Материал за електрически заряд
Моля, наблюдавайте един от обектите около вас. Ако унищожите обект, например скала, тя ще се разцепи на няколко по-малки парчета. Ако скалата бъде смачкана отново, тя ще се превърне в още по-малки парчета. Ами ако парчетата скала бъдат смачкани отново? Разбира се, парчетата скала се смачкат и се превърнат в още по-малки парчета. Могат ли скалите да бъдат разделени на още по-малки парчета, докато станат безкрайни? Факт е, че всеки обект, разделен на по-малки парчета, ще стигне до точка, в която най-малката част от обекта не може да бъде разделена на по-малки парчета. Най-малката част от обект, която не може да бъде разделена повече, се нарича атом. Така че атомът е най-малката част от всяка материя във Вселената.
Електрически заряд в атомите
Атомите са съставени от електрони, протони и неутрони. Протоните и неутроните образуват атомното ядро, което е с размери приблизително 10-15 метра . Електроните са разположени извън ядрото и обикалят около него подобно на планетите около слънцето. Ако приемем, че диаметърът на атома е няколко километра, ядрото е с размерите на билярдна топка, като електроните са разположени вътре в ядрото и достигат разстояние от приблизително 10-10 метра . Между ядрото и електрона има празно пространство.
Отрицателно заредените електрони са разположени по краищата на атома, а положително заредените протони са разположени в ядрото. За да се задържи електроните в орбита около ядрото и да не се отделят от атома, положително зареденото ядро трябва да упражнява привличаща сила върху електроните. Тази сила, която държи електроните в орбита около ядрото и им пречи да се отделят, се нарича електрическа сила.
Обратно, вътре в атомното ядро има положително заредени протони, така че те естествено се отблъскват взаимно, защото имат еднакъв заряд. За да се задържат протоните заедно в атомното ядро и да се предотврати отделянето им от атома, трябва да има сила, която ги държи заедно. Силата, която държи протоните заедно в атомното ядро, се нарича ядрена сила.
Масата на протона е почти същата като масата на неутрона. Приблизително 99,9% от масата на атома е концентрирана в ядрото, докато електроните имат много малка маса. Масата на електрона (m e ) = 9,1093897 x 10⁻⁷ kg , масата на неутрона (m n ) = 1,6749286 x 10⁻²⁷ kg , а масата на протона (m p ) = 1,6726231 x 10⁻²⁷ kg.
Количество електрически заряд
Електроните са отрицателно заредени, протоните са положително заредени, а неутроните са електрически неутрални. Протоните и неутроните, които изграждат атомното ядро, са съставени от кварки, които имат заряди приблизително 1/3 и приблизително 2/3 пъти по-големи от тези на електроните. Кварките са най-малките частици, които изграждат атомите, но досега не е установено, че кварките съществуват самостоятелно като единични частици.
Големината на електронния заряд или заряда на протона е основната единица за заряд. Големината на електрическия заряд на даден обект е кратна на електронния заряд или заряда на протона. Това се нарича квантован заряд . Например, ако най-малката купюра, която използваме, е 100 рупии, тогава сумата пари, която човек притежава, се изразява в кратни на най-малката валута, а именно 100 рупии. Например, сумата на моите пари е 100 000 и тези 100 000 могат да се разделят на 100. Би било странно, ако сумата на моите пари беше 100 002, защото няма купюра от 2 рупии. По същия начин, количеството заряд на даден обект. Количеството заряд на електрона е -e, а количеството заряд на протона е +e. Количеството заряд на даден обект е кратно на e или 1,60 x 10 -19 Кулон и може да се изрази чрез Q = ±Ne. Q = количество заряд, ± представлява вида на заряда, N = цяло число, e = 1,60 x 10⁻¹⁶ Кулон.
Електрически заряд в обекти
Ако един атом има същия брой електрони като протоните, тогава общият електрически заряд в атома е нула и атомът е неутрален, което означава, че няма електрически заряд. Броят на протоните или електроните в неутрален атом се нарича атомен номер (Z) . Ако има повече електрони от протони, атомът е отрицателно зареден. Обратно, ако има по-малко електрони от протони, атомът е положително зареден. Отрицателно заредените атоми се наричат отрицателни йони , докато положително заредените атоми се наричат положителни йони . Процесът на абсорбиране или освобождаване на електрони от атом се нарича йонизация . Когато казваме, че един атом е зареден, имаме предвид общия заряд или нетен заряд. Например, един атом има 10 електрона и 7 протона. Този атом е отрицателно зареден, защото има 3 излишни отрицателно заредени електрона. Така че нетният заряд на този атом е 3, а видът на заряда на този атом е отрицателен. Числата 3, 7, 10 са само примери, за да се улесни разбирането. В действителност количеството електрически заряд на даден обект е кратно на заряда на електрона или заряда на протона.
Ако даден обект има толкова електрони, колкото протони, тогава той е неутрален или няма електрически заряд. Ако даден обект има повече електрони от протони, тогава той има отрицателен заряд, и обратно, ако даден обект има по-малко електрони от протони, тогава той има положителен заряд. Обект, който първоначално е бил неутрален, може да се зареди отрицателно чрез добавяне на електрони към обекта, докато един обект може да се зареди положително чрез намаляване на електроните в обекта.
