Har du noen gang sett et lynnedslag eller blitt sjokkert når du berørte en dørhåndtak? I så fall har du observert kraften til elektriske ladninger i aksjon. Positive og negative elektriske ladninger opprettes fra bevegelsen av små partikler som kalles elektroner. Mens elektroner er så små at de ikke en gang kan sees med et mikroskop, kan du se hvordan positive og negative ladninger dannes bare ved å bruke gjenstander i ditt eget hus.
Elektroner og lading
•••DanComaniciu / iStock / Getty Images
Du vet kanskje allerede at all materie består av mikroskopiske partikler som kalles atomer. Atomer består imidlertid av enda mindre partikler som kalles elektroner, protoner og nøytroner. Protoner finnes i sentrum, eller kjernen, til et atom, og har en positiv ladning; nøytroner finnes også i kjernen, men har ingen ladning. Elektroner kretser rundt kjernen og er negativt ladet.
Normalt har et atom like mange protoner og elektroner. Imidlertid, fordi elektroner finnes i den ytre delen av et atom, vil de noen ganger bevege seg fra ett atom eller en gruppe atomer til et annet. Når et atom eller en gruppe av atomer har flere elektroner enn protoner, er det det
negativt ladet. Når et atom eller en gruppe atomer har flere protoner enn elektroner, er det det positivt ladet. Et atom eller en gruppe atomer som har samme antall protoner og elektroner er nøytralt ladet.Hvordan lage en positiv kostnad
•••sarahdoow / iStock / Getty Images
Hvis du noen gang har gnidd en ballong i håret ditt og brukt den til å få håret til å stå opp, vet du allerede hvordan du kan lage positive og negative ladninger. Når atomer gni seg mot hverandre, kan elektroner overføre mellom dem. Dette betyr at et objekt ikke kan bli positivt ladet med mindre et annet objekt blir negativt ladet; disse elektronene må gå et sted. Når du gned ballongen i håret ditt, beveget elektroner seg fra atomene i håret inn i atomene i ballongen, noe som gjør håret positivt ladet og ballongen negativt ladet.
Håret ditt står opp fordi gjenstander med motsatte ladninger tiltrekkes av hverandre. Du har kanskje også stukket ballongen til en av veggene i huset ditt. Dette er fordi ladede gjenstander, enten positive eller negative, også tiltrekkes av nøytralt ladede gjenstander, som veggen. Imidlertid, hvis du brakte ballongen nær en annen ballong du ladet på denne måten, ville de to ballongene bevege seg bort fra hverandre. Dette er fordi to objekter med samme ladning, enten positive eller negative, alltid frastøter hverandre.
Triboelektrisk serie
•••sedmak / iStock / Getty Images
Du har sett hvordan elektronene beveger seg fra håret ditt til ballongen når du gni dem mot hverandre. Men hvorfor flyttet de fra håret ditt til ballongen og ikke omvendt? Ballongen vil alltid ende opp negativt ladet i dette eksperimentet, fordi visse stoffer gir opp elektroner lettere enn andre, og det vil alltid være lettere for gummien i ballongen å ta elektroner fra håret ditt enn for håret å ta elektroner fra ballong.
EN triboelektriske serier er en liste som viser hvor enkelt det er for forskjellige stoffer å ta elektroner fra hverandre. Jo lavere et stoff er i en triboelektrisk serie, desto mer sannsynlig er det at det blir negativt ladet. Et stoff kan ta elektroner fra alle stoffer over det i serien. Ta for eksempel følgende triboelektriske serier:
Hår Glass Papir Ull Vinyl Latex Teflon
Du kan se at å gni teflon på noen av de andre stoffene på denne listen vil gjøre disse materialene positivt ladede, fordi teflonet kan ta elektroner fra dem alle. Og ethvert stoff på denne listen kan bli negativt ladet ved å ta elektroner fra håret ditt.
Hvorfor slår lynet?
•••Evgeniy1 / iStock / Getty Images
Positive og negative ladninger er også grunnen til at lyn slår til under tordenvær. Tordenskyer dannes når vanndråper i den kalde, øvre delen av atmosfæren fryser fast og faller; på samme tid fører opptrekk vanndamp opp. Det fallende og stigende vannet gni mot hverandre: Det fallende vannet blir negativt ladet, og det stigende vannet blir positivt ladet. På grunn av dette er tordenværet negativt ladet på bunnen og positivt ladet på toppen.
Normalt, fordi et ladet objekt tiltrekkes av et nøytralt ladet objekt, vil elektronene i tordenværet sakte strømme til den nøytralt ladede bakken. Luften mellom skyen og bakken fungerer imidlertid som en isolering, et stoff som forhindrer elektroner i å bevege seg lett gjennom det. Men når en sterk nok negativ ladning bygger seg opp i bunnen av skyen, kan ikke luften stoppe den. Elektronene hopper alle til bakken på en gang i form av et lynnedslag.