विद्युत शुल्क

अणूंमधील विद्युत प्रभाराबद्दलचा लेख

कृपया तुमच्या सभोवतालच्या वस्तूंपैकी एकाचे निरीक्षण करा. जर तुम्ही एखादी वस्तू, उदाहरणार्थ दगड, नष्ट केली, तर त्या दगडाचे लहान तुकडे होतील. जर दगडाचा तोच भाग पुन्हा नष्ट केला, तर त्या दगडाच्या तुकड्यांचे आणखी लहान तुकडे होतील. जर तो दगड पुन्हा नष्ट केला तर काय होईल? अर्थातच, दगड आणखी लहान होईल. दगडांचे अनंत लहान तुकड्यांमध्ये विभाजन होऊ शकते का? वास्तव हेच दाखवते की, जेव्हा एखादी वस्तू लहान भागांमध्ये विभागली जाते, तेव्हा ती एका अशा टप्प्यावर पोहोचते जिथे त्या वस्तूच्या सर्वात लहान भागाचे आणखी लहान तुकड्यांमध्ये विभाजन होऊ शकत नाही. वस्तूच्या ज्या सर्वात लहान भागाचे विभाजन होऊ शकत नाही, त्याला अणू म्हणतात. म्हणून, अणू हे विश्वातील प्रत्येक पदार्थाचा सर्वात लहान भाग आहेत.

अणू हे इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन यांनी बनलेले असतात. प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन मिळून अणू केंद्रक तयार करतात, जे अंदाजे १०-१५ मीटर लांब असते. इलेक्ट्रॉन केंद्रकाच्या बाहेर असतात आणि जसे ग्रह सूर्याभोवती फिरतात, त्याप्रमाणे ते अणूच्या केंद्रकाभोवती फिरतात. जर अणूचा व्यास काही किलोमीटर आहे असे गृहीत धरल्यास, अणू केंद्रकाचा आकार बिलियर्ड बॉलएवढा असतो.

आणि इलेक्ट्रॉन केंद्रकाच्या मध्ये असतात आणि गाभ्यापासून अंदाजे १०⁻¹⁰ मीटर अंतरावर पोहोचतात. गाभा आणि इलेक्ट्रॉन यांच्यामध्ये जागा ^असते.

ऋणप्रभारित इलेक्ट्रॉन अणूच्या कडेला असतात आणि धनप्रभारित प्रोटॉन अणूच्या केंद्रकात असतात. इलेक्ट्रॉनने केंद्रकाभोवती फिरत राहावे आणि अणूतून बाहेर पडू नये यासाठी, धनप्रभारित अणूच्या केंद्रकाला इलेक्ट्रॉनवर एक आकर्षण बल लावावे लागते. जे बल इलेक्ट्रॉनला केंद्रकाभोवती थांबवून ठेवते आणि त्याला अणूपासून वेगळे होऊ देत नाही, त्या बलाला विद्युत बल म्हणतात.

दुसरीकडे, अणूच्या केंद्रकात धनप्रभारित प्रोटॉन असतात, त्यामुळे समान प्रभारामुळे प्रोटॉन एकमेकांना दूर ढकलतात. प्रोटॉन केंद्रकात एकत्र राहावेत आणि अणूपासून वेगळे होऊ नयेत यासाठी, त्यांना एकत्र बांधून ठेवणारे एक बल असणे आवश्यक आहे. अणूच्या केंद्रकात प्रोटॉनना एकत्र बांधून ठेवणाऱ्या या बलाला केंद्रकीय बल म्हणतात.

प्रोटॉनचे वस्तुमान न्यूट्रॉनच्या वस्तुमानाइतकेच असते. अणुवस्तुमानापैकी सुमारे ९९.९% वस्तुमान अणुकेंद्रकावर केंद्रित असते, तर इलेक्ट्रॉनचे वस्तुमान खूपच कमी असते. इलेक्ट्रॉनचे वस्तुमान (me) = 9.1093897 x 10⁻³¹ ^kg , न्यूट्रॉनचे वस्तुमान (mn) = 1.6749286 x 10⁻²⁷ ^kg , प्रोटॉनचे वस्तुमान (mp) = 1.6726231 x 10⁻²⁷ ^kg.

विजेचे प्रमाण

इलेक्ट्रॉन ऋणभारित, प्रोटॉन धनभारित आणि न्यूट्रॉन उदासीन असतात. प्रोटॉन किंवा न्यूट्रॉन हे क्वार्कपासून बनलेले असतात, ज्यांच्यावर इलेक्ट्रॉनच्या प्रभाराच्या ± १/३ आणि ± २/३ पट प्रभार असतो. क्वार्क हे अणू बनवणारे सर्वात लहान कण आहेत, परंतु आतापर्यंत क्वार्क स्वतंत्र कण म्हणून आढळलेले नाहीत.

