Ładunek elektryczny
Ładunek elektryczny jest podstawową właściwością elektronów, protonów i innych subatomowych cząstek. Elektrony są ładowane ujemnie, podczas gdy protony są ładowane dodatnio. Rzeczy, które są naładowane ujemnie i rzeczy, które są dodatnio naładowane, przyciągają się (przyciągają) do siebie. To sprawia, że elektrony i protony kleją się do siebie, tworząc atomy. Rzeczy o tym samym ładunku odpychają się od siebie (odpychają się). Nazywa się to Prawem Ładunków. Zostało ono odkryte przez Charlesa-Augustina de Coulomba. Prawo, które opisuje jak silnie ładunki ciągną i pchają się nawzajem, nazywa się Prawo Coulomba.
Rzeczy, które mają równe liczby elektronów i protonów są neutralne. Rzeczy, które mają więcej elektronów niż protonów są naładowane ujemnie, podczas gdy rzeczy, które mają mniej elektronów niż protonów są naładowane dodatnio. Rzeczy o tym samym ładunku odpychają się od siebie. Rzeczy, które mają różne ładunki przyciągają się wzajemnie. Jeśli to możliwe, to ta, która ma zbyt wiele elektronów, da wystarczająco dużo elektronów, by dopasować liczbę protonów do tej, która ma zbyt wiele protonów, by zmieścić w sobie ładunek elektronów. Jeżeli będzie tylko tyle elektronów, że będą one pasować do dodatkowych protonów, to te dwie rzeczy nie będą się już przyciągać. Kiedy elektrony przemieszczają się z miejsca, w którym jest ich za dużo, do miejsca, w którym jest ich za mało, nazywa się to prądem elektrycznym.
Kiedy człowiek potasuje nogami po dywanie, a następnie dotyka mosiężnej klamki, może zostać porażony prądem elektrycznym. Jeśli jest wystarczająco dużo dodatkowych elektronów, wtedy siła z jaką te elektrony odpychają się od siebie może być wystarczająca, aby niektóre z nich przeskoczyły przez szczelinę pomiędzy osobą a gałką. Długość iskry jest miarą napięcia lub "ciśnienia elektrycznego". Liczba elektronów, które przemieszczają się z jednego miejsca do drugiego na jednostkę czasu mierzona jako amperaż lub "szybkość przepływu elektronów".
Jeśli dana osoba otrzyma ładunek dodatni lub ujemny, może to spowodować, że jej włosy staną się twarde, ponieważ ładunki w każdym z nich odsuną je od innych.
Ładunek elektryczny odczuwalny po uderzeniu klamką lub innym przedmiotem wynosi zazwyczaj od 25 do 30 tys. woltów. Jednak prąd elektryczny płynie tylko przez krótki czas, więc przepływ elektronów przez ciało człowieka nie powoduje uszkodzeń fizycznych. Z drugiej strony, gdy chmury nabierają ładunków elektrycznych, mają jeszcze wyższe napięcia, a natężenie (ilość elektronów, które przepłyną w czasie uderzenia pioruna) może być bardzo wysokie. Oznacza to, że elektrony mogą przeskakiwać z chmury do ziemi (lub z ziemi do chmury). Jeśli te elektrony przejdą przez człowieka, to porażenie prądem elektrycznym może go spalić lub zabić.
Eksperyment historyczny
Poniższy eksperyment został opisany przez JamesaClerk Maxwella w pracy A Treatise on Electricity and Magnetism (1873). Normalnie szkło i żywica są neutralnie naładowane. Jeśli jednak zostaną potarte, a następnie rozdzielone, będą mogły się wzajemnie przyciągać.
Jeśli drugi kawałek szkła zostanie potarty drugim kawałkiem żywicy, zobaczymy następujące rzeczy:
- Te dwa kawałki szkła odpychają się od siebie.
- Każdy kawałek szkła przyciąga każdy kawałek żywicy.
