Elektr energiyasi
Agar siz osmondan kuchli chaqmoq chaqqanda momaqaldiroqni tomosha qilgan bo’lsangiz,
siz elektr energiyasining kuchi haqida tasavvurga egasiz. Chaqmoq — bu osmon va
yer o‘rtasida to‘satdan yuzaga keladigan kuchli elektr oqimidir. Bitta
chaqmoqda shuncha ko‘p energiya bo‘ladiki, u 100 ta kuchli lampani bir kun
davomida yoritib turishi yoki taxminan 20 mingta non bo‘lagini tosterda qovurib
berishi mumkin!
Elektr energiyasi insoniyat qo‘lida eng ko‘p qo‘llaniladigan va eng moslashuvchan
energiya manbai hisoblanadi. Shu bilan birga, u nisbatan yangilik ham sanaladi:
insonlarning kundalik hayotiga elektr energiyasi deyarli bir asr avval kirib
kelgan. O’tmishimizda muhim ahamiyat kasb etgan bu quvvat manbai quyosh
panellari, shamol generatorlari bilan kelajagimizni tubdan o’zgartirishi
mumkin. Keling, elektr energiyasi va toki nima ekanini yaqinroq o‘rganamiz!
Elektr nima?
Elektr energiyasi — bu bir joyda to‘planadigan
yoki bir joydan boshqasiga harakatlana oladigan energiya turi. Elektr bir joyda
to‘plansa, bu statik elektr deb ataladi (statik — "harakatsiz"
degani); bir joydan boshqasiga oqsa, u tok (yoki oqimli elektr) deb ataladi.
Statik elektr nima?
Statik elektr - bu bir joyda to’plangan elektr energiyasi. Yaqqol misol sifatida
sharni to’qima mato yoki sochingizga ishqalash kifoya. Ishqalanish natijasida
ikki jism o’rtasida zaryadlar almashinuvi hosil bo’ladi va qarama-qarshi
zaryadlangan mato va shar bir-biriga huddi magnitning qarama-qarshi qutublari
kabi tortishadi. Sharni suv oqimiga yaqin olib kelish ham ular orasidagi
tortushuvni ko’rsatadi.
2019-yilda olimlar ishqalanish va zarydalar almashinuvi o’rtasidagi bog’liqlikni
isbotlashdi: ikki jism ishqalanganida ularning mikroskopik qirralari
deformatsiyalanadi (shakli o’zgaradi). Yuzadagi deformatsiya elektr
kuchlanishini yuzaga keltiradi.
Hech toʻqima sholcha yoki gilam ustida yurganingizda biroz jimirlashni his
qilganmisiz? Keyin metal, eshik tutqichi yoki joʻmrakka oʻxshash buyumga
tekkaningizda birdan qoʻlingizda oʻgʻriqni his qilganmisiz? Bu tok urishiga misoldir. Qachonki siz
gilam ustida yurganingizda oyoqlaringiz unga qarshi ishqalanadi. Tanangiz sizda
jimirlash hissini uygʻotadigan zaryadni sekin-astalik bilan yigʻadi. Metallga
tekkaningizda esa, zaryad bir zumda yerga intiladi va bu sizga taʼsir qilgan
tok urishi hisoblanadi.
Chaqmoq ham oʻzgarmas elektr toki orqali yuzaga keladi. Yomgʻir bulutlari osmonda
harakatlangada, ichidagi muz kristallari pastga tushadi, suv tomchilari esa
aksincha, yuqoriga koʻtariladi. Kristallar manfiy zaryad turiga, suv tomchilari
boʻlsa, musbat zaryadga ega. Zaryadlarning bunday taqsimlanishi bulutning oʻz
quvvatini toʻplashiga imkon beradi. Natijada zaryad yetarlicha kuchli
boʻlganida, u yerga chaqmoq urishi koʻrinishida tushadi. Yaqin atrofda boʻron
yuzaga kelayotganida, koʻpincha havoda titrashni sezishingiz mumkin. Bu sizni
oʻrab turgan havodagi elektr tokidir.
Statik elektr qanday ishlaydi?
Elektr energiyasi atomlar tarkibidagi juda kichik zarrachalar bo‘lgan elektronlardan
hosil bo‘ladi. Har bir elektron manfiy zaryadga ega. Har bir atomda odatda bir
xil miqdorda elektronlar va musbat
zaryadli zarrachalar — protonlar bo‘ladi,
shuning uchun atomlar tashqi ta’sirlarisiz neytral (umumiy zaryad nolga teng)
bo’ladi.
Birinchi misolda keltirganimizdek, shar va sviterni ishqalash natijasida biz ulardagi
zaryadlar tengligini buzamiz. Ishqalanish natijasida elektronlar shardan
sviterga o’tadi va bu sviterning umumiy zaryadlarini manfiy, sharnikini esa
musbatga aylantiradi. Elektronlarning massasi proton va neytronlarnikiga qaraganda ancha yengil bo'lgani uchun ular tashqi orbitallarda aylanadi va aynan shu xususiyati ularni ko'chishga moyil qiladi.
Van De Graaf elektr toki generatorini ushlanagingizda
sochlaringiz osmonga ko’tarilganiga guvoh bo’lishingiz mumkin. Bu holatda
generator juda katta musbat zaryad ishlab chiqaradi, tanangizdagi elektronlar
generatorga o’tganida sochingizda faqat musbat zaryadlangan protonlar qoladi.
Bir xil ishorali zaryadlar bir-birini itargani sababli soch tolalari
bir-biridan uzoqlashadi.
Manbalar:
Chris Woodford - Electricity (2004).
Karl P. Olson, Laurence D. Marks - What Puts the “Tribo” in Triboelectricity? (2019)