విద్యుత్ ఆవేశ పదార్థం
దయచేసి మీ చుట్టూ ఉన్న వస్తువులలో ఒకదాన్ని గమనించండి. మీరు ఒక వస్తువును, ఉదాహరణకు ఒక రాయిని పగలగొడితే, ఆ రాయి అనేక చిన్న ముక్కలుగా విడిపోతుంది. ఆ రాయిని మళ్ళీ పగలగొడితే, అది మరింత చిన్న ముక్కలుగా మారుతుంది. ఆ రాయి ముక్కలను మళ్ళీ పగలగొడితే ఏమవుతుంది? తప్పకుండా, ఆ రాయి ముక్కలు నలిగి మరింత చిన్న ముక్కలుగా మారతాయి. రాళ్లను అనంతం అయ్యేంత వరకు ఇంకా చిన్న ముక్కలుగా విభజించవచ్చా? వాస్తవం ఏమిటంటే, ఏ వస్తువునైనా చిన్న ముక్కలుగా విభజిస్తే, ఆ వస్తువులోని అతి చిన్న భాగాన్ని ఇంకా చిన్న ముక్కలుగా విభజించలేని ఒక స్థితికి చేరుకుంటుంది. ఇకపై విభజించలేని వస్తువులోని అతి చిన్న భాగాన్ని పరమాణువు అంటారు. కాబట్టి, విశ్వంలోని ప్రతి పదార్థంలోనూ పరమాణువు అతి చిన్న భాగం.
అణువులలో విద్యుత్ ఛార్జ్
పరమాణువులు ఎలక్ట్రాన్లు, ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్లతో కూడి ఉంటాయి. ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్లు కలిసి పరమాణు కేంద్రకాన్ని ఏర్పరుస్తాయి, దీని పరిమాణం సుమారుగా 10⁻¹⁵ మీటర్లు ఉంటుంది . ఎలక్ట్రాన్లు కేంద్రకానికి వెలుపల ఉంటాయి మరియు సూర్యుని చుట్టూ గ్రహాలు తిరిగినట్లుగా కేంద్రకం చుట్టూ పరిభ్రమిస్తాయి. ఒక పరమాణువు యొక్క వ్యాసం కొన్ని కిలోమీటర్లు అని అనుకుంటే, కేంద్రకం దాదాపు ఒక బిలియర్డ్ బంతి పరిమాణంలో ఉంటుంది, దాని లోపల ఉన్న ఎలక్ట్రాన్లు సుమారుగా 10⁻¹⁰ మీటర్ల దూరం వరకు విస్తరించి ఉంటాయి . కేంద్రకానికి మరియు ఎలక్ట్రాన్‌కు మధ్య ఖాళీ ప్రదేశం ఉంటుంది.
రుణాత్మక ఆవేశం గల ఎలక్ట్రాన్లు పరమాణువు అంచుల వద్ద ఉంటాయి, మరియు ధనాత్మక ఆవేశం గల ప్రోటాన్లు కేంద్రకంలో ఉంటాయి. ఎలక్ట్రాన్లు పరమాణువు నుండి తప్పించుకోకుండా, కేంద్రకం చుట్టూ పరిభ్రమిస్తూ ఉండటానికి, ధనాత్మక ఆవేశం గల కేంద్రకం ఎలక్ట్రాన్లపై ఆకర్షణ బలాన్ని ప్రయోగించాలి. ఎలక్ట్రాన్లను కేంద్రకం చుట్టూ పరిభ్రమిస్తూ, అవి తప్పించుకోకుండా నిరోధించే ఈ బలాన్ని విద్యుత్ బలం అంటారు.
