مقاله در مورد بار الکتریکی اتم ها
لطفاً یکی از اشیاء اطراف خود را در نظر بگیرید. اگر جسمی را مثلاً یک سنگ نابود کنید، آن جسم به قطعات کوچکتری تقسیم می‌شود. اگر بخشی از سنگ دوباره نابود شود، قطعات سنگ به قطعات کوچکتری تبدیل می‌شوند. اگر سنگ دوباره نابود شود چه؟ البته سنگ کوچکتر است. آیا سنگ‌ها می‌توانند به قطعات کوچکتر تا بی‌نهایت تبدیل شوند؟ واقعیت نشان می‌دهد که یک جسم به قطعات کوچکتر تقسیم می‌شود و به جایی می‌رسد که کوچکترین قسمت جسم را نمی‌توان به قطعات کوچکتر تقسیم کرد. کوچکترین قسمت یک جسم که قابل تقسیم نیست، اتم نامیده می‌شود. بنابراین، اتم‌ها کوچکترین قسمت هر ماده‌ای در جهان هستند.
اتم‌ها از الکترون‌ها، پروتون‌ها و نوترون‌ها تشکیل شده‌اند. پروتون‌ها و نوترون‌ها هسته‌های اتمی را تشکیل می‌دهند که تقریباً 10 تا 15 متر طول دارند. الکترون‌ها در خارج از هسته قرار دارند و مانند سیارات که به دور خورشید می‌چرخند، به دور هسته اتم حرکت می‌کنند. اگر فرض شود که قطر اتم چند کیلومتر است، هسته اتم به اندازه یک توپ بیلیارد است.
و الکترون‌ها بین هسته قرار دارند و به فاصله تقریبی ۱۰ به توان منفی ۱۰ متر از هسته می‌رسند. بین هسته و یک الکترون، فضا وجود دارد.
الکترون‌های با بار منفی در لبه اتم‌ها و پروتون‌های با بار مثبت در هسته اتم قرار دارند. برای اینکه الکترون‌ها به گردش خود در هسته ادامه دهند و از اتم فرار نکنند، هسته اتم با بار مثبت باید نیروی جاذبه‌ای بر الکترون اعمال کند. نیرویی که الکترون‌ها را جذب می‌کند تا در اطراف هسته بمانند و نتوانند از اتم جدا شوند، نیروی الکتریکی نامیده می‌شود.
از طرف دیگر، درون هسته اتم، پروتون‌هایی با بار مثبت وجود دارند به طوری که پروتون‌ها به دلیل بار یکسان باید یکدیگر را دفع کنند. برای اینکه پروتون‌ها در هسته در کنار هم بمانند و از اتم جدا نشوند، باید نیرویی وجود داشته باشد که پروتون‌ها را متحد کند. نیرویی که پروتون‌ها را مقید می‌کند تا در هسته اتم در کنار هم بمانند، نیروی هسته‌ای نامیده می‌شود.
جرم پروتون تقریباً برابر با جرم نوترون است. تقریباً ۹۹.۹٪ از جرم اتمی در هسته اتم متمرکز شده است، در حالی که الکترون‌ها جرم بسیار کمی دارند. جرم الکترون (me) = ۹.۱۰۹۳۸۹۷ x ۱۰ -۳۱ کیلوگرم، جرم نوترون (mn) = ۱.۶۷۴۹۲۸۶ x ۱۰ -۲۷ کیلوگرم، جرم پروتون (mp) = ۱.۶۷۲۶۲۳۱ x ۱۰ -۲۷ کیلوگرم.
مقدار برق
الکترون‌ها منفی، پروتون‌ها مثبت و نوترون‌ها خنثی هستند. پروتون‌ها یا نوترون‌ها از کوارک‌ها تشکیل شده‌اند که بار آنها به ترتیب ± ۱/۳ و ± ۲/۳ برابر بار الکترون‌ها است. کوارک‌ها کوچکترین ذراتی هستند که اتم‌ها را تشکیل می‌دهند، اما تاکنون کوارک‌ها به عنوان ذرات منفرد به تنهایی یافت نشده‌اند.
مقدار بار الکترون یا بار پروتون، واحد پایه بار است. بار الکتریکی یک جسم، مضربی از بار الکترون یا بار پروتون است. به این بار، بار کوانتیزه می‌گویند. به عنوان مثال، اگر کوچکترین کسر از پولی که استفاده می‌کنیم ۱ باشد، مقدار پولی که یک شخص به صورت مضربی از کوچکترین پول بیان کرده است، ۱ است. به عنوان مثال، مقدار پول من ۲ و ۳ است.
مقدار بار یک الکترون برابر با –e و بزرگی بار یک پروتون برابر با +e است. مقدار بار یک جسم مضربی از e یا 1.60 x 10 -19 کولن است و می‌توان آن را با Q = ± Ne بیان کرد. Q = تعداد بارها، ± نشان دهنده نوع بار، N = عدد صحیح، e = 1.60 x 10 -19 کولن است.
بار الکتریکی در اجسام
اگر یک اتم به تعداد پروتون، الکترون داشته باشد، بار الکتریکی کل در اتم صفر است و این اتم خنثی یا بدون بار الکتریکی است. تعداد پروتون‌ها یا الکترون‌ها در یک اتم خنثی، عدد اتمی (Z) نامیده می‌شود. اگر الکترون‌ها بیشتر از پروتون باشند، اتم بار منفی دارد. برعکس، اگر الکترون‌ها کمتر از پروتون‌ها باشند، بار مثبت دارند. اتم‌های با بار منفی، یون‌های منفی و اتم‌های با بار مثبت، یون‌های مثبت نامیده می‌شوند. فرآیند دریافت یا آزادسازی الکترون از یک اتم، یونیزاسیون نامیده می‌شود. وقتی می‌گوییم یک اتم باردار است، منظور بار خالص آن است. به عنوان مثال، یک اتم 10 الکترون و 7 پروتون دارد. این اتم بار منفی دارد زیرا 3 الکترون اضافی دارد. بنابراین، بار خالص این اتم 3 است و این نوع بار اتمی منفی است. شکل‌های 3، 7 و 10 فقط نمونه‌هایی برای تسهیل درک مطلب هستند. در واقع، مقدار بار الکتریکی یک جسم، مضربی از بار الکترون یا بار پروتون است.
اگر جسمی به تعداد پروتون‌ها، الکترون داشته باشد، آن جسم خنثی است یا از نظر الکتریکی باردار نیست. اگر جسمی الکترون‌های بیشتری نسبت به پروتون داشته باشد، جسم دارای بار منفی است، در حالی که اگر جسمی الکترون‌های کمتری نسبت به پروتون داشته باشد، جسم دارای بار مثبت است. اجسامی که در ابتدا خنثی بوده‌اند را می‌توان با اضافه کردن الکترون به جسم، دارای بار منفی کرد. در غیر این صورت، می‌توان با کاهش الکترون‌ها در جسم، اجسام را دارای بار مثبت کرد.
