ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ವಸ್ತು
ದಯವಿಟ್ಟು ನಿಮ್ಮ ಸುತ್ತಲಿನ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ. ನೀವು ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ನಾಶಪಡಿಸಿದರೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಒಂದು ಬಂಡೆ, ಆ ಬಂಡೆಯು ಹಲವಾರು ಸಣ್ಣ ತುಂಡುಗಳಾಗಿ ವಿಭಜನೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಬಂಡೆಯನ್ನು ಮತ್ತೆ ಪುಡಿಮಾಡಿದರೆ, ಬಂಡೆಯು ಇನ್ನೂ ಸಣ್ಣ ತುಂಡುಗಳಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬಂಡೆಯ ತುಂಡುಗಳನ್ನು ಮತ್ತೆ ಪುಡಿಮಾಡಿದರೆ ಏನು? ಖಂಡಿತ, ಬಂಡೆಯ ತುಂಡುಗಳನ್ನು ಪುಡಿಮಾಡಿ ಇನ್ನೂ ಸಣ್ಣ ತುಂಡುಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬಂಡೆಗಳನ್ನು ಅನಂತವಾಗುವವರೆಗೆ ಇನ್ನೂ ಸಣ್ಣ ತುಂಡುಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದೇ? ಯಾವುದೇ ವಸ್ತುವನ್ನು ಸಣ್ಣ ತುಂಡುಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಿದರೆ ವಸ್ತುವಿನ ಚಿಕ್ಕ ಭಾಗವನ್ನು ಸಣ್ಣ ತುಂಡುಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದ ಹಂತಕ್ಕೆ ಬರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸತ್ಯ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಇನ್ನು ಮುಂದೆ ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗದ ವಸ್ತುವಿನ ಚಿಕ್ಕ ಭಾಗವನ್ನು ಪರಮಾಣು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಪರಮಾಣು ವಿಶ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಚಿಕ್ಕ ಭಾಗವಾಗಿದೆ.
ಪರಮಾಣುಗಳಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್
ಪರಮಾಣುಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು, ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದೆ. ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಪರಮಾಣು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಸರಿಸುಮಾರು 10-15 ಮೀಟರ್ ಅಳತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ನ ಹೊರಗೆ ನೆಲೆಗೊಂಡಿವೆ ಮತ್ತು ಗ್ರಹಗಳು ಸೂರ್ಯನ ಸುತ್ತ ಸುತ್ತುವಂತೆ ಅದನ್ನು ಪರಿಭ್ರಮಿಸುತ್ತವೆ. ಪರಮಾಣುವಿನ ವ್ಯಾಸವು ಹಲವಾರು ಕಿಲೋಮೀಟರ್‌ಗಳಷ್ಟಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಿದರೆ, ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಬಿಲಿಯರ್ಡ್ ಚೆಂಡಿನ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ನೊಳಗೆ ಇದ್ದು, ಸರಿಸುಮಾರು 10-10 ಮೀಟರ್ ದೂರವನ್ನು ತಲುಪುತ್ತವೆ . ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ನಡುವೆ ಖಾಲಿ ಜಾಗವಿದೆ.
ಋಣಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಪರಮಾಣುವಿನ ಅಂಚುಗಳಲ್ಲಿವೆ ಮತ್ತು ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ನಲ್ಲಿವೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಅನ್ನು ಸುತ್ತುವಂತೆ ಮತ್ತು ಪರಮಾಣುವಿನಿಂದ ತಪ್ಪಿಸಿಕೊಳ್ಳದಂತೆ ನೋಡಿಕೊಳ್ಳಲು, ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಆಕರ್ಷಕ ಬಲವನ್ನು ಬೀರಬೇಕು. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಅನ್ನು ಸುತ್ತುವಂತೆ ಮತ್ತು ಅವು ತಪ್ಪಿಸಿಕೊಳ್ಳದಂತೆ ತಡೆಯುವ ಈ ಬಲವನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ಪರಮಾಣು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಒಳಗೆ ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳಿವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವು ಒಂದೇ ಆವೇಶವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ ಅವು ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ಪರಸ್ಪರ ಹಿಮ್ಮೆಟ್ಟಿಸುತ್ತವೆ. ಪರಮಾಣು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಇರಿಸಲು ಮತ್ತು ಪರಮಾಣುವಿನಿಂದ ಬೇರ್ಪಡದಂತೆ ತಡೆಯಲು, ಒಂದು ಬಲವು ಅವುಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳಬೇಕು. ಪರಮಾಣು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುವ ಬಲವನ್ನು ಪರಮಾಣು ಬಲ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಪ್ರೋಟಾನ್‌ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಸರಿಸುಮಾರು 99,9% ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (m e ) = 9,1093897 x 10 -31 ಕೆಜಿ, ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (m n ) = 1,6749286 x 10 -27 ಕೆಜಿ, ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನ್‌ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (m p ) = 1,6726231 x 10 -27 ಕೆಜಿ.
ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಪ್ರಮಾಣ
ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಋಣಾತ್ಮಕ ಆವೇಶವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳು ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ತಟಸ್ಥವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಪರಮಾಣು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಕ್ವಾರ್ಕ್‌ಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದ್ದು, ಅವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಸರಿಸುಮಾರು 1/3 ಮತ್ತು ಸರಿಸುಮಾರು 2/3 ಪಟ್ಟು ಚಾರ್ಜ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಕ್ವಾರ್ಕ್‌ಗಳು ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಅತ್ಯಂತ ಚಿಕ್ಕ ಕಣಗಳಾಗಿವೆ, ಆದರೆ ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಕ್ವಾರ್ಕ್‌ಗಳು ಏಕ ಕಣಗಳಾಗಿ ಏಕಾಂಗಿಯಾಗಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವುದು ಕಂಡುಬಂದಿಲ್ಲ.
ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚಾರ್ಜ್ ಅಥವಾ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಪ್ರಮಾಣವು ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಮೂಲ ಘಟಕವಾಗಿದೆ. ವಸ್ತುವಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಪ್ರಮಾಣವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚಾರ್ಜ್ ಅಥವಾ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಗುಣಾಕಾರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಕ್ವಾಂಟೈಸ್ಡ್ ಚಾರ್ಜ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ . ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನಾವು ಬಳಸುವ ಕರೆನ್ಸಿಯ ಚಿಕ್ಕ ಮುಖಬೆಲೆಯು 100 ರೂಪಾಯಿಯಾಗಿದ್ದರೆ, ಒಬ್ಬ ವ್ಯಕ್ತಿಯು ಹೊಂದಿರುವ ಹಣದ ಮೊತ್ತವನ್ನು ಚಿಕ್ಕ ಕರೆನ್ಸಿಯ ಗುಣಾಕಾರಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ 100 ರೂಪಾಯಿ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನನ್ನ ಹಣದ ಮೊತ್ತವು 100.000 ಮತ್ತು ಈ 100.000 ಅನ್ನು 100 ರಿಂದ ಭಾಗಿಸಬಹುದು. 2 ರೂಪಾಯಿಯ ಮುಖಬೆಲೆ ಇಲ್ಲದ ಕಾರಣ ನನ್ನ ಹಣದ ಮೊತ್ತವು 100.002 ಆಗಿದ್ದರೆ ಅದು ವಿಚಿತ್ರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅದೇ ರೀತಿ, ವಸ್ತುವಿನ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ನ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣ -e ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನ್‌ನ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣ +e. ವಸ್ತುವಿನ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣವು e ನ ಗುಣಾಕಾರ ಅಥವಾ 1,60 x 10 -19 ಕೂಲಂಬ್ ಮೂಲಕ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು. Q = ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಪ್ರಮಾಣ, ± ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಪ್ರಕಾರವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ, N = ಪೂರ್ಣಾಂಕ, e = 1,60 x 10 -19 ಕೂಲಂಬ್.
ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್
ಒಂದು ಪರಮಾಣು ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳಷ್ಟೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ, ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿರುವ ಒಟ್ಟು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಶೂನ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪರಮಾಣು ತಟಸ್ಥವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ ಅದಕ್ಕೆ ಯಾವುದೇ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಇರುವುದಿಲ್ಲ. ತಟಸ್ಥ ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿರುವ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ (Z) ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ . ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿದ್ದರೆ, ಪರಮಾಣು ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿದ್ದರೆ, ಪರಮಾಣು ಧನಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ಡ್ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಋಣಾತ್ಮಕ ಅಯಾನುಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಧನಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ಡ್ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಧನಾತ್ಮಕ ಅಯಾನುಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ . ಪರಮಾಣುವಿನಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಅಥವಾ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅಯಾನೀಕರಣ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ . ಪರಮಾಣು ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ಹೇಳಿದಾಗ, ನಾವು ಒಟ್ಟು ಚಾರ್ಜ್ ಅಥವಾ ನಿವ್ವಳ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ಅರ್ಥೈಸುತ್ತೇವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಒಂದು ಪರಮಾಣು 10 ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು 7 ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಪರಮಾಣು ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅದು 3 ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಈ ಪರಮಾಣುವಿನ ನಿವ್ವಳ ಚಾರ್ಜ್ 3, ಮತ್ತು ಪರಮಾಣು ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಪ್ರಕಾರವು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಸುಲಭವಾಗುವಂತೆ 3, 7, 10 ಸಂಖ್ಯೆಗಳು ಕೇವಲ ಉದಾಹರಣೆಗಳಾಗಿವೆ. ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ, ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಪ್ರಮಾಣವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚಾರ್ಜ್ ಅಥವಾ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಗುಣಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಒಂದು ವಸ್ತುವು ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳಷ್ಟು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ, ಆ ವಸ್ತುವು ತಟಸ್ಥವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಅಥವಾ ಯಾವುದೇ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಹೊಂದಿಲ್ಲ. ಒಂದು ವಸ್ತುವು ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ, ಆ ವಸ್ತುವು ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಒಂದು ವಸ್ತುವು ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ, ಆ ವಸ್ತುವು ಧನಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ತಟಸ್ಥವಾಗಿದ್ದ ವಸ್ತುವನ್ನು ವಸ್ತುವಿಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಬಹುದು, ಆದರೆ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ವಸ್ತುವನ್ನು ಧನಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಬಹುದು.
