Artykuł o ładunku elektrycznym w atomach
Proszę, obserwuj jeden z obiektów, które znajdują się wokół ciebie. Jeśli zniszczysz obiekt, na przykład kamień, kamień podzieli się na mniejsze kawałki. Jeśli część kamienia zostanie ponownie zniszczona, kawałki kamienia podzielą się na mniejsze kawałki. Co jeśli kamień zostanie ponownie zniszczony? Oczywiście, kamień będzie mniejszy. Czy kamienie mogą zostać zniszczone na mniejsze, a nawet nieskończone kawałki? Rzeczywistość pokazuje, że obiekt podzielony na mniejsze dotrze do punktu, w którym najmniejszej części obiektu nie da się podzielić na mniejsze. Najmniejsza część obiektu, której nie da się podzielić, nazywa się atomem. Zatem atomy są najmniejszą częścią każdej materii we wszechświecie.
Atomy składają się z elektronów, protonów i neutronów. Protony i neutrony tworzą jądra atomowe o długości około 10–15 metrów. Elektrony znajdują się na zewnątrz jądra i poruszają się wokół niego, tak jak planety wokół Słońca. Jeśli przyjmiemy, że średnica atomu wynosi kilka kilometrów, jądro atomowe ma rozmiar kuli bilardowej.
a elektrony znajdują się między jądrem i docierają na odległość około 10-10 metrów od rdzenia. Pomiędzy rdzeniem a elektronem jest przestrzeń.
Elektrony o ładunku ujemnym znajdują się na krawędziach atomów, a protony o ładunku dodatnim w jądrze atomowym. Aby elektrony mogły krążyć wokół jądra i nie mogły uciec z atomu, dodatnio naładowane jądro atomowe musi wywierać na elektron siłę przyciągającą. Siła, która przyciąga elektrony, aby pozostały wokół jądra i nie mogły się od niego oddzielić, nazywa się siłą elektryczną.
Z drugiej strony, wewnątrz jądra atomowego znajdują się dodatnio naładowane protony, które muszą się odpychać ze względu na ten sam ładunek. Aby protony pozostały razem w jądrze atomowym, a nie oddzieliły się od atomu, musi istnieć siła, która je łączy. Siła, która wiąże protony, aby pozostały razem w jądrze atomowym, nazywa się siłą jądrową.
Masa protonu jest niemal taka sama jak masa neutronu. Około 99.9% masy atomowej jest skoncentrowane w jądrze atomowym, podczas gdy elektrony mają niewielkie masy. Masa elektronu (me) = 9.1093897 × 10 -31 kg, masa neutronu (mn) = 1.6749286 × 10 -27 kg, masa protonu (mp) = 1.6726231 × 10 -27 kg.
Ilość energii elektrycznej
Elektrony są ujemne, protony dodatnie, a neutrony neutralne. Protony lub neutrony składają się z kwarków, które mają ładunek ± 1/3 i ± 2/3 razy większy od ładunku elektronów. Kwarki to najmniejsze cząstki tworzące atomy, ale jak dotąd nie stwierdzono ich samodzielnego występowania jako pojedynczych cząstek.
Podstawową jednostką ładunku jest ładunek elektronu lub protonu. Ładunek elektryczny obiektu jest wielokrotnością ładunku elektronu lub protonu. Nazywa się to ładunkiem skwantowanym. Na przykład, jeśli najmniejszy ułamek używanej przez nas waluty wynosi 1, to ilość pieniędzy, którą dana osoba podała jako wielokrotność najmniejszej waluty, wynosi 1. Na przykład, ilość moich pieniędzy wynosi 2 i 3.
Wartość ładunku elektronu wynosi –e, a wartość ładunku protonu wynosi +e. Wartość ładunku obiektu jest wielokrotnością e, czyli 1.60 x 10-19 Kulomba i można ją wyrazić wzorem Q = ± Ne. Q = liczba ładunków, ± reprezentuje rodzaj ładunku, N = liczba całkowita, e = 1.60 x 10-19 Kulomba.
Ładunek elektryczny w obiektach
Jeśli atom ma tyle samo elektronów, co proton, to całkowity ładunek elektryczny atomu wynosi zero, a atom ten jest neutralny lub nie ma ładunku elektrycznego. Liczba protonów lub elektronów w neutralnym atomie nazywana jest liczbą atomową (Z). Jeśli elektronów jest więcej niż proton, atom jest naładowany ujemnie. I odwrotnie, jeśli elektronów jest mniej niż protonów, są naładowane dodatnio. Atomy naładowane ujemnie nazywane są jonami ujemnymi, a atomy naładowane dodatnio – jonami dodatnimi. Proces przyjmowania lub oddawania elektronów z atomu nazywa się jonizacją. Mówiąc, że atom jest naładowany, mamy na myśli ładunek wypadkowy. Na przykład, atom ma 10 elektronów i 7 protonów. Ten atom jest naładowany ujemnie, ponieważ ma nadmiar 3 elektronów. Zatem ładunek wypadkowy tego atomu wynosi 3, a ten typ ładunku atomowego jest ujemny. Rysunki 3, 7, 10 są jedynie przykładami ułatwiającymi zrozumienie. W rzeczywistości ilość ładunku elektrycznego obiektu jest wielokrotnością ładunku elektronu lub ładunku protonu.
Jeśli obiekt ma tyle samo elektronów, co protonów, to jest on neutralny lub nie ma ładunku elektrycznego. Jeśli obiekt ma więcej elektronów niż proton, jest naładowany ujemnie, natomiast jeśli obiekt ma mniej elektronów niż proton, jest naładowany dodatnio. Obiekty, które początkowo były neutralne, można naładować ujemnie, dodając do nich elektrony. W przeciwnym razie obiekty można naładować dodatnio, redukując elektrony w obiekcie.
