原子の電荷に関する記事
身の回りにある物体の一つを観察してみてください。例えば石を破壊した場合、石はより小さな破片に分かれます。石の一部がさらに破壊されると、石の破片はさらに小さな破片になります。石がさらに破壊されたらどうなるでしょうか？もちろん、石は小さくなります。石は無限に小さな破片にまで破壊できるのでしょうか？現実には、物体をより小さなものに分割していくと、その物体の最小単位はそれ以上分割できない点に達します。分割できない物体の最小単位は原子と呼ばれます。つまり、原子は宇宙のあらゆる物質の最小単位なのです。
原子は電子、陽子、中性子から構成されています。陽子と中性子は、長さ約10～15メートルの原子核を形成します。電子は原子核の外側にあり、惑星が太陽の周りを回るように原子核の周りを回っています。原子の直径が数キロメートルであると仮定すると、原子核はビリヤードボールほどの大きさになります。
電子は原子核の間にあり、中心核から約 10⁻¹⁰ メートルの距離に達します。中心核と電子の間には空間があります。
負に帯電した電子は原子の端に位置し、正に帯電した陽子は原子核の中に存在します。電子が原子核の周りを回り続け、原子から逃げ出さないためには、正に帯電した原子核が電子に引力を及ぼす必要があります。電子を原子核の周りに引きつけ、原子から分離できないようにするこの力を電気力と呼びます。
一方、原子核内部には正電荷を帯びた陽子が存在するため、陽子同士は同じ電荷を持つため反発し合います。陽子が原子核内に留まり、原子から分離しないためには、陽子同士を結びつける力が必要です。陽子を原子核内に留めておくこの力を核力と呼びます。
陽子の質量は中性子の質量とほぼ同じです。原子質量の約99.9%は原子核に集中しており、電子の質量はごくわずかです。電子の質量 (me) = 9.1093897 x 10 -31 kg、中性子の質量 (mn) = 1.6749286 x 10 -27 kg、陽子の質量 (mp) = 1.6726231 x 10 -27 kg。
電気の量
電子は負電荷、陽子は正電荷、中性子は中性電荷を持つ。陽子や中性子はクォークと呼ばれる粒子で構成されており、クォークの電荷は電子の約1/3倍と約2/3倍である。クォークは原子を構成する最小の粒子であるが、今のところ、クォークが単独の粒子として存在する例は確認されていない。
電子電荷または陽子電荷の量が電荷の基本単位です。物体の電荷は、電子電荷または陽子電荷の倍数になります。これを量子電荷と呼びます。例えば、私たちが使用する通貨の最小単位が1である場合、人が持っている金額は、最小単位の倍数で表すと1になります。例えば、私の持っている金額は2と3です。
電子の電荷量は-e、陽子の電荷量は+eです。物体の電荷量はeまたは1.60 x 10 -19クーロンの倍数であり、Q = ± Neで表すことができます。Qは電荷の数、±は電荷の種類を表し、Nは整数、e = 1.60 x 10 -19クーロンです。
物体内の電荷
原子が陽子と同じ数の電子を持つ場合、原子の総電荷はゼロとなり、この原子は中性、つまり電気的に帯電していません。中性原子の陽子または電子の数を原子番号（Z）と呼びます。電子が陽子より多い場合、原子は負に帯電します。逆に、電子が陽子より少ない場合、原子は正に帯電します。負に帯電した原子は負イオンと呼ばれ、正に帯電した原子は正イオンと呼ばれます。原子から電子を受け取ったり放出したりする過程をイオン化と呼びます。原子が帯電していると言う場合、それは正味電荷を意味します。たとえば、原子が10個の電子と7個の陽子を持っているとします。この原子は3個の電子が余剰であるため、負に帯電しています。したがって、この原子の正味電荷は3であり、このタイプの原子電荷は負です。図3、7、10は理解を容易にするための例にすぎません。実際には、物体の電荷量は、電子の電荷または陽子の電荷の倍数である。
物体が持つ電子の数と陽子の数が等しい場合、その物体は中性、つまり電気的に帯電していません。物体が持つ電子の数が陽子の数より多い場合、その物体は負に帯電し、電子の数が陽子の数より少ない場合、その物体は正に帯電します。もともと中性だった物体は、電子を追加することで負に帯電させることができます。逆に、物体内の電子を減らすことで、物体を正に帯電させることができます。
