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, iar sarcinile de același semn se resping în timp ce cele de semne opuse se atrag. Sarcina electrică este o proprietate conservată; încărcarea netă a unui sistem izolat nu se poate schimba. În materia obișnuită, sarcina negativă este purtată de electroni, iar sarcina pozitivă este purtată de protonii din nucleele atomilor.
Unitatea derivată SI a sarcinii electrice este coulomb (C). În ingineria electrică, este obișnuită utilizarea amper-orei (Ah), iar în chimie se folosește sarcina elementară (e) ca unitate. Simbolul Q indică adesea sarcina. Sarcina este cuantizată în multiplii întregi de unități mici, iar sarcina elementară e ≈ 1,602×10^-19 C reprezintă cea mai mică sarcină fundamentală care poate exista liberă. Această cuantificare este motivul pentru care particulele libere au sarcini distincte și nu valori continue.
O sarcină electrică creează un câmp electric, iar dacă se mișcă, generează un câmp magnetic. Combinația acestor câmpuri formează câmpul electromagnetic, care interacționează cu sarcinile sub formă de forță electromagnetică - una dintre cele patru forțe fundamentale ale fizicii. Sarcina este o proprietate fundamentală a formelor de materie, favorizând atracția sau repulsia electrostatică în prezența altor materiale. În fiziologie, chimie și electricitate, sarcina este o proprietate caracteristică a multor particule subatomice și a obiectelor macroscópice.
În materialele obișnuite, sarcina negativă este purtată de electroni, iar sarcina pozitivă de protoni. Dacă există mai mulți electroni decât protoni într-o bucată de materie, sarcina este negativă; dacă există mai puțini, este pozitivă; iar dacă numerele sunt egale, obiectul este neutru. Proporția dintre sarcinile particulelor determină interacțiunile dintre ele: sarcinile cu semnuri identice se resping, iar cele cu semne opuse se atrag. Legea lui Coulomb cuantifică forța electrostatică dintre două particule: 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 sale componente. Un ion este un atom sau grup de atomi care a pierdut unul sau mai mulți electroni (cation cu sarcină pozitivă netă) sau a câștigat electroni (anion cu sarcină negativă netă). În timpul formării obiectelor macroscopice, atomii și ionii se combină deseori în structuri neutre din punct de vedere electric. Uneori, obiectele macroscopice conțin ioni distribuiți rigid în material, dând o sarcină totală netă pozitivă sau negativă. Obiectele din materiale conductoare pot, de asemenea, să adopte sau să piardă electroni, menținând o sarcină netă într-un echilibru aproximativ constant.
Când sarcina netă a unui obiect este diferită de zero și nemișcată, fenomenul este cunoscut drept electricitate statică. Acesta poate fi produs prin frecarea a două materiale diferite (de exemplu, chihlimbar cu blană sau sticlă cu mătase). În acest fel, materialele neconductoare pot fi încărcate semnificativ, pozitiv sau negativ. Încărcarea dintr-un singur material este transferată către al doilea material, lăsând o sarcină opusă de aceeași magnitudine în spatele său. Chiar și atunci când sarcina netă este zero, distribuția de sarcină poate fi neuniformă datorită unui câmp electromagnetic extern sau moleculelor polare legate; în astfel de cazuri, obiectul este polarizat. Sarcina datorată polarizării este sarcină legată, în timp ce sarcina rezultată din câștigul sau pierderea electronilor din exterior se numește sarcină liberă.
Pe lanțul didactic, se prezintă adesea o lecție video despre cum se produce electrizarea corpurilor prin transferul electronilor între obiecte. Corpurile se pot electriza negativ (cu exces de electroni) sau pozitiv (cu deficit de electroni). Atomul neutru are sarcina electrică a electronilor egală cu cea a protonilor. În situații reale, corpurile neutre au sarcini egale negative și pozitive, iar interacțiunile dintre sarcini de același semn duc la respingere, iar cele de semn opposit atrag.
Cum se evidențiază sarcina în experimente și în viața de zi cu zi
Corpurile încărcate static pot fi apoi analizate prin diverse metode experimentale, iar legile care guvernează interacțiunea lor, cum ar fi Legea lui Coulomb, stau la baza predicției forțelor dintre particule. Experimentele istorice, precum cele ale lui Michael Faraday privind electroliza și observațiile lui Robert Millikan despre sarcina elementară prin picătura de ulei, au demonstrat în mod direct natura discretă a sarcinii electrice.
În obiecte macroscopice, distribuția sarcinilor poate fi rezultatul aranjamentelor de atomi și ioni și a eventualelor interacțiuni cu câmpuri exterioare. Înțelesul fundamental al sarcinii se extinde din microunitați în atomi până la sistemele electrice complexe, unde părți ale circuitelor pot purta sarcini diferite, determinând comportamentul electric al ansamblului.
Electricitatea statică - Anuradha Bhagwat
tags: #efectul #de #sarcina #electronica