Παράδειγμα ηλεκτρικού φορτίου

ο Ηλεκτρικό φορτίο είναι μια δύναμη που έχει ένα υποατομικό σωματίδιοείτε πρωτόνιο, νετρόνιο ή ηλεκτρόνιο, και αυτό επηρεάζει άλλο πρωτόνιο, νετρόνιο ή ηλεκτρόνιο, είτε προσελκύοντας ή απωθώντας το.

Η σύγχρονη ατομική θεωρία της ύλης υποστηρίζει ότι όλα οι ουσίες αποτελούνται από άτομα και μόρια. Τα άτομα αποτελούνται από στοιχειώδη σωματίδια που ονομάζονται ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια.

Στο κέντρο του ατόμου βρίσκεται ο πυρήνας και εκεί βρίσκονται τα πρωτόνια των οποίων το ηλεκτρικό φορτίο είναι θετικό (+) και τα νετρόνια με μηδενικό ηλεκτρικό φορτίο. Τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα και έχουν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο (-).

Όταν ένα άτομο χάνει ηλεκτρόνια παραμένει θετικά φορτισμένο. Αν κερδίσει ηλεκτρόνια, φορτίζεται αρνητικά.

Ένα άτομο της ύλης βρίσκεται σε ουδέτερη ή μη φορτισμένη κατάσταση επειδή περιέχει τον ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα του με τα ηλεκτρόνια γύρω από αυτό.

Η ικανότητα των σωμάτων να προσελκύουν άλλα αντικείμενα μετά το τρίψιμο με μαλλί ή μεταξωτό ένδυμα είναι γνωστή ως «μεταφορά».

Πότε δύο διαφορετικές ουσίες ή σώματα τρίβονται μεταξύ τους, μία από αυτές χάνει ηλεκτρόνια, παραμένοντας με αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο, όπως είναι η περίπτωση τρίβοντας τα μαλλιά με χτένα ή μπαλόνι. τα μαλλιά χάνουν ηλεκτρόνια και η χτένα τα κερδίζει, το ηλεκτρικό φορτίο που παράγεται από αυτήν την ανισορροπία ονομάζεται στατικός ηλεκτρισμός ή λέμε ότι τα μαλλιά ηλεκτρίζονται. Αυτό το παράδειγμα επιτρέπει την καλύτερη κατανόηση του νόμου για τη διατήρηση της επιβάρυνσης, ο οποίος λέει:

"Το συνολικό ηλεκτρικό φορτίο του Σύμπαντος είναι σταθερό μέγεθος, ούτε δημιουργείται ούτε καταστρέφεται"

Όταν ένα σώμα ηλεκτροδοτείται από τριβή, το φορτίο δεν δημιουργείται, αφού ήταν πάντα εκεί, ούτε παράγονται νέα ηλεκτρόνια, περνούν μόνο από το ένα σώμα στο άλλο.

Η ηλεκτροκίνηση σωμάτων μπορεί να επαληθευτεί μέσω φαινομένων που παρατηρούνται καθημερινά, για παράδειγμα όταν αγγίζεται ένα μεταλλικό αντικείμενο γίνεται αισθητή μια ηλεκτρική αφή, αυτό συμβαίνει επειδή το αντικείμενο φορτίζεται ηλεκτρικά και όταν το αγγίζετε, το ηλεκτρικό φορτίο πηγαίνει στο έδαφος μέσω του ίδιου του αντικειμένου Σώμα.

Αλληλεπίδραση μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων

Όταν τα σώματα είναι ηλεκτρικά, αποκτούν ηλεκτρικά φορτία που μπορούν να είναι δύο τύπων: θετικό ή αρνητικό, ανάλογα με το υλικό από το οποίο κατασκευάζονται τα σώματα. Για να το επαληθεύσετε, πραγματοποιείται το πείραμα Electric Pendulum. Ένα ηλεκτρικό εκκρεμές είναι μια σφαίρα από φελιζόλ ή φελλό που κρέμεται από ένα νήμα σε κάποιο στήριγμα.

Εάν μια πλαστική ράβδος τρίβεται με ένα κομμάτι μαλλιού και η ράβδος φέρεται κοντά στη φελιζόλ σφαίρα του εκκρεμούς, η ράβδος θα προσελκύσει τη σφαίρα. Αφού έρθει σε επαφή με τη ράβδο για μια στιγμή, η σφαίρα θα απωθηθεί από τη ράβδο.

Μέρος της χρέωσης έχει μεταφερθεί από τη ράβδο στη σφαίρα και τα δύο αντικείμενα φορτίζονται με τον ίδιο τρόπο.

