microscoop kunnen worden gezien, kun je zien hoe positieve en negatieve ladingen worden gevormd door gewoon voorwerpen in je eigen huis te gebruiken.
Elektronen en lading
•••DanComaniu/iStock/Getty Images
Je weet misschien al dat alle materie bestaat uit microscopisch kleine deeltjes die atomen worden genoemd. Atomen bestaan echter uit nog kleinere deeltjes die elektronen, protonen en neutronen worden genoemd. Protonen worden gevonden in het centrum of de kern van een atoom en hebben een positieve lading; neutronen komen ook voor in de kern, maar hebben geen lading. Elektronen draaien om de kern en zijn negatief geladen.
Normaal gesproken heeft een atoom een gelijk aantal protonen en elektronen. Omdat elektronen zich echter in het buitenste deel van een atoom bevinden, zullen ze soms van het ene atoom of de groep atomen naar het andere gaan. Wanneer een atoom of groep atomen meer elektronen dan protonen heeft, is het
Hoe een positieve lading te creëren?
•••sarahdoow/iStock/Getty Images
Als je ooit een ballon in je haar hebt gewreven en het hebt gebruikt om je haar rechtop te laten staan, weet je al hoe je positieve en negatieve ladingen kunt maken. Telkens wanneer atomen tegen elkaar wrijven, kunnen elektronen tussen hen worden overgedragen. Dit betekent dat een object niet positief geladen kan worden tenzij een ander object negatief geladen wordt; die elektronen moeten ergens heen. Wanneer je de ballon in je haar wreef, bewogen elektronen van de atomen in je haar naar de atomen in de ballon, waardoor je haar positief geladen werd en de ballon negatief geladen.
Je haar gaat rechtop staan omdat objecten met tegengestelde ladingen door elkaar worden aangetrokken. Misschien heb je de ballon ook aan een van de muren in je huis geplakt. Dit komt omdat geladen objecten, zowel positief als negatief, ook worden aangetrokken door neutraal geladen objecten, zoals de muur. Als je de ballon echter dicht bij een andere ballon zou brengen die je op deze manier hebt opgeladen, zouden de twee ballonnen van elkaar af bewegen. Dit komt omdat twee objecten met dezelfde lading, positief of negatief, elkaar altijd afstoten.
Tribo-elektrische serie
•••sedmak/iStock/Getty Images
Je hebt gezien hoe de elektronen van je haar naar de ballon gaan als je ze tegen elkaar wrijft. Maar waarom zijn ze van je haar naar de ballon gegaan en niet andersom? De ballon zal in dit experiment altijd negatief geladen zijn, omdat bepaalde stoffen gemakkelijker elektronen afstaan dan andere, en het zal altijd gemakkelijker zijn voor het rubber in de ballon om elektronen uit je haar te halen dan voor je haar om elektronen uit de ballon.
EEN tribo-elektrische serie is een lijst die laat zien hoe gemakkelijk het is voor verschillende stoffen om elektronen van elkaar af te nemen. Hoe lager een stof op een tribo-elektrische reeks staat, hoe groter de kans dat deze negatief wordt geladen. Een stof kan elektronen opnemen van alle stoffen erboven in de reeks. Neem bijvoorbeeld de volgende tribo-elektrische reeksen:
Haar Glas Papier Wol Vinyl Latex Teflon
Je kunt zien dat het wrijven van teflon over een van de andere stoffen op deze lijst deze materialen positief geladen zal maken, omdat de teflon elektronen uit al deze stoffen kan opnemen. En elke stof op deze lijst kan negatief worden geladen door elektronen uit je haar te halen.
Waarom slaat de bliksem in?
•••Evgeniy1/iStock/Getty Images
Positieve en negatieve ladingen zijn ook de reden dat bliksem inslaat tijdens onweer. Onweerswolken ontstaan wanneer waterdruppels in de koude, bovenste delen van de atmosfeer bevriezen en vallen; tegelijkertijd dragen opwaartse stromingen waterdamp naar boven. Het vallende en stijgende water wrijven tegen elkaar aan: het vallende water wordt negatief geladen en het stijgende water wordt positief geladen. Hierdoor is de onweerswolk aan de onderkant negatief geladen en aan de bovenkant positief.
Normaal gesproken, omdat een geladen object wordt aangetrokken door een neutraal geladen object, zouden de elektronen in de onweerswolk langzaam naar de neutraal geladen grond stromen. De lucht tussen de wolk en de grond dient echter als een isolator, een stof die voorkomt dat elektronen er gemakkelijk doorheen gaan. Maar zodra een voldoende sterke negatieve lading zich op de bodem van de wolk opbouwt, kan zelfs de lucht het niet stoppen. De elektronen springen allemaal tegelijk naar de grond in de vorm van een blikseminslag.