மின் மின்னூட்டம்

மின்சார மின்னூட்டப் பொருள்

உங்களைச் சுற்றியுள்ள பொருட்களில் ஒன்றைக் கவனியுங்கள். நீங்கள் ஒரு பொருளை, உதாரணமாக ஒரு பாறையை, உடைத்தால், அந்தப் பாறை பல சிறிய துண்டுகளாக உடையும். அந்தப் பாறையை மீண்டும் நசுக்கினால், அது இன்னும் சிறிய துண்டுகளாக மாறும். அந்தப் பாறைத் துண்டுகளை மீண்டும் நசுக்கினால் என்னவாகும்? நிச்சயமாக, அந்தப் பாறைத் துண்டுகள் நசுக்கப்பட்டு இன்னும் சிறிய துண்டுகளாக மாறும். பாறைகளை முடிவிலி வரை மேலும் மேலும் சிறிய துண்டுகளாகப் பிரிக்க முடியுமா? எந்தவொரு பொருளையும் சிறிய துண்டுகளாகப் பிரித்தால், அதன் மிகச்சிறிய பகுதியை மேலும் சிறிய துண்டுகளாகப் பிரிக்க முடியாத ஒரு நிலையை அது அடையும் என்பதை இந்த உண்மை காட்டுகிறது. ஒரு பொருளின், மேலும் பிரிக்க முடியாத மிகச்சிறிய பகுதி அணு என்று அழைக்கப்படுகிறது. எனவே, பிரபஞ்சத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு பொருளின் மிகச்சிறிய பகுதியும் அணுவே ஆகும்.

அணுக்களில் உள்ள மின்னூட்டம்

அணுக்கள் எலக்ட்ரான்கள், புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களால் ஆனவை. புரோட்டான்களும் நியூட்ரான்களும் சேர்ந்து அணுக்கருவை உருவாக்குகின்றன, இதன் விட்டம் சுமார் 10⁻¹⁵ ^{மீட்டர் ஆகும். எலக்ட்ரான்கள் அணுக்கருவிற்கு வெளியே அமைந்து, கோள்கள் சூரியனைச் சுற்றுவதைப் போல அணுக்கருவைச் சுற்றி வருகின்றன. ஒரு அணுவின் விட்டம் பல கிலோமீட்டர்கள் எனக் கொண்டால், அணுக்கருவானது ஒரு பில்லியர்டு பந்தின் அளவில் இருக்கும். அணுக்கருவிற்குள் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்கள், சுமார் 10⁻¹⁰ மீட்டர்} தொலைவை எட்டுகின்றன . அணுக்கருவிற்கும் எலக்ட்ரானுக்கும் இடையில் வெற்றிடம் உள்ளது.

எதிர்மின் சுமையுடைய எலக்ட்ரான்கள் அணுவின் விளிம்புகளிலும், நேர்மின் சுமையுடைய புரோட்டான்கள் அணுக்கருவிலும் அமைந்துள்ளன. எலக்ட்ரான்களை அணுக்கருவைச் சுற்றி வரச் செய்வதற்கும், அவை அணுவிலிருந்து தப்பிச் செல்லாமல் தடுப்பதற்கும், நேர்மின் சுமையுடைய அணுக்கருவானது எலக்ட்ரான்கள் மீது ஒரு கவர்ச்சி விசையைச் செலுத்த வேண்டும். எலக்ட்ரான்களை அணுக்கருவைச் சுற்றி வரச் செய்து, அவை தப்பிச் செல்வதைத் தடுக்கும் இந்த விசை, மின்விசை என்று அழைக்கப்படுகிறது.

