Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Landsvirkjun - borði í orkumálaflokki

Hvað er rafmagn?

Margir spyrjendur hafa sent okkur þessa spurningu eða eitthvað henni líkt. Eðlilegt er að fólk velti þessu fyrir sér þar sem rafmagn (e. electricity) er annars vegar svo algengt og mikilvægt í lífi okkar en hins vegar hálfpartinn ósýnilegt og ekki algengt í náttúrunni. Þannig er það líklega torskildara fyrir flestum en til dæmis þyngd eða hreyfing.

Stutta svarið er að orðið rafmagn er haft um hvers konar fyrirbæri sem tengjast rafhleðslum og hreyfingum þeirra. Rafhleðsla (e. electric charge) er einn af grundvallareiginleikum efnisins og fylgir til dæmis langflestum tegundum öreinda (e. elementary particles) og kvarka (e. quarks), sem eru smæstu eindir efnisins. Rafmagnið sem við mætum í daglegu lífi er þó yfirleitt alltaf tengt þeirri tegund öreinda sem nefnast rafeindir (e. electrons), stað þeirra og hreyfingu.

Sérhver öreind eða kvarki af tiltekinni tegund hefur ákveðna rafhleðslu sem er ýmist jákvæð (plúshleðsla), neikvæð (mínushleðsla) eða 0 (núll, það er að segja engin) og um leið einfalt margfeldi af frumhleðslunni (e. elementary charge) sem er táknuð með e.

Þannig hefur rafeindin hleðsluna -e en róteindin gagnstæða hleðslu, +e. Þetta þýðir meðal annars að kerfi róteindar og rafeindar hefur heildarhleðsluna 0 (núll), en slíkt kerfi er einmitt léttasta atómið, vetni. Nifteindir (e. neutrons) hafa hins vegar enga hleðslu.

Í venjulegu efni eru nær eingöngu þessar þrjár tegundir einda, rafeindir, róteindir og nifteindir og um leið er langoftast jafnmikið af rafeindum og róteindum. Þess vegna er venjulegt efni yfirleitt óhlaðið, hefur enga rafhleðslu sem heild, þannig að rafmagnið í því er oft og tíðum ósýnilegt út á við. Engu að síður eru það rafkraftarnir, aðdráttarkraftarnir milli róteinda og rafeinda, sem halda atómum efnisins saman og eiga þannig mikinn þátt í því að samloðandi efni skuli yfirleitt vera til.

Þegar við greiðum þurrt hár flytjast rafeindir milli efnanna, frá hárinu yfir á greiðuna.

Rafeindir eru tæplega 1900 sinnum léttari en róteindir og ýmist frekar laust bundnar atómum efnisins eða geta ferðast alveg frjálst um það. Þetta eru ástæðurnar til þess að þær koma einmitt mest við sögu í rafmagni daglegs lífs eins og áður var sagt.

Þegar við greiðum þurrt hár flytjast rafeindir milli efnanna, frá hárinu yfir á greiðuna. Greiðan fær þá neikvæða hleðslu en hárið jákvæða vegna þess að í því eru þá fleiri plúshleðslur á róteindum en mínushleðslur á rafeindum. Ef við berum greiðuna að pappírspjötlum á borðinu fyrir framan okkur sjáum við að þær dragast að greiðunni og lyftast jafnvel frá borðinu. Þetta gerist af því að rafeindirnar í pappírnum færast til innan pjötlunnar þannig að fram kemur aðdráttarkraftur milli hennar og hleðslunnar í greiðunni.

Þegar lítil greiða dregur að sér bréfsnifsi er gaman að leiða hugann að því að tveir hlutir eru í rauninni að togast á um bréfið: Greiðan togar upp á við með rafkrafti en jörðin togar í bréfið niður á við með þyngdarkrafti. Meginástæðan til þess að greiðan verður yfirsterkari er sú að rafkraftar eru svo miklu sterkari en þyngdarkrafturinn þegar þeirra fyrrnefndu nýtur við á annað borð, það er að segja þegar hlutur hefur annaðhvort einhverja heildarhleðslu (eins og greiðan) eða þegar rafeindirnar hafa færst verulega til innan hlutarins þannig að hluti hans er plúshlaðinn en annar partur mínushlaðinn. Þetta síðastnefnda fyrirbæri nefnist skautun eða pólun og er einmitt að verki þegar greiðan dregur bréfsnifsi að sér þó að það sé óhlaðið sem heild.

Fyrirbæri svipuð þessu með greiðuna og hárið hafa verið þekkt frá alda öðli. Forngrikkir komust til dæmis að því að undarlegir hlutir gerðust þegar þeir neru stangir úr rafi með loðskinni. Rafstöngin gat þá til dæmis dregið að sér létta hluti eins og fuglsfjaðrir. Raf heitir á grísku elektron og íslenska orðið rafmagn er því í rauninni býsna bein þýðing á alþjóðaorðinu sem heitir á ensku electricity.

Frekara lesefni á Vísindavefnum:

Ítarefni:
  • Electricity. Encyclopædia Britannica. 2004. Encyclopædia Britannica Online. 23. feb. 2004.

Mynd:

Fleiri spyrjendur:

Örn Eyjólfsson, Birkir Helgason, Grímur Gunnarsson, Örn Eyjólfsson, Sigurður Sigurðarson, Guðrún Stegu, Katrín J. og Snorri Sigurðsson.

Útgáfudagur

19.8.2004

Spyrjandi

Dagbjartur Ingvarsson, f. 1988, Nína Björk Gísladóttir, f. 1990 o.fl.

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvað er rafmagn?“ Vísindavefurinn, 19. ágúst 2004. Sótt 26. júní 2017. http://visindavefur.is/svar.php?id=4471.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2004, 19. ágúst). Hvað er rafmagn? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=4471

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvað er rafmagn?“ Vísindavefurinn. 19. ágú. 2004. Vefsíða. 26. jún. 2017. <http://visindavefur.is/svar.php?id=4471>.

Chicago | APA | MLA

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Risaeðlur

Risaeðlurnar voru skriðdýr sem komu fram fyrir um 250 milljón árum. Þær ríktu alla miðlífsöld, þar til fyrir 65 milljón árum. Veldi þeirra lauk skyndilega í náttúruhamförum. Tvær kenningar hafa einkum verið uppi um orsakir þeirra: annars vegar árekstur loftsteins eða loftsteina við jörðina, hins vegar gríðarleg eldgos.