Ηλεκτροστατικά

Η ηλεκτροστατική είναι ένας κλάδος της φυσικής που ασχολείται με τη μελέτη ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων στα οποία τα ηλεκτρικά φορτία βρίσκονται σε ηρεμία, δηλαδή όταν δεν υπάρχουν κινούμενα φορτία μετά την αποκατάσταση της στατικής ισορροπίας. Στη φυσική, το ηλεκτροστατικό φαινόμενο αναφέρεται στις ιδιότητες βραδέων ή στατικών ηλεκτρικών φορτίων.

Η μελέτη των στατικών ηλεκτρικών φορτίων ονομάζεται ηλεκτροστατική. Το φορτίο που σχετίζεται με την ύλη, λόγω του οποίου παράγει και βιώνει μαγνητικά και ηλεκτρικά φαινόμενα, ονομάζεται ηλεκτρικό φορτίο. Όταν τρίβετε ένα πλαστικό ραβδί με γούνα ή ένα γυάλινο ραβδί με μετάξι, κομμάτια χαρτιού έλκονται, πράγμα που σημαίνει ότι και τα δύο ραβδιά είναι ηλεκτρικά φορτισμένα.

Ηλεκτρικές χρεώσεις

Το ηλεκτρικό φορτίο, επίσης γνωστό ως φορτίο ή ηλεκτροστατικό φορτίο, ορίζεται ως η θεμελιώδης ιδιότητα των υποατομικών σωματιδίων που τα αναγκάζει να βιώσουν μια δύναμη όταν τοποθετούνται σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Γενικά, υπάρχουν δύο τύποι ηλεκτρικών φορτίων:θετικά φορτία, που μεταφέρονται από πρωτόνια και αρνητικά φορτία, που μεταφέρονται από ηλεκτρόνια. Εάν το καθαρό/ολικό φορτίο σε ένα αντικείμενο είναι μηδέν, δεν είναι ούτε θετικό ούτε αρνητικό, τότε λέγεται ότι είναι ουδέτερο. Το ηλεκτρικό φορτίο αντιπροσωπεύεται ως Q και μετράται σε κουλόμπ. Η μονάδα φόρτισης είναι το κουλόμπ.

Θετικά φορτισμένα σωματίδια

Στην περίπτωση των θετικά φορτισμένων σωματιδίων, ο αριθμός των θετικών ιόντων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των αρνητικών ιόντων. Με άλλα λόγια, ο αριθμός των πρωτονίων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των ηλεκτρονίων.

Για να γίνουν τα θετικά φορτισμένα σωματίδια ουδέτερα, ηλεκτρόνια από το περιβάλλον έρχονται σε αυτό το σωματίδιο μέχρις ότου ο αριθμός των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων εξισωθεί.

Αρνητικά φορτισμένα σωματίδια

Στην περίπτωση αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων, ο αριθμός των αρνητικών ιόντων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των θετικών ιόντων. Με άλλα λόγια, ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των πρωτονίων.

Για να εξουδετερωθούν αρνητικά φορτισμένα σωματίδια, καθώς τα πρωτόνια δεν μπορούν να κινηθούν και δεν μπορούν να φτάσουν στα αρνητικά φορτισμένα σωματίδια, τα ηλεκτρόνια κινούνται προς ένα άλλο σωματίδιο γύρω τους.

Ουδέτερα σωματίδια

Τα ουδέτερα σωματίδια περιλαμβάνουν ίσο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων. Τα ουδέτερα σωματίδια έχουν όλα τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια, αλλά ο αριθμός των θετικών ιόντων (πρωτόνια) είναι ίσος με τον αριθμό των αρνητικών ιόντων (ηλεκτρόνια).

Μαθητές

Αγωγοί είναι τα υλικά ή οι ουσίες που επιτρέπουν στο ρεύμα να ρέει μέσα από αυτούς. Επιπλέον, οι αγωγοί επιτρέπουν τη μεταφορά θερμότητας μέσω αυτών.

Μονωτές

Οι μονωτές δεν επιτρέπουν στα ηλεκτρόνια να ρέουν. Οι δεσμοί ηλεκτρονίων στους μονωτές είναι πιο στενοί από τους αγωγούς, επομένως δεν μπορούν να κινηθούν εύκολα. Το γυαλί, το καουτσούκ, το πλαστικό, το ξύλο και ο αέρας είναι μερικά παραδείγματα μονωτών.

Τα άτομα με το ίδιο φορτίο απωθούνται μεταξύ τους και τα άτομα με αντίθετα φορτία ελκύονται μεταξύ τους.

Νόμος της Ηλεκτροστατικής του Coulomb

Ο νόμος του Coulomb για την ηλεκτροστατική παρέχει μια εξίσωση για την ηλεκτρική δύναμη μεταξύ των ηλεκτρικών φορτίων.