இதற்கு நேர்மாறாக, அணுக்கருவின் உள்ளே நேர்மின் சுமையுடைய புரோட்டான்கள் உள்ளன. எனவே, அவை ஒரே மின்சுமையைக் கொண்டிருப்பதால், இயல்பாகவே ஒன்றை ஒன்று விலக்குகின்றன. அணுக்கருவில் புரோட்டான்களை ஒன்றாக வைத்திருக்கவும், அவை அணுவிலிருந்து பிரிந்து செல்வதைத் தடுக்கவும், ஒரு விசை அவற்றை ஒன்றாகப் பிணைத்து வைத்திருக்க வேண்டும். அணுக்கருவில் புரோட்டான்களை ஒன்றாகப் பிணைத்து வைத்திருக்கும் விசை, அணுக்கரு விசை என்று அழைக்கப்படுகிறது.

ஒரு புரோட்டானின் நிறை, ஒரு நியூட்ரானின் நிறைக்கு ஏறக்குறைய சமமாக உள்ளது. ஒரு அணுவின் நிறையில் சுமார் 99,9% அதன் அணுக்கருவில் குவிந்துள்ளது, அதேசமயம் எலக்ட்ரான்கள் மிகச் சிறிய நிறையைக் கொண்டுள்ளன. ஒரு எலக்ட்ரானின் நிறை (m _e ) = 9,1093897 x 10 ^-31 கி.கி, ஒரு நியூட்ரானின் நிறை (m _n ) = 1,6749286 x 10 ^-27 கி.கி, மற்றும் ஒரு புரோட்டானின் நிறை (m _p ) = 1,6726231 x 10 ^-27 கி.கி.

மின்சார மின்னூட்டத்தின் அளவு

எலக்ட்ரான்கள் எதிர்மின் சுமை கொண்டவை, புரோட்டான்கள் நேர்மின் சுமை கொண்டவை, மற்றும் நியூட்ரான்கள் மின் நடுநிலை கொண்டவை. அணுக்கருவை உருவாக்கும் புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள் குவார்க்குகளால் ஆனவை. இந்தக் குவார்க்குகள், எலக்ட்ரான்களின் மின்னூட்டத்தில் ஏறக்குறைய 1/3 மற்றும் 2/3 மடங்கு மின்னூட்டத்தைக் கொண்டுள்ளன. அணுக்களை உருவாக்கும் மிகச்சிறிய துகள்கள் குவார்க்குகள் ஆகும், ஆனால் இதுவரை, குவார்க்குகள் ஒற்றைத் துகள்களாகத் தனியாக இருப்பது கண்டறியப்படவில்லை.

எலக்ட்ரான் மின்னூட்டம் அல்லது புரோட்டான் மின்னூட்டத்தின் அளவு என்பது மின்னூட்டத்தின் அடிப்படை அலகு ஆகும். ஒரு பொருளின் மின் மின்னூட்டத்தின் அளவு, எலக்ட்ரான் மின்னூட்டம் அல்லது புரோட்டான் மின்னூட்டத்தின் மடங்காக இருக்கும். இது குவாண்டம் மின்னூட்டம் என்று அழைக்கப்படுகிறது . எடுத்துக்காட்டாக, நாம் பயன்படுத்தும் நாணயத்தின் மிகச்சிறிய மதிப்பு 100 ரூபியா என்றால், ஒரு நபரிடம் உள்ள பணத்தின் அளவு, அந்த மிகச்சிறிய நாணயத்தின், அதாவது 100 ரூபியாவின் மடங்குகளில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. உதாரணமாக, என் பணத்தின் அளவு 100.000 மற்றும் இந்த 100.000-ஐ 100-ஆல் வகுக்க முடியும். என் பணத்தின் அளவு 100.002 ஆக இருந்தால் அது விசித்திரமாக இருக்கும், ஏனெனில் 2 ரூபியா என்ற மதிப்பு இல்லை. இதேபோல், ஒரு பொருளின் மின்னூட்டத்தின் அளவும். ஒரு எலக்ட்ரானின் மின்னூட்டத்தின் அளவு -e மற்றும் ஒரு புரோட்டானின் மின்னூட்டத்தின் அளவு +e ஆகும். ஒரு பொருளின் மின்னூட்டத்தின் அளவு e அல்லது 1,60 x 10⁻¹⁹ ^{கூலும்பின்} மடங்காகும் , மேலும் இதை Q = ±Ne என்ற சமன்பாட்டின் மூலம் வெளிப்படுத்தலாம். Q = மின்னூட்டத்தின் அளவு, ± என்பது மின்னூட்டத்தின் வகையைக் குறிக்கிறது, N = முழு எண், e = 1,60 x 10⁻¹⁹ ^{கூலும்}.

