Elektrisk ladning
Elektrisk ladning er en grundlæggende egenskab ved elektroner, protoner og andre subatomare partikler. Elektroner er negativt ladede, mens protoner er positivt ladede. Ting, der er negativt ladede, og ting, der er positivt ladede, trækker på (tiltrækker) hinanden. Det får elektroner og protoner til at klæbe sammen og danne atomer. Ting, der har den samme ladning, skubber hinanden væk (de frastøder hinanden). Dette kaldes loven om ladninger. Den blev opdaget af Charles-Augustin de Coulomb. Loven, der beskriver, hvor stærkt ladninger trækker og skubber til hinanden, kaldes Coulomb's lov.
Ting, der har lige mange elektroner og protoner, er neutrale. Ting, der har flere elektroner end protoner, er negativt ladede, mens ting med færre elektroner end protoner er positivt ladede. Ting med samme ladning frastøder hinanden. Ting, der har forskellige ladninger, tiltrækker hinanden. Hvis det er muligt, vil den, der har for mange elektroner, give nok elektroner til at matche antallet af protoner i den, der har for mange protoner i forhold til sin ladning af elektroner. Hvis der lige er nok elektroner til at matche de ekstra protoner, vil de to ting ikke længere tiltrække hinanden. Når elektroner bevæger sig fra et sted, hvor der er for mange, til et sted, hvor der er for få, kaldes det for en elektrisk strøm.
Når en person går med fødderne på et gulvtæppe og derefter rører ved et dørhåndtag af messing, kan vedkommende få et elektrisk stød. Hvis der er tilstrækkeligt mange ekstra elektroner, kan den kraft, hvormed disse elektroner skubber hinanden væk, være tilstrækkelig til at få nogle af elektronerne til at hoppe over et mellemrum mellem personen og dørhåndtaget. Længden af gnisten er et mål for spænding eller "elektrisk tryk". Antallet af elektroner, der bevæger sig fra et sted til et andet pr. tidsenhed, måles som strømstyrke eller "elektronstrømmenes hastighed".
Hvis en person får en positiv eller negativ ladning, kan det få personens hår til at rejse sig op, fordi ladningerne i hvert hår skubber det væk fra de andre.
Den elektriske ladning, som man føler, når man får et stød fra et dørhåndtag eller en anden genstand, er normalt mellem 25.000 og 30.000 volt. Den elektriske strøm er dog kun kortvarig, så strømmen af elektroner gennem personens krop forårsager ikke fysisk skade. På den anden side har skyerne, når de får elektriske ladninger, endnu højere spændinger, og strømstyrken (antallet af elektroner, der strømmer i lynnedslaget) kan være meget høj. Det betyder, at elektroner kan springe fra en sky til jorden (eller fra jorden til en sky). Hvis disse elektroner går gennem et menneske, kan det elektriske stød medføre forbrænding eller død.
Historisk eksperiment
Følgende forsøg er beskrevet af James Clerk Maxwell i hans værk A Treatise on Electricity and Magnetism (1873). Normalt er glas og harpiks begge neutralt ladede. Men hvis de gnides mod hinanden og derefter adskilles, vil de blive i stand til at tiltrække hinanden.
Hvis et andet stykke glas gnides med et andet stykke harpiks, vil man se følgende ting:
- De to glasstykker frastøder hinanden.
- Hvert stykke glas tiltrækker hvert stykke harpiks.
- De to stykker harpiks frastøder hinanden.
Hvis et ladet og et uladt objekt bringes sammen, vil tiltrækningen være meget svag.
Kroppe, der er i stand til at tiltrække eller frastøde ting på denne måde, kaldes "elektrificerede" eller "ladede med elektricitet". Når to forskellige stoffer gnides mod hinanden, opstår der en elektrisk ladning, fordi det ene af dem afgiver elektroner til det andet. Årsagen er, at atomerne i de to stoffer har ulige styrke til at tiltrække elektroner. Så det, der har større evne til at tiltrække elektroner, vil tage elektroner fra det, der har en lavere tiltrækningskraft. Hvis glas gnides mod noget andet, kan det enten give eller tage elektroner. Hvad der sker, afhænger af, hvad den anden ting er.
Ting, der har taget elektroner, kaldes "negativt ladede", og ting, der har afgivet elektroner, kaldes "positivt ladede". Der er ingen særlig grund til disse betegnelser. Det er bare en vilkårlig (tilfældigt valg) konvention (aftale).
Ud over at blive elektrificeret ved friktion kan kroppe blive elektrificeret på mange andre måder.
Relaterede sider
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er elektrisk ladning?
A: Elektrisk ladning er en grundlæggende egenskab ved elektroner, protoner og andre subatomare partikler. Elektroner er negativt ladede, mens protoner er positivt ladede. Ting, der har den samme ladning, skubber hinanden væk (de frastøder hinanden).
Spørgsmål: Hvem opdagede loven om ladninger?
Svar: Loven om ladninger blev opdaget af Charles-Augustin de Coulomb.
Spørgsmål: Hvad beskriver Coulombs lov?
A: Coulombs lov beskriver, hvor stærkt ladninger trækker og skubber til hinanden.
Spørgsmål: Hvordan adskiller neutrale genstande sig fra genstande med positive eller negative ladninger?
A: Genstande, der har lige mange elektroner og protoner, er neutrale, mens ting, der har flere elektroner end protoner, er negativt ladede, og ting med færre elektroner end protoner er positivt ladede.
Sp: Hvad sker der, når to genstande med forskellige ladninger kommer i kontakt med hinanden?
A: Når to genstande med forskellige ladninger kommer i kontakt, vil de tiltrække hinanden - hvis det er muligt, vil den genstand med for mange elektroner give nok elektroner til at matche antallet af protoner i den genstand, der har for mange protoner i forhold til sin ladning af elektroner. Hvis der lige er nok elektroner til at matche de ekstra protoner, vil de to ting ikke længere tiltrække hinanden.
Spørgsmål: Hvordan dannes en elektrisk strøm?
Svar: Når elektroner bevæger sig fra et sted, hvor der er for mange elektroner, til et sted, hvor der er for få, kaldes det en elektrisk strøm.
Spørgsmål: Hvorfor kan elektriske stød være farlige i nogle tilfælde, men ikke i andre?
Svar: Elektriske stød, som man mærker, når man får et stød fra et dørhåndtag eller en anden genstand, er normalt på mellem 25.000 og 30.000 volt; men da den elektriske strøm kun løber kortvarigt, forårsager den ikke fysisk skade. På den anden side har skyerne, når de får elektriske ladninger, endnu højere spændinger, og strømstyrken (antallet af elektroner, der strømmer i lynnedslaget) kan være meget høj - det betyder, at hvis disse højspændings-/højampere-elektroner går igennem en person, kan de brænde eller dræbe vedkommende.
