วัตถุมีประจุบวกได้อย่างไร?

คุณเคยเห็นฟ้าผ่าหรือตกใจเมื่อสัมผัสลูกบิดประตูหรือไม่? ถ้าใช่ แสดงว่าคุณได้สังเกตการทำงานของประจุไฟฟ้า ประจุไฟฟ้าบวกและลบเกิดจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคขนาดเล็กที่เรียกว่าอิเล็กตรอน แม้ว่าอิเล็กตรอนจะมีขนาดเล็กมากจนมองไม่เห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์ แต่คุณสามารถดูได้ว่าประจุบวกและประจุลบเกิดขึ้นได้อย่างไร เพียงแค่ใช้สิ่งของในบ้านของคุณเอง

•••รูปภาพ DanComaniciu / iStock / Getty

คุณอาจรู้อยู่แล้วว่าสสารทั้งหมดประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่เรียกว่าอะตอม อย่างไรก็ตาม อะตอมประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กกว่าที่เรียกว่าอิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน โปรตอนถูกพบที่ศูนย์กลางหรือนิวเคลียสของอะตอมและมีประจุบวก นิวตรอนยังพบได้ในนิวเคลียส แต่ไม่มีประจุ อิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสและมีประจุลบ

โดยปกติ อะตอมจะมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอิเล็กตรอนถูกพบที่ส่วนนอกของอะตอม บางครั้งพวกมันจะเคลื่อนที่จากอะตอมหนึ่งหรือกลุ่มของอะตอมไปยังอีกอะตอมหนึ่ง เมื่ออะตอมหรือกลุ่มอะตอมมีอิเล็กตรอนมากกว่าโปรตอน ก็จะเป็น it ประจุลบ. เมื่ออะตอมหรือกลุ่มอะตอมมีโปรตอนมากกว่าอิเล็กตรอน ก็จะเป็น ประจุบวก. อะตอมหรือกลุ่มอะตอมที่มีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากันคือ ประจุเป็นกลาง.

•••sarahdoow / iStock / Getty Images

หากคุณเคยเอาลูกโป่งมาถูที่ผมแล้วใช้มันเพื่อทำให้ผมของคุณยืนขึ้น คุณรู้อยู่แล้วว่าจะสร้างประจุบวกและประจุลบได้อย่างไร เมื่อใดก็ตามที่อะตอมถูกัน อิเล็กตรอนสามารถถ่ายโอนระหว่างพวกมันได้ ซึ่งหมายความว่าวัตถุไม่สามารถมีประจุบวกได้เว้นแต่วัตถุอื่นจะมีประจุลบ อิเล็กตรอนเหล่านั้นต้องไปที่ไหนสักแห่ง เมื่อคุณถูลูกโป่งในเส้นผม อิเล็กตรอนจะเคลื่อนจากอะตอมในเส้นผมของคุณไปยังอะตอมในบอลลูน ทำให้เส้นผมของคุณมีประจุบวกและบอลลูนมีประจุลบ

ผมของคุณยืนขึ้นเพราะวัตถุที่มีประจุตรงข้ามกันจะถูกดึงดูดเข้าหากัน คุณอาจติดบอลลูนไว้ที่ผนังด้านหนึ่งของบ้าน ทั้งนี้เนื่องจากวัตถุที่มีประจุไม่ว่าจะบวกหรือลบ จะถูกดึงดูดไปยังวัตถุที่มีประจุเป็นกลาง เช่น ผนัง อย่างไรก็ตาม หากคุณนำบอลลูนไปใกล้กับบอลลูนอีกอันที่คุณชาร์จด้วยวิธีนี้ ลูกโป่งทั้งสองจะเคลื่อนออกจากกัน นี่เป็นเพราะวัตถุสองชิ้นที่มีประจุเท่ากัน ไม่ว่าจะเป็นบวกหรือลบ จะผลักกันเสมอ

•••sedmak / iStock / Getty Images

คุณเคยเห็นแล้วว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนตัวจากผมของคุณไปยังบอลลูนอย่างไร เมื่อคุณถูพวกมันเข้าหากัน แต่ทำไมพวกเขาถึงย้ายจากผมของคุณไปที่บอลลูนและไม่ใช่ในทางกลับกัน? บอลลูนจะมีประจุลบเสมอในการทดลองนี้ เนื่องจากสารบางชนิดปล่อยอิเล็กตรอนได้ง่ายกว่าสารอื่นๆ และมันจะง่ายกว่าที่ยางในบอลลูนจะดึงอิเล็กตรอนออกจากเส้นผมของคุณ มากกว่าที่เส้นผมของคุณจะดึงอิเล็กตรอนออกจากเส้นผม บอลลูน.

อา ซีรีย์ไทรโบอิเล็กทริก เป็นรายการที่แสดงให้เห็นว่าสารต่าง ๆ นำอิเล็กตรอนออกจากกันได้ง่ายเพียงใด ยิ่งสารอยู่ในอนุกรมไทรโบอิเล็กทริกยิ่งมีโอกาสเกิดประจุลบมากขึ้น สารสามารถดึงอิเล็กตรอนจากสารใด ๆ ที่อยู่เหนือมันในอนุกรม ตัวอย่างเช่น ใช้อนุกรมไทรโบอิเล็กทริกต่อไปนี้:

ผม กระดาษแก้ว ขน ไวนิล ยาง เทฟลอน

คุณจะเห็นได้ว่าการถูเทฟลอนกับสารอื่นๆ ในรายการนี้จะทำให้วัสดุเหล่านี้มีประจุบวก เนื่องจากเทฟลอนสามารถดึงอิเล็กตรอนจากสารเหล่านี้ทั้งหมดได้ และสารใดๆ ในรายการนี้สามารถกลายเป็นประจุลบได้โดยการดึงอิเล็กตรอนออกจากเส้นผมของคุณ

•••รูปภาพ Evgeniy1 / iStock / Getty

ประจุบวกและประจุลบเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดฟ้าผ่าระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง เมฆฝนก่อตัวเมื่อหยดน้ำในอากาศเย็น ส่วนบนของบรรยากาศกลายเป็นน้ำแข็งและตกลงมา ในเวลาเดียวกัน กระแสน้ำจะพัดไอน้ำขึ้นไป น้ำที่ตกลงมาและน้ำขึ้นจะถูกันเอง: น้ำที่ตกลงมาจะมีประจุลบ และน้ำที่พุ่งขึ้นจะมีประจุบวก ด้วยเหตุนี้ เมฆฝนฟ้าคะนองจึงมีประจุลบที่ด้านล่างและมีประจุบวกอยู่ด้านบน

โดยปกติ เนื่องจากวัตถุที่มีประจุจะถูกดึงดูดไปยังวัตถุที่มีประจุเป็นกลาง อิเล็กตรอนในเมฆฝนฟ้าคะนองจะค่อยๆ ไหลลงสู่พื้นดินที่มีประจุเป็นกลาง อย่างไรก็ตาม อากาศระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดินทำหน้าที่เป็น ฉนวนซึ่งเป็นสารที่ป้องกันไม่ให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านได้ง่าย แต่เมื่อประจุลบที่แรงพอก่อตัวขึ้นที่ด้านล่างของก้อนเมฆ แม้แต่อากาศก็ไม่สามารถหยุดมันได้ อิเล็กตรอนทั้งหมดกระโดดลงไปที่พื้นทันทีในรูปของสายฟ้าฟาด