Me arvame sageli, et elekter on asi, mida toodetakse ainult elektrijaamades ja mitte üldse veepilvede kiulistes massides, mis on nii haruldased, et saate hõlpsalt oma käe nendesse panna. Pilvedes on aga elektrit, nagu seda on isegi inimkehas.
Elektri olemus
Kõik kehad koosnevad aatomitest - alates pilvedest ja puudest kuni inimkehani. Igal aatomil on tuum, mis kannab positiivselt laetud prootoneid ja neutraalseid neutroneid. Erandiks on kõige lihtsam vesinikuaatom, mille tuumas pole mitte neutroni, vaid ainult ühte prootonit.
Negatiivselt laetud elektronid ringlevad tuuma ümber. Positiivsed ja negatiivsed laengud on vastastikku meelitatud, nii et elektronid keerlevad aatomi tuuma ümber nagu mesilased magusa koogi lähedal. Prootonite ja elektronide vaheline atraktsioon on tingitud elektromagnetilistest jõududest. Seetõttu on elekter olemas kõikjal, kuhu vaatame. Nagu näeme, sisaldub see ka aatomites.
Huvitav fakt: välgu olemus peitub pilvedes sisalduvas elektris.
Normaaltingimustes tasakaalustavad iga aatomi positiivsed ja negatiivsed laengud üksteist, seega aatomitest koosnevad kehad ei kanna tavaliselt mingit kogulaengut - ei positiivset ega negatiivset.Selle tagajärjel ei põhjusta kokkupuude teiste objektidega elektrilahendust. Kuid mõnikord võib keha laengute tasakaal olla häiritud. Võib-olla koged seda, kui oled külmal talvepäeval kodus. Maja on väga kuiv ja kuum. Sina, paljaste jalgadega segades, kõnnid palees ringi. Teile teadmata on osa teie talla elektronidest edasi jõudnud vaiba aatomitesse.
Nüüd on teil elektrilaeng, kuna prootonite ja elektronide arv aatomites pole enam tasakaalus. Proovige nüüd haarata metallist ukselink. Teie ja tema vahel libiseb säde ja tunnete elektrilööki. Nii juhtus - teie keha, millel puuduvad elektronid, et saavutada elektriline tasakaal, püüab taastada tasakaalu elektromagnetilise külgetõmbejõude tõttu. Ja seda taastatakse. Käe ja uksenupu vahel on käe suunas suunatud elektronivool. Kui tuba oli pime, siis näete sädemeid. Valgus on nähtav, kuna elektronid eraldavad hüppeldes valguse kvante. Kui toas on vaikne, kuulete kerget kriginat.
Elekter ümbritseb meid kõikjal ja on kõigis kehades. Pilved selles mõttes pole erand. Sinise taeva taustal näevad nad välja väga kahjutud. Kuid täpselt nagu te olete toas, võivad nad kanda ka elektrilaengut. Kui jah, siis ole ettevaatlik! Kui pilv taastab enda sees elektrilise tasakaalu, vilgub terve ilutulestik.
Kuidas välk ilmub?
Mis juhtub: pimedas tohutul äikeseklaasis ringlevad pidevalt võimsad õhuvoolud, mis suruvad kokku erinevad osakesed - ookeanisoola, tolmu terad jne.Samamoodi nagu teie tallad vaiba vastu hõõrumisel vabanevad elektronidest ja pilves olevad osakesed vabastavad kokkupõrkel elektronidest, mis hüppavad teistesse osakestesse. Seega toimub tasude ümberjaotamine. Mõnel osakesel, mis on kaotanud oma elektronid, on positiivne laeng, teistel, mis võtab üle liigsed elektronid, nüüd negatiivne laeng.
Pole täiesti selgetel põhjustel laetud raskemad osakesed negatiivselt, kergemad aga positiivselt. Seega on pilve raskem alumine osa negatiivselt laetud. Negatiivselt laetud pilve alumine osa lükkab elektronid maa poole, kuna samad laengud tõrjuvad. Seega moodustub pilve all positiivselt laetud osa maapinnast. Siis täpselt sama põhimõtte järgi, mille kohaselt hüppab säde sinu ja ukse nupu vahel, sama säde hüppab pilve ja maapinna vahel, ainult see väga suur ja võimas on välk. Elektronid lendavad hiiglaslikus siksakis maa poole, leides seal oma prootonid. Vaevu kuuldava prao asemel on kuulda tugevat müristamist.
Kui vaatate kogu protsessi aegluubis, siis seda näeme. Pilve põhjast ulatub hämar helendav riba, mida nimetatakse juhiks. Dirigent, kes on ka “juht”, hakkab maapinnale lähenema kiirete keerduvate liigutustega. Esiteks libiseb see 50 meetrit paremale, siis 50 meetrit vasakule. See on sama siksak, mida me taevas näeme. Juhi tee maa poole jätkub sekundiks, välgu praegune tugevus ulatub 200 amprini. Kodus juhtmestikus ei ületa voolutugevus 6 amprit. Kui juht asub maapinnast umbes 20 meetri kaugusel, hüppab sellest sädeme juhi poole ja ühendub sellega. Pilve poole tormab pimestav siksak praegune tugevus ulatub 10 000 amprini.
Huvitav fakt: Pikselöök sisaldab piisavalt elektrit, et valgustada terveid linnu kõiki kodusid ja ettevõtteid, kuid ainult sekundi jagu.
Järgmine juht libiseb vaikselt moodustunud koridorist alla, mille poole lendab jälle hiiglaslik säde. Temperatuur välkkiire ajal ulatub 28 000 kraadini. Elektrivool lendab kanalist mitu korda üles ja alla: see on protsess, mida me tajume ühe välgulöögina.
Kui palju energiat on välgul?
Ligikaudu 20 tuhat megavatti on sellest energiast piisav, et valgustada tervet vabariigi kõiki maju ja ettevõtteid, ehkki vaid sekundiks.