Ηλεκτρική φόρτιση

Όταν η ύλη συγκρατείται σε ένα ηλεκτρικό ή μαγνητικό πεδίο, έχει μια φυσική ιδιότητα που ονομάζεται ηλεκτρικό φορτίο που διέπει να βιώσει μια δύναμη. Ένα ηλεκτρικό φορτίο δημιουργείται από ένα ηλεκτρικό πεδίο, ενώ τα κινούμενα ηλεκτρικά φορτία δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο. Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη δημιουργείται από τις αλληλεπιδράσεις ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων.

Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο είναι το πεδίο που δημιουργείται από το συνδυασμό ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων και βρίσκεται το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο λειτουργεί.

Το σύμβολο 'q' σημαίνει φορτίο και η μονάδα SI για τη μέτρηση του ηλεκτρικού φορτίου είναι Coulomb (C ).

Ιστορικό ηλεκτρικού φορτίου

Η ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται από τη λέξη ηλεκτρόνιο, η οποία προέρχεται από την ελληνική λέξη "Elektron", που σημαίνει "κεχριμπάρι." Το 1600, ένας φιλόσοφος ονόματι William Gilbert έγραψε ένα βιβλίο με το όνομα «The Amber Effect», το οποίο περιγράφει λεπτομερώς πώς το ορυκτό Κεχριμπάρι, το οποίο χρησιμοποιείται για την παραγωγή κοσμημάτων, επικαλύπτεται με λεπτές ίνες υφάσματος, καθιστώντας δύσκολο να φορεθεί ως στολίδι. /P>

Ο Βενιαμίν Φραγκλίνος διεξήγαγε μελέτες αργότερα τον 18ο αιώνα και συμπέρανε ότι υπάρχουν φορτία, ονομάζοντάς τα θετικά και αρνητικά . Μετά την εισαγωγή των μπαταριών, η έννοια των φορτίσεων υλοποιήθηκε πλήρως.

Το ηλεκτρικό φορτίο είναι μια κλιμακωτή ποσότητα

Παρά το γεγονός ότι το ηλεκτρικό φορτίο έχει και μέγεθος και κατεύθυνση, εξακολουθεί να είναι μια «κλιμακωτή ποσότητα». Ο λόγος που ονομάζεται κλιμακωτή ποσότητα είναι ότι εάν μια ποσότητα πρόκειται να ονομαστεί διάνυσμα, πρέπει να ικανοποιεί τους νόμους της πρόσθεσης διανυσμάτων, όπως ο νόμος του παραλληλόγραμμου της πρόσθεσης διανυσμάτων, εκτός από το ότι έχει μέγεθος και διεύθυνση.

Όμως, στην περίπτωση ηλεκτρικού ρεύματος, αυτό δεν είναι δυνατό. Όταν δύο ρεύματα συναντώνται σε μια διασταύρωση, το αλγεβρικό άθροισμα, όχι το διανυσματικό άθροισμα, είναι ολόκληρο το άθροισμα αυτών των ρευμάτων. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα είναι επομένως ένα βαθμωτό μέγεθος.

Πρωτόνια και ηλεκτρόνια

Τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο φέρουν το μεγαλύτερο μέρος των φορτίων. Τα πρωτόνια φέρουν το θετικό φορτίο, ενώ τα ηλεκτρόνια το αρνητικό. Επειδή τα θετικά και αρνητικά φορτία, όπως τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια, είναι αντίθετα στη φύση τους, απωθούν το ένα το άλλο, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ηλεκτρικών πεδίων.

Μέθοδοι φόρτισης

Η διαδικασία λήψης ή απώλειας ηλεκτρονίων από ένα αντικείμενο αναφέρεται ως φόρτιση. Υπάρχουν τρεις μέθοδοι για τη φόρτιση ενός αντικειμένου:

• Φόρτιση μέσω τριβής:Τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται από το ένα αφόρτιστο αντικείμενο στο άλλο μέσω αυτής της προσέγγισης, η οποία περιλαμβάνει το τρίψιμο των δύο πραγμάτων μεταξύ τους. Ένα από τα στοιχεία χάνει ηλεκτρόνια, ενώ το άλλο τα κερδίζει. Θετικό φορτίο επιτυγχάνεται από αυτόν που χάνει ηλεκτρόνια. Αρνητικό φορτίο επιτυγχάνεται από αυτόν που αποκτά ηλεκτρόνια. Η ηλεκτροδότηση μέσω τριβής είναι η συμβατική ονομασία αυτής της διαδικασίας φόρτισης.

