Własności cząstek elementarnych z ładunkiem elektrycznym

Poprzez pocieranie o siebie dwóch różnych ciał, a także przez indukcję, można nadać im specjalne właściwości — elektryczne.

Ładunki elektryczne i cząstki naładowane

Uczenie się naelektryzowane ciała wykazali, że ich właściwości elektryczne można wytłumaczyć faktem, że cząstki, z których składają się wszystkie substancje, mają specjalną właściwość fizyczną zwaną ładunkiem elektrycznym.

Ładunek elektryczny charakteryzuje związek cząstek z własnym polem elektromagnetycznym oraz ich oddziaływanie z zewnętrznym polem elektromagnetycznym. Ładunek jest jedną z wyróżniających właściwości wielu cząstek elementarnych. Istnieją dwa rodzaje ładunków elektrycznych: pozytywny i negatywny.

Jak wiecie, wszystkie ciała w przyrodzie składają się z dyskretnych cząstek. Cząstki te nazywane są elementarnymi. Każda cząstka elementarna ma swoje własne cechy, które różnią się od właściwości innych cząstek. Cechy te obejmują: masę spoczynkową, ładunek elektryczny, spin, moment magnetyczny, czas życia itp.

Cząstki elementarne są częścią atomów i cząsteczek materii, ale mogą też znajdować się w stanie wolnym. Są to na przykład elektrony tworzące „gaz elektronowy” w drutach metalowych, elektrony prądów katodowych w rurkach próżniowych itp.

Cząstki elementarne o ładunkach elektrycznych o różnych znakach przyciągają się, ao ładunkach o tych samych znakach odpychają się. Kiedy cząstki poruszają się wokół nich, obserwuje się pole magnetyczne.

Głównymi nośnikami ładunku w materii, czyli cząstkach posiadających właściwości elektryczne, są ujemnie naładowane elektrony i dodatnio naładowane protony. Są częścią atomów wszystkich substancji, będąc ich głównymi elementami strukturalnymi.

Całość wszystkich zjawisk elektrycznych jest określona przez ładunki cząstek tworzących atomy i ich pola. W związku z tym zatrzymajmy się nad wewnętrzną strukturą atomów, o ile jest to konieczne do zrozumienia zjawisk rozważanych w elektrotechnice.

Budowa atomów pierwiastków chemicznych: Budowa atomów — elementarne cząstki materii, elektrony, protony, neutrony

Własności elektryczne ciał

Ciała stałe mają zwykle budowę krystaliczną: ich atomy ułożone są w przestrzeni w ścisłej kolejności w pewnej odległości od siebie, tworząc tzw. sieć przestrzenną lub krystaliczną. Witryny kratowe zawierają jony dodatnie.

Ze względu na stosunkowo niewielkie odległości sąsiednie atomy oddziałują na elektrony powłoki walencyjnej danego atomu, dlatego też elektrony walencyjne biorą bezpośredni udział w wymianie elektronów każdego atomu z otaczającymi atomami sąsiednimi.Prowadzi to do tego, że poziomy energetyczne są podzielone na kilka położonych blisko siebie poziomów, które tworzą strefy ciągłych stanów energetycznych elektronów.

O właściwościach elektrycznych ciał decyduje budowa tych stref i liczba elektronów wypełniających strefy zgodnie z zasadą wykluczenia. W metalach, do których należy np. miedź, pasmo walencyjne jest w połowie wypełnione elektronami, podczas gdy wszystkie niższe pasma energetyczne są całkowicie wypełnione.

Obecność strefy częściowo wypełnionej jest charakterystyczna dla wszystkich metali.Aby wzbudzić elektron walencyjny izolowanego atomu na wyższy poziom, potrzebne są pewne dyskretne części energii.

W metalach pasmo przewodnictwa jest częściowo wypełnione. Dlatego elektrony w nim z łatwością zajmują stany swobodne i praktycznie każda niewielka ilość energii wystarczy, aby podnieść elektron na wyższy poziom swobodny i stworzyć Elektryczność.

Ponieważ przewodnictwo w metalach wynika z ruchliwości elektronów, nazywa się je przewodność elektronowa… O przewodnictwie elektrolitów decyduje obecność łatwo poruszających się jonów dodatnich i ujemnych w roztworach, w których część cząsteczek substancji rozpuszczonej ulega rozkładowi. Ta przewodność nazywa się przewodnictwo jonowe.

Znaczące przewodnictwo jonowe jest charakterystyczne dla niektórych soli w stanie stopionym i gazy w stanie zjonizowanym... Gazy ulegają jonizacji pod wpływem wysokiej temperatury, wysokiego napięcia itp. Nazywa się gaz o dużej gęstości wolnych elektronów i cząsteczek w stanie zjonizowanym osocze.

Zobacz też: Metale i dielektryki - jaka jest różnica?

prawo Coulomba

Prawo Coulomba (1785) jako pierwsze ustaliło ilościową zależność między wartościami ładunków elektrycznych a ich oddziaływaniem. Prawo to odgrywało i nadal odgrywa ważną rolę w ustalaniu jednostki ładunku i charakterystyki siły pola elektrostatycznego. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz tutaj:Prawo Coulomba i jego zastosowanie w elektrotechnice