Exemplu de sarcină electrică

 Incarcare electrica este o forță care posedă o particulă subatomică, fie un proton, neutron sau electron, și care influențează un alt proton, neutron sau electron, fie prin atragerea sau respingerea acestuia.

Teoria atomică modernă a materiei susține că totul substanțele sunt formate din atomi și molecule. Atomii sunt compuși din particule elementare numite electroni, protoni și neutroni.

În centrul atomului se află nucleul și acolo se află protonii a căror sarcină electrică este pozitivă (+) și neutronii cu sarcină electrică zero. Electronii se rotesc în jurul nucleului și au o sarcină electrică negativă (-).

Când un atom pierde electroni, acesta rămâne încărcat pozitiv. Dacă câștigă electroni, este încărcat negativ.

Un atom de materie se află într-o stare neutră sau neîncărcată deoarece conține același număr de protoni în nucleul său ca electronii din jurul său.

Abilitatea corpurilor de a atrage alte obiecte după ce a fost frecată cu o îmbrăcăminte din lână sau mătase este cunoscută sub numele de „purtare”.

Cand două substanțe sau corpuri diferite se freacă una de cealaltă, una dintre ele pierde electroni, rămânând cu o încărcare electrică negativă, acesta este cazul frecării părului cu un pieptene sau cu un balon; părul pierde electroni și pieptenul îi câștigă, sarcina electrică produsă de acest dezechilibru se numește electricitate statică sau spunem că părul devine electrificat; Acest exemplu permite o mai bună înțelegere a Legii conservării sarcinii, care spune:

„Încărcarea electrică totală a Universului este de o magnitudine constantă, nu este nici creată, nici distrusă”

Atunci când un corp este electrizat prin frecare, sarcina nu este creată, deoarece a fost întotdeauna acolo și nici electronii noi nu sunt produși, aceștia trec doar de la un corp la altul.

Electrificarea corpurilor poate fi verificată prin fenomene care sunt observate zilnic, de exemplu atunci când este atins un obiect metalic se simte o atingere electrică, acest lucru se datorează faptului că obiectul este încărcat electric și când îl atingeți, încărcătura electrică ajunge la sol prin obiectul însuși Corp.

Interacțiunea dintre sarcinile electrice

Când corpurile sunt electrificate, ele dobândesc sarcini electrice care pot fi de două tipuri: pozitiv sau negativ, în funcție de materialul din care sunt formate corpurile. Pentru a verifica acest lucru, se efectuează experimentul cu pendul electric. Un pendul electric este o sferă de polistiren sau plută atârnată prin intermediul unui fir de sprijin.

Dacă frecați o tijă de plastic cu o bucată de lână și aduceți tija aproape de sfera din polistiren din pendul, tija va atrage sfera; după ce a fost în contact cu tija pentru o clipă, sfera va fi respinsă de tijă.

O parte din încărcare a fost transferată din bară în sferă și cele două obiecte sunt încărcate în același mod.

Dacă se face același experiment, dar în loc de tija de plastic se folosește o tijă de sticlă și se freacă cu o bucată de mătase, se vor observa aceleași rezultate.

Dar dacă sfera pendulului electric este încărcată cu tija de plastic și o altă sferă a unui alt pendul electric cu tija sticla și ambele sfere de polistiren se apropie, se observă că există o atracție între ele, deci se poate concluziona ce încărcăturile electrice produse de barele de plastic și sticlă sunt opuse.

S-a demonstrat că toate materialele electrificate pot fi împărțite în două grupe: cele cu a sarcină precum cea produsă de tija de sticlă și cele cu o sarcină precum cea produsă de tija de sticlă plastic. Prin convenție s-a stabilit că cei care se comportă ca primul grup au o sarcină pozitivă (+) și cei care se comportă ca al doilea grup au o sarcină negativă (-) și pe baza acestuia se poate afirma „Prima lege a electrostaticii”:

„Taxele cu același semn se resping și tarifele cu semnul opus atrag”

Unități de măsură a sarcinii electrice

În sistemul internațional de unități, care este cel mai practic sistem pentru studiul energiei electrice, unitatea de încărcare este exprimată în Coulombs (C).

Prin definiție: Un Coulomb este sarcina transferată într-o secundă prin orice secțiune transversală a unui conductor, de un curent constant de un amper (1 A).

Comparând încărcătura unui Coulomb cu sarcina unui electron, avem:

1 C = 6,25 x 10⁸ electroni

Încărcarea unui electron exprimată în Coulombs este:

1 e = -1,6 x 10^-19 C

O altă unitate de măsură pentru sarcini este microCoulomb (μC), iar echivalența sa în Coulombs este:

1 μC = 1 x 10^-6 C

Exemple de încărcare electrică

Cel produs prin frecare între o tijă de sticlă și o cârpă de mătase

Cel produs prin frecarea unei bare de plastic cu o bucată de lână

Cel care se întâmplă la trecerea unui pieptene prin păr

Cel care apare atunci când un balon este frecat de păr

La scoaterea unui pulover se produce un salt de electroni. Văzute în întuneric, sunt detectate scântei

Când o mână este plasată pe o suprafață metalică electrificată, electronii curg în piele.

Un balon încărcat se lipeste de perete. Electronii sar spre perete, iar balonul cade atunci când schimbul s-a încheiat.

Dacă un tub din PVC este frecat cu o cârpă, electronii vor rămâne plutind în tub.

Sferele din polistirol aderă, de asemenea, la țevile din PVC încărcate.

Confetti și hârtia fin împărțită sunt atrase de suprafețele încărcate și sunt chiar dificil de îndepărtat.