Sarcina electrică este o proprietate a obiectelor care poate fi pozitivă sau negativă și poate fi transferată între obiecte prin diferite mecanisme. Sarcina este conservată în sisteme închise, nu poate fi creată sau distrusă, ci doar transferată de la un obiect la altul, iar momentul în care două obiecte încărcate cu sarcini egale și opuse se află în apropiere, forțele dintre ele se anulează, rezultând o forță netă zero pe obiectele implicate.
Cuantificarea sarcinii
Sarcina electrică este cuantificată în unitatea fundamentelor Sistemului Internațional: coulombul (C). Cea mai mică unitate de sarcină pozitivă posibilă, exprimată cu patru cifre semnificative, este +1,602 × 10⁻¹⁹ C, iar cea mai mică sarcină negativă posibilă este -1,602 × 10⁻⁹ C; aceste valori sunt exact egale. În sistemul SI, o sarcină de această magnitudine este cea minimă ce poate exista la nivel electronic.
O altă formulare a conceptului spune: sarcina totală a unui sistem închis este o cantitate conservată. Dacă o sarcină negativă ar dispărea de pe un banc de laborator și ar apărea pe Lună, conservarea sarcinii ar rămâne în continuare valabilă în cadrul principiului general, deși în practică astfel de transferuri nu au loc într-un sistem închis.
Structura materiei la nivel atomic
La nivel microscopic, atomii sunt alcătuiți din particule încărcate pozitiv (protoni) în nucleu și particule încărcate negativ (electronii) care formează un nor în jurul nucleului. Încărcarea totală a atomului neutru este zero, întrucât sarcinile pozitive din nucleu sunt echilibrate de sarcinile negative din norul electronic.
Primele observații despre sarcina negativă au fost asociate cu razele catodice studiate în 1897 de J. J. Thomson. Experimentele sale au demonstrat că aceste orde de particule erau încărcate negativ, iar raportul sarcină-masă al particulei indica faptul că masa era foarte mică.
În 1908, Ernest Rutherford a demonstrat existența nucleului pozitiv în interiorul atomului, ocupând un volum foarte mic, dar având peste 99% din masa atomului. Electronii încărcați negativ orbitează în jurul nucleului, formând un nor electric în jurul nucleului.
Odată cu descoperirea neutronului în 1932, nucleul de heliu și alte nuclee au fost înțelese ca fiind compuse din protoni și neutroni, înconjurați de un nor de electroni. Neutronul, deși neutru electric, are masă aproape egală cu masa protonului, iar această asimetrie mică contribuie la înțelegerea structurii nucleare.
Ionii și mutațiile sarcinii
Un atom neutru poate pierde electroni pentru a forma ioni pozitivi sau poate primi electroni pentru a forma ioni negativi. Electronii cu masă foarte mică pot fi îndepărtați sau adăugați, modificând sarcina netă a atomului, fără a-i schimba tipul de atom.
Energia potențială asociată diferenței de sarcină între două puncte ale câmpului electric este definită ca diferența de potențial electric (ΔV) și poate fi exprimată în termeni de lucru mecanic efectuat asupra sarcinii electrice în deplasarea dintre cele două puncte. În general, diferența de potențial este notată cu U sau ΔV, iar relația cu câmpul electric este dată de lucrul efectuat în deplasarea unității de sarcină între cele două puncte.
Expresii ale sarcinii în discuții clasice
În practică ți se poate spune: „Să presupunem că avem o sarcină de 3 μC” sau „Six sarcini sunt situate în vârfurile unui hexagon obișnuit”. O sarcină nu este o particulă în sine, ci o proprietate a unei particule; această terminologie este însă atât de comună încât este utilizată frecvent în literatură de specialitate și în manualele universitare.
Conservarea sarcinii în experimente
În experimentele reale, dacă există un flux măsurabil de sarcini în sau în afara sistemului, aceasta poate indica că sarcina totală locală nu este închisă în acel moment. Totuși, în interiorul sistemului închis, sarcina netă este conservată, chiar dacă particulele se pot muta sau se pot anula efectele lor electrice.
Concluzii istorice despre sarcină și particule
În evoluția teoriilor despre atom, experiențe precum cele cu raze catodice și modelele nucleare au condus la înțelegerea structurii atomice: electronii în norul înconjurător, nucleul format din protoni și neutroni, dar și existența diferitelor particule subatomice descoperite ulterior, cum ar fi pioni, neutrini și quarci.
Sursa: University Physics (OpenStax), traducere de Nicolae Sfetcu. Electrizarea este fenomenul prin care corpurile trec din stare neutră în stare încărcată sau se îmbogățesc cu sarcină electrică. Sarcina electrică q, Q este o mărime fizică scalarmă ce caracterizează starea de electrizare a corpurilor. SI = 1C (Coulomb). Sarcina electrică poate fi pozitivă sau negativă. Puternic legată de ideea conservării, sarcina electrică este o mărime fizică cuantificată. Diferența de potențial electric ΔV reprezintă lucrul mecanic efectuat de câmpul electric pentru a deplasa unitatea de sarcină între două puncte, cu semnificații comune precum tensiunea electrică.
Ce este un atom? | Emisiunea Dr. Binocs | Cele mai bune videoclipuri de învățare pentru copii | Peekaboo Kidz
tags: #sarcina #electrica #este #marimea #fizica #ce
Postări populare:
- cum se dezvoltă embrionul în timpul sarcinii
- Ghid complet: termometre pentru bebeluși și cum să le alegi
- Paltone bebe fetite din blana: confort, calitate și eleganță în sezonul rece
- Vezi cum s-a schimbat legislația avortului în Virginia de-a lungul timpului
- Paturici bebe personalizate cu nume pentru momente speciale