Ηλεκτρικό φορτίο
Το ηλεκτρικό φορτίο είναι μια βασική ιδιότητα των ηλεκτρονίων, των πρωτονίων και άλλων υποατομικών σωματιδίων. Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα ενώ τα πρωτόνια θετικά φορτισμένα. Τα πράγματα που είναι αρνητικά φορτισμένα και τα πράγματα που είναι θετικά φορτισμένα έλκονται (έλκονται) μεταξύ τους. Αυτό κάνει τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια να κολλάνε μεταξύ τους για να σχηματίσουν άτομα. Τα πράγματα που έχουν το ίδιο φορτίο σπρώχνουν το ένα το άλλο μακριά (απωθούνται). Αυτό ονομάζεται νόμος των φορτίων. Ανακαλύφθηκε από τον Charles-Augustin de Coulomb. Ο νόμος που περιγράφει πόσο ισχυρά τα φορτία έλκονται και σπρώχνονται μεταξύ τους ονομάζεται νόμος του Κουλόμπ.
Τα πράγματα που έχουν ίσο αριθμό ηλεκτρονίων και πρωτονίων είναι ουδέτερα. Τα πράγματα που έχουν περισσότερα ηλεκτρόνια από τα πρωτόνια είναι αρνητικά φορτισμένα, ενώ τα πράγματα με λιγότερα ηλεκτρόνια από τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα. Τα πράγματα με το ίδιο φορτίο απωθούνται μεταξύ τους. Τα πράγματα που έχουν διαφορετικά φορτία έλκονται μεταξύ τους. Αν είναι δυνατόν, εκείνο που έχει πολλά ηλεκτρόνια θα δώσει αρκετά ηλεκτρόνια για να αντιστοιχίσει τον αριθμό των πρωτονίων σε εκείνο που έχει πολλά πρωτόνια για το φορτίο των ηλεκτρονίων του. Αν υπάρχουν μόλις αρκετά ηλεκτρόνια για να ταιριάξουν με τα επιπλέον πρωτόνια, τότε τα δύο πράγματα δεν θα έλκονται πια μεταξύ τους. Όταν τα ηλεκτρόνια μετακινούνται από ένα μέρος όπου υπάρχουν πάρα πολλά σε ένα μέρος όπου υπάρχουν πολύ λίγα, αυτό ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα.
Όταν ένα άτομο περπατάει με τα πόδια του σε ένα χαλί και στη συνέχεια αγγίζει ένα χάλκινο πόμολο πόρτας, μπορεί να πάθει ηλεκτροπληξία. Αν υπάρχουν αρκετά επιπλέον ηλεκτρόνια, τότε η δύναμη με την οποία αυτά τα ηλεκτρόνια σπρώχνουν το ένα το άλλο μπορεί να είναι αρκετή για να κάνει μερικά από τα ηλεκτρόνια να πηδήξουν πέρα από ένα κενό μεταξύ του ατόμου και του πόμολου της πόρτας. Το μήκος του σπινθήρα είναι ένα μέτρο της τάσης ή της "ηλεκτρικής πίεσης". Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που μετακινούνται από το ένα μέρος στο άλλο ανά μονάδα χρόνου μετριέται ως ένταση ρεύματος ή "ρυθμός ροής ηλεκτρονίων".
Αν ένα άτομο φορτιστεί θετικά ή αρνητικά, αυτό μπορεί να κάνει τις τρίχες του ατόμου να σηκωθούν, επειδή τα φορτία σε κάθε τρίχα την απομακρύνουν από τις άλλες.
Η ηλεκτρική φόρτιση που αισθάνεται κανείς όταν δέχεται ηλεκτροπληξία από ένα πόμολο πόρτας ή άλλο αντικείμενο είναι συνήθως μεταξύ 25 και 30 χιλιάδων βολτ. Ωστόσο, το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μόνο για λίγο, οπότε η ροή των ηλεκτρονίων μέσω του σώματος του ατόμου δεν προκαλεί σωματική βλάβη. Από την άλλη πλευρά, όταν τα σύννεφα αποκτούν ηλεκτρικά φορτία έχουν ακόμη υψηλότερες τάσεις και η ένταση του ρεύματος (ο αριθμός των ηλεκτρονίων που θα ρέουν στο κεραυνό) μπορεί να είναι πολύ υψηλή. Αυτό σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια μπορούν να μεταπηδήσουν από ένα σύννεφο στη γη (ή από τη γη σε ένα σύννεφο). Αν αυτά τα ηλεκτρόνια περάσουν μέσα από ένα άτομο, τότε το ηλεκτρικό σοκ μπορεί να προκαλέσει εγκαύματα ή να σκοτώσει.
Ιστορικό πείραμα
Το ακόλουθο πείραμα περιγράφεται από τον James Clerk Maxwell στο έργο του A Treatise on Electricity and Magnetism (1873). Κανονικά, το γυαλί και η ρητίνη είναι και τα δύο ουδέτερα φορτισμένα. Ωστόσο, αν τριφτούν μεταξύ τους και στη συνέχεια χωριστούν, θα γίνουν ικανά να έλξουν το ένα το άλλο.
Εάν ένα δεύτερο κομμάτι γυαλιού τριφτεί με ένα δεύτερο κομμάτι ρητίνης, θα παρατηρηθούν τα εξής:
- Τα δύο κομμάτια γυαλιού απωθούνται μεταξύ τους.
- Κάθε κομμάτι γυαλιού προσελκύει κάθε κομμάτι ρητίνης.
