Har du någonsin sett en blixtnedslag eller blivit chockad när du rörde en dörrknopp? Om så är fallet har du observerat effekten av elektriska laddningar i åtgärd. Positiva och negativa elektriska laddningar skapas från rörelsen av små partiklar som kallas elektroner. Medan elektroner är så små att de inte ens kan ses med ett mikroskop, kan du se hur positiva och negativa laddningar bildas genom att använda saker i ditt eget hus.

Elektron och laddning

Du kanske redan vet att allt materia består av mikroskopiska partiklar som heter atomer. Atomer består emellertid av ännu mindre partiklar som heter elektroner, protoner och neutroner. Protoner finns i mitten, eller kärnan, av en atom, och har en positiv laddning; neutroner finns också i kärnan men har ingen kostnad. Elektroner kretsar kärnan och är negativt laddade.

Normalt har en atom ett lika stort antal protoner och elektroner. Men eftersom elektroner finns i den yttre delen av en atom, kommer de ibland att flytta från en atom eller en grupp av atomer till en annan. När en atom eller en grupp av atomer har mer elektroner än protoner är det negativt laddad
. När en atom eller en grupp av atomer har mer protoner än elektroner, är det positivt laddat. En atom eller grupp av atomer som har samma antal protoner och elektroner är neutralt laddade.

Hur man skapar en positiv laddning

Om du någonsin har gnidat en ballong i ditt hår och använt det för att få ditt hår att stå upp, vet du redan hur man gör positiva och negativa avgifter. När atomer gnuggar mot varandra kan elektroner överföra mellan dem. Det betyder att ett objekt inte kan laddas positivt om inte ett annat objekt blir negativt laddat. de elektronerna måste gå någonstans. När du gnidade ballongen i ditt hår flyttade elektronerna från atomen i ditt hår till atonerna i ballongen, vilket gjorde ditt hår positivt laddat och ballongen negativt laddad.

Ditt hår står upp eftersom objekt med motsatta laddningar lockas till varandra. Du kanske också har fastnat i ballongen till en av väggarna i ditt hus. Det beror på att laddade objekt, oavsett om de är positiva eller negativa, också lockas till neutralt laddade föremål, som väggen. Men om du tog ballongen nära en annan ballong som du betalade på det här sättet, skulle de två ballongerna flytta ifrån varandra. Detta beror på att två föremål med samma laddning, antingen positiva eller negativa, alltid avstöter varandra.

Triboelektrisk serie

Du har sett hur elektronerna flyttar från håret till ballongen när du gnidde dem mot varandra. Men varför flyttade de från ditt hår till ballongen och inte tvärtom? Ballongen kommer alltid att hamna negativt i detta försök, eftersom vissa ämnen ger upp elektroner lättare än andra och det blir alltid lättare för gummit i ballongen att ta elektroner från ditt hår än för ditt hår att ta elektroner från ballong.

En triboelektrisk serie
är en lista som visar hur lätt det är för olika ämnen att ta elektroner från varandra. Ju lägre ett ämne är på en triboelektrisk serie, ju mer sannolikt är det att bli negativt laddad. Ett ämne kan ta elektroner från några ämnen över det på serien. Ta till exempel följande triboelektriska serier:

Hårglaspapperull Vinyl Latex Teflon

Du kan se att gnugga teflon på någon av de andra ämnena på denna lista gör dessa material positivt laddade, eftersom teflonen kan ta elektroner från alla dem. Och varje ämne på den här listan kan bli negativt laddad genom att ta elektroner från ditt hår.

Varför blir blixtnedslag?

Positiva och negativa laddningar är också orsaken till att blixten slår under åskväder. Thunderclouds bildar när droppar av vatten i den kalla, övre delen av atmosfären fryser fast och faller; Samtidigt bär uppdragen vattenånga upp. Det fallande och stigande vattnet gnuggar mot varandra: Det fallande vattnet blir negativt laddat och det stigande vattnet blir positivt laddat. På grund av detta är thundercloud negativt laddad på botten och positivt laddad på toppen.

Normalt, eftersom ett laddat objekt lockas till ett neutralt laddat objekt, kommer elektronerna i åsklämman sakta att strömma till det neutralt laddade jord. Emellertid fungerar luften mellan molnet och marken som en isolator
, ett ämne som förhindrar att elektroner rör sig lätt igenom det. Men när en stark nog negativ laddning bygger upp i molnen, kan inte luften stoppa det. Elektronerna hoppar alla till jorden på en gång i form av en blixtnedslag.