Βασικές ιδιότητες του ηλεκτρικού φορτίου

Τα ηλεκτρικά φορτία μπορούν να βρεθούν όχι μόνο στην επιστήμη, αλλά και στην καθημερινή ζωή των ανθρώπων. Για παράδειγμα, το τρίψιμο των στεγνών μαλλιών με έναν χάρακα κάνει κάποιες τρίχες να σηκωθούν και αυτό συμβαίνει επειδή ηλεκτρικά φορτία υπάρχουν παντού σε όλα. Το παράδειγμα που μόλις αναφέρθηκε αφορούσε ηλεκτρικά φορτία που φορτίστηκαν προσωρινά.

Τα πρωτόνια, τα ηλεκτρόνια και τα νετρόνια είναι θεμελιώδη υποατομικά σωματίδια, με τα πρωτόνια να έχουν θετικό ηλεκτρικό φορτίο, τα ηλεκτρόνια να έχουν αρνητικό φορτίο και τα νετρόνια να έχουν ουδέτερο φορτίο. Το σύμβολο φόρτισης είναι «q» ή «Q». Ο αριθμός των ηλεκτρονίων πολλαπλασιαζόμενος με το φορτίο ενός ηλεκτρονίου ισούται με το συνολικό φορτίο των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο. Ο τύπος χρέωσης μπορεί να γραφτεί ως, σύμφωνα με αυτόν τον ορισμό.

Q=ne

Όπου το Q υποδηλώνει το συνολικό φορτίο, το e αντιπροσωπεύει το φορτίο ενός μόνο ηλεκτρονίου και το n τον συνολικό αριθμό των ηλεκτρονίων. Το φορτίο ενός σώματος μπορεί να μετρηθεί συγκρίνοντάς το με μια αναμενόμενη τιμή. Σύμφωνα με μια μελέτη, το φορτίο των ηλεκτρονίων είναι 1,6 x 10-19 C. Η μονάδα S.I., ή Standard unit of μέτρησης, χρησιμοποιείται στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Ορισμός του 1C

1 C μπορεί να οριστεί ως το φορτίο που ρέει ή διασχίζει ένα καλώδιο σε ένα δευτερόλεπτο εάν το ρεύμα που ρέει μέσα από το καλώδιο είναι 1 A.

Το ηλεκτρικό φορτίο έχει μόνο δύο θεμελιώδεις ιδιότητες.

Τα ηλεκτρικά φορτία που είναι αντίθετα το ένα από το άλλο τείνουν να ελκύουν το ένα το άλλο. Παρόμοια ηλεκτρικά φορτία απωθούν το ένα το άλλο. Είναι οι εξής:

• Δύο πρωτόνια και δύο ηλεκτρόνια, για παράδειγμα, απωθούν το ένα το άλλο. Τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια έχουν ισχυρή έλξη μεταξύ τους. Αυτά τα χαρακτηριστικά καθορίζονται από το είδος του φορτίου ή τη δύναμη που ασκεί πάνω τους και που συντονίζει την κατεύθυνση ροής.

• Το είδος του φορτίου που φέρουν είναι διαφορετικό (σημειώστε ότι τα πρωτόνια έχουν φορτίο 1,6 x 10-19 C, ενώ τα ηλεκτρόνια έχουν φορτίο -1,6 x 10-19 C.). Αν και το πρωτόνιο και το ηλεκτρόνιο έχουν το ίδιο φορτίο, η φύση τους είναι αντίθετη.

Χρέωση γενικών ιδιοτήτων

• Στην πράξη, χρησιμοποιούμε mC(10-3C), 𝜇C(10-6C), nC(10-9C), κ.λπ.

C.G.S. μονάδα φόρτισης =Ηλεκτροστατική μονάδα =esu

1 Coulomb =3×109esu χρέωση

Διαστατικός τύπος χρέωσης =[M0L0T1A1]

• Επειδή το φορτίο είναι βαθμωτό μέγεθος, αθροίζεται αλγεβρικά και σημαίνει περίσσεια ή ανεπάρκεια ηλεκτρονίων.

• Υπάρχουν δύο τύποι φορτίου:θετικό φορτίο και αρνητικό φορτίο.

• Η φόρτιση ενός σώματος συνεπάγεται τη μεταφορά φορτίου (ηλεκτρονίου) από το ένα σώμα στο άλλο.

• Ένα θετικά φορτισμένο σώμα χάνει ηλεκτρόνια, με αποτέλεσμα την έλλειψη ηλεκτρονίων. Περίσσεια ηλεκτρονίων υπάρχουν σε ένα αρνητικά φορτισμένο σώμα. Αυτό δείχνει επίσης ότι η μάζα ενός αρνητικά φορτισμένου σώματος είναι πιο σημαντική από ένα ισοδύναμο θετικά φορτισμένο σώμα.

• Σε αντίθεση με τα σημειακά φορτία ελκύονται το ένα το άλλο, ενώ τα παρόμοια σημειακά φορτία απωθούν το ένα το άλλο.

Επειδή το φορτίο δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί, μπορεί να μεταφερθεί μόνο από το ένα σώμα στο άλλο. Το συνολικό φορτίο (το άθροισμα των θετικών και αρνητικών φορτίων) παραμένει σταθερό σε ένα απομονωμένο σύστημα.