• Φόρτιση μέσω αγωγιμότητας:Ένα αφόρτιστο αντικείμενο φορτίζεται φέρνοντάς το κοντά σε ένα φορτισμένο αντικείμενο με αυτόν τον τρόπο. Ένας φορτισμένος αγωγός έχει ανομοιόμορφο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων. Όταν έρχεται σε επαφή με ένα αφόρτιστο αντικείμενο, μεταφέρει τα ηλεκτρόνια του στο αφόρτιστο αντικείμενο και σταθεροποιείται. Φόρτιση μέσω αγωγιμότητας είναι το όνομα αυτής της μεθόδου.

• Φόρτιση μέσω επαγωγής:Η φόρτιση μέσω επαγωγής συμβαίνει όταν ένα αντικείμενο φορτίζεται φέρνοντάς το κοντά σε ένα φορτισμένο σώμα χωρίς να έρχεται σε άμεση επαφή με το φορτισμένο σώμα.

Τύποι ηλεκτρικού φορτίου

Τα θετικά και τα αρνητικά φορτία είναι οι μόνοι δύο τύποι ηλεκτρικών φορτίων που υπάρχουν. Κάθε ένα έχει την ίδια ποσότητα φόρτισης, αλλά οι ενδείξεις είναι αντίθετες.

• Θετικό φορτίο: Οι γραμμές ηλεκτρικού πεδίου αναδύονται από το θετικό φορτίο, το οποίο είναι επίσης γνωστό ως πρωτόνιο. Ένα πρωτόνιο έχει φορτίο +1,6 × 10-19 C . Όταν ένα αντικείμενο είναι θετικά φορτισμένο, θεωρείται ότι έχει περισσότερα πρωτόνια από ηλεκτρόνια.

• Αρνητικό φορτίο:Τα ηλεκτρόνια είναι ένα είδος αρνητικού φορτίου. Μέσα σε ένα αρνητικό φορτίο, οι γραμμές ηλεκτρικού πεδίου προέρχονται από το άπειρο. Το φορτίο ενός ηλεκτρονίου είναι -1,6 × 10-19 C. Όταν λέγεται ότι κάτι είναι αρνητικά φορτισμένο, σημαίνει ότι περιέχει περισσότερα ηλεκτρόνια από πρωτόνια.

Ιδιότητες ηλεκτρικού φορτίου

1. Προσθετικότητα ηλεκτρικών φορτίων:Το συνολικό φορτίο που υπάρχει μέσα σε ένα απομονωμένο σύστημα είναι το αλγεβρικό άθροισμα όλων των παρόντων φορτίων (λάβετε υπόψη ότι το πρόσημο της φόρτισης πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την πρόσθεση).

Q =q1+ q2+ q3+….. qn

2. Διατήρηση χρεώσεων:Οι χρεώσεις πιστεύεται ότι διατηρούνται ανά πάσα στιγμή. Αυτό σημαίνει ότι οι χρεώσεις δεν μπορούν να γίνουν ή να αφαιρεθούν. Τα φορτία μπορούν να ρέουν σε ένα κλειστό κύκλωμα και να μεταφερθούν από το ένα σώμα στο άλλο.

3. Quantization of Charge:

Τα ηλεκτρικά φορτία είναι αδύνατο να ποσοτικοποιηθούν σε δεκαδικά ψηφία. Ως αναπόσπαστο πολλαπλάσιό τους, είναι πάντα παρόντες. Ως αποτέλεσμα, οι χρεώσεις ορίζονται ως εξής σε οποιοδήποτε σύστημα:

q =ne

Εδώ,

n =ακέραιος αριθμός

e =1,6 × 10-19 C  

Συμπέρασμα

Ένα άτομο ήταν η πιο θεμελιώδης μονάδα της ύλης και αποδείχθηκε ότι ένα άτομο δεν μπορούσε να σπάσει σε μικρότερα μέρη. Αργότερα, ανακαλύφθηκε ότι ένα άτομο μπορεί να διασπαστεί περαιτέρω σε ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια. Τα αρνητικά και θετικά φορτία είναι το ηλεκτρόνιο και το πρωτόνιο, αντίστοιχα. Η ύπαρξη αυτών των χρεώσεων φαίνεται και γίνεται αισθητή και στην καθημερινή ζωή. Αν μια ζυγαριά/μπαλόνι αγγίξετε ή αποθηκεύσετε κοντά σε στεγνά μαλλιά, για παράδειγμα, αρχίζει να τραβήξει αυτές τις τρίχες. Αυτό συμβαίνει επειδή ένα μπαλόνι και τα στεγνά μαλλιά φορτίζονται και τα δύο προς την αντίθετη κατεύθυνση.