Рухомий електричний заряд лежить в основі багатьох явищ, що відбуваються в природі. Наприклад, безліч частинок, заряджених високою енергією, постійно «бомбардують» нашу Землю.
Між Землею і Всесвітом
Більшість з них зароджуються за межами Сонячної системи у вигляді протонів, а де-то 14 % – у вигляді частинок. Швидше за все, заряди утворюються в межах Галактики і тому називаються галактическими променями. Також ми добре знаємо сонячні промені, які складаються з протонів. Особливо сильний вплив виявляється тоді, коли на поверхні Сонця трапляються хвилювання.
Наближаючись до Землі, заряди входять до її магнітне поле. Якщо рухомий електричний заряд має невелику енергію, частинка відхиляється і не доходить до Землі. А ось заряджені великою енергією частинки здатні досягти поверхні. При цьому вони як би навиваються на силові магнітні лінії.
Біля Землі існують зони, де заряджених частинок накопичується особливо велика кількість. Вони називаються радіаційними поясами і є свого роду «пастками», куди заряди захоплюються полем.
Геомагнітне поле утримує більшість електронів і протонів завдяки тому, що в атмосфері вони стикаються з атомними ядрами атмосферних газів. Відбуваються ядерні реакції і випускаються нейтрони, що не мають зарядів. Тому і магнітне поле на них не діє.
Нейтрони переходять у зону меншої напруженості, а потім розпадаються на електрони, протони і нейтрино, які (за винятком нейтрино) знову захоплюються магнітним поле. Зрештою утворюються радіаційні пояси. Нейтрино летить, так як для нього не характерний рухомий електричний заряд.
Природні явища
Всі чули, а деякі і бачили таке природне явище, як полярне сяйво. Найчастіше його можна спостерігати у високих широтах півночі. Рідше воно з’являється і південніше. Світло тут генерується за рахунок сонячних протонів, що проникають в магнітне поле.
Атмосфера на висоті їх скупчення сильно розріджена. Але і тут є кисень і азот, стикаючись з якими виходить світіння. Дані явища відбуваються безперервно, але далеко не завжди помітні для людського зору. Однак, коли на Сонці трапляються хвилювання, то збільшилася кількість протонів дозволить людям спостерігати надзвичайно красиве видовище на небі.
Інше відоме природне явище, що містить рухомий електричний заряд, це блискавки. В них відбуваються величезні електричні розряди у вигляді іскор. Блискавки виникають між хмарами в атмосфері або між хмарами та землею. Довжина їх деколи доходить до декількох кілометрів, діаметр при цьому — всього лише кілька десятків сантиметрів, а тривалість навіть не досягає і секунди. Блискавки майже завжди з’являються з громом. Найчастіше вони мають лінійну форму, але іноді бувають і у вигляді куль. Останні особливо оточені містичними історіями.
Струм
Рухомий електричний заряд називається електричним струмом, який представляє інтерес практичної життя людей. З його допомогою працюють електричні двигуни, телебачення, радіо, комп’ютери і безліч інших пристроїв. – Яку область людської діяльності, ні торкнутися, скрізь присутній ефекти, викликані електричними зарядами.
Виникнення струму і його взаємозв’язок з магнітним і електричним полем пов’язують з ім’ям Фарадея, який сформулював теорію, що проголошує, що электрозаряды не діють один на одного безпосередньо. Кожен з них створює навколо себе електричне поле. З допомогою нього і відбувається взаємодія.
Електричне поле рухомого заряду
Головна величина, діюча в електричному полі, є силою, яка додається до позитивного заряду. Вона називається напруженістю електричного поля.
Для зручності будь-яке поле в просторі зображують у вигляді силових ліній, дотичні яких показують його напрямок. Їх можна побачити в будь в’язкої рідини, якщо перемішати з довгастим діелектриком. Поруч з тілом із зарядом шматочки діелектрика шикуються в ряд вздовж силових ліній.
Електричне поле може бути потенційним. У ньому робота сил не залежить від форми шляху при переміщенні заряду в різні точки. Таким чином, положення в цьому полі двох точок визначає роботу заряду між ними (що є напругою).
Ще кілька цікавих властивостей
Електричний струм може з’явитися тільки при наявності електричного поля. Всі речовини, в залежності від своєї здатності підтримувати в собі струм, бувають провідниками і ізоляторами. Перші мають багато вільних зарядів, тому легко переміщуються. У ізоляторів ж їх немає.
В магнітних полях, на відміну від електричних, силові лінії не мають ні початку, ні кінця. Наприклад, у прямолінійному провіднику вони є окружністю.
Крім того, цікаво, що електричний заряд, що знаходиться в нерухомому стані, в магнітному полі не має впливів. Воно виникає лише при рухомому заряді.
