Το κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο είναι η βάση πολλών φαινομένων που συμβαίνουν στη φύση. Για παράδειγμα, πολλά σωματίδια φορτισμένα με υψηλή ενέργεια «βομβαρδίζουν» συνεχώς τη Γη μας.
Μεταξύ της Γης και του Σύμπαντος
Τα περισσότερα από αυτά προέρχονται εκτός του ηλιακού συστήματος με τη μορφή πρωτονίων, και κάπου γύρω στο 14% - με τη μορφή σωματιδίων. Πιθανότατα, τα φορτία σχηματίζονται μέσα στον Γαλαξία και επομένως ονομάζονται γαλαξιακές ακτίνες. Γνωρίζουμε επίσης καλά τις ακτίνες του ήλιου, που αποτελούνται από πρωτόνια. Η πρόσκρουση είναι ιδιαίτερα ισχυρή όταν συμβαίνουν διαταραχές στην επιφάνεια του Ήλιου.
Καθώς πλησιάζουν τη Γη, τα φορτία εισέρχονται στο μαγνητικό της πεδίο. Εάν το κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο έχει λίγη ενέργεια, το σωματίδιο εκτρέπεται και δεν φτάνει στη Γη. Όμως τα σωματίδια φορτισμένα με υψηλή ενέργεια μπορούν να φτάσουν στην επιφάνεια. Ταυτόχρονα, φαίνεται να περιστρέφονται γύρω από τις μαγνητικές γραμμές δύναμης.
Υπάρχουν ζώνες κοντά στη Γη όπου τα φορτισμένα σωματίδια συσσωρεύονται σε ιδιαίτερα μεγάλες ποσότητες. Ονομάζονται ζώνες ακτινοβολίας και είναιείδος "παγίδων" όπου οι χρεώσεις συλλαμβάνονται από το πεδίο.
Το γεωμαγνητικό πεδίο συγκρατεί τα περισσότερα από τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια λόγω του γεγονότος ότι στην ατμόσφαιρα συγκρούονται με τους ατομικούς πυρήνες των ατμοσφαιρικών αερίων. Γίνονται πυρηνικές αντιδράσεις και εκπέμπονται νετρόνια που δεν έχουν φορτίο. Επομένως, το μαγνητικό πεδίο δεν δρα σε αυτά.
Τα νετρόνια μετακινούνται σε μια ζώνη χαμηλότερης έντασης και στη συνέχεια διασπώνται σε ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρίνα, τα οποία (με εξαίρεση τα νετρίνα) συλλαμβάνονται και πάλι από το μαγνητικό πεδίο. Τελικά, σχηματίζονται ζώνες ακτινοβολίας. Το νετρίνο πετάει μακριά, αφού δεν έχει κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο.
Φυσικά φαινόμενα
Όλοι έχουν ακούσει και κάποιοι έχουν δει ένα τέτοιο φυσικό φαινόμενο όπως το βόρειο σέλας. Τις περισσότερες φορές μπορεί να παρατηρηθεί στα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη του βορρά. Λιγότερο συχνά εμφανίζεται στα νότια. Το φως εδώ παράγεται από ηλιακά πρωτόνια που διεισδύουν στο μαγνητικό πεδίο.
Η ατμόσφαιρα στο ύψος του συμπλέγματος τους είναι πολύ σπάνια. Αλλά ακόμη και εδώ υπάρχει οξυγόνο και άζωτο, συγκρουόμενοι με τα οποία προκύπτει μια λάμψη. Αυτά τα φαινόμενα συμβαίνουν συνεχώς, αλλά δεν είναι πάντα αισθητά στην ανθρώπινη όραση. Ωστόσο, όταν ο Ήλιος αντιμετωπίζει διαταραχές, ο αυξημένος αριθμός πρωτονίων θα επιτρέψει στους ανθρώπους να παρατηρήσουν ένα εξαιρετικά όμορφο θέαμα στον ουρανό.