- Te dwa kawałki żywicy odpychają się od siebie.
Jeśli obiekt naładowany i nienaładowany zostanie połączony, przyciąganie będzie bardzo słabe.
Mówi się, że ciała, które są w stanie przyciągać lub odpychać rzeczy w ten sposób, są "zelektryfikowane" lub "naładowane elektrycznością". Kiedy dwie różne substancje są ścierane razem, powstaje ładunek elektryczny, ponieważ jedna z nich daje elektrony drugiej. Powodem jest to, że atomy w tych dwóch substancjach mają nierówną moc przyciągania elektronów. Zatem ten, który jest bardziej zdolny do przyciągania elektronów, będzie pobierał elektrony od tego, który ma mniejszą siłę przyciągania. Jeżeli szkło zostanie otarte o coś innego, to może dawać lub przyjmować elektrony. To, co się wydarzy, zależy od tego, co jest inne.
Rzeczy, które zabrały elektrony są nazywane "ujemnie naładowanymi", a rzeczy, które zrezygnowały z elektronów są nazywane "dodatnio naładowanymi". Nie ma żadnego szczególnego powodu dla tych nazw. Jest to po prostu arbitralna (losowo wybrana) konwencja (umowa).
Poza tym, że ciało jest zelektryfikowane przez tarcie, może być zelektryfikowane na wiele innych sposobów.
Powiązane strony
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest ładunek elektryczny?
O: Ładunek elektryczny jest podstawową właściwością elektronów, protonów i innych cząstek subatomowych. Elektrony są naładowane ujemnie, a protony dodatnio. Rzeczy, które mają taki sam ładunek, odpychają się od siebie (odpychają się).
P: Kto odkrył prawo ładunków?
O: Prawo ładunków zostało odkryte przez Charlesa-Augustina de Coulomba.
P: Co opisuje prawo Coulomba?
O: Prawo Coulomba opisuje, jak silnie ładunki przyciągają się i naciskają na siebie.
P: Czym różnią się przedmioty neutralne od tych, które mają ładunki dodatnie lub ujemne?
O: Obiekty, które mają równą liczbę elektronów i protonów są neutralne, natomiast obiekty, które mają więcej elektronów niż protonów są naładowane ujemnie, a obiekty, które mają mniej elektronów niż protonów są naładowane dodatnio.
P: Co się dzieje, gdy dwa obiekty o różnych ładunkach stykają się ze sobą?
O: Gdy dwa obiekty o różnych ładunkach zetkną się ze sobą, będą się przyciągać - jeśli to możliwe, ten, który ma za dużo elektronów, odda tyle elektronów, aby dopasować liczbę protonów w tym, który ma za dużo protonów do swojego ładunku elektronów. Jeśli jest tylko tyle elektronów, aby dopasować się do dodatkowych protonów, wtedy te dwie rzeczy nie będą się już przyciągać.
P: Jak powstaje prąd elektryczny?
O: Kiedy elektrony przemieszczają się z miejsca, gdzie jest ich za dużo, do miejsca, gdzie jest ich za mało, to nazywamy to prądem elektrycznym.
P: Dlaczego wstrząsy elektryczne mogą być niebezpieczne w niektórych przypadkach, a w innych nie?
O: Wstrząsy elektryczne odczuwane przy uderzeniu klamką lub innym przedmiotem mają zazwyczaj wartość od 25 do 30 tysięcy woltów; ponieważ jednak prąd elektryczny płynie tylko przez chwilę, nie powoduje szkód fizycznych. Z drugiej strony, gdy chmury nabierają ładunków elektrycznych, mają jeszcze wyższe napięcie, a amperaż (liczba elektronów, które przepłyną w wyniku uderzenia pioruna) może być bardzo wysoki - oznacza to, że jeśli te elektrony o wysokim napięciu/wysokim amperażu przejdą przez człowieka, mogą go poparzyć lub zabić.
