Artikkel aatomite elektrilaengu kohta
Palun jälgi ühte enda ümber olevat objekti. Kui sa hävitad eseme, näiteks kivi, siis see jaguneb väiksemateks tükkideks. Kui kivi osa uuesti hävib, siis kivitükid muutuvad veelgi väiksemateks tükkideks. Mis siis, kui kivi uuesti hävib? Muidugi on kivi väiksem. Kas kive saab hävitada väiksemateks kuni lõpmatuteks tükkideks? Tegelikkus näitab, et kui objekt jagatakse väiksemateks, jõuab see punkti, kus objekti väikseimat osa ei saa enam väiksemateks jagada. Objekti väikseimat osa, mida ei saa jagada, nimetatakse aatomiks. Seega on aatomid universumi iga materjali väikseim osa.
Aatomid koosnevad elektronidest, prootonitest ja neutronitest. Prootonid ja neutronid moodustavad aatomituumad, mis on umbes 10–15 meetri pikkused. Elektronid asuvad väljaspool tuuma ja liiguvad aatomi tuuma ümber nagu planeedid tiirlevad ümber päikese. Kui eeldada, et aatomi läbimõõt on paar kilomeetrit, siis on aatomituum piljardikuuli suurune.
ja elektronid asuvad tuuma vahel ning ulatuvad tuumast umbes 10–10 meetri kaugusele . Tuuma ja elektroni vahel on ruum.
Negatiivselt laetud elektronid asuvad aatomite serval ja positiivselt laetud prootonid asuvad aatomituumas. Selleks, et elektronid saaksid tuumas ringelda ja aatomist välja ei pääseks, peab positiivselt laetud aatomituum avaldama elektronile ligitõmbavat jõudu. Jõudu, mis tõmbab elektrone tuuma ümber püsima ja neid ei saa aatomist eraldada, nimetatakse elektrijõuks.
Teisest küljest on aatomituumas positiivselt laetud prootonid, nii et prootonid peavad sama laengu tõttu üksteist tõukuma. Selleks, et prootonid tuumas koos püsiksid ja aatomist ei eralduks, peab olema jõud, mis neid ühendab. Jõudu, mis seob prootoneid aatomituumas koos püsima, nimetatakse tuumajõuks.
Prootoni mass on peaaegu sama, mis neutroni mass. Ligikaudu 99.9% aatomi massist on koondunud aatomituuma, samas kui elektronidel on imeväikesed massid. Elektroni mass (me) = 9.1093897 x 10⁻³³ kg , neutroni mass (mn) = 1.6749286 x 10⁻³³ kg , prootoni mass (mp) = 1.6726231 x 10⁻³³ kg.
Elektrienergia hulk
Elektronid on negatiivsed, prootonid on positiivsed ja neutronid on neutraalsed. Prootonid ehk neutronid koosnevad kvarkidest, mille laeng on ± 1/3 ja ± 2/3 korda suurem kui elektronidel. Kvargid on väikseimad osakesed, mis moodustavad aatomeid, kuid seni pole leitud, et kvarkid seisaksid üksikute osakestena.
Elektroni või prootoni laengu hulk on laengu põhiühik. Objekti elektrilaeng on elektroni või prootoni laengu kordne. Seda nimetatakse kvantiseeritud laenguks. Näiteks kui meie kasutatava valuuta väikseim murdosa on 1, siis on inimese poolt väikseima valuuta kordsetena esitatud rahasumma 1. Näiteks minu rahasumma on 2 ja 3.
Elektroni laengu suurus on –e ja prootoni laengu suurus on +e. Objekti laengu suurus on e kordne ehk 1.60 x 10-19 Coulombi ja seda saab väljendada kui Q = ± Ne. Q = laengute arv, ± tähistab laengu tüüpi, N = täisarv, e = 1.60 x 10-19 Coulombi.
Elektrilaeng objektides
Kui aatomil on sama palju elektrone kui prootonil, siis on aatomi kogulaeng null ja see aatom on neutraalne ehk elektriliselt laetud. Neutraalse aatomi prootonite või elektronide arvu nimetatakse aatomnumbriks (Z). Kui elektrone on rohkem kui prooton, siis on aatom negatiivselt laetud. Vastupidiselt, kui elektrone on vähem kui prootoneid, on nad positiivselt laetud. Negatiivselt laetud aatomeid nimetatakse negatiivseteks ioonideks, positiivselt laetud aatomeid aga positiivseteks ioonideks. Elektronide aatomist vastuvõtmise või vabastamise protsessi nimetatakse ionisatsiooniks. Kui me ütleme, et aatom on laetud, peame silmas netolaengut. Näiteks on aatomil 10 elektroni ja 7 prootonit. See aatom on negatiivselt laetud, kuna sellel on 3 elektroni liias. Seega on selle aatomi netolaeng 3 ja seda tüüpi aatomi laeng on negatiivne. Joonised 3, 7 ja 10 on vaid näited arusaamise hõlbustamiseks. Tegelikkuses on objekti elektrilaengu suurus elektroni või prootoni laengu kordne.
Kui objektil on sama palju elektrone kui prootoneid, on objekt neutraalne ehk elektriliselt laetud. Kui objektil on rohkem elektrone kui prootonit, on objekt negatiivselt laetud, samas kui kui objektil on vähem elektrone kui prootonit, on objekt positiivselt laetud. Algselt neutraalseid objekte saab negatiivselt laetud, lisades neile elektrone. Vastasel juhul saab objekte positiivselt laetud, redutseerides neis elektrone.