• Ένα φορτίο κβαντίζεται:Το φορτίο υπάρχει σε ακέραια πολλαπλάσια μιας θεμελιώδους μονάδας ηλεκτρικού φορτίου σε οποιονδήποτε (e). Αυτή η μονάδα αντιπροσωπεύει το μέγεθος του φορτίου ενός ηλεκτρονίου (1e=1,6×10-19C). Το πείραμα πτώσης λαδιού του Millikan έδειξε κβαντισμό φορτίου ή ατομικότητα.

Q=ne, όπου n είναι ένας ακέραιος αριθμός/αριθμός ηλεκτρονίων ή πρωτονίων και e είναι το φορτίο του ηλεκτρονίου, που δίνει το φορτίο σε ένα σώμα.

Τα ηλεκτρικά φορτία είναι δύο τύπων.

Θετική χρέωση:

Το φορτίο των θετικών φορτίων, ή πρωτονίων, είναι +1,6×10-19 Coulomb. Οι γραμμές πεδίου με θετικό φορτίο αναδύονται από μέσα και εκτείνονται στο άπειρο.

Αρνητική χρέωση:

Τα αρνητικά φορτία, ή ηλεκτρόνια, είναι -1,6×10-19 Κουλόμπ. Οι γραμμές πεδίου με αρνητικό φορτίο προέρχονται από το άπειρο.

Τα ηλεκτρικά φορτία αναγκάζουν τις τρίχες να προσελκύουν τον χάρακα. Ομοίως, το χαϊδεύοντας ένα μπαλόνι στα μαλλιά τραβάει τα μαλλιά στο μπαλόνι. αλλά, εάν αγγίξετε δύο μπαλόνια ταυτόχρονα, τα μπαλόνια θα απωθούν το ένα το άλλο, αλλά οι τρίχες θα έλκονται.

Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ο ρυθμός με τον οποίο ρέουν τα ηλεκτρικά φορτία.

q/t =I

Προσθετικότητα ηλεκτρικού φορτίου

Όταν θεωρούνται σημειακά φορτία, τα ηλεκτρικά φορτία είναι κλιμακωτά. Αξίζει να σημειωθεί ότι ενώ τα φορτία μπορεί να είναι σημειακά φορτία, εξακολουθούν να είναι θετικά και αρνητικά φορτία. Εάν υπάρχει n αριθμός φορτίων μέσα, το συνολικό φορτίο θα ισούται με το αλγεβρικό άθροισμα των επιμέρους φορτίων, σύμφωνα με την αθροιστική ιδιότητα των ηλεκτρικών φορτίων.

Q =q1+ q2+ q3+ q4+ q5+ q6+ q7+ q8+ ….. qn

Οι χρεώσεις διατηρούνται

Σύμφωνα με τη θεωρία διατήρησης των φορτίων, τα φορτία ούτε δημιουργούνται ούτε καταστρέφονται. Μπορούν να μετακινηθούν από το ένα σώμα στο άλλο, αλλά να μην σχηματιστούν ή να καταστραφούν. Οι χρεώσεις διατηρούνται πάντα σε ένα απομονωμένο σύστημα.

Ποσοτικοποίηση χρέωσης

Η χρέωση ενός συστήματος είναι μια σταθερή ποσότητα. 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:

ne =q

Το γράμμα 'e' αντιπροσωπεύει τη θεμελιώδη μονάδα φορτίου ηλεκτρονίων και πρωτονίων. Το n πρέπει να είναι ένας ακέραιος αριθμός σε αυτόν τον τύπο. δεν μπορεί να είναι κλασματική ή παράλογη τιμή. Ως αποτέλεσμα, οποιοσδήποτε θετικός ή αρνητικός ακέραιος μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τιμή του n. Για παράδειγμα, η τιμή του n μπορεί να είναι 1, -1, 2, -3, 4, -5 και ούτω καθεξής.

Η έννοια της ποσοτικοποίησης ηλεκτρικού φορτίου είναι κρίσιμη για τον υπολογισμό της συνολικής ποσότητας ηλεκτρικού φορτίου που περιέχεται σε ένα σύστημα χρησιμοποιώντας την εξίσωση 'q =ne.' Θεωρήστε ένα σύστημα με συνολικό n1 αριθμό ηλεκτρονίων και συνολικό αριθμό n2 πρωτονίων. Με βάση αυτά τα γεγονότα, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η συνολική ποσότητα χρέωσης είναι n2 e – n1 e.

n2 e – n1 e είναι το καθαρό ποσό χρέωσης.

Ή

(n2 – n1) e 

Συμπέρασμα

Όταν η ύλη τοποθετείται σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, αποκτά ηλεκτρικό φορτίο, το οποίο την αναγκάζει να βιώσει μια δύναμη. Μπορεί να υπάρχει θετικό ή αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο (που μεταφέρεται συνήθως από πρωτόνια και ηλεκτρόνια, αντίστοιχα). Παρόμοια φορτία απωθούν το ένα το άλλο, ενώ ανόμοια φορτία ελκύουν το ένα το άλλο.