Ați văzut vreodată un fulger sau v-ați șocat când ați atins un clanș? Dacă da, ați observat puterea încărcăturilor electrice în acțiune. Sarcinile electrice pozitive și negative sunt create din mișcarea particulelor minuscule numite electroni. În timp ce electronii sunt atât de mici încât nici măcar nu pot fi văzuți cu microscopul, puteți vedea cum se formează sarcini pozitive și negative doar folosind obiecte în propria casă.
Electroni și încărcare
•••DanComaniciu / iStock / Getty Images
S-ar putea să știți deja că toată materia este alcătuită din particule microscopice numite atomi. Cu toate acestea, atomii sunt alcătuite din particule chiar mai mici numite electroni, protoni și neutroni. Protonii se găsesc în centrul sau nucleul unui atom și au o sarcină pozitivă; neutronii se găsesc și în nucleu, dar nu au nicio sarcină. Electronii orbitează nucleul și sunt încărcați negativ.
În mod normal, un atom are un număr egal de protoni și electroni. Cu toate acestea, deoarece electronii se găsesc în partea exterioară a unui atom, uneori se vor deplasa de la un atom sau grup de atomi la altul. Când un atom sau un grup de atomi are mai mulți electroni decât protoni, este
încărcat negativ. Când un atom sau un grup de atomi are mai mulți protoni decât electroni, este incarcat pozitiv. Un atom sau grup de atomi care are același număr de protoni și electroni este încărcat neutru.Cum să creați o taxă pozitivă
•••sarahdoow / iStock / Getty Images
Dacă v-ați frecat vreodată un balon în păr și l-ați folosit pentru a vă ridica părul, știți deja cum să faceți încărcări pozitive și negative. Ori de câte ori atomii se freacă unul de celălalt, electronii se pot transfera între ei. Aceasta înseamnă că un obiect nu poate deveni încărcat pozitiv decât dacă un alt obiect devine încărcat negativ; acei electroni trebuie să meargă undeva. Când ți-ai frecat balonul în păr, electronii s-au deplasat din atomii din păr în atomii din balon, făcându-ți părul încărcat pozitiv și balonul încărcat negativ.
Părul tău se ridică, deoarece obiectele cu sarcini opuse sunt atrase unul de celălalt. S-ar putea să fi lipit și balonul de unul dintre pereții casei tale. Acest lucru se datorează faptului că obiectele încărcate, pozitive sau negative, sunt atrase și de obiectele încărcate neutru, cum ar fi peretele. Cu toate acestea, dacă ați apropia balonul de un alt balon pe care l-ați încărcat în acest fel, cele două baloane s-ar îndepărta unul de celălalt. Acest lucru se datorează faptului că două obiecte cu aceeași sarcină, fie că sunt pozitive sau negative, se resping întotdeauna reciproc.
Seria triboelectrică
•••sedmak / iStock / Getty Images
Ați văzut cum electronii se mișcă de la părul dvs. la balon când le-ați frecat unul împotriva celuilalt. Dar de ce s-au mutat de la părul tău la balon și nu invers? Balonul va ajunge întotdeauna încărcat negativ în acest experiment, deoarece anumite substanțe renunță la electroni mai ușor decât altele, și va fi întotdeauna mai ușor ca cauciucul din balon să ia electroni din păr decât ca părul dvs. să ia electroni din balon.
A serie triboelectrică este o listă care arată cât de ușor este ca diferite substanțe să ia electroni unul de la altul. Cu cât o substanță este mai mică pe o serie triboelectrică, cu atât este mai probabil să se încarce negativ. O substanță poate prelua electroni din orice substanță de deasupra acesteia din serie. De exemplu, luați următoarele serii triboelectrice:
Păr Sticlă Hârtie Lână Vinil Latex Teflon
Puteți vedea că frecarea teflonului pe oricare dintre celelalte substanțe de pe această listă va face ca aceste materiale să fie încărcate pozitiv, deoarece teflonul poate lua electroni din toate acestea. Și orice substanță din această listă poate deveni încărcată negativ prin preluarea electronilor din păr.
De ce fulgerează?
•••Evgeniy1 / iStock / Getty Images
Încărcăturile pozitive și negative sunt, de asemenea, motivul pentru care trăsnetul trece în timpul furtunilor. Nori de furtună se formează atunci când picăturile de apă din frigul, părțile superioare ale atmosferei îngheață solid și cad; în același timp, curenții ascendenți duc vapori de apă în sus. Apa care cade și crește se freacă una de cealaltă: apa care cade devine încărcată negativ, iar apa în creștere devine încărcată pozitiv. Din această cauză, norul tunetului este încărcat negativ în partea de jos și pozitiv în partea de sus.
În mod normal, deoarece un obiect încărcat este atras de un obiect încărcat neutru, electronii din norul tunetului ar curge încet către solul încărcat neutru. Cu toate acestea, aerul dintre nor și sol servește ca un izolator, o substanță care împiedică mișcarea electronilor cu ușurință prin ea. Dar odată ce o încărcare negativă suficient de puternică se acumulează în partea de jos a norului, nici măcar aerul nu o poate opri. Toți electronii sar la sol sub forma unui fulger.