לחייבחשמלי הוא רכוש של חוֹמֶר, בדיוק כמו ה- פסטה. המטען החשמלי המקרוסקופי של גוף נובע מההבדל בין מספר פרוטונים ו אלקטרונים, במקרה זה אנו אומרים כי הגופה טעונה או מחשמלת.
מצד שני, כאשר כמות האלקטרונים והפרוטונים זהה, אנו אומרים שהגוף הוא ניטרלי. לכן, גם כשהם ניטרליים, לגופים יש עדיין מטענים חשמליים, אולם אלה מאוזנים.
המטען החשמלי מקורו ב חלקיקים תת - אטומיים: לפרוטונים יש את המטען החיובי הקטן ביותר, בעוד שלאלקטרונים יש את המטען השלילי הקטן ביותר. אתה נויטרונים, בתורם, הם חלקיקים ניטרליים מבחינה חשמלית.
תראהגַם: יסודות אלקטרוסטטיקה
סוגי מטען חשמלי
ישנם שני סוגים של מטען חשמלי, ה- חִיוּבִי וה שלילי. שניהם מוגדרים אך ורק על ידי סימנים אלגבריים, לפי מוסכמות המטען על האלקטרון מוקצה לסימן השלילי ולמטען על הפרוטון הסימן החיובי.
עם זאת, סימנים אלה הם אך ורק שרירותי. לדוגמא, לא תהיה שום בעיה אם, בשלב מסוים, יש לתאר את המטען על האלקטרונים עם הסימן החיובי והמטען על הפרוטונים יהפוך לשלילי. הדבר החשוב הוא ששני האשמות הללו למשוך כאשר השלט שלך שונהאחרת הם נוטים להדוף זה את זה.
מפת חשיבה: מטען חשמלי
* להורדת מפת החשיבה ב- PDF, לחץ כאן!
יחידת מטען חשמלית
יחידת המדידה של המטען החשמלי היא קולומב (ג), כסוג של מחווה לפיזיקאי הצרפתי צ'רלס אוגוסטין דה קולומב (1736-1806), אחראי לקביעת החוק המתמטי המתאר את משיכה וכוח דחייה בין המטענים. עם זאת, כמות הקולומב אינה רשומה כאחת הכמויות הבסיסיות של מערכת יחידות בינלאומית.
למעשה, זה א הגדולה הנגזרת מ אַמְפֵּרומשמש ל מדידות זרם חשמלי. הקולומב של המטען החשמלי שווה ערך לכמות המטען המועברת על ידי זרם חשמלי של אמפר אחד בפרק הזמן של שנייה אחת. לכן אנו אומרים זאת 1.0 C שווה ערך ל- 1.0 A..
תראהגַם: חוק קולומב
כימות
המטען החשמלי הוא לכמתכלומר, מודול העומס של גוף נקבע על ידי a מספר שלם שלם של כמות מטענים: א לחייבבסיסי. המטען הבסיסי (ו) הוא המטען החשמלי הקטן ביותר שקיים בטבע, הוא המטען שניתן למצוא בפרוטונים ואלקטרונים, המודול שלו הוא בערך 1,6.10-19 Ç.
כיצד לחשב
בהתבסס על מודול העומס הבסיסי, ניתן לגלות מה ה חסר או עודף אלקטרונים לגוף להציג מטען חשמלי מסוים, שימו לב:
ש - מטען חשמלי כולל (C)
לא - מספר חסרים או עודפים של אלקטרונים
ו - מטען חשמלי בסיסי (1.6.10-19 Ç)
משתמש ב כימות מטענים חשמליים, מיוצג על ידי הנוסחה הקודמתאנו יכולים לחשב מה חייבת להיות כמות האלקטרונים, חסרים או עודפים, הדרושים כדי לייצר מטען חשמלי כולל של 1.0 צלזיוס בגוף:
התוצאה האחרונה מראה שכדי שגוף יהיה טעון 1.0 C, יש צורך בכך הוסר 6.25.1018 אלקטרונים מהאטומים שלו. לכן, קל לראות ש- 1.0 C של מטען חשמלי הוא a כמות עצומה של חיוב זה.
