Почему атомы могут отдавать электроны?

Известно, что электроны находятся на различном расстоянии от ядра атома. В связи с этим, согласно закону Кулона, взаимодействие положительно заряженных протонов ядра с электронами, расположенными в слое, ближнем к ядру, веско сильнее взаимодействия протонов с электронами, находящимися в более удаленном слое.

Если от атомов того либо другого вещества оторвать один либо несколько таких слабо связанных (свободных) с ядром электронов, то нарушится электрическое равновесие в атомах и вещество будет заряжено положительным электричеством.

Наоборот, если у атомов вещества количество электронов больше количества протонов, то тело приобретает отрицательный заряд. Атом с отрицательным зарядом нарекают отрицательным ионом.

Поменять количество электронов в атомах разных жестких материалов (наэлектризовать тела) можно, к примеру, воздействием световой энергии, нагреванием, использованием химических процессов, деформацией кристаллов.

Электризация световой энергией. Доктор А. Г. Столетов в 1888 г. установил, что под деянием света из таких материалов, как цинк, алюминий, цезий, натрий, свинец, калий и т. п. , вылетают электроны и эти материалы заряжаются положительным электричеством. В этом можно убедиться на опыте.

На стержне электроскопа укрепим полированный диск из цинка. При неимении электронного заряда на цинке лепестки электроскопа будут опущены.

Если на диск навести световой поток (рис. 2, а) , лепестки электроскопа оттолкнутся и разойдутся на некоторый угол. Это указывает, что диск электроскопа и листочки, прикрепленные к его стержню, зарядились одноименными электронными зарядами. По углу отклонения листочков можно судить о величине заряда.

Электризация нагреванием. При сильном нагревании металлов электроны приобретают такую энергию, что вылетают за пределы нагретого металла. В результате этого металл утрачивает электроны и заряжается позитивно.

Если к железной пластинке 1, помещенной в вакууме (рис. 2, б) , присоединить электроскоп и подогреть нить 2, то лепестки электроскопа, отталкиваясь друг от друга, разойдутся на некоторый угол. Это объясняется тем, что из накаленной нити вылетают электроны. Через пластинку 1 они попадают на электроскоп и заряжают его.

Явление, при котором из очень нагретых металлов в окружающую среду вылетают электроны, называется термоэлектронной эмиссией. На использовании этого явления базирована работа электронных ламп (см. гл. XIII).

Электризация при хим реакции. В химических источниках электрической энергии (элементах, аккумах) имеются два полюса: + и . Положительные и отрицательные заряды в их образуются в итоге хим реакций окисления и возобновленья, происходящих снутри частей (рис. 2, в) и аккумуляторов. При окислении атомы вещества отдают электроны. В этом случае атомы и вещество в целом получают положительный заряд + . При хим реакции возобновленья атомы вещества присоединяют к для себя электроны и получают отрицательный заряд .

Электризация давлением. Материалы, у которых под деянием давления появляются электрические заряды, называются пьезоэлектриками [4]. К ним относятся кварц, сегнетовая соль, фосфат аммония и др.

Если пластинку пьезоэлектрика (рис. 2, г) поместить между 2-мя электродами и теснить на нее с силой F, то одна грань ее электризуется положительным электронным зарядом, а противоположная отрицательным.

При изменении направления деяния сил при растягивающем усилии символ заряда на пьезоэлектрике меняется. Это связано с тем, что под деяньем механической силы электронные заряды атомов вещества смещаются. Чем больше усилие, действующее на пьезоэлектрик, тем посильнее он электризуется. Характеристики электризации пьезоэлектрика употребляются в автоматике и других областях новейшей техники.