Nyenzo ya Chaji ya Umeme
Tafadhali angalia moja ya vitu vilivyokuzunguka. Ukiharibu kitu, kwa mfano mwamba, mwamba utagawanyika vipande vidogo kadhaa. Ikiwa mwamba utapondwa tena, mwamba utageuka vipande vidogo zaidi. Vipi ikiwa vipande vya mwamba vitapondwa tena? Bila shaka, vipande vya mwamba vitapondwa na kugeuzwa vipande vidogo zaidi. Je, miamba inaweza kugawanywa vipande vidogo zaidi hadi iwe haina kikomo? Ukweli unaonyesha kwamba kitu chochote kikigawanywa vipande vidogo kitafika mahali ambapo sehemu ndogo zaidi ya kitu haiwezi kugawanywa vipande vidogo zaidi. Sehemu ndogo zaidi ya kitu ambayo haiwezi kugawanywa zaidi inaitwa atomu. Kwa hivyo atomu ni sehemu ndogo zaidi ya kila jambo katika ulimwengu.
Chaji ya Umeme katika Atomu
Atomu zinaundwa na elektroni, protoni, na neutroni. Protoni na neutroni huunda kiini cha atomiki, ambacho kina urefu wa takriban mita 10-15 . Elektroni ziko nje ya kiini na huzunguka kama sayari zinavyozunguka jua. Tukichukulia kipenyo cha atomi kuwa kilomita kadhaa, kiini kina ukubwa wa mpira wa biliadi, huku elektroni zikiwa ndani ya kiini, zikifikia umbali wa takriban mita 10-10 . Kati ya kiini na elektroni kuna nafasi tupu.
Elektroni zenye chaji hasi ziko kwenye kingo za atomi, na protoni zenye chaji chanya ziko kwenye kiini. Ili elektroni ziendelee kuzunguka kiini na zisitoke kutoka kwenye atomi, kiini chenye chaji chanya lazima kiwe na nguvu ya kuvutia kwenye elektroni. Nguvu hii, ambayo huweka elektroni kuzunguka kiini na kuzizuia kutoweka, inaitwa nguvu ya umeme.
Kinyume chake, ndani ya kiini cha atomiki kuna protoni zenye chaji chanya, kwa hivyo hurudishana kwa kawaida kwa sababu zina chaji sawa. Ili kuweka protoni pamoja katika kiini cha atomiki na kuzizuia kutengana na atomi, nguvu lazima izishike pamoja. Nguvu inayoshikilia protoni pamoja katika kiini cha atomiki inaitwa nguvu ya nyuklia.
Uzito wa protoni ni karibu sawa na uzito wa neutroni. Takriban 99,9% ya uzito wa atomi umejilimbikizia kwenye kiini, huku elektroni zikiwa na uzito mdogo sana. Uzito wa elektroni (me ) = 9,1093897 x 10 -31 kg, uzito wa neutroni (m n ) = 1,6749286 x 10 -27 kg, na uzito wa protoni (m p ) = 1,6726231 x 10 -27 kg.
Kiasi cha Chaji ya Umeme
Elektroni huchajiwa vibaya, protoni huchajiwa vyema, na neutroni hazina upande wowote wa umeme. Protoni na neutroni zinazounda kiini cha atomiki zinaundwa na quark, ambazo zina chaji takriban 1/3 na takriban mara 2/3 ya elektroni. Quark ni chembe ndogo zaidi zinazounda atomi, lakini hadi sasa, quark hazijapatikana zikiwa peke yake kama chembe moja.
Ukubwa wa chaji ya elektroni au chaji ya protoni ndio kitengo cha msingi cha chaji. Ukubwa wa chaji ya umeme ya kitu ni nyingi ya chaji ya elektroni au chaji ya protoni. Hii inaitwa chaji iliyopimwa . Kwa mfano, ikiwa dhehebu ndogo zaidi ya sarafu tunayotumia ni rupia 100, basi kiasi cha pesa alichonacho mtu huonyeshwa katika nyingi za sarafu ndogo zaidi, yaani rupia 100. Kwa mfano, kiasi cha pesa yangu ni 100.000 na hii 100.000 inaweza kugawanywa na 100. Ingekuwa ajabu ikiwa kiasi cha pesa yangu kilikuwa 100.002 kwa sababu hakuna dhehebu la rupia 2. Vile vile, kiasi cha chaji ya kitu. Kiasi cha chaji ya elektroni ni -e na kiasi cha chaji ya protoni ni +e. Kiasi cha chaji ya kitu ni nyingi ya e au 1,60 x 10 -19 Coulomb na inaweza kuonyeshwa kupitia Q = ±Ne. Q = kiasi cha malipo, ± inawakilisha aina ya malipo, N = nambari kamili, e = 1,60 x 10 -19 Coulomb.
Chaji ya Umeme katika Vitu
Ikiwa atomi ina idadi sawa ya elektroni kama protoni, basi jumla ya chaji ya umeme katika atomi ni sifuri, na atomi haina upande wowote, ikimaanisha haina chaji ya umeme. Idadi ya protoni au elektroni katika atomi isiyo na upande wowote inaitwa nambari ya atomiki (Z) . Ikiwa kuna elektroni nyingi kuliko protoni, atomi huchajiwa hasi. Kinyume chake, ikiwa kuna elektroni chache kuliko protoni, atomi huchajiwa chanya. Atomi zenye chaji hasi huitwa ioni hasi , huku atomi zenye chaji chanya huitwa ioni chanya . Mchakato wa kunyonya au kutoa elektroni kutoka kwa atomi huitwa ioni . Tunaposema atomi imechajiwa, tunamaanisha jumla ya chaji au chaji halisi. Kwa mfano, atomi ina elektroni 10 na protoni 7. Atomu hii huchajiwa hasi kwa sababu ina elektroni 3 za ziada zenye chaji hasi. Kwa hivyo chaji halisi ya atomi hii ni 3, na aina ya chaji ya atomiki ni hasi. Nambari 3, 7, 10 ni mifano tu ya kurahisisha kuelewa. Kwa kweli, kiasi cha chaji ya umeme ya kitu ni wingi wa chaji ya elektroni au chaji ya protoni.
Ikiwa kitu kina elektroni nyingi kama protoni, basi kitu hicho hakina chaji ya umeme au hakina chaji ya umeme. Ikiwa kitu kina elektroni nyingi kuliko protoni basi kitu hicho kina chaji hasi, kinyume chake ikiwa kitu kina elektroni chache kuliko protoni basi kitu hicho kina chaji chanya. Kitu ambacho hapo awali hakina chaji hasi kinaweza kuchajiwa hasi kwa kuongeza elektroni kwenye kitu hicho, ilhali kitu kinaweza kuchajiwa vyema kwa kupunguza elektroni kwenye kitu hicho.
