Ηλεκτρικά φορτία

Ως ηλεκτρικό φορτίο ορίζεται η ιδιότητα της ύλης που οφείλεται στα υποατομικά της σωματίδια. Αναγκάζει το υλικό να βιώσει μια δύναμη όταν τοποθετηθεί σε ηλεκτρικό πεδίο. Το ηλεκτρικό φορτίο είναι βαθμωτό μέγεθος. Έχει και μέγεθος και κατεύθυνση, αλλά αποτελεί εξαίρεση στα γενικά διανυσματικά μεγέθη. Εάν ήταν διανυσματική ποσότητα, τα δύο φορτία που συναντώνται σε ένα σημείο θα έχουν ως αποτέλεσμα το διανυσματικό άθροισμα των συνολικών φορτίων. Αλλά δεν είναι το ίδιο με το άθροισμα των συνδυασμένων φορτίων λόγω δύο διαφορετικών φορτίων που συνδέονται σε ένα σημείο με το αλγεβρικό άθροισμα και των δύο. Επομένως, παρά το μέγεθος και την κατεύθυνση, το ηλεκτρικό φορτίο κβαντίζεται μόνο ως βαθμωτό μέγεθος.

Το σύμβολό του είναι "Q". Η μονάδα ηλεκτρικού φορτίου SI είναι το Coulomb και άλλες μονάδες περιλαμβάνουν Faraday, Ampere-Hour κ.λπ.

Σώμα: 

Τύποι ηλεκτρικού φορτίου:

Υπάρχουν μόνο δύο τύποι ηλεκτρικού φορτίου:

Θετικό φορτίο και αρνητικό φορτίο

Το θετικό φορτίο συμβολίζεται με (+) και είναι το φορτίο στα πρωτόνια του ατόμου. Εάν ένα υλικό έχει θετικό φορτίο, ο αριθμός των πρωτονίων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των ηλεκτρονίων.

Το αρνητικό φορτίο συμβολίζεται με (-) και είναι το φορτίο του ηλεκτρονίου στο άτομο. Εάν ένα υλικό έχει αρνητικό φορτίο, ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των πρωτονίων.

Όταν υπάρχει ισορροπία μεταξύ του αριθμού των πρωτονίων και του αριθμού των ηλεκτρονίων στο υλικό, το συνολικό φορτίο είναι ουδέτερο.

Βασικές ιδιότητες του ηλεκτρικού φορτίου

Οι ηλεκτρικές χρεώσεις ονομάζονται σημειακά φορτία όταν η διάσταση των ηλεκτρικά φορτισμένων σωμάτων είναι ελάχιστη. Ας σημειώσουμε τις βασικές ιδιότητες του ηλεκτρικού φορτίου.

1. Προσθετική ιδιότητα του ηλεκτρικού φορτίου:Ηλεκτρικά φορτία είναι αθροιστικές και ο τύπος του ηλεκτρικού φορτίου που μεταφέρουν επηρεάζει αυτήν την ιδιότητα. Έχει βαθμωτή αξία. Είναι δυνατή η απευθείας προσθήκη των χρεώσεων.
2. Συντηρητική φύση του ηλεκτρικού φορτίου:Το ηλεκτρικό φορτίο ενός σωματιδίου είναι συντηρητικό. Σημαίνει ότι η χρέωση δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να εξαλειφθεί με οποιονδήποτε τρόπο. Η αγωγή και η επαγωγή είναι δύο μηχανισμοί που μπορούν να μεταφέρουν φορτία από το ένα σύστημα στο άλλο.
3. Ποσοτικοποίηση φορτίου:Αυτή είναι μια από τις θεμελιώδεις ιδιότητες του ηλεκτρικού φορτίου. Η χρέωση είναι τεχνικά μια ποσοτικοποιημένη ποσότητα. Τα ακέραια πολλαπλάσια της βασικής μονάδας φόρτισης (δηλαδή 1,6 x 10-19 C) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να υποδείξουν την καθαρή φόρτιση ενός συστήματος. Εάν το καθαρό φορτίο του σώματος είναι q, η εξίσωση μπορεί να δηλωθεί ως:

q =ne

Το n μπορεί να είναι οποιοσδήποτε ακέραιος.

