Przemieszczający się ładunek elektryczny jest podstawą wielu zjawisk zachodzących w przyrodzie. Na przykład wiele cząstek naładowanych dużą energią nieustannie „bombarduje” naszą Ziemię.
Między Ziemią a Wszechświatem
Większość z nich pochodzi poza Układem Słonecznym w postaci protonów, a około 14% - w postaci cząstek. Najprawdopodobniej ładunki powstają w Galaktyce i dlatego nazywane są promieniami galaktycznymi. Dobrze znamy też promienie słoneczne, które składają się z protonów. Uderzenie jest szczególnie silne, gdy na powierzchni Słońca występują zakłócenia.
Gdy zbliżają się do Ziemi, ładunki wchodzą w jej pole magnetyczne. Jeśli poruszający się ładunek elektryczny ma mało energii, cząsteczka zostaje odchylona i nie dociera do Ziemi. Ale cząstki naładowane dużą energią są w stanie dotrzeć do powierzchni. Jednocześnie wydają się owijać wokół magnetycznych linii siły.
W pobliżu Ziemi istnieją strefy, w których naładowane cząstki gromadzą się w szczególnie dużych ilościach. Nazywane są pasami radiacyjnymi i sąrodzaj „pułapek”, w których ładunki są przechwytywane przez pole.
Pole geomagnetyczne zatrzymuje większość elektronów i protonów, ponieważ w atmosferze zderzają się one z jądrami atomowymi gazów atmosferycznych. Zachodzą reakcje jądrowe i emitowane są neutrony bez ładunku. Dlatego pole magnetyczne nie działa na nie.
Neutrony przemieszczają się w strefę o mniejszej intensywności, a następnie rozpadają się na elektrony, protony i neutrina, które (z wyjątkiem neutrin) są ponownie wychwytywane przez pole magnetyczne. W końcu tworzą się pasy radiacyjne. Neutrino odlatuje, ponieważ nie ma ruchomego ładunku elektrycznego.
Zjawiska naturalne
Wszyscy słyszeli, a niektórzy widzieli tak naturalne zjawisko jak zorza polarna. Najczęściej można go zaobserwować na wysokich szerokościach geograficznych północy. Rzadziej pojawia się na południu. Światło w tym miejscu jest generowane przez protony słoneczne penetrujące pole magnetyczne.
Atmosfera na wysokości ich gromady jest bardzo rozrzedzona. Ale nawet tutaj dochodzi do zderzenia tlenu i azotu, z którymi uzyskuje się poświatę. Zjawiska te występują w sposób ciągły, ale nie zawsze są zauważalne dla ludzkiego wzroku. Jednak gdy Słońce doświadcza zakłóceń, zwiększona liczba protonów pozwoli ludziom na obserwację niezwykle pięknego widoku na niebie.
Innym dobrze znanym zjawiskiem naturalnym zawierającym poruszający się ładunek elektryczny jest błyskawica. Występują w nich ogromne wyładowania elektryczne w postaci iskier. Błyskawica pojawia się między chmurami w atmosferze lub między chmurami a ziemią. Ich długość sięga niekiedy kilku kilometrów, podczas gdy średnica to zaledwie kilkadziesiąt centymetrów, a czas trwania nie sięga nawet sekundy. Błyskawica prawie zawsze pojawia się wraz z grzmotem. Najczęściej mają kształt liniowy, ale czasami występują w formie kulek. Te ostatnie są szczególnie otoczone mistycznymi opowieściami.
Bieżący
Przemieszczający się ładunek elektryczny to prąd elektryczny, który ma znaczenie dla praktycznego życia ludzi. Z jego pomocą działają silniki elektryczne, telewizja, radio, komputery i wiele innych urządzeń. Bez względu na obszar działalności człowieka, skutki wywołane przez ładunki elektryczne są wszędzie.
Pojawienie się prądu i jego związku z polami magnetycznymi i elektrycznymi wiąże się z nazwiskiem Faradaya, który sformułował teorię głoszącą, że ładunki elektryczne nie oddziałują na siebie bezpośrednio. Każdy z nich tworzy wokół siebie pole elektryczne. Za jego pomocą następuje interakcja.
Pole elektryczne poruszającego się ładunku
Główną wielkością działającą w polu elektrycznym jest siła przyłożona do ładunku dodatniego. Nazywa się to siłą pola elektrycznego.
Dla wygody każde pole w przestrzeni jest przedstawione jako linie sił, których styczne wskazują jego kierunek. Można je zobaczyć w każdej lepkiej cieczy po zmieszaniu z wydłużonym dielektrykiem. W pobliżu ciała z ładunkiem kawałki dielektryka układają się w rzędzie wzdłuż siłylinie.
Pole elektryczne może mieć potencjał. W nim praca sił nie zależy od kształtu ścieżki podczas przesuwania ładunku w różne punkty. Zatem położenie dwóch punktów w tym polu determinuje pracę ładunku między nimi (którym jest napięcie).
Niektóre bardziej interesujące funkcje
Prąd elektryczny może pojawić się tylko w obecności pola elektrycznego. Wszystkie substancje, w zależności od ich zdolności do utrzymania w sobie prądu, są przewodnikami i izolatorami. Ci pierwsi mają dużo darmowych opłat, więc łatwo się przemieszczają. Izolatory ich nie mają.
W polach magnetycznych, w przeciwieństwie do pól elektrycznych, linie sił nie mają początku ani końca. Na przykład w przewodzie prostym są kołem.
Ponadto interesujące jest to, że ładunek elektryczny, który jest w stanie stacjonarnym, w polu magnetycznym nie ma żadnego wpływu. Występuje tylko przy poruszającym się ładunku.
