Τι είναι ο ηλεκτρισμός (Μέρος 1ο)

Ο ηλεκτρισμός είναι για τον άνθρωπο το μάννα εξ ουρανού.

Εάν έχετε δει μια καταιγίδα και αστραπές, τότε έχετε σίγουρα δει ένα μέρος της δύναμής του. Η αστραπή είναι ένα ξαφνικό, μαζικό κύμα ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ του ουρανού και του εδάφους.

Η ενέργεια που βρίσκεται σε έναν και μόνο κεραυνό είναι ικανή να φωτίσει 100 λάμπες υψηλής κατανάλωσης για μια ολόκληρη μέρα!

 

Σήμερα δεν μπορούμε να σκεφτούμε τη ζωή μας χωρίς τον ηλεκτρισμό. Δεν πρέπει να ξεχνάμε όμως πως πριν από μόλις 100 χρόνια η απουσία του ηλεκτρισμού ήταν απλά καθημερινότητα.

Ας πάρουμε όμως τα πράγματα από την αρχή.

Τι είναι ο ηλεκτρισμός;

Ο ηλεκτρισμός είναι ένας γενικός όρος που περιλαμβάνει ένα σύνολο φυσικών φαινομένων, όπως τις αστραπές, το στατικό ηλεκτρισμό, την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και το ηλεκτρικό ρεύμα.

Η ηλεκτρική ενέργεια είναι ένας τύπος ενέργειας που μπορεί να συγκεντρωθεί σε ένα μέρος ή να ρέει από το ένα μέρος στο άλλο.

Όταν η ηλεκτρική ενέργεια συγκεντρώνεται σε ένα μέρος, είναι γνωστή ως στατικός ηλεκτρισμός, δηλαδή ηλεκτρισμός που δεν κινείται. Η ηλεκτρική ενέργεια που μετακινείται από τη μια θέση στην άλλη ονομάζεται τρέχουσα ηλεκτρική ενέργεια.

Για να κατανοήσουμε όμως τον ηλεκτρισμό, πρέπει να μιλήσουμε πρώτα για το άτομο.

Το άτομο

Τα άτομα αποτελούνται από τρεις τύπους σωματιδίων.

  • Τα ηλεκτρόνια, τα οποία έχουν αρνητικό φορτίο.
  • Τα πρωτόνια, τα οποία έχουν θετικό φορτίο.
  • Τα νετρόνια, τα οποία είναι ηλεκτρικώς ουδέτερα σωματίδια.

Η ηλεκτρική ενέργεια προκαλείται από τα ηλεκτρόνια, γι’ αυτό και ως λέξεις είναι ομόρριζες. Το ήλεκτρο ήταν το πρώτο υλικό που παρατηρήθηκε να έχει φορτίο, το οποίο έδωσε το όνομά του στο φαινόμενο.

Κάθε ηλεκτρόνιο όπως είδαμε έχει αρνητικό φορτίο. Ένα άτομο έχει κανονικά ίσο αριθμό ηλεκτρονίων και πρωτονίων, δηλαδή είναι ‘ουδέτερα φορτισμένο’.

Γενικά όταν λέμε ότι ένα σώμα είναι αρνητικά φορτισμένο, εννοούμε ότι ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε αυτό είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των πρωτονίων. Αντίστοιχα, θετικά φορτισμένο σώμα είναι όταν ο αριθμός των πρωτονίων είναι μεγαλύτερος από αυτόν των ηλεκτρονίων.

Έτσι, όταν λέμε ότι το σώμα είναι ουδέτερα φορτισμένο, εννοούμε ότι ο αριθμός των πρωτονίων είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων.

Σε κανονικές συνθήκες, το άτομο βρίσκεται σε ηλεκτρική ισορροπία κατά την οποία ο αριθμός των θετικών πρωτονίων είναι ίσος με τον αριθμό των αρνητικών ηλεκτρονίων που περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα του ατόμου.

Αλλά αυτό φυσικά, μπορεί να αλλάξει.

Στατικός ηλεκτρισμός

Ο στατικός ηλεκτρισμός συμβαίνει όταν σε ένα άτομο προστίθεται ή αφαιρείται ένα ηλεκτρόνιο.

Τα ηλεκτρόνια μετακινούνται εύκολα από ένα άτομο σ’ ένα άλλο και μετατρέπουν σε θετικά ιόντα τα άτομα από τα οποία έφυγαν και σε αρνητικά ιόντα τα άτομα στα οποία μεταφέρθηκαν.

Αυτή η μεταφορά αρνητικού φορτίου δημιουργεί το φαινόμενο του στατικού ηλεκτρισμού.

Ο στατικός ηλεκτρισμός συμβαίνει συχνά όταν τρίβετε δύο πράγματα μαζί.

Εάν τρίψετε ένα μπαλόνι στο πουλόβερ σας αρκετές φορές, θα δείτε ότι μπαλόνι κολλάει πάνω σας. Αυτό συμβαίνει επειδή το τρίψιμο του μπαλονιού δίνει ένα ηλεκτρικό φορτίο. Το φορτίο το κάνει να κολλήσει στο πουλόβερ σου σαν μαγνήτης, επειδή το πουλόβερ σας κερδίζει ένα αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο.

Έτσι, το πουλόβερ και το μπαλόνι σας προσελκύουν το ένα το άλλο, όπως ακριβώς τα αντίθετα άκρα δύο μαγνητών.

Η αστραπή

Η αστραπή είναι το μετεωρολογικό φαινόμενο κατά το οποίο δημιουργείται ένας τεράστιος ηλεκτρικός σπινθήρας ανάμεσα σε δύο διαφορετικά νέφη ή μεταξύ δύο διαφορετικών τμημάτων του ίδιου νέφους ή ανάμεσα σε ένα νέφος και στο έδαφος.

Η τελευταία περίπτωση είναι αυτή που έχουμε δει οι περισσότεροι και ονομάζουμε κεραυνό. Ο κεραυνός δηλαδή είναι ένα είδος αστραπής, αν και συχνά χρησιμοποιούμε και τις δύο λέξεις για την περιγραφή των ιδίων φαινομένων.

Ο κεραυνός ξεκινάει από το σύννεφο (νέφος) και φτάνει στο έδαφος.

Η αστραπή προκαλείται από τον στατικό ηλεκτρισμό. Καθώς τα σύννεφα της βροχής κινούνται μέσα στον ουρανό, τρίβονται στον αέρα γύρω τους.

Κατ’ αυτόν τον τρόπο δημιουργούν ένα τεράστιο ηλεκτρικό φορτίο. Όταν το φορτίο αυτό γίνει αρκετά μεγάλο, χτυπάει τη γη με μορφή κεραυνού. Ο κεραυνός συμβαίνει όταν ο στατικός ηλεκτρισμός (που δημιουργείται σε ένα μέρος) μετατρέπεται σε τρέχοντα ηλεκτρισμό (που ρέει από το ένα μέρος στο άλλο).

Μπορείτε συχνά να αισθανθείτε αυτό το “μυρμήγκιασμα” στον αέρα όταν μια καταιγίδα βρίσκεται κοντά. Αυτή είναι η ηλεκτρική ενέργεια που υπάρχει στον αέρα γύρω σας.