Proprietățile particulelor elementare cu sarcină electrică

Prin frecarea a două corpuri diferite împreună, precum și prin inducție, corpurile pot primi proprietăți speciale - electrice.

Sarcini electrice și particule încărcate

Învăţare corpuri electrificate au arătat că proprietățile lor electrice se explică prin faptul că particulele din care sunt compuse toate substanțele au o proprietate fizică specială numită sarcină electrică.

Sarcina electrică caracterizează relația particulelor cu propriul câmp electromagnetic și interacțiunea lor cu un câmp electromagnetic extern. Sarcina este una dintre proprietățile distinctive ale multor particule elementare. Există două tipuri de sarcini electrice: pozitiv și negativ.

După cum știți, toate corpurile din natură sunt compuse din particule discrete. Aceste particule sunt numite elementare. Fiecare particulă elementară are propriile sale caracteristici, care sunt diferite de caracteristicile altor particule. Aceste caracteristici includ: masa de repaus, sarcina electrică, spin, moment magnetic, durata de viață etc.

Particulele elementare fac parte din atomii și moleculele materiei, dar pot fi și în stare liberă. Aceștia sunt, de exemplu, electronii care formează „gazul de electroni” din firele metalice, electronii curenților catodici. în tuburi vidate etc.

Particulele elementare cu sarcini electrice de semne diferite se atrag și cu sarcini de aceleași semne se resping reciproc. Când particulele se mișcă în jurul lor, se observă un câmp magnetic.

Principalii purtători de sarcină din materie, adică particulele care au proprietăți electrice, sunt electronii încărcați negativ și protonii încărcați pozitiv. Ele fac parte din atomii tuturor substanțelor, fiind principalele lor elemente structurale.

Totalitatea tuturor fenomenelor electrice este determinată de sarcinile particulelor care alcătuiesc atomii și câmpurile acestora. În acest sens, să ne oprim asupra structurii interne a atomilor în măsura în care este necesar să înțelegem fenomenele luate în considerare în ingineria electrică.

Structura atomilor elementelor chimice: Structura atomilor - particule elementare de materie, electroni, protoni, neutroni

Proprietățile electrice ale corpurilor

Solidele au de obicei o structură cristalină: atomii lor sunt aranjați în spațiu într-o secvență strictă, la o anumită distanță unul de celălalt, formând așa-numita rețea spațială sau cristalină. Locurile de rețea conțin ioni pozitivi.

Din cauza distanțelor relativ mici, atomii învecinați acționează asupra electronilor învelișului de valență a unui atom dat, motiv pentru care electronii de valență participă direct la schimbul de electroni al fiecărui atom cu atomii vecini din jur.Acest lucru duce la faptul că nivelurile de energie sunt împărțite în mai multe niveluri strâns distanțate care formează zone de stări continue de energie a electronilor.

Proprietățile electrice ale corpurilor sunt determinate de structura acestor zone și de numărul de electroni care umplu zonele în conformitate cu principiul excluderii. În metalele care includ, de exemplu, cuprul, banda de valență este umplută pe jumătate cu electroni, în timp ce toate benzile de energie inferioară sunt complet umplute.

Prezența unei zone parțial umplute este caracteristică tuturor metalelor.Pentru a excita electronul de valență al unui atom izolat la un nivel superior, sunt necesare anumite părți discrete de energie.

În metale, banda de conducție este parțial umplută. Prin urmare, electronii din el ocupă cu ușurință stări libere și, practic, orice cantitate mică de energie este suficientă pentru a ridica un electron la un nivel liber mai înalt și pentru a crea electricitate.

Deoarece conductivitatea în metale se datorează mobilității electronilor, se numește conductivitate electronică… Conductivitatea electroliților este determinată de prezența ionilor pozitivi și negativi ușor mobili în soluțiile în care unele dintre moleculele de solut sunt descompuse. Această conductivitate se numește conductivitate ionică.

Conductivitatea ionică semnificativă este caracteristică unor săruri în stare topită și gaze în stare ionizată... Gazele sunt ionizate sub influența temperaturii înalte, tensiunii înalte etc. Un gaz cu o densitate mare de electroni liberi și molecule în stare ionizată se numește plasmă.

Vezi si: Metale și dielectrice - Care este diferența?

legea lui Coulomb

Legea lui Coulomb (1785) a fost prima care a stabilit o relație cantitativă între valorile sarcinilor electrice și interacțiunea lor. Această lege a jucat și continuă să joace un rol important în stabilirea unității de sarcină și a caracteristicilor de forță ale câmpului electrostatic. Pentru mai multe detalii vezi aici:Legea lui Coulomb și aplicarea ei în inginerie electrică