דוגמא לעומס חשמל

ה מטען חשמלי זה כוח בעל חלקיק תת-אטומי, או פרוטון, נויטרון או אלקטרון, וזה משפיע על פרוטון אחר, נויטרון או אלקטרון, על ידי משיכתו או דחייתו.

התיאוריה האטומית המודרנית של החומר גורסת שהכל חומרים מורכבים מאטומים ומולקולות. אטומים מורכבים מחלקיקים אלמנטריים הנקראים אלקטרונים, פרוטונים ונויטרונים.

במרכז האטום נמצא הגרעין ושם נמצאים הפרוטונים שהמטען החשמלי שלהם חיובי (+) והנייטרונים עם אפס מטען חשמלי. האלקטרונים מסתובבים סביב הגרעין ויש להם מטען חשמלי שלילי (-).

כאשר אטום מאבד אלקטרונים הוא נשאר עם מטען חיובי. אם הוא צובר אלקטרונים, הוא טעון שלילית.

אטום של חומר נמצא במצב ניטרלי או לא טעון מכיוון שהוא מכיל את אותו מספר פרוטונים בגרעין שלו כמו אלקטרונים סביבו.

היכולת שגופים רוכשים למשוך חפצים אחרים לאחר שנשפשפו בבגד צמר או משי מכונה "נשיאה".

מתי שני חומרים או גופים שונים מתחככים זה בזה, אחד מהם מאבד אלקטרונים, להישאר עם מטען חשמלי שלילי, זה מקרה של שפשוף השיער עם מסרק או בלון; השיער מאבד אלקטרונים והמסרק צובר אותם, המטען החשמלי שמייצר חוסר איזון זה נקרא חשמל סטטי או שאנחנו אומרים שהשיער מתחשמל; דוגמה זו מאפשרת הבנה טובה יותר של חוק שמירת המטען, האומר:

"המטען החשמלי הכולל של היקום הוא בעוצמה קבועה, הוא לא נוצר ולא נהרס"

כשגוף מחושמל על ידי חיכוך, המטען לא נוצר, מכיוון שהוא תמיד היה שם, וגם לא מייצרים אלקטרונים חדשים, הם עוברים רק מגוף אחד לאחר.

ניתן לאמת את חישמול הגופים באמצעות תופעות הנצפות מדי יום, למשל כאשר נגע באובייקט מתכתי מגע חשמלי מורגש, זאת מכיוון שהאובייקט טעון חשמלי וכשנוגעים בו המטען החשמלי עובר לקרקע דרך האובייקט עצמו גוּף.

אינטראקציה בין מטענים חשמליים

כאשר מחשמלים גופים, הם רוכשים מטענים חשמליים שיכולים להיות משני סוגים: חיובי או שלילי, תלוי בחומר ממנו עשויים הגופים. כדי לאמת זאת, מתבצע ניסוי המטוטלת החשמלית. מטוטלת חשמלית היא כדור קלקר או פקק התלוי באמצעות חוט לתמיכה כלשהי.

אם משפשפים מוט פלסטיק בחתיכת צמר והמוט מתקרב לכדור הקלקר של המטוטלת, המוט ימשוך את הכדור; לאחר שהיה במגע עם המוט לרגע, הכדור יידחה על ידי המוט.

חלק מהמטען הועבר מהפס לכדור ושני האובייקטים טעונים באותו אופן.

אם נעשה אותו ניסוי, אך במקום מוט הפלסטיק משתמשים במוט זכוכית ונמרחים אותו בפיסת משי, נצפות אותן תוצאות.

אבל אם כדור המטוטלת החשמלית טעון במוט הפלסטיק וכדור אחר של מטוטלת חשמלית אחרת במוט זכוכית ושני כדורי הקלקר מתקרבים, נצפה כי יש משיכה ביניהם, כך שניתן להסיק מה המטענים החשמליים המיוצרים על ידי מוטות הפלסטיק והזכוכית מנוגדים זה לזה.

הוכח כי ניתן לחלק את כל החומרים החשמלים לשתי קבוצות: אלה עם א עומס כזה שמייצר מוט הזכוכית ואלה עם עומס כזה שמייצר מוט הזכוכית פלסטיק. על פי המוסכמה נקבע כי אלה שמתנהגים כמו הקבוצה הראשונה הם בעלי מטען חיובי (+) ו לאלה שמתנהגים כמו הקבוצה השנייה יש מטען שלילי (-) ועל סמך זה ניתן לומר ה "החוק הראשון של אלקטרוסטטיקה":

"חיובים של אותו סימן דוחים וטענות של השלט ההפוך מושכות"

יחידות מדידה של מטען חשמלי

במערכת היחידות הבינלאומית, שהיא המערכת המעשית ביותר לחקר חשמל, יחידת המטען מתבטאת בקולומבים (C).

בהגדרה: קולומב הוא המטען המועבר בשנייה אחת דרך כל חתך של מוליך, בזרם קבוע של אמפר אחד (1 A).

בהשוואת המטען של קולומב 1 עם מטען האלקטרון, יש לנו:

1 C = 6.25 x 10⁸ אלקטרונים

המטען של אלקטרון המתבטא בקולומבס הוא:

1 e = -1.6 x 10^-19 ג

יחידת מדידה נוספת למטענים היא המיקרו קולומב (μC), והשוויון שלה בקולומבס הוא:

1 μC = 1 x 10^-6 ג

דוגמאות לטעינה חשמלית

זה המיוצר על ידי שפשוף בין מוט זכוכית ומטלית משי

זה המיוצר על ידי שפשוף מוט פלסטיק בחתיכת צמר

זה שקורה כשמעבירים מסרק דרך השיער

זה שמתרחש כאשר בלון מתחכך בשיער

כשמורידים סוודר יש קפיצה של אלקטרונים. רואים בחושך, מגלים ניצוצות

כשמניחים יד על משטח מתכת מחושמל, זורמים אלקטרונים לעור.

בלון טעון נדבק לקיר. האלקטרונים קופצים לכיוון הקיר, והבלון נופל כשהחלפה מסתיימת.

אם משפשפים צינור PVC במטלית, האלקטרונים יישארו צפים בצינור.

כדורי קלקר דבקים גם בצינורות PVC טעונים.

קונפטי ונייר מחולק דק נמשכים למשטחים טעונים ואף קשה להסיר אותם.