Elektriskā lādiņa materiāls
Lūdzu, novērojiet vienu no objektiem sev apkārt. Ja jūs iznīcināsiet objektu, piemēram, akmeni, tas sadalīsies vairākos mazākos gabalos. Ja akmens tiek vēlreiz saspiests, tas pārvērtīsies vēl mazākos gabalos. Kas notiek, ja akmens gabali tiek atkal saspiesti? Protams, akmens gabali tiek saspiesti un pārvērsti vēl mazākos gabalos. Vai akmeņus var sadalīt vēl mazākos gabalos, līdz tie kļūst bezgalīgi? Fakts liecina, ka jebkurš objekts, sadalīts mazākos gabalos, nonāks punktā, kur objekta mazāko daļu nevar sadalīt mazākos gabalos. Objekta mazāko daļu, ko vairs nevar sadalīt, sauc par atomu. Tātad atoms ir katras matērijas mazākā daļiņa Visumā.
Elektriskais lādiņš atomos
Atomi sastāv no elektroniem, protoniem un neitroniem. Protoni un neitroni veido atoma kodolu, kura izmērs ir aptuveni 10–15 metri . Elektroni atrodas ārpus kodola un riņķo ap to tāpat kā planētas riņķo ap sauli. Pieņemot, ka atoma diametrs ir vairāki kilometri, kodols ir aptuveni biljarda bumbas lielumā, un elektroni atrodas kodolā, sasniedzot aptuveni 10–10 metru attālumu . Starp kodolu un elektronu ir tukša telpa.
Negatīvi lādēti elektroni atrodas atoma malās, bet pozitīvi lādēti protoni - kodolā. Lai elektroni riņķotu ap kodolu un neaizbēgtu no tā, pozitīvi lādētajam kodolam ir jāiedarbojas uz elektroniem ar pievilkšanās spēku. Šo spēku, kas notur elektronus riņķojam ap kodolu un neļauj tiem izkļūt no tā, sauc par elektrisko spēku.
Un otrādi, atoma kodolā atrodas pozitīvi lādēti protoni, tāpēc tie dabiski atgrūž viens otru, jo tiem ir vienāds lādiņš. Lai protonus noturētu kopā atoma kodolā un neļautu tiem atdalīties no atoma, tiem ir jābūt kopā spēkam. Spēku, kas notur protonus kopā atoma kodolā, sauc par kodolspēku.
Protona masa ir gandrīz tāda pati kā neitrona masa. Aptuveni 99,9% no atoma masas ir koncentrēta kodolā, savukārt elektroniem ir ļoti maza masa. Elektrona masa (m e ) = 9,1093897 x 10⁻³³ kg , neitrona masa (m n ) = 1,6749286 x 10⁻³² kg un protona masa (m p ) = 1,6726231 x 10⁻³² kg.
Elektriskā lādiņa daudzums
Elektroni ir negatīvi lādēti, protoni ir pozitīvi lādēti, un neitroni ir elektriski neitrāli. Protoni un neitroni, kas veido atoma kodolu, sastāv no kvarkiem, kuru lādiņi ir aptuveni 1/3 un aptuveni 2/3 reizes lielāki nekā elektronu lādiņi. Kvarki ir mazākās daļiņas, kas veido atomus, taču līdz šim nav konstatēts, ka kvarki pastāvētu atsevišķi kā atsevišķas daļiņas.
Elektrona vai protona lādiņa lielums ir lādiņa pamatvienība. Objekta elektriskā lādiņa lielums ir elektrona vai protona lādiņa daudzkārtnis. To sauc par kvantētu lādiņu . Piemēram, ja mazākā mūsu izmantotā valūtas nominālvērtība ir 100 rūpijas, tad personas naudas summa tiek izteikta mazākās valūtas, proti, 100 rūpiju, daudzkārtņos. Piemēram, manas naudas summa ir 100 000, un šo 100 000 var dalīt ar 100. Būtu dīvaini, ja manas naudas summa būtu 100 002, jo nav tādas 2 rūpiju nominālvērtības. Tāpat arī objekta lādiņa daudzums. Elektrona lādiņa daudzums ir -e, un protona lādiņa daudzums ir +e. Objekta lādiņa daudzums ir e daudzkārtnis jeb 1,60 x 10-19 Kulona , un to var izteikt ar Q = ±Ne. Q = lādiņa daudzums, ± apzīmē lādiņa veidu, N = vesels skaitlis, e = 1,60 x 10⁻¹⁹ Kulona.
Elektriskais lādiņš objektos
Ja atomam ir vienāds elektronu skaits un protonu skaits, tad kopējais elektriskais lādiņš atomā ir nulle, un atoms ir neitrāls, kas nozīmē, ka tam nav elektriskā lādiņa. Protonu vai elektronu skaitu neitrālā atomā sauc par atomskaitli (Z) . Ja elektronu ir vairāk nekā protonu, atoms ir negatīvi lādēts. Un otrādi, ja elektronu ir mazāk nekā protonu, atoms ir pozitīvi lādēts. Negatīvi lādētus atomus sauc par negatīvajiem joniem , bet pozitīvi lādētus atomus - par pozitīvajiem joniem . Elektronu absorbcijas vai atbrīvošanas procesu no atoma sauc par jonizāciju . Kad mēs sakām, ka atoms ir lādēts, mēs domājam kopējo lādiņu vai neto lādiņu. Piemēram, atomam ir 10 elektroni un 7 protoni. Šis atoms ir negatīvi lādēts, jo tam ir 3 negatīvi lādētu elektronu pārpalikums. Tātad šī atoma neto lādiņš ir 3, un atoma lādiņa veids ir negatīvs. Skaitļi 3, 7, 10 ir tikai piemēri, lai atvieglotu izpratni. Patiesībā objekta elektriskā lādiņa daudzums ir elektrona lādiņa vai protona lādiņa daudzkārtnis.
Ja objektam ir tikpat daudz elektronu, cik protonu, tad objekts ir neitrāls vai tam nav elektriskā lādiņa. Ja objektam ir vairāk elektronu nekā protonu, tad objektam ir negatīvs lādiņš, un otrādi, ja objektam ir mazāk elektronu nekā protonu, tad objektam ir pozitīvs lādiņš. Sākotnēji neitrālu objektu var padarīt negatīvi lādētu, pievienojot tam elektronus, savukārt objektu var padarīt pozitīvi lādētu, reducējot elektronus objektā.
