Vlastnosti elementárnych častíc s elektrickým nábojom

Trením dvoch rôznych telies o seba, ako aj indukciou, môžu telesá získať špeciálne vlastnosti — elektrické.

Elektrické náboje a nabité častice

Učenie elektrifikovaných telies ukázali, že ich elektrické vlastnosti sa vysvetľujú tým, že častice, z ktorých sa skladajú všetky látky, majú špeciálnu fyzikálnu vlastnosť nazývanú elektrický náboj.

Elektrický náboj charakterizuje vzťah častíc s ich vlastným elektromagnetickým poľom a ich interakciu s vonkajším elektromagnetickým poľom. Náboj je jednou z charakteristických vlastností mnohých elementárnych častíc. Existujú dva typy elektrických nábojov: pozitívne a negatívne.

Ako viete, všetky telá v prírode sú zložené z diskrétnych častíc. Tieto častice sa nazývajú elementárne. Každá elementárna častica má svoje vlastné charakteristiky, ktoré sa líšia od charakteristík iných častíc. Tieto charakteristiky zahŕňajú: pokojovú hmotnosť, elektrický náboj, rotáciu, magnetický moment, životnosť atď.

Elementárne častice sú súčasťou atómov a molekúl hmoty, ale môžu byť aj vo voľnom stave. Sú to napríklad elektróny, ktoré tvoria „elektrónový plyn“ v kovových drôtoch, elektróny katódových prúdov vo vákuových trubiciach atď.

Elementárne častice s elektrickými nábojmi rôznych znakov sa priťahujú a s nábojmi rovnakých znakov sa navzájom odpudzujú. Keď sa častice pohybujú okolo nich, pozoruje sa magnetické pole.

Hlavnými nosičmi náboja v hmote, teda časticami, ktoré majú elektrické vlastnosti, sú záporne nabité elektróny a kladne nabité protóny. Sú súčasťou atómov všetkých látok a sú ich hlavnými štruktúrnymi prvkami.

Úhrn všetkých elektrických javov je určený nábojmi častíc, ktoré tvoria atómy, a ich poľami. V tejto súvislosti sa zastavme pri vnútornej štruktúre atómov, pokiaľ je potrebné pochopiť javy, o ktorých sa uvažuje v elektrotechnike.

Štruktúra atómov chemických prvkov: Štruktúra atómov — elementárne častice hmoty, elektróny, protóny, neutróny

Elektrické vlastnosti telies

Pevné látky majú zvyčajne kryštalickú štruktúru: ich atómy sú usporiadané v priestore v prísnom poradí v určitej vzdialenosti od seba, čím vytvárajú takzvanú priestorovú alebo kryštálovú mriežku. Miesta mriežky obsahujú kladné ióny.

Vzhľadom na relatívne malé vzdialenosti pôsobia susedné atómy na elektróny valenčného obalu daného atómu, a preto sa valenčné elektróny priamo podieľajú na výmene elektrónov každého atómu s okolitými susednými atómami.To vedie k tomu, že energetické hladiny sú rozdelené do niekoľkých tesne umiestnených úrovní, ktoré tvoria zóny spojitých energetických stavov elektrónov.

Elektrické vlastnosti telies sú určené štruktúrou týchto zón a počtom elektrónov vypĺňajúcich zóny v súlade s princípom vylúčenia. V kovoch, ktoré zahŕňajú napríklad meď, je valenčný pás napoly vyplnený elektrónmi, zatiaľ čo všetky nižšie energetické pásy sú úplne vyplnené.

Prítomnosť čiastočne vyplnenej zóny je charakteristická pre všetky kovy Na vybudenie valenčného elektrónu izolovaného atómu na vyššiu úroveň sú potrebné určité diskrétne časti energie.

V kovoch je vodivý pás čiastočne vyplnený. Preto elektróny v ňom ľahko obsadzujú voľné stavy a prakticky akékoľvek malé množstvo energie je dostatočné na to, aby pozdvihlo elektrón na vyššiu voľnú úroveň a vytvorilo elektriny.

Keďže vodivosť v kovoch je spôsobená pohyblivosťou elektrónov, tzv elektronická vodivosť… Vodivosť elektrolytov je určená prítomnosťou ľahko prenosných kladných a záporných iónov v roztokoch, v ktorých sa niektoré molekuly rozpustenej látky rozkladajú. Táto vodivosť sa nazýva iónová vodivosť.

Značná iónová vodivosť je charakteristická pre niektoré soli v roztavenom stave a plyny v ionizovanom stave... Plyny sa ionizujú vplyvom vysokej teploty, vysokého napätia a pod.. Plyn s vysokou hustotou voľných elektrónov a molekúl v ionizovanom stave je tzv. plazma.

Pozri tiež: Kovy a dielektrika – aký je rozdiel?

Coulombov zákon

Coulombov zákon (1785) ako prvý stanovil kvantitatívny vzťah medzi hodnotami elektrických nábojov a ich interakciou. Tento zákon hral a stále hrá dôležitú úlohu pri stanovovaní jednotky náboja a silových charakteristík elektrostatického poľa. Viac podrobností nájdete tu:Coulombov zákon a jeho aplikácia v elektrotechnike