Ένα άλλο πολύ γνωστό φυσικό φαινόμενο που περιέχει ένα κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο είναι ο κεραυνός. Σε αυτά συμβαίνουν τεράστιες ηλεκτρικές εκκενώσεις με τη μορφή σπινθήρων. Οι κεραυνοί εμφανίζονται ανάμεσα στα σύννεφα στην ατμόσφαιρα ή μεταξύ των νεφών και του εδάφους. Το μήκος τους μερικές φορές φτάνει αρκετά χιλιόμετρα, ενώ η διάμετρος είναι μόνο μερικές δεκάδες εκατοστά, και η διάρκεια δεν φτάνει ούτε ένα δευτερόλεπτο. Οι κεραυνοί εμφανίζονται σχεδόν πάντα με βροντές. Τις περισσότερες φορές έχουν γραμμικό σχήμα, αλλά μερικές φορές έχουν τη μορφή μπάλες. Οι τελευταίες περιβάλλονται ιδιαίτερα από μυστικιστικές ιστορίες.
Τρέχον
Το κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο ενδιαφέρει την πρακτική ζωή των ανθρώπων. Με τη βοήθειά του λειτουργούν ηλεκτρικοί κινητήρες, τηλεόραση, ραδιόφωνο, υπολογιστές και πολλές άλλες συσκευές. Όποιος τομέας ανθρώπινης δραστηριότητας κι αν αγγίξει, τα αποτελέσματα που προκαλούνται από τα ηλεκτρικά φορτία είναι παντού.
Η εμφάνιση του ρεύματος και η σχέση του με τα μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία συνδέεται με το όνομα του Faraday, ο οποίος διατύπωσε τη θεωρία που διακηρύσσει ότι τα ηλεκτρικά φορτία δεν δρουν το ένα στο άλλο άμεσα. Καθένα από αυτά δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο γύρω του. Με τη βοήθειά του λαμβάνει χώρα η αλληλεπίδραση.
Ηλεκτρικό πεδίο κινούμενου φορτίου
Η κύρια ποσότητα που ενεργεί σε ένα ηλεκτρικό πεδίο είναι η δύναμη που ασκείται σε ένα θετικό φορτίο. Ονομάζεται ένταση του ηλεκτρικού πεδίου.
Για λόγους ευκολίας, οποιοδήποτε πεδίο στο διάστημα απεικονίζεται ως γραμμές δύναμης, οι εφαπτομένες των οποίων δείχνουν την κατεύθυνσή του. Μπορούν να φανούν σε οποιοδήποτε παχύρρευστο υγρό όταν αναμειγνύονται με ένα επίμηκες διηλεκτρικό. Κοντά σε ένα σώμα με φορτίο, κομμάτια διηλεκτρικού παρατάσσονται σε μια σειρά κατά μήκος της δύναμηςγραμμές.
Το ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να είναι δυναμικό. Σε αυτό, το έργο των δυνάμεων δεν εξαρτάται από το σχήμα της διαδρομής κατά τη μετακίνηση του φορτίου σε διαφορετικά σημεία. Έτσι, η θέση δύο σημείων σε αυτό το πεδίο καθορίζει το έργο του φορτίου μεταξύ τους (που είναι η τάση).
Μερικά ακόμη ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά
Το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να εμφανιστεί μόνο με την παρουσία ηλεκτρικού πεδίου. Όλες οι ουσίες, ανάλογα με την ικανότητά τους να διατηρούν ένα ρεύμα από μόνες τους, είναι αγωγοί και μονωτές. Τα πρώτα έχουν πολλές δωρεάν χρεώσεις, οπότε μετακινούνται εύκολα. Οι μονωτές δεν τους έχουν.
Στα μαγνητικά πεδία, σε αντίθεση με τα ηλεκτρικά πεδία, οι γραμμές δύναμης δεν έχουν ούτε αρχή ούτε τέλος. Για παράδειγμα, σε έναν ευθύ αγωγό είναι ένας κύκλος.
Επιπλέον, είναι ενδιαφέρον ότι το ηλεκτρικό φορτίο, το οποίο βρίσκεται σε ακίνητη κατάσταση, σε μαγνητικό πεδίο δεν έχει καμία επίδραση. Συμβαίνει μόνο με κινούμενη φόρτιση.