- Τα δύο κομμάτια ρητίνης απωθούνται μεταξύ τους.
Εάν ένα φορτισμένο και ένα αφόρτιστο αντικείμενο έρθουν σε επαφή, η έλξη θα είναι πολύ ασθενής.
Τα σώματα που είναι ικανά να έλκουν ή να απωθούν πράγματα με αυτόν τον τρόπο λέγεται ότι είναι "ηλεκτρισμένα" ή ότι είναι "φορτισμένα με ηλεκτρισμό". Όταν δύο διαφορετικές ουσίες τρίβονται μεταξύ τους, παράγεται ηλεκτρικό φορτίο, επειδή η μία από αυτές θα δώσει ηλεκτρόνια στην άλλη. Ο λόγος είναι ότι τα άτομα των δύο ουσιών έχουν άνιση δύναμη να έλκουν ηλεκτρόνια. Έτσι, αυτό που έχει μεγαλύτερη ικανότητα να έλκει ηλεκτρόνια θα πάρει ηλεκτρόνια από αυτό που έχει μικρότερη ελκτική δύναμη. Αν το γυαλί τρίβεται πάνω σε κάτι άλλο, μπορεί είτε να δώσει είτε να πάρει ηλεκτρόνια. Το τι θα συμβεί εξαρτάται από το τι είναι το άλλο πράγμα.
Τα πράγματα που έχουν πάρει ηλεκτρόνια ονομάζονται "αρνητικά φορτισμένα" και τα πράγματα που έχουν δώσει ηλεκτρόνια ονομάζονται "θετικά φορτισμένα". Δεν υπάρχει κανένας ιδιαίτερος λόγος για αυτές τις ονομασίες. Είναι απλώς μια αυθαίρετη (τυχαία επιλογή) σύμβαση (συμφωνία).
Εκτός από την τριβή, τα σώματα μπορούν να ηλεκτριστούν με πολλούς άλλους τρόπους.
Σχετικές σελίδες
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ερ: Τι είναι το ηλεκτρικό φορτίο;
A: Το ηλεκτρικό φορτίο είναι μια βασική ιδιότητα των ηλεκτρονίων, των πρωτονίων και άλλων υποατομικών σωματιδίων. Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα ενώ τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα. Πράγματα που έχουν το ίδιο φορτίο απωθούνται μεταξύ τους (απωθούνται).
Ερ: Ποιος ανακάλυψε το νόμο των φορτίων;
Α: Ο νόμος των φορτίων ανακαλύφθηκε από τον Charles-Augustin de Coulomb.
Ερ: Τι περιγράφει ο νόμος του Κουλόμπ;
Α: Ο νόμος του Κουλόμπ περιγράφει πόσο έντονα τα φορτία έλκονται και σπρώχνονται μεταξύ τους.
Ερ: Σε τι διαφέρουν τα ουδέτερα αντικείμενα από εκείνα με θετικά ή αρνητικά φορτία;
Α: Τα αντικείμενα που έχουν ίσο αριθμό ηλεκτρονίων και πρωτονίων είναι ουδέτερα, ενώ τα πράγματα που έχουν περισσότερα ηλεκτρόνια από πρωτόνια είναι αρνητικά φορτισμένα και τα πράγματα με λιγότερα ηλεκτρόνια από πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα.
Ερ: Τι συμβαίνει όταν δύο αντικείμενα με διαφορετικά φορτία έρχονται σε επαφή;
Α: Όταν δύο αντικείμενα με διαφορετικά φορτία έρχονται σε επαφή, θα έλξουν το ένα το άλλο - αν είναι δυνατόν, εκείνο που έχει πολλά ηλεκτρόνια θα δώσει αρκετά ηλεκτρόνια για να αντιστοιχίσει τον αριθμό των πρωτονίων σε εκείνο που έχει πολλά πρωτόνια για το φορτίο των ηλεκτρονίων του. Εάν υπάρχουν μόλις αρκετά ηλεκτρόνια για να ταιριάξουν με τα επιπλέον πρωτόνια, τότε τα δύο πράγματα δεν θα έλκονται πια μεταξύ τους.
Ερ: Πώς σχηματίζεται ένα ηλεκτρικό ρεύμα;
Α: Όταν τα ηλεκτρόνια μετακινούνται από ένα μέρος όπου υπάρχουν πάρα πολλά σε ένα μέρος όπου υπάρχουν πολύ λίγα, αυτό ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα.
Ερ: Γιατί το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να είναι επικίνδυνο σε ορισμένες περιπτώσεις αλλά όχι σε άλλες;
Α: Οι ηλεκτρικές εκκενώσεις που αισθάνεται κανείς όταν δέχεται ηλεκτροπληξία από ένα πόμολο πόρτας ή άλλο αντικείμενο είναι συνήθως μεταξύ 25 χιλιάδων και 30 χιλιάδων βολτ- ωστόσο, επειδή το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μόνο για λίγο, δεν προκαλεί σωματική βλάβη. Από την άλλη πλευρά, όταν τα σύννεφα αποκτούν ηλεκτρικά φορτία έχουν ακόμη υψηλότερες τάσεις και η ένταση του ρεύματος (ο αριθμός των ηλεκτρονίων που θα ρέουν στο κεραυνικό πλήγμα) μπορεί να είναι πολύ υψηλή - αυτό σημαίνει ότι αν αυτά τα ηλεκτρόνια υψηλής τάσης/υψηλής έντασης ρεύματος περάσουν μέσα από ένα άτομο μπορεί να το κάψουν ή να το σκοτώσουν.
