Straipsnis apie atomų elektrinį krūvį
Prašome stebėti vieną iš aplinkinių objektų. Jei sunaikinsite objektą, pavyzdžiui, akmenį, akmuo suskils į mažesnius gabalus. Jei akmens dalis vėl sunaikinama, akmens gabalai virsta dar mažesniais gabalais. O kas, jei akmuo vėl sunaikinamas? Žinoma, akmuo tampa mažesnis. Ar akmenys gali būti suskaidyti į mažesnius ar net begalinį skaičių gabalėlių? Realybė rodo, kad objektas, padalijamas į mažesnius, pasiekia tašką, kuriame mažiausios objekto dalies nebegalima padalyti į mažesnes. Mažiausia objekto dalis, kurios negalima padalyti, vadinama atomu. Taigi, atomai yra mažiausia kiekvienos visatos medžiagos dalis.
Atomai sudaryti iš elektronų, protonų ir neutronų. Protonai ir neutronai sudaro maždaug 10–15 metrų ilgio atomo branduolius. Elektronai yra už branduolio ribų ir juda aplink atomo branduolį kaip planetos juda aplink Saulę. Jei daroma prielaida, kad atomo skersmuo yra keli kilometrai, tai atomo branduolys yra biliardo kamuoliuko dydžio,
ir elektronai yra tarp branduolio ir pasiekia maždaug 10–10 metrų atstumą nuo branduolio. Tarp branduolio ir elektrono yra erdvė.
Neigiamai įkrauti elektronai yra atomų pakraščiuose, o teigiamai įkrauti protonai – atomo branduolyje. Kad elektronai galėtų toliau cirkuliuoti branduolyje ir neištrūkti iš atomo, teigiamai įkrautas atomo branduolys turi veikti elektroną traukos jėga. Jėga, kuri traukia elektronus, kad jie liktų aplink branduolį ir negalėtų būti atskirti nuo atomo, vadinama elektrine jėga.
Kita vertus, atomo branduolyje yra teigiamai įkrautų protonų, todėl protonai turi vienas kitą stumia dėl to paties krūvio. Kad protonai išliktų kartu branduolyje ir neatsiskirtų nuo atomo, turi egzistuoti jėga, kuri juos jungia. Jėga, jungianti protonus, kad jie išliktų kartu atomo branduolyje, vadinama branduolio jėga.
Protono masė beveik tokia pati kaip neutrono masė. Maždaug 99.9 % atomo masės yra sukoncentruota aplink atomo branduolį, o elektronų masė yra labai maža. Elektrono masė (me) = 9.1093897 x 10⁻³³ kg , neutrono masė (mn) = 1.6749286 x 10⁻³³ kg , protono masė (mp) = 1.6726231 x 10⁻³³ kg.
Elektros energijos kiekis
Elektronai yra neigiami, protonai – teigiami, o neutronai – neutralūs. Protonai arba neutronai sudaryti iš kvarkų, kurių krūvis yra ± 1/3 ir ± 2/3 karto didesnis nei elektronų. Kvarkai yra mažiausios dalelės, sudarančios atomus, tačiau iki šiol nebuvo rasta, kad kvarkai galėtų egzistuoti kaip atskiros dalelės.
Elektrono arba protono krūvio dydis yra pagrindinis krūvio vienetas. Objekto elektrinis krūvis yra elektrono arba protono krūvio kartotinis. Tai vadinama kvantuotu krūviu. Pavyzdžiui, jei mažiausia mūsų naudojamos valiutos dalis yra 1, tai pinigų suma, kurią asmuo nurodė mažiausios valiutos kartotiniais, yra 1. Pavyzdžiui, mano pinigų suma yra 2 ir 3.
Elektrono krūvio dydis yra –e, o protono krūvio dydis yra +e. Objekto krūvio dydis yra e kartotinis arba 1.60 x 10⁻¹ Kulono ir gali būti išreikštas Q = ± Ne. Q = krūvių skaičius, ± žymi krūvio tipą, N = sveikasis skaičius, e = 1.60 x 10⁻¹ Kulono.
Elektros krūvis objektuose
Jei atomas turi tiek pat elektronų, kiek ir protonas, tai bendras atomo elektrinis krūvis lygus nuliui, ir šis atomas yra neutralus arba neturi elektrinio krūvio. Protonų arba elektronų skaičius neutraliame atome vadinamas atominiu skaičiumi (Z). Jei elektronų yra daugiau nei protonas, tai atomas yra neigiamai įkrautas. Ir atvirkščiai, jei elektronų yra mažiau nei protonų, jie yra teigiamai įkrauti. Neigiamai įkrauti atomai vadinami neigiamais jonais, o teigiamai įkrauti atomai – teigiamais jonais. Elektronų gavimo arba išlaisvinimo iš atomo procesas vadinamas jonizacija. Kai sakome, kad atomas yra įkrautas, turime omenyje grynąjį krūvį. Pavyzdžiui, atomas turi 10 elektronų ir 7 protonus. Šis atomas yra neigiamai įkrautas, nes turi 3 elektronų perteklių. Taigi, grynasis šio atomo krūvis yra 3, o tokio tipo atominis krūvis yra neigiamas. 3, 7, 10 paveikslai yra tik pavyzdžiai, skirti suprasti. Iš tikrųjų objekto elektrinio krūvio dydis yra elektrono arba protono krūvio kartotinis.
Jei objektas turi tiek pat elektronų, kiek protonų, jis yra neutralus arba neturi elektros krūvio. Jei objektas turi daugiau elektronų nei protonas, jis yra neigiamai įkrautas, o jei objektas turi mažiau elektronų nei protonas, jis yra teigiamai įkrautas. Objektai, kurie iš pradžių buvo neutralūs, gali būti įkrauti neigiamai, pridedant prie jų elektronų. Priešingu atveju, objektai gali būti įkrauti teigiamai, redukuojant elektronus objekte.
