Zapneš lampu a v drôtoch sa niečo začne pohybovať. Je to priveľmi malé na to, aby sa to dalo uvidieť, a pohybuje sa to úplne potichu. Je to obrovský zástup drobných čiastočiek, ktoré sa volajú elektróny.

Kde elektróny žijú?

Všetko okolo nás je z atómov. Každý atóm má ťažký stred, ktorý sa volá jadro. Okolo jadra sa v rozmazanom oblaku pohybujú elektróny.

V jadre sú čiastočky, ktoré sa volajú protóny. Protóny majú kladný elektrický náboj a elektróny záporný. Plus a mínus sa navzájom priťahujú. Vďaka tomu zostávajú elektróny pri svojom atóme.

Rôzne atómy majú rôzny počet elektrónov. Atóm vodíka má len jeden. Atóm medi ich má 29 a atóm zlata 79.

Aký malý je elektrón?

Elektróny sú ešte menšie ako atómy – oveľa, oveľa menšie. Žiadny pokus zatiaľ neodhalil, že by elektrón mal nejakú veľkosť. Podľa všetkého, čo vedci vedia, sa správa ako drobný bod.

Elektróny sú aj veľmi ľahké. Protón váži takmer 2 000-krát viac ako elektrón. Takmer celá váha atómu je preto v jeho jadre, nie v elektrónoch.

Jeden protón vyváži takmer 2 000 elektrónov Váhy sú v rovnováhe. Na ľavej miske leží jeden protón. Na pravej miske leží kôpka elektrónov s popisom takmer 2 000 elektrónov. 1 protón takmer 2 000 elektrónov
Jeden protón váži toľko ako takmer 2 000 elektrónov.

Prečo kovy vedú elektrinu?

Vo väčšine látok zostáva každý elektrón pri svojom atóme. Kovy sú však výnimočné. V kove niektoré elektróny nepatria k žiadnemu jednému atómu.

Tieto elektróny sa môžu voľne túlať pomedzi atómy, a preto im hovoríme voľné elektróny. Samy od seba sa rútia všetkými smermi ako včely okolo úľa. Všetky spolu sa tak nikam nepohnú.

Teraz z drôtu urobme súčasť okruhu s batériou a žiarovkou. Batéria voľné elektróny tlačí a všetky sa začnú posúvať po drôte rovnakým smerom. Tomuto toku elektrónov hovoríme elektrický prúd. Tlačeniu batérie hovoríme napätie.

Voľné elektróny v kovovom drôte Dva pohľady na kúsok kovového drôtu plného atómov, medzi ktorými sú voľné elektróny. Hore: bez tlačenia sa voľné elektróny pohybujú všetkými smermi. Dole: keď ich tlačí batéria, všetky sa posúvajú po drôte rovnakým smerom – to je elektrický prúd. bez tlačenia: elektróny sa túlajú s tlačením: elektrický prúd atóm kovu voľný elektrón
Bez tlačenia sa voľné elektróny túlajú všetkými smermi. Keď ich tlačí batéria, všetky sa posúvajú rovnakým smerom – to je elektrický prúd.

Preto sú drôty z kovu, najčastejšie z medi. Látky ako meď, ktoré ľahko prepúšťajú elektróny, sa volajú vodiče. Látky ako plast držia svoje elektróny pevne. Hovoríme im izolanty.

Čo ešte elektróny robia?

Nosiť elektrický prúd nie je ich jediná práca. Elektróny sú zamestnané takmer všade:

  • Statická elektrina. Keď pošúchaš balón o vlasy, niektoré elektróny preskočia z vlasov na balón. Balón a vlasy sa potom navzájom priťahujú.
  • Držia atómy pokope. Atómy sa spájajú do väčších skupín tak, že si delia alebo vymieňajú svoje vonkajšie elektróny.
  • Vyrábajú svetlo. V LED žiarovke odovzdávajú elektróny časť svojej energie ako svetlo. Vo svietiacich reklamách narážajú rýchle elektróny do atómov a tie žiaria.
Poďme hlbšie: Elektrón v číslach pre dospelých a extra zvedavých
  • Hmotnosť: asi 9,11⋅10−319{,}11 \cdot 10^{-31} kg. To je približne 1/1836 hmotnosti protónu.
  • Náboj: −1,602⋅10−19-1{,}602 \cdot 10^{-19} coulombu. Protón má presne rovnako veľký náboj, len kladný. Žiadna voľná čiastočka s menším nábojom sa nikdy nenašla.
  • Veľkosť: zatiaľ ju nikto nenameral. Elektrón je elementárna častica: podľa všetkého, čo vieme, nemá žiadne menšie časti.
  • Objav: J. J. Thomson objavil elektrón v roku 1897. Skúmal katódové lúče – záhadné lúče v sklenených trubiciach, z ktorých bol vyčerpaný takmer všetok vzduch. Tam, kam lúče dopadli, sklo žiarilo. Thomson ukázal, že lúče tvoria čiastočky oveľa ľahšie ako najľahší atóm. Meno „elektrón“ navrhol o niekoľko rokov skôr George Johnstone Stoney pre najmenší kúsok elektrického náboja. Ďalších objaviteľov nájdeš v článku o histórii elektriny.
Poďme hlbšie: Čo voľné elektróny naozaj robia pre dospelých a extra zvedavých

Voľné elektróny v medi vôbec nie sú pomalé: rútia sa rýchlosťou okolo 1 500 kilometrov za sekundu. Neustále však narážajú do chvejúcich sa atómov a menia smer, takže sa v priemere nikam nedostanú. Batéria k tomu pridá pomalý posun jedným smerom – často menej ako milimeter za sekundu. V medi požičia každý atóm do zástupu voľných elektrónov približne jeden elektrón.

V kovovom drôte nesú prúd elektróny. V slanej vode, v ľudskom tele a v tekutine alebo paste vo vnútri batérií ho namiesto nich nesú ióny – atómy, ktoré nejaké elektróny získali alebo stratili.

Over sa

Prečo môže medeným drôtom tiecť elektrina?

Ukáž odpoveď

Niektoré elektróny v medi sa môžu voľne pohybovať — V kovoch, ako je meď, niektoré elektróny nepatria k žiadnemu jednému atómu. Keď ich batéria tlačí, posúvajú sa po drôte.