Kehade elektriseerimine

Aga miks siis ikkagi mõnikord elekter ära läheb? Vastuse leidmiseks peame kindlaks tegema, kuidas elekter meie juurde pääseb. Kui vaatame oma lauaarvutit või laualampi, siis on näha, et neist läheb seinakontakti juhe. Arvata võib, et seinakontaktist elekter tulebki. Vesi tuleb ju ka seinas olevast kraanist, mis on ühenduses veetorustikuga. Kas juhtmed on samuti seest õõnsad, nii et sealgi voolab elekter nagu vesi veetorus? Kui juhtmeid ja pistikuid lähemalt uurida, siis selgub, et need on metallist ega ole seest õõnsad, nende kaudu ei tohiks küll midagi voolata. Kuid just mööda metalli elekter voolabki. Tavaliselt öeldakse selle kohta, et metallid juhivad elektrit.

Juhtmete uurimine meid targemaks ei teinud ja ilmselt peame alustama mujalt. Tuletame meelde, kus peale kodumasinate ja valgustite oleme veel elektriga kokku puutunud. Arvatavasti oled kogenud, et mõnikord kampsunit kiiresti üle pea tõmmates võib kuulda kerget raginat ja näha pimedas väikesi välke. Teinekord kisub seelik hirmsasti vastu jalgu nagu häbeliku koera saba. Või kui puhtaid juukseid kammida, tahavad need kangesti kammile järele minna. Kõik need nähtused on tingitud elektrist, täpsemalt hõõrdeelektrist.

Hõõrdeelektri uurimiseks teeme katse. Puhume tavalise õhupalli täis ja paneme selle väikeste paberitükikeste kohale. Ei juhtu mitte midagi. Aga nüüd hõõrume õhupalli vastu oma kuivi juukseid ja lähendame palli uuesti paberitükikestele. Need hüppavad palli külge. Järelikult omandas õhupall hõõrumise käigus midagi, mida tal enne ei olnud. Seda nimetatakse elektrilaenguks. Keha, millel on elektrilaeng, nimetatakse elektriliselt laetud kehaks ehk lihtsalt laetud kehaks ja tegevus, mille tulemusena tekkis elektrilaeng, on elektriseerimine. Selle sõna asemel kasutatakse sageli ka mõistet laadimine.

Kui veel katsetada, siis selgub, et kõiki aineid elektriseerida ei saa. Näiteks plastjoonlauda saab, kui seda riide või paberiga hõõruda, aga puitjoonlauale laengut ei teki. Metalljoonlauda saab elektriseerida ainult siis, kui hoida seda kinnastatud käega. Kui hõõruda omavahel samast materjalist kehasid, siis elektrilaengut ei teki.

Kas me oskame seletada, kuidas kehad hõõrdumisel laengu saavad? Ei oska. Ilmselt tuleb veel katseid teha. Selleks kasutame katsetes juba ammusest ajast tuntud hõõrdeelektri saamise viise. Näiteks hõõrume klaaspulka siidriidega või eboniitpulka villase riidega. Katse jaoks tuleb statiivide külge riputada niidiga alumiiniumfooliumist silindrid, mida saab elektriseeritud kehadega laadida. Laadimiseks tuleb neid puudutada elektriseeritud klaas- või eboniitpulgaga, ning olenevalt sellest, millega neid puudutati, slindrid kas tõmbuvad või tõukuvad. Muuta tuleks ka silindrite vahelist kaugust, et vaadata, kuidas see mõjub.

Kuna katse tulemused näitasid, et laetud kehade vahel esineb ainult kahesugust vastastikmõju, siis võib teha järelduse, et on olemas kaht liiki elektrilaenguid, mis põhjustavad kehade laadumist. Et laenguid omavahel eristada, on hakatud üht liiki laenguid nimetama positiivseteks laenguteks ja neid tähistatakse plussmärgiga (+). Teist liiki laenguid nimetatakse negatiivseteks laenguteks ning neid tähistab miinusmärk (−). See ei tähenda, et ühed laengud oleks paremad kui teised, lihtsalt nimed on sellised. Sama liiki laenguid nimetatakse ka samanimelisteks laenguteks ja eri liiki laenguid erinimelisteks laenguteks. Katsest selgus, et erinimeliselt laetud kehad tõmbuvad ja samanimeliselt laetud kehad tõukuvad. Selle põhjuseks on jõudude mõjumine elektrilaengute vahel.

Katse tulemustest on ka näha, et suurema vahemaa korral silindrid tõmbuvad ja tõukuvad vähem kui väiksema vahemaa puhul. Sellest võib järeldada, et ka laengutevahelised jõud muutuvad samal viisil: nii sama- kui ka erinimeliste laengute vaheline jõud suureneb, kui laengute vaheline kaugus väheneb, ja jõud väheneb, kui kaugus suureneb.