Εάν γίνει το ίδιο πείραμα, αλλά αντί της πλαστικής ράβδου χρησιμοποιείται μια γυάλινη ράβδος και τρίβεται με ένα κομμάτι μεταξιού, θα παρατηρηθούν τα ίδια αποτελέσματα.

Αλλά εάν η σφαίρα του ηλεκτρικού εκκρεμούς φορτίζεται με την πλαστική ράβδο και μια άλλη σφαίρα ενός άλλου ηλεκτρικού εκκρεμούς με τη ράβδο το γυαλί και οι δύο σφαίρες Styrofoam πλησιάζουν, παρατηρείται ότι υπάρχει μια έλξη μεταξύ τους, έτσι μπορεί να συναχθεί τι τα ηλεκτρικά φορτία που παράγονται από τις πλαστικές και γυάλινες ράβδους είναι αντίθετα.

Έχει αποδειχθεί ότι όλα τα ηλεκτρικά υλικά μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες: αυτά με α φορτίο όπως αυτό που παράγεται από τη γυάλινη ράβδο και εκείνα με φορτίο όπως αυτό που παράγεται από τη γυάλινη ράβδο πλαστική ύλη. Με συνθήκη, διαπιστώθηκε ότι όσοι συμπεριφέρονται σαν την πρώτη ομάδα έχουν θετικό φορτίο (+) και όσοι συμπεριφέρονται σαν τη δεύτερη ομάδα έχουν αρνητικό φορτίο (-) και με βάση αυτό μπορεί να δηλωθεί ο "Πρώτος Νόμος Ηλεκτροστατικής":

"Οι χρεώσεις του ίδιου σήματος απωθούν και οι χρεώσεις του αντίθετου σημείου προσελκύουν"

Μονάδες μέτρησης ηλεκτρικού φορτίου

Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων, το οποίο είναι το πιο πρακτικό σύστημα για τη μελέτη της ηλεκτρικής ενέργειας, η μονάδα φόρτισης εκφράζεται σε Coulombs (C).

Από τον ορισμό: Ένα Coulomb είναι το φορτίο που μεταφέρεται σε ένα δευτερόλεπτο μέσω οποιασδήποτε διατομής ενός αγωγού, με ένα σταθερό ρεύμα ενός Αμπέρ (1 Α).

Συγκρίνοντας τη φόρτιση του 1 Coulomb με τη φόρτιση ενός ηλεκτρονίου, έχουμε:

1 C = 6,25 x 10⁸ ηλεκτρόνια

Το φορτίο ενός ηλεκτρονίου που εκφράζεται σε Coulombs είναι:

1 e = -1,6 x 10^-19 ντο

Μια άλλη μονάδα μέτρησης για χρεώσεις είναι το microCoulomb (μC) και η ισοδυναμία του στα Coulombs είναι:

1 μC = 1 x 10^-6 ντο

Παραδείγματα ηλεκτρικής φόρτισης

Αυτό παράγεται με τρίψιμο ανάμεσα σε μια γυάλινη ράβδο και ένα μεταξωτό ύφασμα

Αυτό που παράγεται τρίβοντας μια πλαστική ράβδο με ένα κομμάτι μαλλιού

Αυτό που συμβαίνει όταν περνάτε μια χτένα στα μαλλιά

Αυτό που συμβαίνει όταν ένα μπαλόνι τρίβεται στα μαλλιά

Όταν βγάζετε ένα πουλόβερ, υπάρχει ένα άλμα ηλεκτρονίων. Σε σκοτάδι, εντοπίζονται σπινθήρες

Όταν ένα χέρι τοποθετείται σε μια ηλεκτρική μεταλλική επιφάνεια, τα ηλεκτρόνια ρέουν στο δέρμα.

Ένα φορτισμένο μπαλόνι κολλά στον τοίχο. Τα ηλεκτρόνια πηδούν προς τον τοίχο και το μπαλόνι πέφτει όταν τελειώσει η ανταλλαγή.

Εάν ένας σωλήνας PVC τρίβεται με ένα πανί, τα ηλεκτρόνια θα παραμείνουν επιπλέουν στον σωλήνα.

Οι σφαίρες φελιζόλ προσκολλώνται επίσης σε φορτωμένους σωλήνες PVC.

Το κομφετί και το λεπτά διαιρεμένο χαρτί προσελκύονται σε φορτισμένες επιφάνειες και είναι ακόμη δύσκολο να αφαιρεθούν.