Elektrisk laddning
Elektrisk laddning är en grundläggande egenskap hos elektroner, protoner och andra subatomära partiklar. Elektroner är negativt laddade medan protoner är positivt laddade. Saker som är negativt laddade och saker som är positivt laddade drar till (attraherar) varandra. Detta gör att elektroner och protoner håller ihop och bildar atomer. Saker som har samma laddning trycker bort varandra (de stöter bort varandra). Detta kallas laddningslagen. Den upptäcktes av Charles-Augustin de Coulomb. Lagen som beskriver hur starkt laddningar drar och trycker på varandra kallas Coulombs lag.
Saker som har lika många elektroner och protoner är neutrala. Saker som har fler elektroner än protoner är negativt laddade, medan saker som har färre elektroner än protoner är positivt laddade. Saker med samma laddning stöter bort varandra. Saker med olika laddningar drar till sig varandra. Om möjligt kommer den som har för många elektroner att ge tillräckligt med elektroner för att matcha antalet protoner i den som har för många protoner för sin laddning av elektroner. Om det bara finns tillräckligt med elektroner för att matcha de extra protonerna kommer de två sakerna inte längre att attrahera varandra. När elektroner rör sig från en plats där det finns för många till en plats där det finns för få kallas det för en elektrisk ström.
När en person går med fötterna på en matta och sedan rör vid ett dörrhandtag i mässing kan han eller hon få en elektrisk stöt. Om det finns tillräckligt många extra elektroner kan kraften med vilken dessa elektroner skjuter bort varandra vara tillräcklig för att få några av elektronerna att hoppa över en klyfta mellan personen och dörrhandtaget. Längden på gnistan är ett mått på spänning eller "elektriskt tryck". Antalet elektroner som rör sig från ett ställe till ett annat per tidsenhet mäts som strömstyrka eller "elektronflödets hastighet".
Om en person får en positiv eller negativ laddning kan det få hårstråna att resa sig eftersom laddningarna i varje hårstrå trycker bort det från de andra.
Den elektriska laddning som upplevs när man får en stöt från ett dörrhandtag eller ett annat föremål är vanligtvis mellan 25 000 och 30 000 volt. Den elektriska strömmen är dock bara kortvarig, så elektronflödet genom personens kropp orsakar ingen fysisk skada. När moln å andra sidan får elektriska laddningar har de ännu högre spänningar och strömstyrkan (antalet elektroner som flödar i blixtnedslaget) kan vara mycket hög. Det innebär att elektroner kan hoppa från ett moln till jorden (eller från jorden till ett moln). Om dessa elektroner går genom en person kan elchocken bränna eller döda.
Historiskt experiment
Följande experiment beskrivs av James Clerk Maxwell i hans verk A Treatise on Electricity and Magnetism (1873). Normalt sett är glas och harts båda neutralt laddade. Men om de gnuggas mot varandra och sedan skiljs åt kommer de att kunna attrahera varandra.
Om en andra glasbit gnuggas med en andra bit harts kommer man att se följande saker:
- De två glasbitarna stöter bort varandra.
- Varje glasbit drar till sig varje bit harts.
- De två bitarna av harts stöter bort varandra.
Om ett laddat och ett oladdat föremål förs samman är attraktionen mycket svag.
Kroppar som kan attrahera eller stöta bort saker på detta sätt kallas "elektrifierade" eller "laddade med elektricitet". När två olika ämnen gnuggas mot varandra uppstår en elektrisk laddning eftersom ett av dem ger elektroner till det andra. Orsaken är att atomerna i de två ämnena har ojämlik kraft att dra till sig elektroner. Så den som har större förmåga att attrahera elektroner kommer att ta elektroner från den som har en lägre attraktionskraft. Om glas gnids mot något annat kan det antingen ge eller ta emot elektroner. Vad som händer beror på vad den andra saken är.
Saker som har tagit elektroner kallas "negativt laddade" och saker som har gett upp elektroner kallas "positivt laddade". Det finns ingen särskild anledning till dessa benämningar. Det är bara en godtycklig (slumpmässigt val) konvention (överenskommelse).
Kroppar kan inte bara elektrifieras genom friktion, utan även på många andra sätt.
Relaterade sidor
Frågor och svar
F: Vad är elektrisk laddning?
S: Elektrisk laddning är en grundläggande egenskap hos elektroner, protoner och andra subatomära partiklar. Elektroner är negativt laddade medan protoner är positivt laddade. Saker som har samma laddning trycker bort varandra (de stöter bort varandra).
F: Vem upptäckte lagen om laddningar?
S: Laddningslagen upptäcktes av Charles-Augustin de Coulomb.
F: Vad beskriver Coulombs lag?
S: Coulombs lag beskriver hur starkt laddningar drar och trycker på varandra.
F: Hur skiljer sig neutrala föremål från föremål med positiva eller negativa laddningar?
S: Föremål som har lika många elektroner och protoner är neutrala, medan saker som har fler elektroner än protoner är negativt laddade och saker som har färre elektroner än protoner är positivt laddade.
F: Vad händer när två föremål med olika laddningar kommer i kontakt med varandra?
S: När två föremål med olika laddningar kommer i kontakt med varandra kommer de att attrahera varandra - om möjligt kommer det föremål som har för många elektroner att ge tillräckligt med elektroner för att matcha antalet protoner i det föremål som har för många protoner i förhållande till sin laddning av elektroner. Om det bara finns tillräckligt med elektroner för att matcha de extra protonerna kommer de två sakerna inte längre att attrahera varandra.
F: Hur bildas en elektrisk ström?
S: När elektroner rör sig från en plats där det finns för många elektroner till en plats där det finns för få elektroner kallas det för en elektrisk ström.
Fråga: Varför kan elektriska stötar vara farliga i vissa fall men inte i andra?
S: Elektriska stötar som man känner när man får en stöt från ett dörrhandtag eller ett annat föremål är vanligtvis mellan 25 000 och 30 000 volt, men eftersom den elektriska strömmen bara flyter kortvarigt orsakar den ingen fysisk skada. När moln å andra sidan får elektriska laddningar har de ännu högre spänningar och strömstyrkan (antalet elektroner som flödar i blixtnedslaget) kan vara mycket hög - detta innebär att om dessa högspännings-/högampereelektroner går igenom en person kan de bränna eller döda den.
