Als twee voorwerpen met een verschillende elektrische lading met elkaar in contact worden gebracht wordt de lading gelijkelijk verdeeld over de twee voorwerpen. De negatieve deeltjes, de elektronen, zullen van het meest negatief geladen voorwerp naar het andere voorwerp lopen.
Al bij de oude Grieken kwamen Leukippos en Demokritos op het idee dat ieder voorwerp uit kleine deeltjes bestaat. Zij meenden dat die deeltjes ondeelbaar zouden zijn. Ons woord atoom is dan ook afgeleid van het Griekse woord 'atomos' dat "ondeelbaar" betekent. Later heeft men ontdekt dat ook een atoom deelbaar is en in ieder geval bestaat uit een kern met daarom heen een electronenwolk.
Het elektron is een negatief geladen deeltje, in de kern zitten positief geladen deeltjes, de protonen. Normaal gesproken hebben we te maken met evenveel protonen als elektronen, zodat een atoom neutraal is. De negatief geladen elektronen worden door de positieve lading van de protonen (lees: atoomkern) bij elkaar gehouden. Niet iedere kern is evengoed in staat om de elektronen bij zich te houden, zodat zij zich los kunnen gaan maken van het atoom. Vooral atomen van metalen bezitten deze eigenschappen.
In een metaal zitten daarom vaak zogenaamde 'vrij zwevende elektronen' die nu eens bij de ene kern en dan weer bij de andere rondhangen. De elektronen kunnen zich ook massaal gaan bewegen van het ene punt naar het andere, of van het ene voorwerp naar het andere, waardoor we te maken kunnen krijgen met een overschot of een tekort aan elektronen ten opzichte van het aantal protonen in een dergelijk voorwerp. Hebben we te maken met een voorwerp met een overschot aan elektronen dan heeft het een negatieve lading, bij een tekort aan elektronen spreken we van een positieve lading.
De afspraak die binnen de natuurkunde gemaakt is, is echter dat we zeggen dat de stroom in de tegengestelde richting loopt: van het object met de hoogste lading (dus de meest positieve lading) naar het object van de laagste lading. Deze afspraak berust op een analogie met andere gebieden: hoogteverschil, luchtdruk, waterdruk, enzovoort. We hebben op een dergelijk moment te maken met stroom. De hoeveelheid elektriciteit die optreedt is afhankelijk van de lading van de objecten. Het verschil in elektrische lading wordt het potentiaalverschil of spanningsverschil genoemd. Deze wordt gemeten in Volt (V). Een bepaald voltage geeft dus aan hoe groot het spanningsverschil is tussen twee verschillende punten. Wanneer we spreken over de spanning van 220 Volt die op een stopcontact staat, dan bedoelen we daarmee dat het verschil in lading tussen de nuldraad en de stroomdragende (fase)draad 220 Volt is. De stroom loopt daarbij altijd van het hoogste potentiaal naar het laagste.
In een metalen geleider waar een stroom doorheen loopt, hebben we te maken met een geleidelijk afnemen van het potentiaal in de richting van de stroom. Vergelijk dit met water dat steeds verder een helling afstroomt: hoe lager het water komt, hoe kleiner het hoogteverschil wordt met het eindpunt (ook al stroomt het water dan nog steeds goed door). Het toenemen van de stroomsterkte berust niet op een grotere hoeveelheid elektronen, maar op een grotere driftsnelheid van de elektronen.
Statische lading ontstaat door een bepaalde wrijving van een geïsoleerd voorwerp. Door die wrijving worden de elektronen naar een bepaalde richting 'gebracht'. Een goed voorbeeld van een dergelijk verschijnsel is het in een vaste richting wrijven van een plastic staaf met een wollen doek. Wanneer er lang genoeg gewreven is kunnen papiersnippers aangetrokken worden naar de staaf. Wanneer je een voorwerp met voldoende statische lading aanraakt kun je zelf een schok krijgen. Door wrijving heeft een voorwerp, bijvoorbeeld een rolsteiger op een volledig van de aarde geïsoleerde vloer, lading gekregen. Op het moment dat jij dit voorwerp beetpakt krijg je een stroomschok, omdat het voorwerp via jou zijn lading verliest. Net als de aarde heb je op dat moment een potentiaal van ongeveer nul: een eventuele extra hoeveelheid lading die je had heb je namelijk al eerder met de aarde uitgewisseld. Wanneer je zelf vervolgens ook van die geïsoleerde vloer af stapt kun je ook weer een schok krijgen: je hebt dan een deel van de lading van de steiger overgenomen, en raakt deze nu weer kwijt aan de aarde.
|
|