Материал электрического заряда
Пожалуйста, понаблюдайте за одним из окружающих вас предметов. Если вы разобьете какой-либо предмет, например, камень, он расколется на несколько более мелких частей. Если камень снова раздробить, он превратится в еще более мелкие кусочки. А что, если эти кусочки камня раздробить еще раз? Конечно, они раздробятся и превратятся в еще более мелкие кусочки. Можно ли разделить камни на еще более мелкие части до бесконечности? Этот факт показывает, что любой объект, если его разделить на более мелкие части, достигнет точки, где наименьшая часть объекта не может быть разделена на более мелкие части. Наименьшая часть объекта, которую нельзя разделить дальше, называется атомом. Таким образом, атом — это наименьшая часть любой материи во Вселенной.
Электрический заряд в атомах
Атомы состоят из электронов, протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны образуют атомное ядро, масса которого составляет приблизительно 10¹⁰.-15 метры. Электроны расположены вне атомного ядра и вращаются вокруг него, подобно тому как планеты вращаются вокруг Солнца. Предполагая, что диаметр атома составляет несколько километров, ядро будет размером с бильярдный шар, а электроны будут расположены на расстоянии приблизительно 10 метров друг от друга.-10 в метрах от ядра. Между ядром и электроном находится пустое пространство.
Отрицательно заряженные электроны расположены на краях атома, а положительно заряженные протоны — в ядре. Чтобы электроны продолжали вращаться вокруг ядра и не покидали атом, положительно заряженное ядро должно оказывать на них притягивающую силу. Эта сила, которая удерживает электроны на орбите вокруг ядра и предотвращает их побег, называется электрической силой.
Напротив, внутри атомного ядра находятся положительно заряженные протоны, поэтому они естественным образом отталкиваются друг от друга, поскольку имеют одинаковый заряд. Чтобы удерживать протоны вместе в атомном ядре и предотвратить их отделение от атома, должна существовать сила, которая их удерживает. Сила, удерживающая протоны вместе в атомном ядре, называется ядерной силой.
Масса протона почти такая же, как у нейтрона. Приблизительно 99,9% массы атома сосредоточено в ядре, в то время как электроны имеют очень малую массу. Масса электрона (m)e) = 9,1093897 х 10-31 кг, масса нейтрона (м)n) = 1,6749286 х 10-27 кг, масса протона (м)p) = 1,6726231 х 10-27 кг.
Количество электрического заряда
Электроны имеют отрицательный заряд, протоны — положительный, а нейтроны — электрически нейтральны. Протоны и нейтроны, составляющие атомное ядро, состоят из кварков, заряд которых примерно в 1/3 и примерно в 2/3 раза больше заряда электронов. Кварки — это мельчайшие частицы, из которых состоят атомы, но до сих пор не было обнаружено, чтобы кварки существовали поодиночке в виде отдельных частиц.
Основной единицей заряда является величина заряда электрона или протона. Величина электрического заряда объекта кратна заряду электрона или протона. Это называется зарядом. квантованныйНапример, если наименьшая используемая нами денежная единица — 100 рупий, то сумма денег, которой располагает человек, выражается в кратных этой наименьшей денежным единице, то есть 100 рупиям. Например, у меня 100 000, и эти 100 000 делятся на 100. Было бы странно, если бы у меня было 100 002, потому что не существует 2-рупиевых денежных единиц. Аналогично, величина заряда объекта. Величина заряда электрона равна -e, а величина заряда протона — +e. Величина заряда объекта кратна e, или 1,60 x 10¹⁰.-19 Кулон и может быть выражен через Q = ±Ne. Q = величина заряда, ± обозначает тип заряда, N = целое число, e = 1,60 x 10⁻³.-19 Кулон.
Электрический заряд в объектах
Если атом имеет одинаковое количество электронов и протонов, то суммарный электрический заряд в атоме равен нулю, и атом нейтрален, то есть не имеет электрического заряда. Количество протонов или электронов в нейтральном атоме называется атомный номер (Z)Если электронов больше, чем протонов, то атом имеет отрицательный заряд. И наоборот, если электронов меньше, чем протонов, атом имеет положительный заряд. Отрицательно заряженные атомы называются отрицательные ионыа положительно заряженные атомы называются положительный ионПроцесс поглощения или высвобождения электронов из атома называется ионизацияКогда мы говорим, что атом заряжен, мы имеем в виду его суммарный заряд или чистый заряд. Например, атом имеет 10 электронов и 7 протонов. Этот атом заряжен отрицательно, потому что у него есть 3 лишних отрицательно заряженных электрона. Таким образом, чистый заряд этого атома равен 3, и тип заряда этого атома — отрицательный. Числа 3, 7 и 10 — это просто примеры для облегчения понимания. В действительности, величина электрического заряда объекта кратна заряду электрона или протона.
Если в объекте столько же электронов, сколько протонов, то объект нейтрален, то есть не имеет электрического заряда. Если в объекте больше электронов, чем протонов, то объект имеет отрицательный заряд; наоборот, если в объекте меньше электронов, чем протонов, то объект имеет положительный заряд. Объект, изначально нейтральный, может стать отрицательно заряженным путем добавления к нему электронов, тогда как объект может стать положительно заряженным путем уменьшения количества электронов в нем.