Μέθοδοι φόρτισης:

Υπάρχουν τρεις διαφορετικοί τρόποι φόρτισης οποιουδήποτε υλικού. Αυτά είναι:

1. Φόρτιση μέσω τριβής:Σε αυτή τη διαδικασία, η μεταφορά φορτίου πραγματοποιείται όταν τρίβονται μεταξύ τους δύο διαφορετικά αντικείμενα. Είναι δυνατό καθώς ένα αντικείμενο αποκτά ηλεκτρόνια ενώ το άλλο αντικείμενο χάνει ηλεκτρόνια. Το αντικείμενο που χάνει ηλεκτρόνια γίνεται θετικά φορτισμένο ενώ αυτό που αποκτά ηλεκτρόνια αποκτά κάποιο φορτίο, δηλαδή αρνητικό φορτίο.
2. Φόρτιση μέσω αγωγιμότητας:Σε αυτή τη διαδικασία, η μεταφορά φορτίου πραγματοποιείται φέρνοντας το αφόρτιστο υλικό κοντά στο φορτισμένο υλικό. Το φορτίο του ηλεκτρονίου μεταβιβάζεται καθώς το φορτισμένο υλικό χάνει τους φορείς φορτίου του στο αφόρτιστο υλικό όταν και τα δύο είναι κοντά.
3. Φόρτιση μέσω επαγωγής:Σε αυτή τη διαδικασία, η μεταφορά φορτίου πραγματοποιείται όταν δύο διαφορετικά αντικείμενα βρίσκονται σε απόσταση. Ως εκ τούτου, δεν υπάρχει στενή επαφή μεταξύ των δύο πραγμάτων σε αυτή τη διαδικασία.

Πώς να μετρήσετε το ηλεκτρικό φορτίο;

Το Κουλόμπ είναι η μονάδα ηλεκτρικού φορτίου SI.

Η ποσότητα φορτίου που μεταφέρεται σε ένα δευτερόλεπτο ονομάζεται ρεύμα. Επομένως, το ηλεκτρικό φορτίο υπολογίζεται ως:

Q=I×t

Εδώ,

Q είναι το ηλεκτρικό φορτίο

Είμαι το ηλεκτρικό ρεύμα

t είναι η ώρα

Νόμος του Coulomb

Ο νόμος του Coulomb ορίζει την ισχύ της δύναμης μεταξύ δύο φορτίων που μπορεί να έλκονται ή να απωθούν το ένα το άλλο. Ως εκ τούτου, σύμφωνα με το νόμο του Coulomb, η ηλεκτροστατική δύναμη μεταξύ δύο διαφορετικών αντικειμένων εξαρτάται από το φορτίο των σωμάτων. Υπάρχουν επίσης λίγα φορτισμένα σώματα σε οποιαδήποτε ουσία γνωστή ως νετρόνια. Επιπλέον, αυτά τα σώματα είναι ουδέτερα και δεν βοηθούν στη δημιουργία ηλεκτροστατικής δύναμης.

Η έκφραση για τη δύναμη του Coulomb είναι:

F=kq1q2/ r2 

Εδώ,

F είναι η ηλεκτροστατική δύναμη

K είναι η σταθερά του Κουλόμπ και ισούται με 8,988*109 Nm2/C2

K =14𝛑𝞊

Τα q1 και q2 είναι σημειακά ηλεκτρικά φορτία

r είναι η απόσταση μεταξύ των δύο σημειακών φορτίων.

Συμπέρασμα

Το φορτίο του ηλεκτρονίου είναι αρνητικό ενώ το φορτίο του πρωτονίου είναι θετικό. Ωστόσο, η συνολική χρέωση για οποιοδήποτε υλικό εξαρτάται μόνο από την πλειοψηφία των φορέων φόρτισης.

Είναι εύκολο να φορτίσετε τα υλικά χρησιμοποιώντας τριβή, αγωγιμότητα ή επαγωγή. Το σύμβολο του ηλεκτρικού φορτίου είναι "Q", το Coulomb είναι η μονάδα SI. Παρόλο που έχει και μέγεθος και κατεύθυνση, έχει προκαθορισμένες ιδιότητες και είναι ένα βαθμωτό μέγεθος.