దీనికి విరుద్ధంగా, పరమాణు కేంద్రకంలో ధనావేశం గల ప్రోటాన్లు ఉంటాయి, కాబట్టి వాటికి ఒకే రకమైన ఆవేశం ఉండటం వల్ల అవి సహజంగానే ఒకదానికొకటి వికర్షించుకుంటాయి. పరమాణు కేంద్రకంలో ప్రోటాన్లను కలిపి ఉంచడానికి మరియు అవి పరమాణువు నుండి వేరు కాకుండా నిరోధించడానికి, ఒక బలం వాటిని పట్టి ఉంచాలి. పరమాణు కేంద్రకంలో ప్రోటాన్లను కలిపి ఉంచే బలాన్ని కేంద్రక బలం అంటారు.
ప్రోటాన్ ద్రవ్యరాశి దాదాపు న్యూట్రాన్ ద్రవ్యరాశికి సమానంగా ఉంటుంది. పరమాణువు ద్రవ్యరాశిలో సుమారు 99,9% కేంద్రకంలో కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది, అయితే ఎలక్ట్రాన్‌లకు చాలా తక్కువ ద్రవ్యరాశి ఉంటుంది. ఎలక్ట్రాన్ ద్రవ్యరాశి (m e ) = 9,1093897 x 10 -31 kg, న్యూట్రాన్ ద్రవ్యరాశి (m n ) = 1,6749286 x 10 -27 kg, మరియు ప్రోటాన్ ద్రవ్యరాశి (m p ) = 1,6726231 x 10 -27 kg.
విద్యుత్ ఆవేశం యొక్క పరిమాణం
ఎలక్ట్రాన్లు రుణాత్మక ఆవేశం కలిగి ఉంటాయి, ప్రోటాన్లు ధనాత్మక ఆవేశం కలిగి ఉంటాయి మరియు న్యూట్రాన్లు విద్యుత్ పరంగా తటస్థంగా ఉంటాయి. పరమాణు కేంద్రకాన్ని ఏర్పరిచే ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్లు క్వార్క్‌లతో కూడి ఉంటాయి, వీటి ఆవేశాలు ఎలక్ట్రాన్ల ఆవేశంలో సుమారుగా 1/3వ వంతు మరియు 2/3వ వంతు ఉంటాయి. క్వార్క్‌లు పరమాణువులను ఏర్పరిచే అతి చిన్న కణాలు, కానీ ఇప్పటివరకు క్వార్క్‌లు ఒంటరిగా ఏక కణాలుగా ఉన్నట్లు కనుగొనబడలేదు.
ఎలక్ట్రాన్ ఆవేశం లేదా ప్రోటాన్ ఆవేశం యొక్క పరిమాణం ఆవేశానికి ప్రాథమిక ప్రమాణం. ఒక వస్తువు యొక్క విద్యుత్ ఆవేశం యొక్క పరిమాణం, ఎలక్ట్రాన్ ఆవేశం లేదా ప్రోటాన్ ఆవేశం యొక్క గుణకంగా ఉంటుంది. దీనిని క్వాంటైజ్డ్ ఆవేశం అంటారు . ఉదాహరణకు, మనం ఉపయోగించే కరెన్సీలో అతి చిన్న విలువ 100 రూపియాలు అయితే, ఒక వ్యక్తి వద్ద ఉన్న డబ్బు మొత్తం, ఆ అతి చిన్న కరెన్సీ అయిన 100 రూపియాల గుణకాలలో వ్యక్తమవుతుంది. ఉదాహరణకు, నా వద్ద ఉన్న డబ్బు మొత్తం 100.000 మరియు ఈ 100.000ను 100తో భాగించవచ్చు. నా వద్ద ఉన్న డబ్బు మొత్తం 100.002 అయితే వింతగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే 2 రూపియాల విలువ లేదు. అదేవిధంగా, ఒక వస్తువు యొక్క ఆవేశ పరిమాణం కూడా. ఎలక్ట్రాన్ ఆవేశం -e మరియు ప్రోటాన్ ఆవేశం +e. ఒక వస్తువు యొక్క ఆవేశం e లేదా 1,60 x 10⁻¹⁹ కూలంబ్ యొక్క గుణకంగా ఉంటుంది మరియు దీనిని Q = ±Ne ద్వారా వ్యక్తపరచవచ్చు. Q = ఆవేశం యొక్క పరిమాణం, ± ఆవేశం యొక్క రకాన్ని సూచిస్తుంది, N = పూర్ణసంఖ్య, e = 1,60 x 10 -19 కూలంబ్.
