Artikel om den elektriske ladning i atomer
Observer venligst en af de objekter, der er omkring dig. Hvis du ødelægger en genstand, for eksempel en sten, vil stenen blive delt i mindre stykker. Hvis den del af stenen ødelægges igen, vil stenstykkerne blive til mindre stykker. Hvad hvis stenen ødelægges igen? Stenen er selvfølgelig mindre. Kan sten ødelægges i mindre til uendelige stykker? Virkeligheden viser, at et objekt, der opdeles i mindre, når et punkt, hvor den mindste del af objektet ikke kan opdeles i mindre. Den mindste del af et objekt, der ikke kan opdeles, kaldes et atom. Atomer er altså den mindste del af alt materiale i universet.
Atomer er sammensat af elektroner, protoner og neutroner. Protoner og neutroner danner atomkerner, der er cirka 10-15 meter lange. Elektronerne er uden for kernen og bevæger sig rundt om atomkernen, ligesom planeter bevæger sig rundt om solen. Hvis det antages, at atomets diameter er et par kilometer, så er atomkernen på størrelse med en billardkugle,
og elektronerne er mellem kernen og når en afstand på cirka 10-10 meter fra kernen. Mellem kernen og en elektron er der plads.
Negativt ladede elektroner er placeret på kanten af atomer, og de positivt ladede protoner er placeret i atomkernen. For at elektroner kan fortsætte med at cirkulere i kernen og ikke undslippe atomet, skal den positivt ladede atomkerne udøve en tiltrækningskraft på elektronen. Den kraft, der tiltrækker elektroner, så de forbliver omkring kernen og ikke kan adskilles fra atomet, kaldes den elektriske kraft.
På den anden side er der inde i atomkernen positivt ladede protoner, så protonerne skal frastøde hinanden på grund af den samme ladning. For at protonerne kan forblive sammen i kernen og ikke adskilt fra atomet, skal der være en kraft, der forener protonerne. Den kraft, der binder protoner sammen i atomkernen, kaldes kernekraften.
Protonmassen er næsten den samme som neutronmassen. Cirka 99.9% af atommassen er centreret omkring atomkernen, mens elektroner har små masser. Elektronmasse (me) = 9.1093897 x 10-31 kg , neutronmasse (mn) = 1.6749286 x 10-27 kg , protonmasse (mp) = 1.6726231 x 10-27 kg.
Mængden af elektricitet
Elektroner er negative, protoner er positive, og neutroner er neutrale. Protoner eller neutroner er sammensat af kvarker, som har ± 1/3 og ± 2/3 gange elektronernes ladning. Kvarker er de mindste partikler, der danner atomer, men indtil videre har man ikke fundet kvarker, der kan stå alene som enkeltstående partikler.
Mængden af elektronladning eller protonladning er den grundlæggende enhed for ladning. Den elektriske ladning af et objekt er et multiplum af elektronladningen eller protonladningen. Dette kaldes kvantiseret ladning. For eksempel, hvis den mindste brøkdel af den valuta, vi bruger, er 1, så er det beløb, en person har angivet i multipla af den mindste valuta, 1. For eksempel er beløbet af mine penge 2 og 3.
Ladningsmængden for en elektron er –e, og ladningsstørrelsen for en proton er +e. Ladningsmængden for et objekt er et multiplum af e eller 1.60 x 10-19 Coulomb og kan udtrykkes ved Q = ± Ne. Q = antal ladninger, ± repræsenterer ladningstypen, N = heltal, e = 1.60 x 10-19 Coulomb.
Elektrisk ladning i objekter
Hvis et atom har lige så mange elektroner som en proton, er den samlede elektriske ladning i atomet nul, og dette atom er neutralt eller ikke elektrisk ladet. Antallet af protoner eller elektroner i et neutralt atom kaldes atomnummeret (Z). Hvis elektronerne er flere end en proton, er atomet negativt ladet. Omvendt, hvis elektronerne er færre end protoner, er de positivt ladede. Negativt ladede atomer kaldes negative ioner, mens positivt ladede atomer kaldes positive ioner. Processen med at modtage eller frigive elektroner fra et atom kaldes ionisering. Når vi siger, at et atom er ladet, mener vi nettoladningen. For eksempel har et atom 10 elektroner og 7 protoner. Dette atom er negativt ladet, fordi det har et overskud på 3 elektroner. Så nettoladningen af dette atom er 3, og denne type atomladning er negativ. Figur 3, 7, 10 er kun eksempler for at lette forståelsen. I virkeligheden er mængden af en 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 ikke elektrisk ladet. Hvis et objekt har flere elektroner end en proton, er objektet negativt ladet, hvorimod hvis et objekt har færre elektroner end en proton, er objektet positivt ladet. Objekter, der oprindeligt var neutrale, kan gøres negativt ladede ved at tilføje elektroner til objektet. Ellers kan objekter gøres positivt ladede ved at reducere elektroner i objektet.
