Positiivse ja negatiivse (laengu) ristiisaks võib lugeda Benjamin Franklinit (1706–1790), kes oli ühtlasi ka piksevarda leiutaja ja Ameerika Ühendriikide iseseisvusdeklaratsiooni üks autoreid. Franklin tähistas mõistega „positiivne elekter“ siidiriidega hõõrutud klaasist pulgale tekkinud elektrilaengut, ja mõistega „negatiivne elekter“ karusnahaga hõõrutud eboniitpulga laengut.

Kehade laadumine on seotud vabade elektronide ümberpaiknemisega kehades. Kui muidu neutraalsel kehal on elektrone liiga palju, on keha laetud negatiivselt, ja kui neutraalne keha on elektrone ära andnud, on see laetud positiivselt.

Olgu meil tegemist kahe metallkeraga. Laeme ühe neist positiivselt, teise negatiivselt. Laenguid võib saada, kui kasutada Franklini ülal kirjeldatud elektriseerimise viise. Kuna metallkerad on erinimeliselt laetud, esineb nende vahel tõmbejõud. Metallis saavad aatomi väliskihi elektronid liikuda kogu uuritava ainetüki piires ja nii paiknevad elektrijõudude tõttu laengud keradel ümber (joonis 1.2). Elektrijõud mõjuvad nii laetud kehade kui ka metallis olevate elektronide vahel. Mõlemal juhul vahendab jõudusid elektriväli.

Kui laadida neutraalsed kerad uuesti, seekord mõlemad samanimeliselt, näiteks negatiivse laenguga, siis tekib kehade vahel tõukejõud (joonis 1.3). Ka laengud metallkera pinnal vahetavad asukohta.

Kolmandal juhul jätame ühe metallkera neutraalseks, aga teise laeme positiivselt. Kuigi üks on neutraalne, võib täheldada kehadevahelist tõmbejõudu. Põhjuseks on vabade laengute ümberasetumine elektrit juhtivas kehas väliste elektrijõudude tõttu, mistõttu keha pind laadub teise kehaga võrreldes vastasmärgiliselt (joonis 1.4). Sellist nähtust nimetatakse elektriliseks või elektrostaatiliseks induktsiooniks (ld inducere ’esile kutsuma, põhjustama’).

Äikesepilvede laadumisprotsess

Äikesepilvede laadumisprotsess on seotud õhumasside liikumisega üksteise suhtes, mille käigus toimub õhumassiivides asuvate pilveosakeste – lumekristallide, raheterade – vastastikune hõõrdumine ja selle tulemusena nende laadumine. Positiivselt laetud lumekristallide ja negatiivselt laetud raheterade pilvesisesel liikumisel ja raskuse järgi kuhjumisel laaduvad ka pilve osad. Negatiivselt laetud ja raskemad raheterad on pigem pilve alaosas ja kergemad positiivselt laetud lumekristallid ülaosas (joonis 1.5). Äike tekib, kui elektriväli muutub küllalt tugevaks. Äikesepilvedes mõõdetud elektrivälja tugevusest ei piisa siiski välgu tekkimiseks, vaja läheks veelgi tugevamaid elektriväljasid ja seetõttu on atmosfääriteadlaste arvates vaja lisafaktorina päikesetuuli (suure energiaga laetud osakeste voog) või atmosfääri enda jääklaengut ja polariseeritust. Äikeselöögi kestvus on u $0,2$ sekundit ja selle ajaga liigub välgus kuni $30$ impulssi.

