Leĝo de konservado de elektra ŝargo

Ĉiu materialo en la universo esence konsistas el atomoj . Atomoj konsistas el protonoj, neŭtronoj kaj elektronoj. Protonoj estas pozitive ŝargitaj, elektronoj estas negative ŝargitaj, kaj neŭtronoj estas neŝargitaj. Atomo enhavas nombron da elektronoj, protonoj kaj neŭtronoj. Se la nombro da elektronoj egalas la nombron da protonoj, la tuta elektra ŝargo sur la atomo estas nulo. Tia atomo estas elektre neŭtrala. Se la nombro da elektronoj superas la nombron da protonoj, la atomo havas troon da elektronoj, kio faras ĝin negative ŝargita. Se la nombro da elektronoj superas la nombron da protonoj, la atomo havas troon da protonoj, kio faras ĝin pozitive ŝargita.

Ĉiu materialo estas baze konsistanta el atomoj, do se la atomoj kiuj konsistigas objekton kiel tuton havas tiom da elektronoj kiom da protonoj, tiam la objekto havas neniun ŝargon aŭ estas neŭtrala. Aliflanke, se la atomoj kiuj konsistigas objekton kiel tuton havas pli da elektronoj ol protonoj, tiam la objekto havas negativan ŝargon. Simile, se la atomoj kiuj konsistigas objekton kiel tuton havas malpli da elektronoj ol protonoj, tiam la objekto havas pozitivan ŝargon.

Multaj objektoj renkontataj en ĉiutaga vivo estas esence elektre neŭtralaj. Tamen, ĉi tiuj objektoj povas esti elektre ŝargitaj. Ŝanĝi elektre neŭtralan objekton al elektre ŝargita eblas per frotado aŭ per indukto. En la eksperimento pri elektra ŝargo, ni klarigis kiel ŝanĝi neŭtralan objekton al elektre ŝargita per frotado kun alia objekto. En la eksperimento pri ŝargado de objekto per indukto, ni ankaŭ diskutis la procezon de ŝanĝo de neŭtrala objekto al elektre ŝargita per indukto. En la frota metodo, la elektre ŝargota objekto estas tuŝata per alia objekto, dum en la indukta metodo, la elektre ŝargota objekto ne estas tuŝata sed simple alproksimiĝas al alia elektre ŝargita objekto.

Plasto, kiu komence estis neŭtrala, elektre ŝargiĝas post frotado per seka felo aŭ haroj. Pruvo, ke la plasto estis elektre ŝargita, estas ke du plastaj stangoj, kiuj antaŭe estis frotitaj per seka felo aŭ haroj, forpuŝas unu la alian. La du plastaj stangoj forpuŝas unu la alian ĉar ili ambaŭ havas la saman ŝargon. Kiel klarigite en la temo pri elektra ŝargo , laŭ la interkonsento bazita sur la sugesto de Benjamin Franklin (1706-1790), la elektra ŝargo posedata de plasto estas determinita kiel negativa ŝargo. Plasto estas negative ŝargita ĉar la totala nombro da elektronoj en la plasto estas pli granda ol la nombro da protonoj. Komence, la plasto estas neŭtrala, do oni povas konkludi, ke la troaj elektronoj, kiujn la plasto nuntempe havas, devenas de seka felo aŭ haroj. Elektronoj en la felo aŭ haroj moviĝas al la plasto dum frotado inter la plasto kaj la felo aŭ haroj. La felo estas komence neŭtrala, do kiam ĝiaj elektronoj moviĝas al la plasto, al la felo mankas elektronoj kaj ĝi havas troon da protonoj. La felo havas troon da protonoj, do la felo pozitive ŝargiĝas. Post frotado, la plasto negative ŝargiĝas kaj la felo pozitive ŝargiĝas.

La nombro da elektronoj transdonitaj de la felo al la plasto estas la sama kiel la nombro da elektronoj perditaj de la plasto. Post frotado, la plasto havas troon da elektronoj, do ĝi negative ŝargiĝas, dum la hararo mankas je elektronoj, do ĝi pozitive ŝargiĝas. La neta ŝargo de la plasto = nombro da elektronoj - nombro da protonoj. Simile, la neta ŝargo de la plumo = nombro da protonoj - nombro da elektronoj. Neniu ŝargo perdiĝas dum frotado, nek ŝargo kreiĝas dum frotado, kio okazas estas ŝargotransdono. La plasto negative ŝargiĝas kaj la plumo pozitive ŝargiĝas. Do elektra ŝargo estas eterna.
Leĝo de konservado de elektra ŝargo asertas, ke en fermita sistemo, elektra ŝargo nek kreiĝas nek detruiĝas, sed nur transdoniĝas de unu objekto al alia. Kiam unu objekto fariĝas pozitive ŝargita, alia objekto samtempe fariĝas negative ŝargita, kaj ĉiu objekto havas la saman netan ŝargon. La fermita sistemo en la supra aserto estas ilustrita jene. Ekzemple, kiam plasto kaj felo frotiĝas unu kontraŭ la alia, oni supozas, ke la translokigo de elektra ŝargo okazas nur inter la plasto kaj la felo. Do nur la felo kaj plasto interagas unu kun la alia. Reale, estas aero ĉirkaŭ ni, do aero kompreneble ankaŭ partoprenas en la frota procezo inter la plasto kaj felo. Se aero ankaŭ estas konsiderata, la leĝo de konservado de ŝargo ankoraŭ validas por la plasto, felo kaj aero. Se post frotado la plasto fariĝas negative ŝargita je 5, ekzemple, kaj la felo fariĝas negative ŝargita je 3, ekzemple, tiam la ĉirkaŭa aero ankaŭ fariĝas negative ŝargita je 2. Do la tuta elektra ŝargo inter ĉi tiuj tri interagantaj objektoj estas nulo. Se nur la plasto kaj felo interagas, kiam la plasto fariĝas negative ŝargita je 5, la felo fariĝas pozitive ŝargita je 5, do la tuta elektra ŝargo de la plasto kaj felo estas nulo. Ŝargoj de 2, 3, aŭ 5 estas nur ekzemploj. En realeco, la kvanto de elektra ŝargo ne estas tiom granda, sed prefere multoblo de la ŝargo de elektrono aŭ protono. Bonvolu studi la temon. elektra ŝargo por klarigi vian komprenon pri la kvanto de elektra ŝargo, kiun objekto havas.

 

Lasi komenton