Sarcina este un termen tehnic utilizat pentru a indica faptul că există forţe electrice ce se exercită asupra unui obiect. Spunem acest lucru pentru a se face distincția de utilizarea comună, în care termenul este folosit fără discriminare pentru orice problemă de ordin electric. Două tipuri de sarcină
Două tipuri de sarcină și caracteristicile lor
Se pot aduna o mulţime de date privind forţele electrice exercitate între diferite corpuri încărcate diferit. De exemplu, am descoperit că blana pisicii frecată de blana unui iepure va atrage sticla, dacă aceasta din urmă a fost frecată anterior de mătase. Cum putem înţelege ceva din toate acestea? Lucrurile sunt simple dacă observăm că sunt doar două tipuri de sarcini. Să presupunem că frearea blănii de pisică de blana de iepure reprezintă modelul A, iar frecarea sticlei de o bucată de mătase reprezintă modelul B. Vom vedea că nu există niciun model „C”. Orice obiect electricificat prin orice metodă se va comporta ca modelul A, atrăgdând obiecte pe care A le atrage şi respingându-le pe acelea pe care A le respinge sau se comportă ca modelul B, arătând aceleaşi forţe de atracţie şi respingere ca şi B. Modelele A şi B sunt întotdeauna caracterizate de interacţiuni opuse.
Un Coulomb poate exista în două Axe: fiecare tip poate exista în cantităţi diferite. Unitatea de măsură pentru sarcina electrică este coulombul, definit după cum urmează: Un coulomb (C) reprezintă cantitatea de sarcină electrică care face ca o forţă de 9,0×10^9 N să fie exercitată între două corpuri punctiforme cu sarcina de 1 C, aflate la distanţa de 1 m. Cantitatea de sarcină se notează cu q. Factorul numeric din definiţie este o constantă. Definiţia este atribuită corpurilor punctiforme (corpuri foarte mici), deoarece, în caz contrar, distanţa între diferite părţi ale corpurilor respective ar deveni inegală.
Experimentele arată ca toate metodele de a freca sau a încărca electric în alt fel obiecte implică două obiecte şi ambele vor sfârşi încărcate electric. Dacă un obiect va acumula o anumită cantitate de un anumit tip de sarcină, atunci celălalt va fi încărcat cu aceeaşi cantitate, dar alt tip de sarcină. Acest lucru lasă loc multor interpretări, dar ideea este că elementele fundamentale ale materiei sunt de două feluri, fiecare cu tipul său de sarcină. Prin frecatul obiectelor între ele se transferă anumite particule de la unul la celălalt. Aşadar, un obiect neîncărcat electric poate avea o mare cantitate ale ambelor tipuri de sarcină, însă cantităţile sunt egale şi sunt distribuite în acelaşi fel în acesta. Din moment ce A respinge orice obiect pe care B îl atrage, şi viceversa, atunci forţa rezultantă dintre acest obiect şi oricare altul va fi egală cu 0.
Utilizarea semnului "+" şi "-" pentru sarcină
Deoarece cele două tipuri de sarcină tind să îşi anuleze forţele reciproc, are sens să utilizăm semnele "+" şi "-" şi să discutăm despre sarcina totală a unui obiect. Este la alegerea fiecăruia cum pune semnul "+" şi "-". Benjamin Franklin a decis să folosească semnul negativ pentru obiectul A, dar asta nu are importanţă atâta timp cât rezultatele sunt consecvente. Un obiect cu o sarcină totală egală cu 0 (are aceeaşi cantitate ale ambelor tipuri de sarcină) este neutru din punct de vedere electric.
Legea lui Coulomb
O sumă considerabilă de observaţii experimentale pot fi sintetizate după cum urmează: Legea lui Coulomb: mărimea forţei care acţionează între obiectele punctiforme încărcate electric la distanţa r (r este raza sferei) este dată de ecuaţia în care constanta k= 9,0 x 10^9 N*m^2 / C^2. Forţa este de atracţie dacă sarcinile sunt de semne diferite, respectiv de respingere dacă sarcinile au acelaşi semn.
Forţa rezultantă între două obiecte încărcate este determinată de semnele sarcinilor lor. Conservarea sarcinii arată că, folosind semnele “+” şi “-“, cantitatea totală de sarcină se conservă. De aceea atunci când frecăm două obiecte neîncărcate electric, unul obţine o anumită cantitate al unui tip de sarcină, iar celălalt o cantitate egală al celuilalt tip de sarcină.
Forţe electrice care implică obiecte neutre din punct de vedere electric
Aşa cum este arătat în figura b, un obiect încărcat electric poate atrage obiecte neîncărcate. În figura c, banda este încărcată cu sarcină pozitivă. Particulele mobile din hârtie vor răspunde forţelor din bandă, făcând ca un capăt al hârtiei să devină încărcat cu sarcină negativă, iar celălalt cu sarcină pozitivă.
Modelul atomului: hidrogen şi heliu
Odată, un student a spus că tatăl său, electrician, nu credea că electronii ar genera curentul electric prin cablu, deoarece cablul este solid, iar particulele care treceau prin el l-ar perfora atât de mult încât l-ar descompune. Înainte de 1905 fizicienii ştiau despre circuitele electrice, dar nu despre particulele subatomice. Se pot evita aceste confuzii trecând în revistă modul în care este alcătuit atomul:
- Proton - sarcina electrică: +e; masa: în funcţie massae protonului: 1; poziţia în atom: în nucleu.
- Neutron - sarcina electrică: 0; masa, în funcţie masa protonului: 1,001; poziţia în atom: în nucleu.
- Electron - sarcina electrică: -e; masa, în funcţie masa protonului: 1/1836; poziţia în atom: orbitează nucleul.
Simbolul "e" din tabel este abrevierea pentru 1,60×10^-19 C. Sarcina unui electron este practic -e, iar valoarea exactă a sarcinii elementare este utilizată în calcule coulombiene pentru a determina forţele dintre particule sau între obiecte încărcate.
Legea lui Coulomb - Forța electrică netă și sarcinile punctuale
tags: #care #este #sarcina #electrica #a #unui