Вы когда-нибудь видели удар молнии или были потрясены, когда касались дверной ручки? Если да, то вы наблюдали силу электрических зарядов в действии. Положительные и отрицательные электрические заряды создаются движением крошечных частиц, называемых электронами. Хотя электроны настолько малы, что их невозможно увидеть даже в микроскоп, вы можете увидеть, как образуются положительные и отрицательные заряды, просто используя предметы в собственном доме.
Электроны и заряд
•••DanComaniciu / iStock / Getty Images
Возможно, вы уже знаете, что вся материя состоит из микроскопических частиц, называемых атомами. Однако атомы состоят из еще более мелких частиц, называемых электронами, протонами и нейтронами. Протоны находятся в центре или ядре атома и имеют положительный заряд; нейтроны также находятся в ядре, но не имеют заряда. Электроны вращаются вокруг ядра и заряжены отрицательно.
Обычно в атоме одинаковое количество протонов и электронов. Однако, поскольку электроны находятся во внешней части атома, они иногда перемещаются от одного атома или группы атомов к другому. Когда атом или группа атомов имеет больше электронов, чем протонов, это
Как создать положительный заряд
•••sarahdoow / iStock / Getty Images
Если вы когда-нибудь втирали воздушный шарик в волосы и использовали его, чтобы волосы встали дыбом, вы уже знаете, как произвести положительный и отрицательный заряды. Когда атомы трутся друг о друга, электроны могут перемещаться между ними. Это означает, что объект не может стать положительно заряженным, если другой объект не станет отрицательно заряженным; эти электроны должны куда-то уйти. Когда вы втираете баллон в волосы, электроны переходят от атомов в ваших волосах к атомам в воздушном шаре, делая ваши волосы положительно заряженными, а воздушный шар - отрицательно.
Ваши волосы встают дыбом, потому что предметы с противоположными зарядами притягиваются друг к другу. Вы также могли приклеить воздушный шар к одной из стен своего дома. Это связано с тем, что заряженные объекты, как положительные, так и отрицательные, также притягиваются к нейтрально заряженным объектам, таким как стена. Однако, если вы поднесете шар близко к другому воздушному шару, который вы заряжали таким образом, два шара отодвинутся друг от друга. Это потому, что два объекта с одинаковым зарядом, положительным или отрицательным, всегда отталкиваются друг от друга.
Трибоэлектрическая серия
•••sedmak / iStock / Getty Images
Вы видели, как электроны перемещаются от ваших волос к воздушному шарику, когда вы терлись ими друг о друга. Но почему они переместились с ваших волос на воздушный шар, а не наоборот? В этом эксперименте воздушный шар всегда будет иметь отрицательный заряд, потому что одни вещества отдают электроны легче, чем другие. и резине в воздушном шаре всегда будет легче забирать электроны из ваших волос, чем вашим волосам, чтобы забирать электроны из волос. воздушный шар.
А трибоэлектрический ряд представляет собой список, который показывает, насколько легко разные вещества отнимают электроны друг от друга. Чем ниже количество вещества в трибоэлектрическом ряду, тем больше вероятность, что оно станет отрицательно заряженным. Вещество может забирать электроны из любых веществ, находящихся над ним в ряду. Например, возьмем следующую трибоэлектрическую серию:
Волосы Стекло Бумага Шерсть Винил Латекс Тефлон
Вы можете видеть, что трение тефлона о любое из других веществ в этом списке сделает эти материалы положительно заряженными, потому что тефлон может забирать электроны у всех из них. И любое вещество из этого списка может стать отрицательно заряженным, забирая электроны с ваших волос.
Почему ударяет молния?
•••Евгений1 / iStock / Getty Images
Положительные и отрицательные заряды также являются причиной ударов молнии во время грозы. Грозовые облака образуются, когда капли воды на холоде, верхние части атмосферы замерзают и падают; в то же время восходящие потоки уносят водяной пар вверх. Падающая и поднимающаяся вода трутся друг о друга: падающая вода становится отрицательно заряженной, а поднимающаяся вода - положительно заряженной. Из-за этого грозовая туча заряжается отрицательно снизу и положительно заряжается сверху.
Обычно, поскольку заряженный объект притягивается к нейтрально заряженному объекту, электроны в грозовом облаке будут медленно течь к нейтрально заряженной земле. Однако воздух между облаком и землей служит изолятор, вещество, которое препятствует легкому перемещению электронов через него. Но когда на дне облака накапливается достаточно сильный отрицательный заряд, даже воздух не может его остановить. Все электроны сразу же прыгают на землю в виде удара молнии.