பொருட்களில் உள்ள மின்னூட்டம்

ஒரு அணுவில் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையும் புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையும் சமமாக இருந்தால், அந்த அணுவின் மொத்த மின்னூட்டம் பூஜ்ஜியமாகும். மேலும், அந்த அணு நடுநிலைத்தன்மை உடையது, அதாவது அதற்கு மின்னூட்டம் இல்லை. ஒரு நடுநிலை அணுவில் உள்ள புரோட்டான்கள் அல்லது எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை அணு எண் (Z) என்று அழைக்கப்படுகிறது . புரோட்டான்களை விட எலக்ட்ரான்கள் அதிகமாக இருந்தால், அந்த அணு எதிர்மின்னூட்டம் பெற்றது. இதற்கு நேர்மாறாக, புரோட்டான்களை விட எலக்ட்ரான்கள் குறைவாக இருந்தால், அந்த அணு நேர்மின்னூட்டம் பெற்றது. எதிர்மின்னூட்டம் பெற்ற அணுக்கள் எதிர் அயனிகள் என்றும், நேர்மின்னூட்டம் பெற்ற அணுக்கள் நேர் அயனிகள் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன . ஒரு அணுவிலிருந்து எலக்ட்ரான்களை உறிஞ்சும் அல்லது வெளியிடும் செயல்முறை அயனியாக்கம் என்று அழைக்கப்படுகிறது . ஒரு அணு மின்னூட்டம் பெற்றது என்று நாம் கூறும்போது, ​​அதன் மொத்த மின்னூட்டம் அல்லது நிகர மின்னூட்டத்தைக் குறிப்பிடுகிறோம். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு அணுவில் 10 எலக்ட்ரான்களும் 7 புரோட்டான்களும் உள்ளன. இந்த அணு எதிர்மின்னூட்டம் பெற்றது, ஏனெனில் இதில் 3 கூடுதல் எதிர்மின்னூட்டம் பெற்ற எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன. எனவே இந்த அணுவின் நிகர மின்னூட்டம் 3 ஆகும், மேலும் அணு மின்னூட்டத்தின் வகை எதிர்மறையாகும். 3, 7, 10 ஆகிய எண்கள், புரிந்துகொள்வதை எளிதாக்குவதற்கான எடுத்துக்காட்டுகள் மட்டுமே. உண்மையில், ஒரு பொருளின் மின்னூட்டத்தின் அளவு என்பது அதன் எலக்ட்ரான் மின்னூட்டம் அல்லது புரோட்டான் மின்னூட்டத்தின் மடங்காகும்.

ஒரு பொருளில் புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்குச் சமமான எலக்ட்ரான்கள் இருந்தால், அப்பொருள் நடுநிலையானது அல்லது மின்னூட்டம் அற்றது. ஒரு பொருளில் புரோட்டான்களை விட அதிகமான எலக்ட்ரான்கள் இருந்தால், அப்பொருள் எதிர்மறை மின்னூட்டம் கொண்டிருக்கும்; இதற்கு நேர்மாறாக, ஒரு பொருளில் புரோட்டான்களை விட குறைவான எலக்ட்ரான்கள் இருந்தால், அப்பொருள் நேர்மறை மின்னூட்டம் கொண்டிருக்கும். தொடக்கத்தில் நடுநிலையாக இருந்த ஒரு பொருளுடன் எலக்ட்ரான்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம் அதனை எதிர்மறை மின்னூட்டம் உடையதாக மாற்ற முடியும், அதேசமயம் ஒரு பொருளில் உள்ள எலக்ட்ரான்களைக் குறைப்பதன் மூலம் அதனை நேர்மறை மின்னூட்டம் உடையதாக மாற்ற முடியும்.