Elektriskt laddningsmaterial
Observera ett av objekten runt omkring dig. Om du förstör ett föremål, till exempel en sten, kommer stenen att splittras i flera mindre bitar. Om stenen krossas igen kommer stenen att förvandlas till ännu mindre bitar. Tänk om stenbitarna krossas igen? Naturligtvis krossas stenbitarna och förvandlas till ännu mindre bitar. Kan stenar delas upp i ännu mindre bitar tills de är oändliga? Faktum visar att alla objekt som delas upp i mindre bitar kommer att nå en punkt där den minsta delen av objektet inte kan delas upp i mindre bitar. Den minsta delen av ett föremål som inte kan delas ytterligare kallas en atom. Så en atom är den minsta delen av all materia i universum.
Elektrisk laddning i atomer
Atomer består av elektroner, protoner och neutroner. Protoner och neutroner bildar atomkärnan, som mäter ungefär 10–15 meter . Elektroner finns utanför kärnan och kretsar kring den på samma sätt som planeter kretsar kring solen. Om man antar att en atoms diameter är flera kilometer, är kärnan ungefär lika stor som ett biljardklot, med elektroner belägna inuti kärnan och når ett avstånd på ungefär 10–10 meter . Mellan kärnan och en elektron finns ett tomrum.
Negativt laddade elektroner finns vid atomens kanter, och positivt laddade protoner finns i kärnan. För att elektronerna ska hållas i omloppsbana runt kärnan och inte fly från atomen, måste den positivt laddade kärnan utöva en attraktionskraft på elektronerna. Denna kraft, som håller elektronerna i omloppsbana runt kärnan och hindrar dem från att fly, kallas den elektriska kraften.
Omvänt finns det positivt laddade protoner inuti atomkärnan, så de stöter naturligt bort varandra eftersom de har samma laddning. För att hålla ihop protonerna i atomkärnan och förhindra att de separerar från atomen måste en kraft hålla dem ihop. Kraften som håller ihop protonerna i atomkärnan kallas kärnkraften.
Massan av en proton är nästan densamma som massan av en neutron. Ungefär 99,9 % av en atoms massa är koncentrerad i kärnan, medan elektroner har en mycket liten massa. Massan av en elektron (m e ) = 9,1093897 x 10⁻¹⁰⁰ kg , massan av en neutron (m n ) = 1,6749286 x 10⁻¹⁰⁰ kg , och massan av en proton (m p ) = 1,6726231 x 10⁻¹⁰⁰ kg.
Mängd elektrisk laddning
Elektroner är negativt laddade, protoner är positivt laddade och neutroner är elektriskt neutrala. Protonerna och neutronerna som utgör atomkärnan består av kvarkar, vilka har laddningar som är ungefär 1/3 och ungefär 2/3 gånger elektronernas. Kvarkar är de minsta partiklarna som bygger upp atomer, men hittills har man inte funnit att kvarkar existerar ensamma som enskilda partiklar.
Storleken på elektronladdningen eller protonladdningen är den grundläggande enheten för laddning. Storleken på ett objekts elektriska laddning är en multipel av elektronladdningen eller protonladdningen. Detta kallas en kvantiserad laddning . Om till exempel den minsta valören vi använder är 100 rupiah, uttrycks den mängd pengar en person har i multiplar av den minsta valutan, nämligen 100 rupiah. Till exempel är beloppet för mina pengar 100 000 och dessa 100 000 kan divideras med 100. Det skulle vara konstigt om beloppet för mina pengar var 100 002 eftersom det inte finns någon valör på 2 rupiah. Likaså mängden laddning för ett objekt. Mängden laddning för en elektron är -e och mängden laddning för en proton är +e. Mängden laddning för ett objekt är en multipel av e eller 1,60 x 10-19 Coulomb och kan uttryckas genom Q = ±Ne. Q = laddningsmängd, ± representerar laddningstypen, N = heltal, e = 1,60 x 10⁻⁹ Coulomb.
Elektrisk laddning i objekt
Om en atom har samma antal elektroner som protoner, är den totala elektriska laddningen i atomen noll, och atomen är neutral, vilket betyder att den inte har någon elektrisk laddning. Antalet protoner eller elektroner i en neutral atom kallas atomnumret (Z) . Om det finns fler elektroner än protoner är atomen negativt laddad. Omvänt, om det finns färre elektroner än protoner, är atomen positivt laddad. Negativt laddade atomer kallas negativa joner , medan positivt laddade atomer kallas positiva joner . Processen att absorbera eller frigöra elektroner från en atom kallas jonisering . När vi säger att en atom är laddad menar vi den totala laddningen eller nettoladdningen. Till exempel har en atom 10 elektroner och 7 protoner. Denna atom är negativt laddad eftersom den har 3 överskott av negativt laddade elektroner. Så nettoladdningen för denna atom är 3, och typen av atomladdning är negativ. Siffrorna 3, 7, 10 är bara exempel för att göra det lättare att förstå. I verkligheten är mängden elektrisk laddning hos ett objekt en multipel av elektronladdningen eller protonladdningen.
Om ett objekt har lika många elektroner som protoner är objektet neutralt eller har ingen elektrisk laddning. Om ett objekt har fler elektroner än protoner har objektet en negativ laddning, omvänt, om ett objekt har färre elektroner än protoner har objektet en positiv laddning. Ett objekt som ursprungligen var neutralt kan göras negativt laddat genom att lägga till elektroner till objektet, medan ett objekt kan göras positivt laddat genom att minska elektronerna i objektet.
