Ako je objekt kladne nabitý?

Už ste niekedy videli úder blesku alebo ste boli šokovaní, keď ste sa dotkli kľučky na dverách? Ak je to tak, pozorovali ste v činnosti silu elektrických nábojov. Pozitívne a negatívne elektrické náboje sa vytvárajú z pohybu drobných častíc nazývaných elektróny. Aj keď sú elektróny také malé, že ich nie je možné vidieť ani pod mikroskopom, môžete vidieť, ako sa kladné a záporné náboje tvoria, len pomocou položiek vo vašom vlastnom dome.

•••DanComaniciu / iStock / Getty Images

Možno už viete, že všetka hmota je tvorená mikroskopickými časticami nazývanými atómy. Atómy sú však tvorené ešte menšími časticami, ktoré sa nazývajú elektróny, protóny a neutróny. Protóny sa nachádzajú v strede alebo jadre atómu a majú kladný náboj; neutróny sa nachádzajú aj v jadre, ale nemajú žiadny náboj. Elektróny obiehajú okolo jadra a sú negatívne nabité.

Normálne má atóm rovnaký počet protónov a elektrónov. Pretože sa však elektróny nachádzajú vo vonkajšej časti atómu, niekedy sa budú pohybovať od jedného atómu alebo skupiny atómov k druhej. Ak má atóm alebo skupina atómov viac elektrónov ako protónov, je to tak

•••sarahdoow / iStock / Getty Images

Ak ste si niekedy vtierali balón do vlasov a pomocou nich nechali vlasy vstať, už viete, ako nabiť kladné a záporné náboje. Kedykoľvek sa atómy navzájom otierajú, môžu sa medzi nimi prenášať elektróny. To znamená, že objekt sa nemôže stať kladne nabitým, pokiaľ sa iný objekt nestane záporne nabitým; tie elektróny musia niekam ísť. Keď ste si vtreli balón do vlasov, elektróny sa presunuli z atómov vo vlasoch do atómov v balóne, vďaka čomu boli vaše vlasy pozitívne nabité a balón negatívne nabitý.

Vaše vlasy sa postavia, pretože predmety s opačnými nábojmi sú navzájom priťahované. Možno ste balón tiež prilepili k jednej zo stien vo vašom dome. Je to preto, že nabité objekty, či už kladné alebo záporné, sú tiež priťahované k neutrálne nabitým predmetom, napríklad k stene. Ak by ste však balón priblížili k inému balónu, ktorý ste nabíjali týmto spôsobom, oba balóny by sa od seba vzdialili. Je to tak preto, lebo dva objekty s rovnakým nábojom, či už pozitívnym alebo negatívnym, sa vždy navzájom odpudzujú.

•••sedmak / iStock / Getty Images

Videli ste, ako sa elektróny pohybujú z vašich vlasov do balónika, keď ste ich navzájom treli. Prečo sa ale presunuli z vašich vlasov na balón a nie naopak? Balón v tomto experimente vždy skončí záporne nabitý, pretože niektoré látky sa ľahšie vzdávajú elektrónov ako iné, a pre gumu v balóne bude vždy jednoduchšie brať elektróny z vlasov ako pre vaše vlasy elektróny z balón.

A triboelektrická séria je zoznam, ktorý ukazuje, ako ľahko môžu rôzne látky navzájom brať elektróny. Čím nižšia je látka na triboelektrickej sérii, tým je pravdepodobnejšie, že bude mať negatívny náboj. Látka môže brať elektróny z akýchkoľvek látok nad sebou v rade. Vezmime si napríklad nasledujúcu triboelektrickú sériu:

Vlasové sklenené papierové vlnené vinylové latexové teflóny

Vidíte, že vtieranie teflónu do ktorejkoľvek z ďalších látok na tomto zozname spôsobí, že tieto materiály budú pozitívne nabité, pretože teflón môže zo všetkých brať elektróny. Akákoľvek látka na tomto zozname môže byť negatívne nabitá tým, že vezme elektróny z vlasov.

•••Evgeniy1 / iStock / Getty Images

Kladné a záporné náboje sú tiež príčinou bleskov počas búrok. Búrkové mraky sa tvoria, keď kvapky vody v chlade, horné časti atmosféry tuhnú a padajú; súčasne stúpajúce prúdy prenášajú vodnú paru. Klesajúca a stúpajúca voda sa navzájom otierajú: Klesajúca voda sa nabíja záporne a stúpajúca voda sa kladne nabíja. Z tohto dôvodu je búrkový mrak negatívne nabitý zospodu a kladne nabitý zhora.

Za normálnych okolností, pretože nabitý objekt je priťahovaný k neutrálne nabitému objektu, elektróny v búrkovom mračne by pomaly prúdili k neutrálne nabitej zemi. Vzduch medzi mrakom a zemou však slúži ako izolant, látka, ktorá zabraňuje ľahkému pohybu elektrónov cez ňu. Ale akonáhle sa na dne mraku vytvorí dostatočne silný negatívny náboj, nedokáže ho zastaviť ani vzduch. Všetky elektróny skočia na zem naraz v podobe úderu blesku.