Ładunki elektryczne i przewodniki

Metale są dobrymi przewodnikami ładunków elektrycznych, ponieważ elektrony mogą się w nich swobodnie przemieszczać. Gdy dotkniesz naelektryzowanego ujemnie elektroskopu przewodnikiem, część ładunków z elektroskopu przepłynie do przewodnika i naelektryzuje go ujemnie.

Jeśli zetkniesz ze sobą dwie naelektryzowane metalowe kulki, ładunki się rozdzielą po równo. Na przykład, kulki naładowane ładunkami -1·10⁻⁶ C i +7·10⁻⁶ C po zetknięciu będą miały po +3·10⁻⁶ C każda. Dzieje się tak, ponieważ całkowity ładunek pozostaje zachowany.

Jednostką ładunku elektrycznego jest kulomb (C). W praktyce często używamy też jego wielokrotności i podwielokrotności, takich jak kilokulon (kC) czy mikrokulon (μC).

Zapamiętaj: 1 kC = 1000 C, a 1 μC = 0,000001 C. Przeliczanie tych jednostek jest podobne do przeliczania jednostek długości czy masy!

Gdy dwie metalowe kule się zetkną, ładunki rozłożą się na nich proporcjonalnie do ich powierzchni. Jeśli kule są identyczne, to ładunek rozłoży się po równo.

Właściwości ładunków i izolatory

Różne materiały mają różne właściwości elektryczne. Materiały takie jak drewno, guma czy woda destylowana to izolatory - słabo przewodzą prąd elektryczny. Z kolei żelazo, ołów, glin i miedź to dobre przewodniki.

Najmniejszy ładunek, jaki występuje w przyrodzie, to ładunek elementarny. Różne cząstki mają różne ładunki: anion ma ładunek ujemny, a kation - dodatni. Elektron ma ładunek elementarny ujemny, proton - ładunek elementarny dodatni, a neutron nie posiada ładunku.

Podczas wszystkich zjawisk elektrycznych zachowana jest zasada zachowania ładunku elektrycznego. Oznacza to, że w izolowanym układzie całkowity ładunek pozostaje stały - nie może ani się zwiększyć, ani zmniejszyć.

Wskazówka: Do sprawdzania stopnia naelektryzowania ciała używa się elektroskopu, a nie termoskopu! Elektroskop pokazuje, czy ciało jest naelektryzowane i jak silnie.

Do gromadzenia ładunków elektrycznych wykorzystuje się maszynę elektrostatyczną, a zasadę uziemienia zastosowano w budowie piorunochronu, który chroni budynki przed wyładowaniami atmosferycznymi.

Elektryzowanie ciał

Elektryzowanie ciał może odbywać się na różne sposoby. Elektryzowanie przez indukcję elektrostatyczną polega na zbliżeniu ciała naelektryzowanego do innego, nienaelektryzowanego ciała. Natomiast elektryzowanie przez dotyk wymaga zetknięcia ciała naelektryzowanego z ciałem nienaelektryzowanym.

Gdy ciało ma nadmiar ładunków ujemnych, mówimy że jest naelektryzowane ujemnie. Przeciwnie, gdy ma niedobór elektronów (nadmiar protonów) - jest naelektryzowane dodatnio. Wskazówki elektroskopu rozchylają się, gdy przybliżymy do niego naelektryzowane ciało.

Ciekawostka: Kiedy zbliżasz plastikową linijkę potartą o sweter do małych kawałków papieru, możesz zaobserwować elektryzowanie - papierki "podskakują" do linijki!

Zawsze pamiętaj, że podczas elektryzowania ciał ładunek nie powstaje z niczego, tylko przemieszcza się między ciałami. Jest to efekt przepływu elektronów, które mogą opuszczać atomy lub dołączać do nich.

Podstawowe pojęcia elektrostatyki

Elektrostatyka to dział fizyki zajmujący się badaniami i właściwościami ładunków elektrycznych pozostających w spoczynku. Istnieją dwa rodzaje ładunków elektrycznych: dodatni i ujemny. Ładunki różnoimienne $+ i -$ się przyciągają, a jednoimienne $+ i + lub - i -$ się odpychają.

Ładunek elementarny to najmniejszy istniejący ładunek elektryczny, który ma elektron (ujemny) i proton (dodatni). Neutron nie ma ładunku elektrycznego. Jednostkami ładunku elektrycznego są: kulomb (C), milikulomb (mC), nanokulomb (nC) i kilokulomb (kC).

Elektroskop to przyrząd służący do wykrywania ciał naelektryzowanych - zarówno dodatnio, jak i ujemnie. Kiedy do elektroskopu zbliżymy naelektryzowane ciało, jego wskazówki rozchylają się, co świadczy o obecności ładunku.

Sprawdź sam: Nie wszystkie zjawiska przyciągania są wynikiem elektryzowania. Na przykład, rozciągnięta sprężyna przyciąga ręce dzięki siłom sprężystości, a nie siłom elektrycznym!

Elektryzowanie to proces, w którym ciało uzyskuje nadmiar lub niedobór elektronów. Możesz to zaobserwować, gdy potarta o włosy balonik przyciąga małe kawałki papieru lub gdy po zdjęciu swetra w ciemności widzisz małe iskierki.