Материјал за електрични набој
Молимо вас да посматрате један од објеката око себе. Ако уништите неки објекат, на пример камен, камен ће се поделити на неколико мањих комада. Ако се камен поново згњечи, камен ће се претворити у још мање комаде. Шта ако се комади камена поново згњече? Наравно, комади камена се згњече и претворе у још мање комаде. Да ли се камење може поделити на још мање комаде док не постане бесконачно? Чињеница показује да ће сваки објекат, ако се подели на мање комаде, доћи до тачке где се најмањи део објекта не може поделити на још мање комаде. Најмањи део објекта који се даље не може делити назива се атом. Дакле, атом је најмањи део сваке материје у универзуму.
Електрично наелектрисање у атомима
Атоми су састављени од електрона, протона и неутрона. Протони и неутрони формирају атомско језгро, које мери приближно 10-15 метара . Електрони се налазе изван језгра и круже око њега као што планете круже око Сунца. Под претпоставком да је пречник атома неколико километара, језгро је величине билијарске кугле, са електронима који се налазе унутар језгра, достижући удаљеност од приближно 10-10 метара . Између језгра и електрона је празан простор.
Негативно наелектрисани електрони се налазе на ивицама атома, а позитивно наелектрисани протони се налазе у језгру. Да би електрони кружили око језгра и не би ли излазили из атома, позитивно наелектрисано језгро мора да делује привлачном силом на електроне. Ова сила, која држи електроне у орбити око језгра и спречава их да излазе, назива се електрична сила.
Насупрот томе, унутар атомског језгра налазе се позитивно наелектрисани протони, па се они природно одбијају јер имају исто наелектрисање. Да би се протони држали заједно у атомском језгру и спречили њихово одвајање од атома, мора их држати заједно сила. Сила која држи протоне заједно у атомском језгру назива се нуклеарна сила.
Маса протона је скоро иста као маса неутрона. Приближно 99,9% масе атома је концентрисано у језгру, док електрони имају веома малу масу. Маса електрона (m e ) = 9,1093897 x 10 -31 кг, маса неутрона (m n ) = 1,6749286 x 10 -27 кг, а маса протона (m p ) = 1,6726231 x 10 -27 кг.
Количина електричног набоја
Електрони су негативно наелектрисани, протони су позитивно наелектрисани, а неутрони су електрично неутрални. Протони и неутрони који чине атомско језгро састоје се од кваркова, који имају наелектрисање приближно 1/3 и приближно 2/3 пута веће од наелектрисања електрона. Кваркови су најмања честица која чини атоме, али до сада није утврђено да кваркови постоје сами као појединачне честице.
Величина наелектрисања електрона или протона је основна јединица наелектрисања. Величина електричног наелектрисања објекта је вишекратник наелектрисања електрона или протона. Ово се назива квантизовано наелектрисање . На пример, ако је најмања апоена валуте коју користимо 100 рупија, онда се количина новца коју особа поседује изражава у вишекратницима најмање валуте, наиме 100 рупија. На пример, количина мог новца је 100.000 и тих 100.000 се може поделити са 100. Било би чудно да је количина мог новца 100.002 јер не постоји апоен од 2 рупије. Слично томе, количина наелектрисања објекта. Количина наелектрисања електрона је -e, а количина наелектрисања протона је +e. Количина наелектрисања објекта је вишекратник е или 1,60 x 10 -19 Кулона и може се изразити као Q = ±Ne. Q = количина наелектрисања, ± представља врсту наелектрисања, N = цео број, e = 1,60 x 10⁻¹⁶ Кулон.
Електрично наелектрисање у објектима
Ако атом има исти број електрона као и протона, онда је укупно електрично наелектрисање у атому једнако нули, и атом је неутралан, што значи да нема електрично наелектрисање. Број протона или електрона у неутралном атому назива се атомски број (Z) . Ако има више електрона него протона, атом је негативно наелектрисан. Супротно томе, ако има мање електрона него протона, атом је позитивно наелектрисан. Негативно наелектрисани атоми називају се негативни јони , док се позитивно наелектрисани атоми називају позитивни јони . Процес апсорпције или ослобађања електрона из атома назива се јонизација . Када кажемо да је атом наелектрисан, мислимо на укупно наелектрисање или нето наелектрисање. На пример, атом има 10 електрона и 7 протона. Овај атом је негативно наелектрисан јер има 3 вишка негативно наелектрисаних електрона. Дакле, нето наелектрисање овог атома је 3, а врста атомског наелектрисања је негативна. Бројеви 3, 7, 10 су само примери који олакшавају разумевање. У стварности, количина електричног наелектрисања објекта је вишекратник наелектрисања електрона или наелектрисања протона.
Ако објекат има онолико електрона колико и протона, онда је објекат неутралан или нема електрично наелектрисање. Ако објекат има више електрона него протона, онда има негативно наелектрисање, обрнуто, ако објекат има мање електрона него протона, онда има позитивно наелектрисање. Објекат који је првобитно био неутралан може се учинити негативно наелектрисаним додавањем електрона објекту, док се објекат може учинити позитивно наелектрисаним смањењем броја електрона у објекту.
