Cikk az atomok elektromos töltéséről
Kérlek, figyelj meg egy tárgyat magad körül. Ha elpusztítasz egy tárgyat, például egy követ, a kő kisebb darabokra esik szét. Ha a kő egy része ismét megsemmisül, a kődarabok is kisebb darabokra hullanak. Mi van, ha a kő ismét megsemmisül? Természetesen a kő kisebb lesz. Megsemmisülhetnek-e a kövek kisebb, akár végtelen számú darabra? A valóság azt mutatja, hogy ha egy tárgyat kisebb darabokra osztunk, elérkezünk egy olyan ponthoz, ahol a tárgy legkisebb része sem osztható tovább. Egy tárgy legkisebb, fel nem osztható részét atomnak nevezzük. Tehát az atomok a világegyetem minden anyagának legkisebb részei.
Az atomok elektronokból, protonokból és neutronokból állnak. A protonok és a neutronok körülbelül 10–15 méter hosszú atommagokat alkotnak. Az elektronok az atommagon kívül vannak, és az atommag körül úgy mozognak, mint a bolygók a Nap körül. Ha feltételezzük, hogy az atom átmérője néhány kilométer, akkor az atommag egy biliárdgolyó méretű,
Az elektronok az atommag között helyezkednek el, és körülbelül 10-10 méter távolságra vannak a magtól. A mag és az elektron között tér van.
A negatív töltésű elektronok az atomok szélén, a pozitív töltésű protonok pedig az atommagban helyezkednek el. Ahhoz, hogy az elektronok keringjenek a magban, és ne meneküljenek ki onnan, a pozitív töltésű atommagnak vonzóerőt kell gyakorolnia az elektronra. Azt az erőt, amely vonzza az elektronokat, hogy a mag körül maradjanak, és ne lehessenek elválaszhatók az atomtól, elektromos erőnek nevezzük.
Másrészt az atommagban pozitív töltésű protonok találhatók, így a protonok taszítják egymást az azonos töltés miatt. Ahhoz, hogy a protonok együtt maradjanak az atommagban, és ne váljanak el az atomtól, egy erőnek kell hatnia, amely egyesíti őket. Az erőt, amely a protonokat az atommagban való együttmaradás érdekében összeköti, magerőnek nevezzük.
A proton tömege majdnem megegyezik a neutron tömegével. Az atomtömeg körülbelül 99.9%-a az atommag középpontjában helyezkedik el, míg az elektronok tömege apró. Az elektron tömege (me) = 9.1093897 x 10⁻³³ kg , a neutron tömege (mn) = 1.6749286 x 10⁻³³ kg , a proton tömege (mp) = 1.6726231 x 10⁻³³ kg.
Az elektromos áram mennyisége
Az elektronok negatívak, a protonok pozitívak, a neutronok pedig semlegesek. A protonok vagy neutronok kvarkokból állnak, amelyek töltése ± 1/3 és ± 2/3-szorosa az elektronokénak. A kvarkok az atomokat alkotó legkisebb részecskék, de eddig még nem találták meg a kvarkokat, amelyek önmagukban, egyetlen részecskeként állnának meg.
Az elektron vagy proton töltés mértékegysége a töltés alapegysége. Egy tárgy elektromos töltése az elektron vagy proton töltésének többszöröse. Ezt kvantált töltésnek nevezzük. Például, ha a használt pénznem legkisebb töredéke 1, akkor a személy által a legkisebb pénznem többszöröseiben megadott pénzösszeg 1. Például az én pénzem összege 2 és 3.
Egy elektron töltése –e, egy proton töltése pedig +e. Egy tárgy töltése az e többszöröse, vagyis 1.60 x 10⁻¹³ Coulomb , és Q = ± Ne képlettel fejezhető ki. Q = a töltések száma, ± a töltés típusát jelöli, N = egész szám, e = 1.60 x 10⁻¹³ Coulomb.
Elektromos töltés tárgyakban
Ha egy atomnak annyi elektronja van, mint egy protonnak, akkor az atom teljes elektromos töltése nulla, és ez az atom semleges, azaz nem rendelkezik elektromos töltéssel. A semleges atomban lévő protonok vagy elektronok számát rendszámnak (Z) nevezzük. Ha az elektronok száma több, mint egy proton, akkor az atom negatív töltésű. Fordítva, ha az elektronok száma kevesebb, mint a protonok, akkor pozitív töltésűek. A negatív töltésű atomokat negatív ionoknak, míg a pozitív töltésű atomokat pozitív ionoknak nevezzük. Az elektronok felvételének vagy felszabadulásának folyamatát egy atomból ionizációnak nevezzük. Amikor azt mondjuk, hogy egy atom töltésű, a nettó töltésre gondolunk. Például egy atomnak 10 elektronja és 7 protonja van. Ez az atom negatív töltésű, mert 3 elektronfelesleggel rendelkezik. Tehát ennek az atomnak a nettó töltése 3, és az ilyen típusú atomtöltés negatív. A 3., 7. és 10. ábra csak példák a megértés megkönnyítésére. A valóságban egy tárgy elektromos töltésének mennyisége az elektron vagy a proton töltésének többszöröse.
Ha egy tárgynak ugyanannyi elektronja van, mint amennyi protonja, akkor a tárgy semleges, vagyis nincs elektromos töltése. Ha egy tárgynak több elektronja van, mint egy protonja, akkor a tárgy negatív töltésű, míg ha egy tárgynak kevesebb elektronja van, mint egy protonja, akkor a tárgy pozitív töltésű. Az eredetileg semleges tárgyak negatív töltésűvé tehetők elektronok hozzáadásával. Egyébként a tárgyak pozitív töltésűvé tehetők bennük az elektronok redukálásával.
