Material de carga eléctrica
Observa un dos obxectos que te rodean. Se destrúes un obxecto, por exemplo unha rocha, a rocha dividirase en varios anacos máis pequenos. Se a rocha se esmaga de novo, a rocha converterase en anacos aínda máis pequenos. Que pasa se os anacos de rocha se esmagan de novo? Por suposto, os anacos de rocha son esmagados e convértense en anacos aínda máis pequenos. Pódense dividir as rochas en anacos aínda máis pequenos ata que sexan infinitos? O feito demostra que calquera obxecto, se se divide en anacos máis pequenos, chegará a un punto onde a parte máis pequena do obxecto non se pode dividir en anacos máis pequenos. A parte máis pequena dun obxecto que non se pode dividir máis chámase átomo. Polo tanto, un átomo é a parte máis pequena de toda a materia do universo.
Carga eléctrica nos átomos
Os átomos están compostos de electróns, protóns e neutróns. Os protóns e os neutróns forman o núcleo atómico, que mide aproximadamente de 10 a 15 metros . Os electróns están situados fóra do núcleo e orbitan arredor del como os planetas orbitan arredor do sol. Supondo que o diámetro dun átomo é de varios quilómetros, o núcleo ten aproximadamente o tamaño dunha bóla de billar, cos electróns situados dentro do núcleo, alcanzando unha distancia de aproximadamente 10 a 10 metros . Entre o núcleo e un electrón hai espazo baleiro.
Os electróns cargados negativamente están situados nos bordos do átomo e os protóns cargados positivamente están situados no núcleo. Para que os electróns sigan orbitando o núcleo e non escapen do átomo, o núcleo cargado positivamente debe exercer unha forza atractiva sobre os electróns. Esta forza, que mantén os electróns orbitando o núcleo e lles impide escapar, chámase forza eléctrica.
Pola contra, dentro do núcleo atómico hai protóns cargados positivamente, polo que se repelen naturalmente porque teñen a mesma carga. Para manter os protóns xuntos no núcleo atómico e evitar que se separen do átomo, unha forza debe mantelos unidos. A forza que mantén os protóns unidos no núcleo atómico chámase forza nuclear.
A masa dun protón é case a mesma que a masa dun neutrón. Aproximadamente o 99,9 % da masa dun átomo concéntrase no núcleo, mentres que os electróns teñen unha masa moi pequena. A masa dun electrón (m e ) = 9,1093897 x 10⁻³¹ kg , a masa dun neutrón (m n ) = 1,6749286 x 10⁻² kg e a masa dun protón (m p ) = 1,6726231 x 10⁻² kg.
Cantidade de carga eléctrica
Os electróns teñen carga negativa, os protóns teñen carga positiva e os neutróns son electricamente neutros. Os protóns e neutróns que forman o núcleo atómico están compostos de quarks, que teñen cargas aproximadamente 1/3 e aproximadamente 2/3 veces maiores que as dos electróns. Os quarks son as partículas máis pequenas que forman os átomos, pero ata o de agora non se atopou que os quarks existan sós como partículas individuais.
A magnitude da carga do electrón ou da carga do protón é a unidade básica de carga. A magnitude da carga eléctrica dun obxecto é un múltiplo da carga do electrón ou da carga do protón. Isto chámase carga cuantizada . Por exemplo, se a denominación máis pequena da moeda que usamos é 100 rupias, entón a cantidade de diñeiro que ten unha persoa exprésase en múltiplos da moeda máis pequena, concretamente 100 rupias. Por exemplo, a cantidade do meu diñeiro é 100.000 e estes 100.000 pódense dividir entre 100. Sería estraño que a cantidade do meu diñeiro fose 100.002 porque non hai unha denominación de 2 rupias. Do mesmo xeito, a cantidade de carga dun obxecto. A cantidade de carga dun electrón é -e e a cantidade de carga dun protón é +e. A cantidade de carga dun obxecto é un múltiplo de e ou 1,60 x 10-19 Coulomb e pódese expresar mediante Q = ±Ne. Q = cantidade de carga, ± representa o tipo de carga, N = número enteiro, e = 1,60 x 10⁻¹19 Coulomb.
Carga eléctrica nos obxectos
Se un átomo ten o mesmo número de electróns que protóns, entón a carga eléctrica total do átomo é cero e o átomo é neutro, o que significa que non ten carga eléctrica. O número de protóns ou electróns nun átomo neutro chámase número atómico (Z) . Se hai máis electróns que protóns, o átomo ten carga negativa. Pola contra, se hai menos electróns que protóns, o átomo ten carga positiva. Os átomos con carga negativa chámanse ións negativos , mentres que os átomos con carga positiva chámanse ións positivos . O proceso de absorber ou liberar electróns dun átomo chámase ionización . Cando dicimos que un átomo está cargado, referímonos á carga total ou carga neta. Por exemplo, un átomo ten 10 electróns e 7 protóns. Este átomo ten carga negativa porque ten 3 electróns con carga negativa en exceso. Polo tanto, a carga neta deste átomo é 3 e o tipo de carga atómica é negativa. Os números 3, 7 e 10 son só exemplos para facilitar a comprensión. En realidade, a cantidade de carga eléctrica dun obxecto é un múltiplo da carga do electrón ou da carga do protón.
Se un obxecto ten tantos electróns como protóns, entón o obxecto é neutro ou non ten carga eléctrica. Se un obxecto ten máis electróns que protóns, entón o obxecto ten unha carga negativa, pola contra, se un obxecto ten menos electróns que protóns, entón o obxecto ten unha carga positiva. Un obxecto que inicialmente era neutro pode cargarse negativamente engadindo electróns ao obxecto, mentres que un obxecto pode cargarse positivamente reducindo os electróns do obxecto.
