Elektrisk ladningsmateriale
Observer venligst et af objekterne omkring dig. Hvis du ødelægger et objekt, for eksempel en sten, vil stenen splittes i flere mindre stykker. Hvis stenen knuses igen, vil stenen blive til endnu mindre stykker. Hvad hvis stenstykkerne knuses igen? Selvfølgelig knuses stenstykkerne og forvandles til endnu mindre stykker. Kan sten opdeles i endnu mindre stykker, indtil de er uendelige? Faktum viser, at ethvert objekt, hvis det opdeles i mindre stykker, vil nå et punkt, hvor den mindste del af objektet ikke kan opdeles i mindre stykker. Den mindste del af et objekt, der ikke kan opdeles yderligere, kaldes et atom. Så et atom er den mindste del af alt stof i universet.
Elektrisk ladning i atomer
Atomer er sammensat af elektroner, protoner og neutroner. Protoner og neutroner danner atomkernen, som måler cirka 10-15 meter . Elektroner er placeret uden for kernen og kredser om den, ligesom planeter kredser om solen. Hvis vi antager, at et atoms diameter er flere kilometer, er kernen omtrent på størrelse med en billardkugle, og elektroner er placeret mellem kernen og kernen og når en afstand på cirka 10-10 meter . Mellem kernen og en elektron er der et tomrum.
Negativt ladede elektroner er placeret ved atomets kanter, og positivt ladede protoner er placeret i kernen. For at elektronerne kan holdes i kredsløb om kernen og ikke slippe ud fra atomet, skal den positivt ladede kerne udøve en tiltrækningskraft på elektronerne. Denne kraft, som holder elektronerne i kredsløb om kernen og forhindrer dem i at slippe ud, kaldes den elektriske kraft.
Omvendt er der positivt ladede protoner inde i atomkernen, så de frastøder naturligt hinanden, fordi de har den samme ladning. For at holde protonerne sammen i atomkernen og forhindre dem i at adskille sig fra atomet, skal der være en kraft, der holder dem sammen. Den kraft, der holder protonerne sammen i atomkernen, kaldes kernekraften.
Massen af en proton er næsten den samme som massen af en neutron. Cirka 99,9% af et atoms masse er koncentreret i kernen, mens elektroner har en meget lille masse. Massen af en elektron (m e ) = 9,1093897 x 10 -31 kg, massen af en neutron (m n ) = 1,6749286 x 10 -27 kg, og massen af en proton (m p ) = 1,6726231 x 10 -27 kg.
Mængde af elektrisk ladning
Elektroner er negativt ladede, protoner er positivt ladede, og neutroner er elektrisk neutrale. Protonerne og neutronerne, der udgør atomkernen, er sammensat af kvarker, som har ladninger, der er cirka 1/3 og cirka 2/3 gange så høje som elektronernes. Kvarker er de mindste partikler, der udgør atomer, men indtil videre har man ikke fundet kvarker i stand til at eksistere alene som enkeltstående partikler.
Størrelsen af elektronladningen eller protonladningen er den grundlæggende enhed for ladning. Størrelsen af et objekts elektriske ladning er et multiplum af elektronladningen eller protonladningen. Dette kaldes en kvantiseret ladning . For eksempel, hvis den mindste valutaværdi, vi bruger, er 100 rupiah, så udtrykkes det beløb, en person har, i multipla af den mindste valuta, nemlig 100 rupiah. For eksempel er beløbet af mine penge 100.000, og disse 100.000 kan divideres med 100. Det ville være mærkeligt, hvis beløbet af mine penge var 100.002, fordi der ikke er nogen pålydende værdi på 2 rupiah. Ligeledes er mængden af ladning på et objekt. Mængden af ladning på en elektron er -e, og mængden af ladning på en proton er +e. Mængden af ladning på et objekt er et multiplum af e eller 1,60 x 10-19 Coulomb og kan udtrykkes ved Q = ±Ne. Q = ladningsmængde, ± repræsenterer ladningstypen, N = heltal, e = 1,60 x 10-19 Coulomb.
Elektrisk ladning i objekter
Hvis et atom har det samme antal elektroner som protoner, er den samlede elektriske ladning i atomet nul, og atomet er neutralt, hvilket betyder, at det ikke har nogen elektrisk ladning. Antallet af protoner eller elektroner i et neutralt atom kaldes atomnummeret (Z) . Hvis der er flere elektroner end protoner, er atomet negativt ladet. Omvendt, hvis der er færre elektroner end protoner, er atomet positivt ladet. Negativt ladede atomer kaldes negative ioner , mens positivt ladede atomer kaldes positive ioner . Processen med at absorbere eller frigive elektroner fra et atom kaldes ionisering . Når vi siger, at et atom er ladet, mener vi den samlede ladning eller nettoladning. For eksempel har et atom 10 elektroner og 7 protoner. Dette atom er negativt ladet, fordi det har 3 overskydende negativt ladede elektroner. Så nettoladningen af dette atom er 3, og typen af atomladning er negativ. Tallene 3, 7, 10 er blot eksempler for at gøre det lettere at forstå. I virkeligheden er mængden af elektrisk ladning af et objekt et multiplum af elektronladningen eller protonladningen.
Hvis et objekt har lige så mange elektroner som protoner, er objektet neutralt eller har ingen elektrisk ladning. Hvis et objekt har flere elektroner end protoner, har objektet en negativ ladning, og omvendt, hvis et objekt har færre elektroner end protoner, har objektet en positiv ladning. Et objekt, der oprindeligt var neutralt, kan gøres negativt ladet ved at tilføje elektroner til objektet, hvorimod et objekt kan gøres positivt ladet ved at reducere elektronerne i objektet.
