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 protoni 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 sarcină 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 găsite doar în combinații).
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.
- 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 compun. 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 să preia sau să dea electroni, și apoi să mențină o sarcină netă pozitivă sau negativă 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 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 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.
Unități electrice de măsură
Unitățile standard SI folosite pentru măsurarea tensiunii, curentului și rezistenței sunt Volt [V], Amper [A] și Ohm [Ω] respectiv. Uneori în circuitele și sistemele electrice sau electronice este necesar să se folosească multipli sau submultipli (fracții) ale acestor unități standard, atunci când cantitățile măsurate sunt foarte mari sau foarte mici.
Următorul tabel prezintă o listă a unora dintre unitățile electrice standard de măsură utilizate în formulele electrice și valorile componentelor. Unități electrice standard, multipli și submultipli. Există o gamă largă de valori întâlnite în ingineria electrică și electronică între o valoare maximă și o valoare minimă a unei unități electrice standard. De exemplu, rezistența poate fi mai mică de 0,01Ω sau mai mare de 1.000.000Ω. Folosind multiplii și submultipli ai unității standard putem evita să scriem prea multe zero pentru a defini poziția punctului zecimal. Tabelul de mai jos prezintă numele și abrevierile.
Deci, pentru a afișa unitățile sau multiplii de unități pentru rezistență, curent sau tensiune, am folosi ca exemplu:
- 1 kV = 1 kilovolt (1000 volți).
- 1 mA = 1 mili amper (1/1000 de amper).
- 47 kΩ = 47 kilo-ohmi (47 mii ohmi).
- 100 μF = 100 micro-farads (100/1 000 000 de Farad).
- 1 kW = 1 kilo-watt (1000 wați).
- 1 MHz = 1 mega-hertz (un milion de Hertz).
Pentru a converti de la un prefix la altul, este necesar să multiplicați sau să împărțiți prin diferența dintre cele două valori. De exemplu, convertiți 1 MHz în kHz. Un MHz reprezintă 1 000 000 Hz, iar 1 kHz reprezintă 1 000 Hz, deci 1 MHz este de o mie de ori mai mare decât 1 kHz. Pentru a converti Mega-hertz în Kilo-hertz, se înmulțește Mega-hertz cu o mie. Dacă ar fi să convertim kilo-hertzul în Mega-hertz, ar trebui să ne împărțim cu o mie. O metodă alternativă este să mutați punctul zecimal fie la stânga, fie la dreapta, în funcție de necesitatea multiplicării sau împărțirii.
Pe lângă unitățile electrice "standard" de măsură prezentate, se folosesc și alte unități pentru a indica valori precum:
- Wh - Watt-oră, cantitatea de energie electrică consumată de un circuit într-o perioadă de timp. De exemplu, un bec consumă 100 de wați timp de o oră. Este utilizat în mod obișnuit sub formă de Wh, kWh sau MWh.
- dB - Decibel, o unitate logaritmică folosită pentru a reprezenta raportul dintre intrare și ieșire în sisteme audio sau difuzoare. Exemplu: raportul în dB al unei tensiuni de intrare la o tensiune de ieșire este 20 log10 (Vout/Vin).
- θ - Unghiul de fază, diferența de fază între formele de undă ale tensiunii și curentului. Se măsoară în grade sau radiani.
- ω - Frecvența unghiulară, utilizată mai ales în circuitele de curent alternativ pentru relația fazorială dintre două sau mai multe forme de undă. ω = 2πƒ, unități radiani pe secundă (rad/s).
- τ - Constanta de timp, timpul necesar ca ieșirea unui circuit de impedanță să atingă aproximativ 63,7% din valoarea sa maximă după aplicarea unei intrări impulso sau trepte.
Notă despre cuantificare și conservarea sarcinii
Sarcina electrică este o proprietate conservată; ele se păstrează într-un sistem izolat, iar suma sarcinilor pozitive este mereu Egală cu suma sarcinilor negative într-un sistem neutru. În absența acestei conservări, ar fi imposibilă descrierea multiplicității interacțiunilor între particule subatomice.
Sarcină electrică și câmpuri electrice
tags: #unitatea #de #masura #pentru #sarcina #electrica
Postări populare:
- Ce este sindromul benzilor amniotice? Cauze, manifestări și opțiuni de tratament
- Interpreting results: cum afecteaza Utrogestan testul Papanicolau si modificarile tisulare
- Cum funcționează dispozitivul Chicco pentru împiedicarea țânțarilor
- Tot ce trebuie să știi despre diversificarea sugarului: recomandări și etape
- Semnele frecvente ale mișcărilor fetale în sarcină și cum să le interpretezi