Avez-vous déjà vu un coup de foudre ou avez-vous été choqué lorsque vous avez touché une poignée de porte? Si oui, vous avez observé la puissance des charges électriques en action. Les charges électriques positives et négatives sont créées par le mouvement de minuscules particules appelées électrons. Alors que les électrons sont si petits qu'ils ne peuvent même pas être vus avec un microscope, vous pouvez voir comment les charges positives et négatives se forment simplement en utilisant des objets dans votre propre maison.

Electrons and Charge

Vous savez peut-être déjà que toute la matière est composée de particules microscopiques appelées atomes. Cependant, les atomes sont constitués de particules encore plus petites appelées électrons, protons et neutrons. Les protons sont trouvés dans le centre, ou le noyau, d'un atome, et ont une charge positive; les neutrons sont également trouvés dans le noyau mais n'ont aucune charge. Les électrons gravitent autour du noyau et sont chargés négativement.

Normalement, un atome a un nombre égal de protons et d'électrons. Cependant, parce que les électrons se trouvent dans la partie extérieure d'un atome, ils vont parfois se déplacer d'un atome ou d'un groupe d'atomes à un autre. Quand un atome ou un groupe d'atomes a plus d'électrons que de protons, il est chargé négativement. Quand un atome ou un groupe d'atomes a plus de protons que d'électrons, il est chargé positivement. Un atome ou un groupe d'atomes qui a le même nombre de protons et d'électrons est chargé de manière neutre

Comment créer une charge positive

Si vous avez déjà frotté un ballon dans vos cheveux et utilisé pour faire vos cheveux debout, vous savez déjà comment faire des frais positifs et négatifs. Chaque fois que des atomes se frottent les uns contre les autres, les électrons peuvent se transférer entre eux. Cela signifie qu'un objet ne peut pas être chargé positivement à moins qu'un autre objet ne soit chargé négativement; ces électrons doivent aller quelque part. Quand vous avez frotté le ballon dans vos cheveux, les électrons se sont déplacés des atomes dans vos cheveux dans les atomes dans le ballon, rendant vos cheveux positivement chargés et le ballon chargé négativement.

Vos cheveux se lèvent parce que les objets avec des charges opposées sont attirés l'un par l'autre. Vous avez peut-être également collé le ballon sur l'un des murs de votre maison. En effet, les objets chargés, qu'ils soient positifs ou négatifs, sont également attirés par des objets chargés de manière neutre, comme le mur. Cependant, si vous avez amené le ballon près d'un autre ballon que vous avez chargé de cette manière, les deux ballons s'éloigneraient l'un de l'autre. C'est parce que deux objets avec la même charge, qu'ils soient positifs ou négatifs, se repoussent toujours.

Série Triboélectrique

Vous avez vu comment les électrons passent de vos cheveux au ballon quand vous frotté les uns contre les autres. Mais pourquoi sont-ils passés de vos cheveux au ballon et non l'inverse? Le ballon finira toujours par être chargé négativement dans cette expérience, car certaines substances abandonnent les électrons plus facilement que d'autres, et il sera toujours plus facile pour le caoutchouc dans le ballon de prendre des électrons de vos cheveux que pour vos cheveux de prendre des électrons. balloon.

Une série triboélectrique

est une liste qui montre combien il est facile pour différentes substances de prendre des électrons les uns des autres. Plus une substance est basse sur une série triboélectrique, plus elle risque de se charger négativement. Une substance peut prendre des électrons de toute substance au-dessus de la série. Par exemple, prends les séries triboélectriques suivantes:

Papier Verre pour Cheveux Laine Latex Téflon

Vous pouvez voir que le frottement du téflon sur l'une des autres substances de cette liste rendra ces matériaux positivement chargés, parce que le téflon peut prendre des électrons de chacun d'eux. Et toute substance sur cette liste peut devenir négativement chargée en prenant des électrons de vos cheveux.

Pourquoi la foudre frappe-t-elle?

Les charges positives et négatives sont aussi la raison pour laquelle la foudre frappe pendant les orages. Les nuages ​​de tonnerre se forment lorsque des gouttelettes d'eau dans le froid, les parties supérieures de l'atmosphère gèlent et tombent; en même temps, les courants ascendants transportent la vapeur d'eau vers le haut. L'eau qui tombe et qui monte se frotte l'une contre l'autre: l'eau qui tombe devient chargée négativement et l'eau qui monte devient chargée positivement. Pour cette raison, le nuage d'orage est chargé négativement sur le fond et chargé positivement sur le dessus. Normalement, parce qu'un objet chargé est attiré par un objet chargé de manière neutre, les électrons dans le nuage d'orage coulent lentement vers le neutron chargé sol. Cependant l'air entre le nuage et le sol sert de isolant
, une substance qui empêche les électrons de le traverser facilement. Mais une fois qu'une charge négative assez forte s'accumule au fond du nuage, même l'air ne peut l'arrêter. Les électrons sautent tous à la fois sous la forme d'un coup de foudre.