Σύμφωνα με τον ηλεκτροστατικό νόμο του Coulomb, η ηλεκτροστατική δύναμη μεταξύ φορτίων δύο σημείων που χωρίζονται από απόσταση είναι ανάλογη με το γινόμενο του μεγέθους των φορτίων και είναι αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ αυτών των δύο φορτίων.

Ο νόμος του Coulomb δίνεται ως

Εδώ,

q =Δοκιμαστική χρέωση

Q =Χρέωση πηγής

F =δύναμη

r =απόσταση μεταξύ χρεώσεων

Το ηλεκτρικό/ηλεκτροστατικό πεδίο παράγεται από το ηλεκτρικό φορτίο ή μπορεί να παραχθεί από χρονικά μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία.

Ηλεκτροστατική δύναμη

Η ηλεκτροστατική δύναμη ορίζεται ως μια ελκτική και απωστική δύναμη μεταξύ των σωματιδίων που εμφανίζεται στα ηλεκτρικά τους φορτία. Η ηλεκτρική δύναμη μεταξύ στατικά φορτισμένων σωμάτων ονομάζεται ηλεκτροστατική δύναμη. Ονομάζεται επίσης ως δύναμη του Coulomb.

Η ηλεκτροστατική δύναμη είναι η θεμελιώδης δύναμη. Υπάρχουν τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις στο σύμπαν, οι οποίες είναι

1. Ισχυρή πυρηνική δύναμη,
2. Ηλεκτρομαγνητική δύναμη
3. Ασθενής πυρηνική δύναμη
4. Βαρυτική δύναμη.

Η ηλεκτροστατική δύναμη είναι κάτω από την ηλεκτρομαγνητική δύναμη. Ηλεκτροστατική δύναμη υπάρχει μεταξύ δύο φορτίων που τοποθετούνται σε απόσταση. Το μέγεθος της ηλεκτροστατικής δύναμης εξαρτάται από το μέγεθος των φορτίων και την απόσταση μεταξύ τους.

Ηλεκτροστατικό πεδίο

Τα ηλεκτροστατικά πεδία έχουν κάποια ομοιότητα με τα μαγνητικά πεδία. Τα αντικείμενα έλκονται μεταξύ τους όταν τα φορτία τους έχουν αντίθετη πολικότητα (+/-) και τα αντικείμενα απωθούν το ένα το άλλο όταν τα φορτία τους έχουν την ίδια πολικότητα (+/+ ή -/-). Οι γραμμές ηλεκτροστατικής ροής κοντά σε δύο αντίθετα φορτισμένα αντικείμενα είναι παρόμοιες με τις γραμμές μαγνητικής ροής μεταξύ και γύρω από ένα ζεύγος αντίθετων μαγνητικών πόλων. Τα ηλεκτροστατικά και μαγνητικά πεδία είναι διαφορετικά. Τα ηλεκτροστατικά πεδία ελέγχονται/μπλοκάρονται από μεταλλικά αντικείμενα, ενώ τα μαγνητικά πεδία μπορούν να διαπεράσουν τα περισσότερα (αλλά όχι όλα) μέταλλα. Τα ηλεκτροστατικά πεδία προκύπτουν από μια κλίση τάσης ή διαφορά δυναμικού και μπορεί να υπάρχουν όταν φορείς φορτίου όπως τα ηλεκτρόνια είναι ακίνητοι (εξ ου και το «στατικό» στο «ηλεκτροστατικό»). Τα μαγνητικά πεδία δημιουργούνται από την κίνηση των φορέων φορτίου, δηλαδή τη ροή ρεύματος.

Συμπέρασμα

Η μελέτη των στατικών ηλεκτρικών φορτίων ονομάζεται ηλεκτροστατική.

Το ηλεκτρικό φορτίο, γνωστό και ως φορτίο ή ηλεκτροστατικό φορτίο, ορίζεται ως η θεμελιώδης ιδιότητα των υποατομικών σωματιδίων που τα αναγκάζει να βιώσουν μια δύναμη όταν τοποθετούνται σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.

Στην περίπτωση θετικά φορτισμένων σωματιδίων, ο αριθμός των θετικών ιόντων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των αρνητικών ιόντων.

Στην περίπτωση αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων, ο αριθμός των αρνητικών ιόντων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των θετικών ιόντων.

Υπάρχουν τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις στο σύμπαν, οι οποίες είναι

1. Ισχυρή πυρηνική δύναμη,
2. Ηλεκτρομαγνητική δύναμη
3. Ασθενής πυρηνική δύναμη
4. Βαρυτική δύναμη.