Din legile lui Newton, se pot identifica mai multe fenomene fizice ca forțe. Forțele se manifestă prin efectul pe care îl au asupra unui obiect fizic: în special, ele determină accelerarea obiectului, schimbând impulsul acestuia. Forța gravitației acționează asupra tuturor obiectelor cu masă. Forța electrică acționează asupra tuturor obiectelor cu o proprietate numită sarcină. Forța electrică este mult mai puternică decât gravitația (în cele mai multe sisteme unde apar ambele), dar poate fi o forță de atracție sau o forță de repulsie, ceea ce conduce la efecte foarte diferite asupra obiectelor. Forța electrică ajută la menținerea atomilor împreună, deci este de importanță fundamentală în materie. Cu siguranță sunteți familiarizați cu dispozitivele electronice pe care le activați prin apăsarea unui comutator, de la calculatoare la telefoane mobile și televizor. Și ați văzut cu siguranță electricitatea într-un fulger în timpul unei furtuni puternice.
Dar, de asemenea, ați experimentat cel mai probabil efectele electrice în alte moduri, poate fără a realiza că a fost implicată o forță electrică. Probabil că ați experimentat fenomenul de electricitate statică: Când luați prima dată hainele dintr-un uscător, mulțe (nu toate) au tendința de a rămâne lipite; unele materiale pot fi foarte dificil de separat. Un alt exemplu se întâmplă dacă luați rapid un pulover de lână - puteți simți (și auzi) electricitatea statică atrăgându-vă hainele, și poate chiar și părul.
(Să presupunem că aduceți pieptănul aproape de niște benzi mici de hârtie; fâșiile de hârtie sunt atrase de pieptăn și chiar se agață de el (Figura 3). În bucătărie, trageți rapid o bucată de plastic afară de pe role; aceasta va avea tendința de a se agăța de cele mai multe materiale nemetalice (cum ar fi plasticul, sticla sau alimentele). Dacă frecați un balon pe perete pentru câteva secunde, acesta se va lipi de perete. (Figura 3 După ce v-ați folosit pieptănat, pieptănul atrage mici fâșii de hârtie de la distanță, fără contact fizic.
Motivul pentru aceste fenomene a fost descris încă din antichitate. Filosoful Tales din Milet (624-546 î.e.n.) a arătat că, atunci când chihlimbarul este frecat cu blană, se creează o forță care determină atracția blănii și a chihlimbarului. (Figura 4). Ambra de Borneo este exploatată în Sabah, Malaezia, iar când o bucată de chihlimbar este frecată cu o bucată de blană, chihlimbarul câștigă mai mulți electroni, rezultând o încărcare negativă netă. (Figura 5)
Atunci când materialele sunt frecate împreună, sarcinile pot fi separate, mai ales dacă un material are o afinitate mai mare pentru electroni decât altul (a) Atât chihlimbarul cât și țesătura sunt inițial neutre, cu sarcini pozitive și negative egale. (b) Atunci când sunt frecate împreună, o anumită sarcină negativă este transferată pe chihlimbar, lăsând țesătura cu o sarcină netă pozitivă. Diferența dintre cele două tipuri de sarcină electrică este în direcția forțelor electrice pe care le provoacă fiecare tip de sarcină: Aceste forțe sunt de respingere atunci când același tip de sarcină există pe două obiecte care interacționează, și de atracție atunci când sarcinile sunt de tipuri opuse.
Cel mai ciudat aspect al acestei forțe este că nu necesită un contact fizic între cele două obiecte pentru a provoca o accelerație. Acesta este un exemplu de așa-numită „forță cu rază lungă de acțiune”.
Fizicianul și omul de stat american Benjamin Franklin a demonstrat că forța electrică poate fi concentrată într-o „butelie de Leyda”, stocând cantități mari de sarcină electrică. Franklin a subliniat că comportamentul observat poate fi explicat prin presupunerea că unul dintre cele două tipuri de sarcină rămâne nemișcat, în timp ce celălalt tip de sarcină curge de la o bucată de folie la alta. El a sugerat că excesul de „lichid electric” se numește „electricitate pozitivă”, iar lipsa acestuia se numește „electricitate negativă”. Modelul lui a fost adoptat cu modificări minore în știința modernă. (Odată cu experimentele, această presupunere era pur teoretică, deoarece nu se putea determina semnul în mișcare. Din păcate, a fost net acceptat faptul că sarcinile care curg sunt negative, în timp ce cele rămase nemișcate sunt pozitive.)
Forța electrică poate fi atractivă sau repulsivă: dacă două obiecte interacționale poartă același semnal de sarcină, forța este respingătoare; dacă sarcinile sunt de semn opus, forța este atractivă. Mai precis, magnitudinea forței scade pe măsură ce pătratul distanței dintre cele două obiecte interacționate crește. Astfel, dacă distanța se dublează, forța devine o pătrime față de valoarea inițială.
Implicări și aplicații ale forțelor electrice
Forța electrică are rol fundamental în stabilirea structurii materiei: menține legături între electroni și nucleu, determinând configurația atomică și proprietățile materiilor. În medii cotidiene, aceasta explică funcționarea dispozitivelor electronice, interacțiunile de frecare electrică și fenomenele de electrificare statică observate în viața de zi cu zi. În plus, în tehnologie, concentrarea și controlul sarcinilor electrice permit funcționarea circuitelor, senzorilor și sistemelor de stocare a energiei.
| Fenomen | Descriere | Exemple |
|---|---|---|
| Respingererea la același semn | Forțele electrice dintre sarcini cu același semn sunt de respingere. | Desprinderea lenjeriei electrizate, obiecte lipite temporar |
| Atracția la semn opus | Forțele electrice dintre sarcini de semn opus sunt de atracție. | Atragerea hârtiei către un obiect încărcat, lipirea balonului |
| Forța la distanță | Nu necesită contact fizic; acțiune de lungă rază. | Electrizare statică, efecte în medii neconducătoare |
Această înțelegere a forțelor electrice a evoluat de la observațiile lui Tales din Milet, prin contribuțiile lui Gilbert, Franklin și ulterior dezvoltările teoretice ale electricității; diferența dintre cele două tipuri de sarcină și legile de atracție/respingere au rămas fundația modelelor actuale ale electricității.
Forțe electrostatice - Fizică GCSE
Este important de menționat că legea atractivității/respingerii, cum este formulată începând cu experimentul său, este complementară cu descrierile moderne ale interacțiunii dintre sarcini, în care intensitatea forței variază în funcție de distanță, mediul în care se află sarcinile și proprietățile materialelor implicate.
tags: #sarcinile #electrice #de #acelasi #semn #se
Postări populare:
- Ginecologi de gardă în Brașov: cum să te programezi și ce oferă clinicile
- Țesuturi embrionare: o analiză detaliată a foitelor embrionare
- Siguranța metotrexatului în sarcină la vârsta de 46 de ani
- Experiențe de utilizare ale modelului croșetat de iepure pentru bebe de 3 luni
- Maestria în Ginecologie în Alba Iulia – O privire detaliată