Elektrilaeng
Elektrilaeng on elektronide, prootonite ja teiste subatomaarsete osakeste põhiomadus. Elektronid on negatiivselt laetud, prootonid aga positiivselt laetud. Negatiivselt laetud ja positiivselt laetud asjad tõmbavad (tõmbavad) teineteist ligi. See paneb elektronid ja prootonid aatomite moodustamiseks kokku kleepuma. Sama laenguga asjad lükkavad üksteist eemale (nad tõrjuvad üksteist). Seda nimetatakse laengute seaduseks. Selle avastas Charles-Augustin de Coulomb. Seadust, mis kirjeldab, kui tugevalt laengud üksteist tõmbavad ja lükkavad, nimetatakse Coulombi seaduseks.
Asjad, millel on võrdne arv elektrone ja prootoneid, on neutraalsed. Asjad, millel on rohkem elektrone kui prootoneid, on negatiivselt laetud, samas kui asjad, millel on vähem elektrone kui prootoneid, on positiivselt laetud. Sama laenguga asjad tõrjuvad üksteist. Erineva laenguga asjad tõmbavad üksteist ligi. Kui võimalik, annab see, millel on liiga palju elektrone, piisavalt palju elektrone, et vastata prootonite arvule selles, millel on liiga palju prootoneid oma elektronide koormuse jaoks. Kui on just nii palju elektrone, et need sobiksid üleliigsete prootonitega, siis ei tõmba need kaks asja üksteist enam ligi. Kui elektronid liiguvad kohast, kus neid on liiga palju, kohta, kus neid on liiga vähe, nimetatakse seda elektrivooluks.
Kui inimene tassib jalgu vaibal ja puudutab seejärel messingist ukselingi, võib ta saada elektrilöögi. Kui seal on piisavalt palju lisaelektroneid, siis võib jõud, millega need elektronid üksteist eemale lükkavad, olla piisav, et mõned elektronid hüppaksid üle inimese ja ukselingi vahelise lõhe. Säde pikkus on pinge või "elektrilise surve" mõõt. Elektroonide arvu, mis liiguvad ühest kohast teise ajaühikus, mõõdetakse voolutugevusena ehk "elektronide voolukiirusena".
Kui inimene saab positiivse või negatiivse laengu, võib see panna inimese juuksed püsti tõusma, sest laengud igas juuksekarvas lükkavad seda teistest eemale.
Elektrilaeng, mida inimene tunneb, kui ta saab löögi uksekäepidemest või muust esemest, on tavaliselt 25 ja 30 tuhande volti vahel. Kuid elektrivool voolab ainult lühiajaliselt, nii et elektronide vool läbi inimese keha ei põhjusta füüsilist kahju. Teisalt, kui pilved saavad elektrilaenguid, on nende pinge veelgi suurem ja voolutugevus (elektronide arv, mis voolab välkkiirusel) võib olla väga suur. See tähendab, et elektronid võivad hüpata pilvest maasse (või maast pilve). Kui need elektronid lähevad läbi inimese, siis võib elektrilöök põletada või tappa.
Ajalooline eksperiment
Järgnevat eksperimenti kirjeldab James Clerk Maxwell oma teoses "A Treatise on Electricity and Magnetism" (1873). Tavaliselt on nii klaas kui ka vaik neutraalselt laetud. Kui neid aga omavahel hõõruda ja seejärel eraldada, hakkavad nad teineteist ligi tõmbama.
Kui teine klaasitükk hõõruda teise vaigutükiga, on näha järgmisi asju:
- Need kaks klaastükki tõrjuvad teineteist.
- Iga klaasitükk tõmbab ligi iga vaigutükki.
- Kaks vaigutükki tõrjuvad teineteist.
Kui laetud ja laenguta objekt viiakse kokku, on tõmme väga nõrk.
Kehi, mis suudavad sel viisil asju ligi tõmmata või tõrjuda, nimetatakse "elektrifitseeritud" või "elektriga laetud" kehadeks. Kui kaks erinevat ainet hõõrutakse kokku, tekib elektrilaeng, sest üks neist annab teisele elektroni. Põhjus on selles, et kahe aine aatomitel on ebavõrdne võime elektronide ligitõmbamiseks. Nii et see, mis suudab rohkem elektrone ligi tõmmata, võtab elektronid sellelt, millel on väiksem tõmbejõud. Kui klaasi hõõruda millegi teise vastu, võib see kas anda või võtta elektrone. Mis juhtub, sõltub sellest, mis on see teine asi.
Elektroneid võtnud asju nimetatakse "negatiivselt laetud" ja elektrone loovutanud asju "positiivselt laetud". Nendel nimetustel ei ole mingit erilist põhjust. See on lihtsalt suvaline (juhuslik valik) konventsioon (kokkulepe).
Peale hõõrdumise võib keha olla elektrifitseeritud ka mitmel muul viisil.
Seotud leheküljed
Küsimused ja vastused
K: Mis on elektrilaeng?
V: Elektrilaeng on elektronide, prootonite ja teiste subatomaarsete osakeste põhiomadus. Elektronid on negatiivselt laetud, prootonid aga positiivselt laetud. Sama laenguga asjad lükkavad üksteist eemale (nad tõrjuvad üksteist).
K: Kes avastas laenguseaduse?
V: Laengute seaduse avastas Charles-Augustin de Coulomb.
K: Mida kirjeldab Coulombi seadus?
V: Coulombi seadus kirjeldab, kui tugevalt laengud üksteist tõmbavad ja tõukavad.
K: Mille poolest erinevad neutraalsed objektid positiivse või negatiivse laenguga objektidest?
V: Objektid, millel on võrdne arv elektrone ja prootoneid, on neutraalsed, samas kui asjad, millel on rohkem elektrone kui prootoneid, on negatiivselt laetud ja asjad, millel on vähem elektrone kui prootoneid, on positiivselt laetud.
K: Mis juhtub, kui kaks erineva laenguga objekti puutuvad kokku?
V: Kui kaks erineva laenguga objekti puutuvad kokku, tõmbavad nad üksteist ligi - kui võimalik, siis annab see, millel on liiga palju elektrone, piisavalt elektrone, et sobitada prootonite arvuga seda, millel on liiga palju prootoneid oma elektronide koormuse jaoks. Kui on just nii palju elektrone, et need sobiksid üleliigsete prootonitega, siis ei tõmba need kaks asja enam teineteist ligi.
K: Kuidas tekib elektrivool?
V: Kui elektronid liiguvad kohast, kus neid on liiga palju, kohta, kus neid on liiga vähe, siis nimetatakse seda elektrivooluks.
K: Miks võivad elektrilöögid mõnel juhul olla ohtlikud, kuid mõnel mitte?
V: Elektrilöögid, mida inimene tunneb, kui ta saab löögi ukseklapist või muust esemest, on tavaliselt 25 ja 30 tuhande volti vahel; kuna aga elektrivool voolab ainult lühiajaliselt, ei põhjusta see füüsilist kahju. Teisest küljest, kui pilved saavad elektrilaenguid, on nende pinge veelgi suurem ja voolutugevus (välklambi käigus voolavate elektronide arv) võib olla väga suur - see tähendab, et kui need kõrgepinge/kõrge voolutugevusega elektronid lähevad inimesest läbi, võib see teda põletada või tappa.
