Elektrostatyka
Przepływ prądu elektrycznego porównuje się niekiedy do przepływu wody. Jeśli w dwóch połączonych z sobą naczyniach w jednym będzie wyższy "słup" wody niż w drugim, to popłynie ona ze zbiornika o wyższym ciśnieniu do zbiornika o niższym ciśnieniu, aż ciśnienia (wysokości "słupa") się wyrównają.
Jeśli na jakimś elemencie (przedmiocie / obiekcie) jest zgromadzonych więcej ładunków elektrycznych - czyli powiemy, że element ma wyższy potencjał elektryczny (odpowiednik wysokości słupa wody) i gdy zostanie on połączony z innym, o niższym potencjale, to ładunki przepłyną tak, aby potencjały się wyrównały (analogia do wyrównania wysokości słupów wody).
Elektrony są wielokrotnie mniejsze od protonów
Pole elektrostatyczne
Ładunki i siły elektryczne
Atomy zbudowane są z jądra atomowego, które zbudowane jest z protonów i neutronów oraz elektronów Jedynie atom wodoru może mieć jądro zawierające tylko jeden proton (bez neutronu) oraz jeden elektron. Niewielki procent atomów wodoru może mieć jądro, które poza jednym protonem zawiera jeszcze jeden lub dwa neutrony, ale zawsze ma tylko jeden elektron. Więcej w dziale budowa materii.
Protony mają dodatni ładunek elektryczny natomiast elektrony mają ładunek ujemny.
Ponieważ ładunki elektryczne dodatki i ujemny (czyli tzw. różnoimienne) przyciągają się, to wzajemne oddziaływanie protonów i elektronów zapewnia stabilność atomu. W atomie jest tyle samo protonów i elektronów, których ładunki się równoważą więc wypadkowy ładunek atomu jest równy zeru. Jeśli atom utraci elektron to staje się dodatnim jonem. Jeśli przyjmie elektron od innego atomu - wtedy staje się jonem ujemnym.
Naruszenie równowagi pomiędzy liczbą protonów i elektronów powoduje, że ciało staje się naładowane elektrycznie. Jeśli z różnych powodów (np. przy zakładaniu swetra z tworzyw sztucznych) nasze ciało zostanie naładowane elektrycznie. Wówczas może przeskoczyć "iskra" gdy dotkniemy metalowej klamki lub innej osoby, czujemy także jakby ukłucie. Nastąpiło wyrównanie potencjałów. Dzieje się tak częściej zimą, gdy powietrze jest bardziej suche, ponieważ wilgoć w powietrzu sprzyja samoczynnemu rozładowywaniu się naszego ciała.
Odpychanie i przyciąganie ładunków
Elektroskop
Zasada zachowania ładunku
W przyrodzie w skali makro, oraz w atomach i cząsteczkach w skali mikro, liczba dodatnich ładunków i ujemnych jest taka sama. Ładunek całkowity zostaje zachowany.
Zasada ta, zasada zachowania ładunku, jest jedną z podstawowych zasad fizyki.
Ładunek elektronu i protonu to najmniejsze - elementarne jednostki ładunku elektrycznego określane jako ładunek elementarny lub kwant. Nie ma czegoś takiego jak ułamek - część ładunku elektrycznego, zawsze mamy do czynienia z ładunkiem będącym wielokrotnością ładunku elementarnego.
Siła przyciągania pomiędzy elektronami blisko siebie położonych atomów w cząsteczce złożonej z różnych pierwiastków. Siły wiążące atomy w cząsteczki chemiczne są siłami elektrycznymi. Oddziaływania elektryczne pomiędzy atomami w cząsteczkach zapewniają dalej stabilność materii.
We wszystkich pierwiastkach, wszystkie elektrony mają taką samą masę i taki sam ładunek określany jako ujemny. Także wszystkie protony są takie same, mają masę 2000 razy większą od masy elektronu i ładunek taki sam jak elektron co do wartości, tylko dodatni. Jądro atomu, mimo, iż znajdują się w nim dodatnie protony pozostaje stabilne (choć protony dodatnie się odpychają) ponieważ oddziałują w jądrze jeszcze inne siły, zwane jądrowymi znacznie silniejsze niż elektryczne i przeciwdziałające odpychającym protony siłom elektrycznym. (O tym w dziale Fizyka atomu.)
Elektrony nie są ani wytwarzane, ani niszczone, a jedynie w procesie elektryzowania "przechodzą" z jednego ciała na drugie.
Prawo Coulomba
Siła oddziaływania ładunków punktowych lub różnomiernie naładowanych ciał jest wprost proporcjonalna do wielkości ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi.
Podsumowanie
Oddziaływania ładunków elektrostatycznych doświadczasz gdy Twoje włosy elektryzują się podczas czesania grzebieniem lub gdy dotykając klamki lub nawet innej osoby poczujesz niewielkie ukłucie związane z przepływem ładunków elektrostatycznych. Widziałeś także z pewnością burzę z piorunami.
Jak powstaje burza, jak elektryzują się chmury i jak powstają błyskawica i grzmot dowiesz się z filmu: Zrozumieć burzę.
Zadanie:
Napisz o swoich "przygodach" z ładunkami elektrycznymi. Może chcesz o coś zapytać?
tel.: 505 377 726 e-mail: kontakt@terazrozumiem.pl
NOTA PRAWNA: Zgodnie z art. 25 ust. 1 pkt 1 b) Ustawy o prawach autorskich i prawach pokrewnych (z 4 lutego 1994 r, z późn. zmianami) zastrzegam, że wszystkie materiały zamieszczone na terazrozumiem.pl są objęte prawami autorskimi, a ich dalsze rozpowszechnianie bez mojej zgody jest zabronione