इलेक्ट्रॉन चार्ज किंवा प्रोटॉन चार्ज हे चार्जचे मूलभूत एकक आहे. एखाद्या वस्तूचा विद्युत चार्ज हा इलेक्ट्रॉन चार्ज किंवा प्रोटॉन चार्जच्या पटीत असतो. याला क्वांटाइज्ड चार्ज म्हणतात. उदाहरणार्थ, जर आपण वापरत असलेल्या चलनाचा सर्वात लहान भाग १ असेल, तर एखाद्या व्यक्तीकडे असलेल्या पैशांची रक्कम सर्वात लहान चलनाच्या पटीत १ असते. उदाहरणार्थ, माझ्या पैशांची रक्कम २ आणि ३ आहे.

इलेक्ट्रॉनवरील प्रभार –e असतो आणि प्रोटॉनवरील प्रभाराचे परिमाण +e असते. एखाद्या वस्तूवरील प्रभार हा e चा किंवा 1.60 x 10⁻¹⁹ कूलॉम्बचा पटीत असतो ^आणि तो Q = ±Ne या सूत्राने व्यक्त केला जातो. येथे Q = प्रभारांची संख्या, ± प्रभाराचा प्रकार दर्शवतो, N = पूर्णांक, e = 1.60 x 10⁻¹⁹ ^{कूलॉम्ब}.

वस्तूंमधील विद्युत प्रभार

जर एखाद्या अणूमध्ये प्रोटॉनच्या संख्येइतकेच इलेक्ट्रॉन असतील, तर त्या अणूमधील एकूण विद्युत प्रभार शून्य असतो आणि हा अणू उदासीन किंवा विद्युत प्रभाररहित असतो. उदासीन अणूमधील प्रोटॉन किंवा इलेक्ट्रॉनच्या संख्येला अणुक्रमांक (Z) म्हणतात. जर इलेक्ट्रॉनची संख्या प्रोटॉनपेक्षा जास्त असेल, तर तो अणू ऋणप्रभारित असतो. याउलट, जर इलेक्ट्रॉनची संख्या प्रोटॉनपेक्षा कमी असेल, तर ते धनप्रभारित असतात. ऋणप्रभारित अणूंना ऋण आयन म्हणतात, तर धनप्रभारित अणूंना धन आयन म्हणतात. अणूमधून इलेक्ट्रॉन स्वीकारण्याच्या किंवा बाहेर टाकण्याच्या प्रक्रियेला आयनीकरण म्हणतात. जेव्हा आपण म्हणतो की, अणू प्रभारित आहे, तेव्हा त्याचा अर्थ निव्वळ प्रभार असा असतो. उदाहरणार्थ, एका अणूमध्ये १० इलेक्ट्रॉन आणि ७ प्रोटॉन आहेत. हा अणू ऋणप्रभारित आहे कारण त्यात ३ इलेक्ट्रॉन जास्त आहेत. म्हणून, या अणूचा निव्वळ प्रभार ३ आहे आणि या प्रकारचा अणुप्रभार ऋण असतो. आकृत्या ३, ७, १० या केवळ समज सुलभ करण्यासाठी दिलेली उदाहरणे आहेत. प्रत्यक्षात, एखाद्या वस्तूवरील विद्युत प्रभाराचे प्रमाण हे इलेक्ट्रॉन प्रभार किंवा प्रोटॉन प्रभाराच्या पटीत असते.

जर एखाद्या वस्तूमध्ये प्रोटॉनच्या संख्येइतकेच इलेक्ट्रॉन असतील, तर ती वस्तू उदासीन असते किंवा विद्युत प्रभाररहित असते. जर एखाद्या वस्तूमध्ये प्रोटॉनपेक्षा जास्त इलेक्ट्रॉन असतील, तर ती वस्तू ऋण प्रभारित असते, तर जर एखाद्या वस्तूमध्ये प्रोटॉनपेक्षा कमी इलेक्ट्रॉन असतील, तर ती वस्तू धन प्रभारित असते. ज्या वस्तू सुरुवातीला उदासीन असतात, त्या वस्तूमध्ये इलेक्ट्रॉन वाढवून त्यांना ऋण प्रभारित करता येते. अन्यथा, वस्तूमधील इलेक्ट्रॉन कमी करून त्यांना धन प्रभारित करता येते.