Przykład obciążenia elektrycznego

 Ładunek elektryczny to jest siła posiadająca cząstkę subatomową, proton, neutron lub elektron, co wpływa na inny proton, neutron lub elektron, przyciągając go lub odpychając.

Współczesna atomowa teoria materii utrzymuje, że wszystko substancje składają się z atomów i cząsteczek. Atomy składają się z cząstek elementarnych zwanych elektronami, protonami i neutronami.

W centrum atomu znajduje się jądro i tam znajdują się protony o dodatnim ładunku elektrycznym (+) i neutrony o zerowym ładunku elektrycznym. Elektrony krążą wokół jądra i mają ujemny ładunek elektryczny (-).

Kiedy atom traci elektrony, pozostaje z ładunkiem dodatnim. Jeśli otrzymuje elektrony, jest naładowany ujemnie.

Atom materii znajduje się w stanie neutralnym lub nienaładowanym, ponieważ zawiera w swoim jądrze taką samą liczbę protonów, jak otaczających go elektronów.

Zdolność ciała do przyciągania innych przedmiotów po przetarciu wełnianą lub jedwabną odzieżą jest znana jako „noszenie”.

Gdy dwie różne substancje lub ciała ocierają się o siebie, jedna z nich traci elektrony

, pozostające z ujemnym ładunkiem elektrycznym, np. w przypadku pocierania włosów grzebieniem lub balonikiem; włosy tracą elektrony, a grzebień je zyskuje, ładunek elektryczny wytwarzany przez tę nierównowagę nazywamy elektrycznością statyczną lub mówimy, że włosy elektryzują się; Ten przykład pozwala lepiej zrozumieć Prawo Zachowania Ładunku, które mówi:

„Całkowity ładunek elektryczny Wszechświata ma stałą wielkość, nie jest ani tworzony, ani niszczony”

Kiedy ciało jest naelektryzowane przez tarcie, nie powstaje ładunek, ponieważ zawsze tam był, ani nie powstają nowe elektrony, przechodzą one tylko z jednego ciała do drugiego.

Naelektryzowanie się ciał można zweryfikować za pomocą zjawisk obserwowanych codziennie, np. dotykania metalowego przedmiotu wyczuwalny jest dotyk elektryczny, ponieważ obiekt jest naładowany elektrycznie, a kiedy go dotykasz, ładunek elektryczny przechodzi do ziemi przez Ciało.

Interakcja między ładunkami elektrycznymi

Kiedy ciała są naelektryzowane, nabywają ładunki elektryczne, które mogą być dwojakiego rodzaju: dodatni lub ujemny, w zależności od materiału, z którego wykonane są korpusy. Aby to zweryfikować, przeprowadza się eksperyment z wahadłem elektrycznym. Wahadło elektryczne to kula wykonana ze styropianu lub korka zawieszona na nitce do pewnego wspornika.

Jeśli plastikowy pręcik zostanie przetarty kawałkiem wełny i zbliży się do styropianowej kuli wahadła, pręcik przyciągnie tę kulę; po chwilowym kontakcie z prętem kula zostanie odepchnięta przez pręt.

Część ładunku została przeniesiona z pręta na kulę i oba obiekty są naładowane w ten sam sposób.

Jeśli przeprowadzi się ten sam eksperyment, ale zamiast plastikowego pręta użyje się szklanego pręta i pociera się kawałkiem jedwabiu, zaobserwuje się te same wyniki.

Ale jeśli kula wahadła elektrycznego jest naładowana plastikowym prętem, a druga kula innego wahadła elektrycznego za pomocą pręta szkło i obie kule styropianowe zbliżają się, obserwuje się przyciąganie między nimi, więc można wnioskować co ładunki elektryczne wytwarzane przez plastikowe i szklane pręty są przeciwne.

Wykazano, że wszystkie naelektryzowane materiały można podzielić na dwie grupy: te o a ładunek taki jak wytwarzany przez szklany pręt i te z ładunkiem takim, jak wytwarzany przez szklany pręt Plastikowy. Umownie ustalono, że te, które zachowują się jak pierwsza grupa, mają ładunek dodatni (+) i te, które zachowują się jak druga grupa, mają ładunek ujemny (-) i na tej podstawie można to stwierdzić „Pierwsze Prawo Elektrostatyki”:

„Opłaty tego samego znaku odpychają, a ładunki przeciwnego znaku przyciągają”

Jednostki miary ładunku elektrycznego

W Międzynarodowym Układzie Jednostek, który jest najbardziej praktycznym systemem do badania elektryczności, jednostka ładunku jest wyrażona w kulombach (C).

Z definicji: kulomb to ładunek przenoszony w ciągu jednej sekundy przez dowolny przekrój przewodnika przez stały prąd o natężeniu jednego ampera (1 A).

Porównując ładunek 1 Kulomba z ładunkiem elektronu, mamy:

1 C = 6,25 x 10⁸ elektrony

Ładunek elektronu wyrażony w kulombach wynosi:

1e = -1,6 x 10^-19 do

Inną jednostką miary ładunków jest mikrokulomb (μC), a jej równoważność w kulombach to:

1 μC = 1 x 10^-6 do

Przykłady ładunku elektrycznego

Ten powstały przez pocieranie szklanego pręta o jedwabną szmatkę

Ten wytwarzany przez pocieranie plastikowego pręta kawałkiem wełny

Ten, który dzieje się podczas przeczesywania włosów grzebieniem

Ten, który pojawia się, gdy balon ociera się o włosy

Podczas zdejmowania swetra następuje wyskok elektronów. Widziane w ciemności, wykrywane są iskry

Gdy dłoń położy się na naelektryzowanej metalowej powierzchni, elektrony wnikają w skórę.

Naładowany balon przykleja się do ściany. Elektrony skaczą w kierunku ściany, a balon odpada po zakończeniu wymiany.

Jeśli rurka z PVC zostanie potarta szmatką, elektrony pozostaną w rurce.

Kulki styropianowe przylegają również do obciążonych rur PVC.

Konfetti i drobno podzielony papier przyciągają naładowane powierzchnie i są nawet trudne do usunięcia.