Современное объяснение разделения зарядов
В настоящее время электростатические эффекты объясняются с помощью представления о переносе электронов с одного вещества на другое. Твердый каучук при потираний его предметом из любого другого вещества будет захватывать электроны; таким образом, в соответствии с представлениями, развитыми Франклином свыше 200 лет назад, электроны обладают отрицательным электрическим зарядом.
Поскольку, как сейчас известно, электроны являются носителями заряда в металлических проводниках, то иногда возникает вопрос, течет ли ток в направлении движения электронов или в направлении движения положительного заряда. По существующему соглашению, за направление тока принимается направление движения положительных зарядов. Не следует, однако, упрекать Бенджамина Франклина. В полупроводниках, газоразрядных трубках и электролитических ваннах носителями тока могут быть и положительно, и отрицательно заряженные частицы.
Воспользуемся современными представлениями о микроструктуре вещества для того, чтобы объяснить некоторые широко известные электростатические явления. Наружные электроны атомов часто очень слабо привязаны к своему ядру. Если два атома сближаются, то наружные электроны могут изменить свою конфигурацию и связать атомы в молекулу, но может случиться и так, что один атом просто «украдет» электрон у другого. Например, молекулы кислорода имеют тенденцию подхватывать лишние электроны, образуя отрицательно заряженные кислородные ионы. В той или иной степени все вещества обладают способностью присоединять электроны независимо от того, являются ли они проводниками или диэлектриками. Однако в большей степени это присуще хорошим диэлектрикам, таким как эбонит, волосы или пластмасса. Причина этого заключается в том, что электроны, попавшие на диэлектрик, оказываются локализованными в определенном месте; если они взяты из некоторой области, то она оказывается заряженной положительно.
Если потереть мехом кусок металла, то этот кусок также захватит электроны, однако они разбегаются по всей поверхности. Если вы держите металл в руках, электроны разбегутся через ваше тело. Если не держать металл с помощью диэлектрика, то электрические эффекты будут незаметны. Обратите, однако, внимание на то, что хотя ваше тело относительно большое и является довольно хорошим проводником электричества, но шаркая ногами по ковру, вы можете нахватать достаточно электронов для того, чтобы ваше тело оказалось сильно заряженным. Если при этом прикоснуться к другому человеку или к дверной ручке, то заряды ускользнут, создавая искру.
Автор Кл. Э. Суорц “Необыкновенная физика обыкновенных явлений”