వస్తువులలో విద్యుత్ ఛార్జ్
ఒక పరమాణువులో ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య ప్రోటాన్ల సంఖ్యకు సమానంగా ఉంటే, ఆ పరమాణువులోని మొత్తం విద్యుత్ ఆవేశం సున్నా అవుతుంది మరియు ఆ పరమాణువు తటస్థంగా ఉంటుంది, అంటే దానికి ఎటువంటి విద్యుత్ ఆవేశం ఉండదు. ఒక తటస్థ పరమాణువులోని ప్రోటాన్లు లేదా ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యను పరమాణు సంఖ్య (Z) అంటారు . ప్రోటాన్ల కంటే ఎలక్ట్రాన్లు ఎక్కువగా ఉంటే, ఆ పరమాణువు రుణావేశం కలిగి ఉంటుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, ప్రోటాన్ల కంటే ఎలక్ట్రాన్లు తక్కువగా ఉంటే, ఆ పరమాణువు ధనావేశం కలిగి ఉంటుంది. రుణావేశం గల పరమాణువులను రుణ అయాన్లు అని , ధనావేశం గల పరమాణువులను ధనావేశం గల అయాన్లు అని అంటారు . ఒక పరమాణువు నుండి ఎలక్ట్రాన్లను గ్రహించడం లేదా విడుదల చేసే ప్రక్రియను అయనీకరణం అంటారు . ఒక పరమాణువు ఆవేశం కలిగి ఉందని చెప్పినప్పుడు, దాని మొత్తం ఆవేశం లేదా నికర ఆవేశాన్ని సూచిస్తాము. ఉదాహరణకు, ఒక పరమాణువులో 10 ఎలక్ట్రాన్లు మరియు 7 ప్రోటాన్లు ఉన్నాయి. ఈ పరమాణువు రుణావేశం కలిగి ఉంటుంది, ఎందుకంటే దానిలో 3 అదనపు రుణావేశ ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్నాయి. కాబట్టి ఈ పరమాణువు యొక్క నికర ఆవేశం 3, మరియు పరమాణు ఆవేశం యొక్క రకం రుణాత్మకం. 3, 7, 10 అనే సంఖ్యలు కేవలం సులభంగా అర్థం చేసుకోవడానికి ఇచ్చిన ఉదాహరణలు మాత్రమే. వాస్తవానికి, ఒక వస్తువు యొక్క విద్యుత్ ఆవేశం అనేది ఎలక్ట్రాన్ ఆవేశం లేదా ప్రోటాన్ ఆవేశానికి గుణకంగా ఉంటుంది.
ఒక వస్తువులో ప్రోటాన్ల సంఖ్యకు సమానంగా ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటే, ఆ వస్తువు తటస్థంగా ఉంటుంది లేదా దానికి ఎటువంటి విద్యుత్ ఆవేశం ఉండదు. ఒక వస్తువులో ప్రోటాన్ల కంటే ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటే, ఆ వస్తువు రుణావేశాన్ని కలిగి ఉంటుంది, దీనికి విరుద్ధంగా, ఒక వస్తువులో ప్రోటాన్ల కంటే తక్కువ ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటే, ఆ వస్తువు ధనావేశాన్ని కలిగి ఉంటుంది. మొదట తటస్థంగా ఉన్న ఒక వస్తువుకు ఎలక్ట్రాన్లను జోడించడం ద్వారా దానిని రుణావేశం గలదిగా చేయవచ్చు, అదేవిధంగా ఒక వస్తువులోని ఎలక్ట్రాన్లను తగ్గించడం ద్వారా దానిని ధనావేశం గలదిగా చేయవచ్చు.