Katsed elektroskoobiga

Elektroskoop on katseseade, millega saab uurida kehade laenguid ja elektrilist induktsiooni. Lihtsa elektroskoobi saab valmistada järgmistest vahenditest: umbes $5,dl$ klaasanum (keeduklaas või klaaspurk), õhuke foolium, plastikkaas või muu plastikust kate, jämedam ($0,8mm$) vasktraat ja teipi. Fooliumist lõigatakse umbes $4$–$5cm$ pikkused ovaalid, mille ühte otsa tehakse avad. Vasktraat keritakse ühest otsast spiraaliks ja teine ots surutakse läbi plastikkaane ning tehakse otsa väike konks. Konksu külge riputatakse fooliumovaalid. Seejärel suletakse purk kaanega ja fikseeritakse teibiga katseseadme osad. Seade ongi valmis. Elektrilise induktsiooni uurimiseks tuleb vaskspiraalile lähendada elektriliselt laetud keha, nt õhupall, klaaspulk või joonlaud, ja uurida fooliumlehekeste käitumist. Elektroskoopi saab laadida ka laengut jagades. Selleks tuleb laetud kehaga puudutada vaskspiraali.

Mõistel „elektrilaeng“ on mitu tähendust. Siiani käsitlesime elektrilaengut kas keha omaduse või portsu laetud osakeste tähenduses. Elektrostaatikas on olulisel kohal elektrilaengu kui füüsikalise suuruse mõiste.

Elektrilaeng füüsikalise suurusena iseloomustab, kui tugevasti osaleb laetud keha elektromagnetilises vastastikmõjus.

Elektrilaengu tähis on $q$ või $Q$ ja ühik on $1$ kulon, lühendina $C$.

$1$ kulon on väga suur laeng. Äikesepilve laengud võivad olla suurusjärgus $100C$. Kui meie juuksed on „elektrit täis“, siis on juuksekarvade laengu väärtused vahemikus $1nC–1pC$.

$1$ kulon on väga suur laeng. Äikesepilve laengud võivad olla suurusjärgus $100C$. Kui meie juuksed on „elektrit täis“, siis on juuksekarvade laengu väärtused vahemikus $1nC$ – $1pC$.

Kõige väiksemat vabalt eksisteerivat elektrilaengut looduses nimetatakse elementaarlaenguks $e$.

$q=–1,6\cdot {10}^{–19}C$ on elektroni laeng ja $q=+1,6\cdot {10}^{–19}C$ on prootoni laeng.

Keemias kasutatakse ioonide tähistamisel suhtelisi laenguid, mis näitavad, mitu korda on iooni laeng suurem elementaarlaengust. Näiteks naatriumi katioon on $N{a}^{+}$ ja sulfiidi anioon $S^{2–}$. Kui suhteliste laengute asemel kasutada elektrilaengu väärtusi, on naatriumi katiooni laenguks $q_{N{a}^{+}}=+1,6\cdot {10}^{–19}C$, sest naatriumi aatom on ühe elektroni loovutanud. Sulfiidioonil on laenguks $q_{S^{2–}}=–3,2\cdot {10}^{–19}C$, sest väävli aatom on liitnud kaks elektroni.

$q=-1,6\cdot {10}^{-19}C$ on elektroni laeng ja $q=+1,6\cdot {10}^{-19}C$ on prootoni laeng.

Keemias kasutatakse ioonide tähistamisel suhtelisi laenguid, mis näitavad, mitu korda on iooni laeng suurem elementaarlaengust. Näiteks naatriumi katioon on $N{a}^{+}$ ja sulfiidi anioon $F_{14}=\frac{1}{4\pi {\epsilon }_0}\frac{\left|q_1\right|\left|q_2\right|}{(\frac{3}{4}R{)}^2}=(8,99\times {10}^{9}N\cdot m^2/C^2)\times \frac{(1,60\times {10}^{-19}C)(3,20\times {10}^{-19}C)}{(\frac{3}{4}{)}^2}(0,0200m{)}^2=2,05\times {10}^{-24}N$. Kui suhteliste laengute asemel kasutada elektrilaengu väärtusi, on naatriumi katiooni laenguks $q_{N{a}^{-}}=+1,6\cdot {10}^{-19}C$, sest naatriumi aatom on ühe elektroni loovutanud. Sulfiidioonil on laenguks $q_{S^{2-}}=-3,2\cdot {10}^{-19}C$, sest väävli aatom on liitnud kaks elektroni.