Artikel om den elektriska laddningen i atomer
Observera ett av föremålen som finns runt omkring dig. Om du förstör ett föremål, till exempel en sten, kommer stenen att delas i mindre bitar. Om den delen av stenen förstörs igen, kommer stenbitarna att förvandlas till mindre bitar. Tänk om stenen förstörs igen? Stenen är förstås mindre. Kan stenar förstöras i mindre till oändliga bitar? Verkligheten visar att ett föremål som delas i mindre bitar når en punkt där den minsta delen av föremålet inte kan delas i mindre bitar. Den minsta delen av ett föremål som inte kan delas kallas en atom. Atomer är alltså den minsta delen av allt material i universum.
Atomer består av elektroner, protoner och neutroner. Protoner och neutroner bildar atomkärnor som är ungefär 10–15 meter långa. Elektronerna finns utanför kärnan och rör sig runt atomkärnan på samma sätt som planeter rör sig runt solen. Om man antar att atomens diameter är några kilometer, så är atomkärnan lika stor som ett biljardklot,
och elektronerna finns mellan kärnan och når ett avstånd av ungefär 10-10 meter från kärnan. Mellan kärnan och en elektron finns det ett mellanrum.
Negativt laddade elektroner finns på kanten av atomer och de positivt laddade protonerna finns i atomkärnan. För att elektroner ska fortsätta cirkulera i kärnan och inte undkomma atomen måste den positivt laddade atomkärnan utöva en attraktionskraft på elektronen. Kraften som attraherar elektroner så att de stannar kvar runt kärnan och inte kan separeras från atomen kallas elektrisk kraft.
Å andra sidan, inuti atomkärnan finns det positivt laddade protoner så att protonerna måste stöta bort varandra på grund av samma laddning. För att protonerna ska förbli tillsammans i kärnan och inte separera från atomen måste det finnas en kraft som förenar protonerna. Kraften som binder protoner för att hålla ihop i atomkärnan kallas kärnkraften.
Protonmassan är nästan densamma som neutronmassan. Ungefär 99.9 % av atommassan är centrerad kring atomkärnan, medan elektroner har små massor. Elektronmassa (me) = 9.1093897 x 10⁻¹⁰⁰ kg , neutronmassa (mn) = 1.6749286 x 10⁻¹⁰⁰ kg , protonmassa (mp) = 1.6726231 x 10⁻¹⁰⁰ kg.
Mängden elektricitet
Elektroner är negativa, protoner är positiva och neutroner är neutrala. Protoner eller neutroner består av kvarkar, som har ± 1/3 och ± 2/3 gånger elektronernas laddning. Kvarkar är de minsta partiklarna som bildar atomer, men hittills har man inte funnit att kvarkar kan stå ensamma som enskilda partiklar.
Mängden elektronladdning eller protonladdning är den grundläggande enheten för laddning. Den elektriska laddningen hos ett objekt är en multipel av elektronladdningen eller protonladdningen. Detta kallas kvantiserad laddning. Om till exempel den minsta andelen av valutan vi använder är 1, då är summan av pengar en person har angett i multiplar av den minsta valutan 1. Till exempel är summan av mina pengar 2 och 3.
Laddningsmängden för en elektron är –e och laddningsstorleken för en proton är +e. Laddningsmängden för ett objekt är en multipel av e eller 1.60 x 10⁻¹⁴ Coulomb och kan uttryckas med Q = ± Ne. Q = antal laddningar, ± representerar laddningstypen, N = heltal, e = 1.60 x 10⁻¹⁴ Coulomb.
Elektrisk laddning i föremål
Om en atom har lika många elektroner som en proton, är den totala elektriska laddningen i atomen noll, och denna atom är neutral eller inte elektriskt laddad. Antalet protoner eller elektroner i en neutral atom kallas atomnumret (Z). Om elektronerna är fler än en proton, är atomen negativt laddad. Omvänt, om elektronerna är färre än protoner, är de positivt laddade. Negativt laddade atomer kallas negativa joner, medan positivt laddade atomer kallas positiva joner. Processen att ta emot eller frigöra elektroner från en atom kallas jonisering. När vi säger att en atom är laddad, menar vi nettoladdningen. Till exempel har en atom 10 elektroner och 7 protoner. Denna atom är negativt laddad eftersom den har ett överskott av 3 elektroner. Så nettoladdningen för denna atom är 3, och denna typ av atomladdning är negativ. Figurerna 3, 7, 10 är bara exempel för att underlätta förståelsen. 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 inte elektriskt laddat. Om ett objekt har fler elektroner än en proton är objektet negativt laddat, medan om ett objekt har färre elektroner än en proton är objektet positivt laddat. Objekt som ursprungligen var neutrala kan göras negativt laddade genom att lägga till elektroner till objektet. Annars kan objekt göras positivt laddade genom att reducera elektroner i objektet.
