Sarcina electrică este o proprietate fundamentală a materiei, care determină capacitatea acesteia de a interacționa prin forțe electrostatice și electromagnetice.
Este unul dintre conceptele de bază în fizica clasică și cuantică, fiind sursa câmpului electric și un element ce definește intensitatea interacțiunilor dintre particule. Sarcina electrică sau cantitatea de electricitate este o mărime fizică ce exprimă din punct de vedere macroscopic o proprietate fundamentală a materiei care determină acesteia interacțiile prin câmp electromagnetic.
În natură, sarcinile există în două forme: pozitivă și negativă. Există două tipuri de sarcină electrică, pozitive și negative, determinate de particule subatomice, electronii și protonii. Cele două feluri de sarcini, (+) și (-) sunt de valoare egală în modul (simetrie valorică). Electronii, prin convenție au sarcina -1, iar protonii au sarcina opusă, +1. Quarkurile au o sarcină fracționară, de −1/3 sau +2/3.
Corpurile cu sarcini de semne opuse se atrag, iar cele cu sarcini de același semn se resping. În general, particulele cu sarcină de același semn se resping, iar cele de semne opuse se atrag. Aceste fenomene sunt descrise de legea lui Coulomb, care constituie baza analizei forțelor electrostatice dintre obiecte.
La nivel microscopic, sarcina este purtătoarea informației despre interacțiunile electromagnetice și participă în procese precum conducția electrică, ionizarea și recombinarea.
Sarcina electrică este caracteristică unor particule subatomice, și este cuantificată când este exprimată doar ca multiplu al așa-numitei sarcini elementare e, care are valoarea de 1,602·10-19 C (coulomb). Formal, sarcina electrică a unui corp trebuie să fie multiplu de sarcina elementară e (sarcina este cuantificată), dar deoarece este o cantitate macroscopică, cu multe ordine de mărime mai mare decât sarcina elementară, poate lua practic orice valoare reală.
Sarcina electrică a unui obiect macroscopic este suma sarcinilor electrice ale componentelor ce îl constituie. Adesea, sarcina electrică netă este zero, deoarece numărul de electroni din fiecare atom este egal cu numărul de protoni, și astfel sarcinile acestora se anulează reciproc. Situațiile în care sarcina netă este nenulă sunt denumite electricitate statică. Mai mult, chiar și când sarcina netă este zero, ea poate fi distribuită neuniform (de exemplu din cauza unui câmp electric extern), atunci spunându-se despre material că este polarizat), iar sarcinile legate de polarizare sunt numite sarcini legate (iar sarcinile în exces aduse din exterior se numesc sarcini libere).
Materia încărcată electric este influențată de câmpul electric, și în același timp produce câmp electric. Interacțiunea dintre o sarcină în mișcare și un câmp electromagnetic este sursa forței electromagnetice, care este una dintre cele patru forțe fundamentale.
O mișcare ordonată a particulelor încărcate într-o anumită direcție (în metale, aceste particule sunt electronii) este cunoscută sub numele de curent electric. În conductori electrici, cum ar fi metalele, sarcinile libere (de obicei electronii) pot migra sub influența câmpului electric, generând curent electric.
O „distrugere” a sarcinilor electrice, nu este posibilă; este vorba de „conservarea” sarcinilor (și a energiei asociate lor).
Unitatea de măsură în sistemul internațional pentru sarcina electrică este coulombul, care reprezintă aproximativ 6.024 × 1018 sarcini elementare (egale cu sarcina unui singur proton sau electron). Coulombul este definit ca fiind sarcina electrică sau cantitatea de electricitate care trece prin secțiunea transversală a unui conductor electric prin care trece un amper timp de o secundă. Simbolul Q este adesea folosit pentru a nota cantitatea de sarcină electrică.
Prezența și distribuția sarcinilor influențează câmpul și potențialul electric, iar în dinamica electromagnetică contribuie și la generarea câmpului magnetic.
Fenomele legate de sarcina electrică joacă un rol esențial în funcționarea circuitelor electronice, a dispozitivelor de măsurare, a sistemelor energetice și a tehnologiilor de procesare a semnalelor.
În electricitate și electromagnetism, capacitatea electrică este o mărime fizică scalară care exprimă proprietatea corpurilor conductoare electric de a înmagazina și păstra sarcini electrice. Ea se definește prin raportul dintre sarcina electrică a corpului izolat și potențialul său, exprimat față de un punct depărtat la infinit de potențial electric nul. Capacitatea electrică este numeric egală cu sarcina electrică care produce o variație unitară a potențialului electric al unui conductor electric izolat. Unitatea de măsură în SI este faradul, notat prin litera F. În SI, capacitatea electrică se măsoară deci în farad, notat prin litera F, care este egal cu coulomb ori volt la puterea minus unu.
Dispozitivul cel mai simplu pentru a se încărca cu electricitate este condensatorul cu plăci conductoare paralele (plane). Un condensator de acest fel are (constructiv) capacitatea direct proporțională cu suprafața plăcilor conductoare și invers proporțională cu distanța dintre ele.
Transfer Multisort Elektronik (TME) este unul dintre cei mai mari distribuitori globali de componente electronice, piese electrotehnice, echipamente de atelier și automatizare industrială. Catalogul include peste 1.000.000 de produse de la 1.300 de producători de top.
Condensatorul - noțiuni de bază [5]
Referințe:
- Vasile Tutovan, Electricitate și magnetism, vol. I, Editura Tehnică, 1984, p.
- Igor Tamm, (1952) Bazele teoriei electricității, Editura Tehnică, p.
- Theodor V. Ionescu (1968).
- Uman, Martin (1987) (PDF). All About Lightning. Dover Publications. ISBN 0-486-25237-X.
- Duffin, W.J. Sewell, Tyson (1902), The Elements of Electrical Engineering, Lockwood, p. 18.
- Solymar, L. Duffin, W.J.