വൈദ്യുതി ചാർജ്

ഇലക്ട്രിക് ചാർജ് മെറ്റീരിയൽ

നിങ്ങളുടെ ചുറ്റുമുള്ള വസ്തുക്കളിൽ ഒന്ന് നിരീക്ഷിക്കുക. നിങ്ങൾ ഒരു വസ്തുവിനെ, ഉദാഹരണത്തിന് ഒരു പാറയെ, നശിപ്പിച്ചാൽ, പാറ നിരവധി ചെറിയ കഷണങ്ങളായി പിളരും. പാറ വീണ്ടും തകർന്നാൽ, പാറ അതിലും ചെറിയ കഷണങ്ങളായി മാറും. പാറക്കഷണങ്ങൾ വീണ്ടും തകർന്നാലോ? തീർച്ചയായും, പാറക്കഷണങ്ങൾ തകർത്ത് അതിലും ചെറിയ കഷണങ്ങളായി മാറും. പാറക്കഷണങ്ങൾ അനന്തമാകുന്നതുവരെ അവയെ അതിലും ചെറിയ കഷണങ്ങളായി വിഭജിക്കാൻ കഴിയുമോ? വസ്തുത കാണിക്കുന്നത്, ഏതൊരു വസ്തുവിനെയും ചെറിയ കഷണങ്ങളായി വിഭജിച്ചാൽ, വസ്തുവിന്റെ ഏറ്റവും ചെറിയ ഭാഗം ചെറിയ കഷണങ്ങളായി വിഭജിക്കാൻ കഴിയാത്ത ഒരു ഘട്ടത്തിൽ എത്തിച്ചേരുന്നു എന്നാണ്. ഒരു വസ്തുവിന്റെ കൂടുതൽ വിഭജിക്കാൻ കഴിയാത്ത ഏറ്റവും ചെറിയ ഭാഗത്തെ ആറ്റം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. അതിനാൽ ഒരു ആറ്റം പ്രപഞ്ചത്തിലെ എല്ലാ ദ്രവ്യത്തിന്റെയും ഏറ്റവും ചെറിയ ഭാഗമാണ്.

ആറ്റങ്ങളിലെ വൈദ്യുത ചാർജ്

ആറ്റങ്ങൾ ഇലക്ട്രോണുകൾ, പ്രോട്ടോണുകൾ, ന്യൂട്രോണുകൾ എന്നിവയാൽ നിർമ്മിതമാണ്. പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും ചേർന്ന് ഏകദേശം 10-15 ^{മീറ്റർ വലിപ്പമുള്ള ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസ് ഉണ്ടാക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകൾ ന്യൂക്ലിയസിന് പുറത്ത് സ്ഥിതിചെയ്യുകയും ഗ്രഹങ്ങൾ സൂര്യനെ ചുറ്റുന്നത് പോലെ അതിനെ ചുറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ വ്യാസം നിരവധി കിലോമീറ്ററുകളാണെന്ന് കരുതുക, ന്യൂക്ലിയസിന് ഒരു ബില്യാർഡ് ബോളിന്റെ വലുപ്പമുണ്ട്, ന്യൂക്ലിയസിനുള്ളിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു, ഏകദേശം 10-10 മീറ്റർ} അകലത്തിൽ എത്തുന്നു . ന്യൂക്ലിയസിനും ഒരു ഇലക്ട്രോണിനും ഇടയിൽ ശൂന്യമായ ഇടമുണ്ട്.

നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള ഇലക്ട്രോണുകൾ ആറ്റത്തിന്റെ അരികുകളിലും, പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള പ്രോട്ടോണുകൾ ന്യൂക്ലിയസിലും സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകൾ ന്യൂക്ലിയസിനെ പരിക്രമണം ചെയ്യുന്നതിനും ആറ്റത്തിൽ നിന്ന് രക്ഷപ്പെടാതിരിക്കുന്നതിനും, പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള ന്യൂക്ലിയസ് ഇലക്ട്രോണുകളിൽ ഒരു ആകർഷകമായ ബലം ചെലുത്തണം. ന്യൂക്ലിയസിനെ പരിക്രമണം ചെയ്യുന്നതിനും അവ രക്ഷപ്പെടുന്നത് തടയുന്നതിനും സഹായിക്കുന്ന ഈ ബലത്തെ വൈദ്യുത ബലം എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

