Материјал за електричен полнеж
Ве молиме, набљудувајте еден од предметите околу вас. Ако уништите некој предмет, на пример карпа, карпата ќе се расцепи на неколку помали парчиња. Ако карпата повторно се смачка, карпата ќе се претвори во уште помали парчиња. Што ако парчињата карпа повторно се смачкаат? Секако, парчињата карпа се смачкани и се претвораат во уште помали парчиња. Може ли карпите да се поделат на уште помали парчиња сè додека не станат бесконечни? Фактот покажува дека секој предмет, ако се подели на помали парчиња, ќе стигне до точка каде што најмалиот дел од предметот не може да се подели на помали парчиња. Најмалиот дел од предметот што не може понатаму да се подели се нарекува атом. Значи, атомот е најмалиот дел од секоја материја во универзумот.
Електричен полнеж во атомите
Атомите се составени од електрони, протони и неутрони. Протоните и неутроните го формираат атомското јадро, кое има димензии од приближно 10-15 метри . Електроните се наоѓаат надвор од јадрото и орбитираат околу него како што планетите орбитираат околу сонцето. Ако претпоставиме дека дијаметарот на атомот е неколку километри, јадрото е со големина на билијардска топка, со електрони лоцирани во јадрото, достигнувајќи растојание од приближно 10-10 метри . Помеѓу јадрото и електронот има празен простор.
Негативно наелектризираните електрони се наоѓаат на рабовите на атомот, а позитивно наелектризираните протони се наоѓаат во јадрото. За да ги одржи електроните во орбита околу јадрото и да не избегаат од атомот, позитивно наелектризираното јадро мора да врши привлечна сила врз електроните. Оваа сила, која ги држи електроните во орбита околу јадрото и ги спречува да избегаат, се нарекува електрична сила.
Обратно, во атомското јадро се наоѓаат позитивно наелектризирани протони, па затоа тие природно се одбиваат едни со други бидејќи имаат ист полнеж. За да се држат протоните заедно во атомското јадро и да се спречи нивното одвојување од атомот, мора да дејствува сила. Силата што ги држи протоните заедно во атомското јадро се нарекува нуклеарна сила.
Масата на протонот е речиси иста како и масата на неутронот. Приближно 99,9% од масата на атомот е концентрирана во јадрото, додека електроните имаат многу мала маса. Масата на електронот (m e ) = 9,1093897 x 10 -31 kg, масата на неутронот (m n ) = 1,6749286 x 10 -27 kg, а масата на протонот (m p ) = 1,6726231 x 10 -27 kg.
Количина на електричен полнеж
Електроните се негативно наелектризирани, протоните се позитивно наелектризирани, а неутроните се електрично неутрални. Протоните и неутроните што го сочинуваат атомското јадро се составени од кваркови, кои имаат полнеж приближно 1/3 и приближно 2/3 пати поголем од електроните. Кварковите се најмалите честички што ги сочинуваат атомите, но досега не е откриено дека кварковите постојат сами како поединечни честички.
Големината на електронскиот полнеж или протонскиот полнеж е основна единица за полнеж. Големината на електричниот полнеж на еден објект е повеќекратен од електронскиот полнеж или протонскиот полнеж. Ова се нарекува квантизиран полнеж . На пример, ако најмалата апоенска вредност на валутата што ја користиме е 100 рупии, тогаш количината на пари што ја има едно лице се изразува во повеќекратници од најмалата валута, имено 100 рупии. На пример, количината на моите пари е 100.000 и овие 100.000 може да се поделат со 100. Би било чудно ако количината на моите пари беше 100.002 бидејќи нема апоенска вредност од 2 рупии. Слично на тоа, количината на полнеж на еден објект. Количината на полнеж на еден електрон е -e, а количината на полнеж на еден протон е +e. Количината на полнеж на еден објект е повеќекратен од e или 1,60 x 10 -19 Кулони и може да се изрази преку Q = ±Ne. Q = количина на полнеж, ± го претставува видот на полнежот, N = цел број, e = 1,60 x 10 -19 Кулон.
Електричен полнеж во предметите
Ако атомот има ист број електрони како и протоните, тогаш вкупниот електричен полнеж во атомот е нула, а атомот е неутрален, што значи дека нема електричен полнеж. Бројот на протони или електрони во неутрален атом се нарекува атомски број (Z) . Ако има повеќе електрони отколку протони, атомот е негативно наелектризиран. Обратно, ако има помалку електрони отколку протони, атомот е позитивно наелектризиран. Негативно наелектризираните атоми се нарекуваат негативни јони , додека позитивно наелектризираните атоми се нарекуваат позитивни јони . Процесот на апсорбирање или ослободување на електрони од атом се нарекува јонизација . Кога велиме дека атомот е наелектризиран, мислиме на вкупниот полнеж или нето полнеж. На пример, атомот има 10 електрони и 7 протони. Овој атом е негативно наелектризиран бидејќи има 3 вишок негативно наелектризирани електрони. Значи, нето полнежот на овој атом е 3, а видот на атомскиот полнеж е негативен. Броевите 3, 7, 10 се само примери за полесно разбирање. Всушност, количината на електричен полнеж на еден објект е повеќекратник од електронскиот полнеж или протонскиот полнеж.
Ако некој објект има толку електрони колку што има протони, тогаш објектот е неутрален или нема електричен полнеж. Ако некој објект има повеќе електрони отколку протони, тогаш објектот има негативен полнеж, а обратно, ако некој објект има помалку електрони отколку протони, тогаш објектот има позитивен полнеж. Објект кој првично бил неутрален може да се направи негативно наелектризиран со додавање електрони на објектот, додека објектот може да се направи позитивно наелектризиран со намалување на електроните во објектот.