בשל כוחות המשיכה והדחייה בין מטענים חשמליים, טבעי שכל הגופים יחפשו את מצב החשמול עם האנרגיה הנמוכה ביותר האפשרית, כלומר רוב הגופים שנמצאים סביבנו הוא ניטרלי חשמלי. כדי שגוף יטען בחשמל, עליו לקבל או לתרום אלקטרונים לסביבתו.
יתר על כן, לא ניתן לחשמל גוף על ידי קרע אותו או לספק לו פרוטונים, מכיוון שחלקיקים אלה הם מסיביים פי 1840 מאלקטרונים, בנוסף להיות קשורים חזק לפרוטונים אחרים באזור הליבהאָטוֹמִי. לכן, כדי שגוף יקבל או יתרום אלקטרונים, עליו לסבול לפחות אחד מהשלושה תהליכי חישמול: חיכוך, איש קשר אוֹ הַשׁרָאָה.
תראהגַם: מה זה שדה חשמלי?
כיצד לדעת את המטען החשמלי של אטום
האטומים בדרך כלל ניטרליים, ולכן המטען החשמלי הכולל שלהם הוא ריק. עם זאת, אם האטומים הם מיונן, וכי האלקטרונים שלהם נקרעים, הם יציגו מטען חשמלי חיובי, בגלל חוסר האלקטרונים שלהם או עודף הפרוטונים.
אטומים חיוביים נקראים קטיונים, ואילו אטומים שמקבלים אלקטרונים, והופכים לשליליים, נקראים אניונים. אנו יכולים לקבוע את המטען החשמלי של גרעין האטום או של אלקטרוספירה דרך שלך מספר אטומי ז.
בדוגמה הבאה אנו מחשבים את המטען החשמלי של גרעין הליום (חלקיק α, Z = 2), שיש לו שני פרוטונים ושני נויטרונים:
תרגילים נפתרו
שאלה 1) בתהליך חשמול הגוף מקבל סכום של 2.0.1015 אלקטרונים, הופכים לטעונים חשמליים, עם מטען חשמלי של:
א) 3.2.10-4 Ç
ב) 1.6.10-18 Ç
ג) 3.2.10-5 Ç
ד) 0.32.10-5 Ç
ה) 320.10-1 Ç
מָשׁוֹב: מכתב
פתרון הבעיה:
בואו נשתמש בנוסחת כימות המטען החשמלית, שימו לב:
לאחר החלפת הערכים שניתנו בהצהרה בנוסחה, אנו מגלים שהמטען החשמלי של הגוף לאחר החשמול יהיה 3.2.10-4 Ç. לכן החלופה הנכונה היא האות א '.
שאלה 2) לגוף יש 1.2.103 אלקטרונים פחות מפרוטונים. קבע את הסימן ואת גודל המטען החשמלי של גוף זה.
א) שלילי, 0.92.10-13 Ç
ב) חיובי, 1.92.10-13 Ç
ג) שלילי, 1.92.10-16 Ç
ד) חיובי, 1.92.10-16 Ç
ה) שלילי, 1.6.10-14 Ç
מָשׁוֹב: אות ד
פתרון הבעיה:
כדי לחשב את המטען החשמלי של גוף זה, פשוט קחו בחשבון את ההפרש בין מספר הפרוטונים לאלקטרונים, שימו לב:
כפי שהוסבר בהצהרה, לגוף יש יותר פרוטונים מאשר אלקטרונים, ולכן המטען שלו יהיה חיובי.
שאלה 3) קבע כמה אלקטרונים צריך להסיר מגוף כדי שהמטען החשמלי שלו יהיה 6.4 צ.
א) 4.0.1015 אלקטרונים
ב) 4.0.1019 אלקטרונים
ג) 2.5.1018 אלקטרונים
ד) 3.5.1021 אלקטרונים
ה) 1.6.1012 אלקטרונים
מָשׁוֹב: אות ב '
פתרון הבעיה:
התרגיל מבקש מאיתנו למצוא את מספר האלקטרונים, ולכן נעשה את החישוב הבא:
בהתבסס על החלטת התרגיל, אנו מוצאים כי יש צורך להסיר את 4.0.1019 אלקטרונים של גוף, כך שהמטען החשמלי שלו הוא 6.4 צ.
על ידי רפאל הלרברוק