നേരെമറിച്ച്, ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസിനുള്ളിൽ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള പ്രോട്ടോണുകൾ ഉണ്ട്, അതിനാൽ അവയ്ക്ക് ഒരേ ചാർജ് ഉള്ളതിനാൽ അവ സ്വാഭാവികമായി പരസ്പരം അകറ്റുന്നു. ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസിൽ പ്രോട്ടോണുകളെ ഒരുമിച്ച് നിർത്താനും ആറ്റത്തിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്തുന്നത് തടയാനും, ഒരു ബലം അവയെ ഒരുമിച്ച് നിർത്തണം. ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസിൽ പ്രോട്ടോണുകളെ ഒരുമിച്ച് നിർത്തുന്ന ബലത്തെ ന്യൂക്ലിയർ ഫോഴ്‌സ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ഒരു പ്രോട്ടോണിന്റെ പിണ്ഡം ഒരു ന്യൂട്രോണിന്റെ പിണ്ഡത്തിന് ഏതാണ്ട് തുല്യമാണ്. ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ പിണ്ഡത്തിന്റെ ഏകദേശം 99,9% ന്യൂക്ലിയസിലാണ് കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്, അതേസമയം ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് വളരെ ചെറിയ പിണ്ഡമേയുള്ളൂ. ഒരു ഇലക്ട്രോണിന്റെ പിണ്ഡം (m _e ) = 9,1093897 x 10 ^-31 കിലോഗ്രാം, ഒരു ന്യൂട്രോണിന്റെ പിണ്ഡം (m _n ) = 1,6749286 x 10 ^-27 കിലോഗ്രാം, ഒരു പ്രോട്ടോണിന്റെ പിണ്ഡം (m _p ) = 1,6726231 x 10 ^-27 കിലോഗ്രാം.

വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ അളവ്

ഇലക്ട്രോണുകൾ നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ളവയാണ്, പ്രോട്ടോണുകൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ളവയാണ്, ന്യൂട്രോണുകൾ വൈദ്യുതപരമായി നിഷ്പക്ഷമാണ്. ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസ് നിർമ്മിക്കുന്ന പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും ക്വാർക്കുകൾ ചേർന്നതാണ്, അവയ്ക്ക് ഇലക്ട്രോണുകളേക്കാൾ ഏകദേശം 1/3 ഇരട്ടിയും ഏകദേശം 2/3 ഇരട്ടിയും ചാർജുണ്ട്. ആറ്റങ്ങളെ നിർമ്മിക്കുന്ന ഏറ്റവും ചെറിയ കണങ്ങളാണ് ക്വാർക്കുകൾ, എന്നാൽ ഇതുവരെ, ക്വാർക്കുകൾ ഒറ്റ കണികകളായി ഒറ്റയ്ക്ക് നിലനിൽക്കുന്നതായി കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ല.

ഇലക്ട്രോൺ ചാർജിന്റെയോ പ്രോട്ടോൺ ചാർജിന്റെയോ വ്യാപ്തിയാണ് ചാർജിന്റെ അടിസ്ഥാന യൂണിറ്റ്. ഒരു വസ്തുവിന്റെ വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ വ്യാപ്തം ഇലക്ട്രോൺ ചാർജിന്റെയോ പ്രോട്ടോൺ ചാർജിന്റെയോ ഗുണിതമാണ്. ഇതിനെ ക്വാണ്ടൈസ്ഡ് ചാർജ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു . ഉദാഹരണത്തിന്, നമ്മൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഏറ്റവും ചെറിയ കറൻസി മൂല്യം 100 രൂപയാണെങ്കിൽ, ഒരു വ്യക്തിയുടെ കൈവശമുള്ള പണത്തിന്റെ അളവ് ഏറ്റവും ചെറിയ കറൻസിയുടെ ഗുണിതങ്ങളായി പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു, അതായത് 100 രൂപ. ഉദാഹരണത്തിന്, എന്റെ പണത്തിന്റെ അളവ് 100.000 ആണ്, ഈ 100.000 നെ 100 കൊണ്ട് ഹരിക്കാം. 2 രൂപയുടെ മൂല്യം ഇല്ലാത്തതിനാൽ എന്റെ പണത്തിന്റെ അളവ് 100.002 ആണെങ്കിൽ അത് വിചിത്രമായിരിക്കും. അതുപോലെ, ഒരു വസ്തുവിന്റെ ചാർജിന്റെ അളവ്. ഒരു ഇലക്ട്രോണിന്റെ ചാർജിന്റെ അളവ് -e ഉം ഒരു പ്രോട്ടോണിന്റെ ചാർജിന്റെ അളവ് +e ഉം ആണ്. ഒരു വസ്തുവിന്റെ ചാർജിന്റെ അളവ് e യുടെ ഗുണിതമാണ് അല്ലെങ്കിൽ 1,60 x 10 ^-19 കൂലോംബിലൂടെ പ്രകടിപ്പിക്കാം, ഇത് Q = ±Ne വഴി പ്രകടിപ്പിക്കാം. Q = ചാർജിന്റെ അളവ്, ± ചാർജിന്റെ തരത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, N = പൂർണ്ണസംഖ്യ, e = 1,60 x 10 ^-19 കൂലോംബ്.

