Campul electric al unei sarcini punctuale negativă. Sarcina electrică este proprietatea fizică a materiei care o face să simtă o forță atunci când este plasată într-un câmp electromagnetic. Există două tipuri de sarcini electrice: pozitive și negative (transportate în mod obișnuit prin protoni și, respectiv, electroni). Sarcinile de semn opus se atrag și cele de același semn se resping. Un obiect în absența unei sarcini nete este numit neutru. Unitatea derivată SI a sarcinii electrice este coulomb (C). În ingineria electrică, este, de asemenea, obișnuită utilizarea amper-orei (Ah), și în chimie este obișnuit să se utilizeze sarcina elementară (e) ca unitate. Simbolul Q indică adesea sarcina.
Sarcina electrică este o proprietate conservată; încărcarea netă a unui sistem izolat, cantitatea de sarcină pozitivă minus cantitatea de sarcină negativă, nu se poate schimba. Sarcina electrică este transportată prin particule subatomice. În materia obișnuită, sarcina negativă este purtată de electroni, iar sarcina pozitivă este purtată de protonii din nucleele atomilor. Dacă există mai mulți electroni decât protonii într-o bucată de materie, aceasta va avea o sarcină negativă, dacă sunt mai puțini va avea o sarcină pozitivă, și dacă vor fi în numere egale, va fi neutră.
Sarcina este cuantizată în multiplii întregi de unități mici individuale numite sarcina elementară, e, aproximativ 1,602×10^-19 coulombi, care este cea mai mică sarcină care poate exista liberă (particulele numite cuarci au sarcini mai mici, multiplii de 1/3e, dar sunt găsiți doar găsit în combinație).
Sarcinile electrice creează un câmp electric, iar în cazul în care se mișcă, generează și un câmp magnetic. Combinația câmpului electric și magnetic se numește câmpul electromagnetic, iar interacțiunea cu sarcinile este sursa forței electromagnetice, care este una dintre cele patru forțe fundamentale din fizică. Sarcina este proprietatea fundamentală a formelor de materie care prezintă atracție sau repulsie electrostatică în prezența altor materii. Sarcina electrică este o proprietate caracteristică a multor particule subatomice.
Sarcinile particulelor libere sunt multiplii întregi ai sarcinii elementare e; spunem că sarcina electrică este cuantizată. Michael Faraday, în experimentele sale de electroliză, a fost primul care a observat natura discretă a sarcinii electrice. Experiența cu picătura de ulei a lui Robert Millikan a demonstrat acest lucru în mod direct și a măsurat sarcina elementară. Prin convenție, sarcina unui electron este negativă, -e, în timp ce un proton este pozitiv, +e. Particulele încărcate ale căror sarcini au același semn se resping reciproc și particule ale căror sarcini au semne opuse se atrag.
Legea lui Coulomb cuantifică forța electrostatică dintre două particule, afirmând că forța este proporțională cu produsul sarcinilor lor și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele. Sarcina electrică a unui obiect macroscopic este suma sarcinilor electrice ale particulelor care o pot compune. Un ion este un atom (sau un grup de atomi) care a pierdut unul sau mai mulți electroni, dându-i o sarcină pozitivă netă (cation), sau care a câștigat unul sau mai mulți electroni, dându-i o sarcină negativă netă (anion).
În timpul formării obiectelor macroscopice, atomii constituenți și ionii se combină de obicei pentru a forma structuri compuse din compuși ionici neutri legați electric la atomi neutri. Uneori, obiectele macroscopice conțin ioni distribuiți în material, legați rigid în loc, dând o sarcină totală netă pozitivă sau negativă obiectului. De asemenea, obiectele macroscopice realizate din elemente conductoare pot, mai mult sau mai puțin ușor (în funcție de element), să preia sau să dea electroni, și apoi să mențină o infinitate netă negativă sau pozitivă netă la nesfârșit.
Atunci când sarcina electrică netă a unui obiect este diferită de zero și nemișcată, fenomenul este cunoscut drept electricitate statică. Acest lucru poate fi produs cu ușurință prin frecarea a două materiale diferite, cum ar fi un chihlimbar cu blană, sau sticlă cu mătase. În acest fel, materialele neconductoare pot fi încărcate într-un grad semnificativ, fie pozitiv, fie negativ. Încărcarea dintr-un singur material este mutată la celălalt material, lăsând o încărcătură opusă de aceeași mărime în spatele acestuia.
Chiar și atunci când sarcina netă a unui obiect este zero, sarcina poate fi distribuită neuniform în obiect (de exemplu, datorită unui câmp electromagnetic extern sau a unor molecule polare legate). În astfel de cazuri, obiectul se spune că este polarizat. Sarcina datorată polarizării este cunoscută drept sarcină legată, în timp ce sarcina pe un obiect produsă de electroni câștigați sau pierduți din afara obiectului se numește sarcină liberă.
Detalii despre unități și reprezentări
Unitatea derivată SI a sarcinii electrice este coulomb (C). În practică, pentru aplicații în inginerie electrică sau electronică, se folosesc și amper-ore (Ah) ca unitate de măsură pentru sarcina totală transportată de un flux de curent pe timp, iar în chimie este obișnuit să se utilizeze sarcina elementară (e) ca unitate. Simbolul Q indică adesea sarcina. Sarcina electrică este cuantificabilă în multipli întregi de unități mici, lucru exprimat de cuantizarea sarcinii.
Caracteristici ale materiei și polarizarea
Sarcinile electrice creează un câmp electric, iar dacă acestea se mișcă, generează și un câmp magnetic. Combinația câmpului electric și magnetic se numește câmpul electromagnetic, iar interacțiunea cu sarcinile este sursa forței electromagnetice. Un obiect poate fi polarizat dacă sarcina netă este zero dar distribuția sarcinilor nu este uniformă, datorită câmpurilor externe sau a dipolilor moleculari asociați. Sarcina legată apare ca efect al polarizării, în timp ce sarcina liberă rezultă din electroni câștigați sau pierduți în afara obiectului.
Sarcină electrică și câmpuri electrice
Concepții suplimentare
- Sarcinile sunt purtate de particule subatomice și pot fi negative sau pozitive, în funcție de tipul de particulă.
- Electronii poartă sarcina negativă (-e) iar protonii sarcina pozitivă (+e).
- Forța electrostatică dintre două sarcini este descrisă de Legea lui Coulomb.
- Un macroscopic obiect poate avea o sarcină netă pozitivă sau negativă sau poate fi neutru.
- Ionii sunt atomi sau grupuri de atomi cu sarcină netă pozitivă sau negativă.
tags: #densitatea #de #suprafata #a #sarcinii #electrice
Postări populare:
- Îngrijire pediatrică integrată în Transilvania: Secția de Pediatrie a Spitalului Județean de Urgență din Baia Mare
- ghid complet pentru vizita la ginecolog
- Cum se poate realiza testul de paternitate fără consimțământul mamei
- Aplicarea teoriei Inteligențelor Multiple în predare
- drepturi salariale ale femeilor însărcinate în administrația publică