വസ്തുക്കളിലെ വൈദ്യുത ചാർജ്

ഒരു ആറ്റത്തിന് പ്രോട്ടോണുകളുടെ അതേ എണ്ണം ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ, ആറ്റത്തിലെ ആകെ വൈദ്യുത ചാർജ് പൂജ്യമാണ്, ആറ്റം ന്യൂട്രൽ ആണ്, അതായത് അതിന് വൈദ്യുത ചാർജ് ഇല്ല. ഒരു ന്യൂട്രൽ ആറ്റത്തിലെ പ്രോട്ടോണുകളുടെയോ ഇലക്ട്രോണുകളുടെയോ എണ്ണത്തെ ആറ്റോമിക് നമ്പർ (Z) എന്ന് വിളിക്കുന്നു . പ്രോട്ടോണുകളേക്കാൾ കൂടുതൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ, ആറ്റം നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ളതാണ്. നേരെമറിച്ച്, പ്രോട്ടോണുകളേക്കാൾ കുറഞ്ഞ ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ, ആറ്റം പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ളതാണ്. നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള ആറ്റങ്ങളെ നെഗറ്റീവ് അയോണുകൾ എന്നും , പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള ആറ്റങ്ങളെ പോസിറ്റീവ് അയോണുകൾ എന്നും വിളിക്കുന്നു . ഒരു ആറ്റത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതോ പുറത്തുവിടുന്നതോ ആയ പ്രക്രിയയെ അയോണൈസേഷൻ എന്ന് വിളിക്കുന്നു . ഒരു ആറ്റം ചാർജ്ജ് ചെയ്തിട്ടുണ്ടെന്ന് പറയുമ്പോൾ, നമ്മൾ അർത്ഥമാക്കുന്നത് മൊത്തം ചാർജ് അല്ലെങ്കിൽ നെറ്റ് ചാർജ് എന്നാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ആറ്റത്തിന് 10 ഇലക്ട്രോണുകളും 7 പ്രോട്ടോണുകളും ഉണ്ട്. ഈ ആറ്റത്തിന് നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള 3 അധിക ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉള്ളതിനാൽ നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ളതാണ്. അതിനാൽ ഈ ആറ്റത്തിന്റെ മൊത്തം ചാർജ് 3 ആണ്, ആറ്റോമിക് ചാർജിന്റെ തരം നെഗറ്റീവ് ആണ്. മനസ്സിലാക്കാൻ എളുപ്പമാക്കുന്നതിനുള്ള ഉദാഹരണങ്ങൾ മാത്രമാണ് 3, 7, 10 എന്നീ സംഖ്യകൾ. വാസ്തവത്തിൽ, ഒരു വസ്തുവിന്റെ വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ അളവ് ഇലക്ട്രോൺ ചാർജിന്റെയോ പ്രോട്ടോൺ ചാർജിന്റെയോ ഗുണിതമാണ്.

ഒരു വസ്തുവിന് പ്രോട്ടോണുകളുടെ അത്രയും ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ, ആ വസ്തു ന്യൂട്രൽ ആണ് അല്ലെങ്കിൽ വൈദ്യുത ചാർജ് ഇല്ല. ഒരു വസ്തുവിന് പ്രോട്ടോണുകളേക്കാൾ കൂടുതൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ ആ വസ്തുവിന് നെഗറ്റീവ് ചാർജ് ഉണ്ട്, നേരെമറിച്ച്, ഒരു വസ്തുവിന് പ്രോട്ടോണുകളേക്കാൾ കുറഞ്ഞ ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ ആ വസ്തുവിന് പോസിറ്റീവ് ചാർജ് ഉണ്ട്. തുടക്കത്തിൽ ന്യൂട്രൽ ആയിരുന്ന ഒരു വസ്തുവിനെ വസ്തുവിലേക്ക് ഇലക്ട്രോണുകൾ ചേർത്ത് നെഗറ്റീവ് ചാർജ് ആക്കാം, അതേസമയം ഒരു വസ്തുവിലെ ഇലക്ട്രോണുകൾ കുറച്ചുകൊണ്ട് ഒരു വസ്തുവിനെ പോസിറ്റീവ് ചാർജ് ആക്കാം.