Jaký je náboj elektrostatiky: co, jak, několik faktů, příklady

Elektrostatický náboj je výměna náboje, ke které dochází, když se dostanou dva povrchy Kontakt nebo odděleně. Článek pojednává o tom, co je elektrostatický náboj a jak jej najít.

Elektrostatický koncept vznikl z bezkontaktní síly, kterou na sebe náboje působí. Označuje vlastnosti zpomalujících se nábojů, protože síla mezi nimi je velká. Coulombův zákon popisuje takovou sílu jako „elektrostatickou sílu“, která vyvolává výměnu náboje. 

Náboj se pohybuje pomalu, když je v an elektrostatický stav nebo statická rovnováha. Nastává, když my třít povrchy dvou objektů a poté náboj na každém povrchu přenést na jiný povrch. Před třením je jakýkoli předmět v a neutrální stav. tj, jeho atom má stejný počet kladných nebo záporných nábojů.  

Ale když jsme třeli povrchy, získalo další elektrony nebo protony. Když částice přijímají více kladných iontů než záporných, stávají se kladně nabitými částicemi. V těchto částicích je protonové číslo větší než počet elektronů. Zatímco když částice získají více záporných iontů, stanou se záporně nabitými částicemi, jako jsou elektrony.  

Jaký je náboj elektrostatického náboje
Jaký je náboj elektrostatického náboje
Přenos elektrostatického náboje
Přenos náboje v elektrostatice (kredit: Shutterstock)

Elektrostatický příklad

Předpokládejme, že jsme o sebe otírali neutrální tyč a hedvábnou látku. Záporný náboj se přesune z tyče na hedvábnou tkaninu a kladný náboj z hedvábné tkaniny se přesune na tyč. Takto čistý záporný náboj na hedvábné látce vyvažoval kladný náboj na tyči. Je to elektrostatický stav, zatímco síla odpovědná za takový stav se nazývá „elektrostatická síla"

Elektrostatický příklad
Elektrostatický příklad
(kredit: okenice)

Stejně jako poplatky nebo podobné poplatky stojí proti sobě. tj, negativní náboj odpuzuje záporný nebo kladný nábojve náboji odpuzuje kladný náboj. Zatímco na rozdíl od nábojů se navzájem přitahují, tzn. kladný náboj přitahuje záporný náboj. I když se náboje přitahují nebo odpuzují, stále se uvnitř atomu navzájem vážou v důsledku jiné bezkontaktní síly zvané „jaderná síla', která je silnější než elektrostatická síla.

Elektrostatické interakce
Elektrostatické interakce mezi dvěma náboji

Přečtěte si o tématu Druhy sil.

Jaký je náboj elektrostatické síly?

Náboj na elektrostatické síle je stejný nebo nepodobný náboji, který způsobuje repulzivní a přitažlivá síla

Elektrostatická síla je buď odpudivá, nebo přitažlivá, působí mezi nepodobnými nebo podobnými nabitými částicemi. Je odpudivé, pokud nabité částice po výměně mají přesnou polaritu. Pokud mají opačnou polaritu, pak je elektrostatická síla přitažlivá.

Elektrostatická síla
Co je to Nabijte elektrostatickou silou

Protože náboj je základní vlastností matur, každá jeho složka má náboj s hodnotou, která může být nula, kladná nebo záporná. Proton, kladně nabitá částice, je vázán k atomovému jádru pomocí silná jaderná síla, zatímco elektron, záporně nabitá částice, se pohybuje blízko jádra. To znamená, že znaménko nabitých částic označuje, zda atom má elektrony navíc a nedostatek elektronů.

Elektrostatická síla mezi kladným protonem a záporným elektronem uvnitř atomu je zodpovědná za sílu atomu. Působil na vzdálenost 10-6m, což je jedna desetina průměru atomového jádra.

  • Předpokládejme, že hmota má přesné kladné a záporné náboje, síla mezi náboji má nulový čistý náboj. 
  • Pokud se vzájemně ovlivňují dva náboje, buď kladný a kladný nebo záporný nebo záporný, elektrostatická síla mezi náboji je odpudivá a má kladné znaménko „+“. Kladná odpudivá síla mezi dvěma náboji je slabá. Proto, jaderná síla je potřeba k navázání obou nábojů. 
  • Pokud jsou dva vzájemně se ovlivňující náboje kladný a záporný, elektrostatická síla mezi náboji je přitažlivá a má záporné znaménko „-“. Přitažlivá záporná síla je dostatečná k navázání dvou odlišných nábojů. 
Elektrostatická síla
Nabijte elektrostatickou silou
(kredit: Shutterstock)

Přečtěte si více o Net Force

Jaký je první zákon elektrostatického náboje?

Coulombův zákon přitažlivosti a odpuzování je prvním zákonem elektrostatického náboje.

Elektrostatická síla se nazývá 'Coulombova síla', jak je definována Coulombův zákon který říká, 

"Velikost elektrostatické síly mezi dvěma náboji je přímo úměrná velikosti obou nábojů a nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti mezi nimi."

Elektrostatická síla resp Coulombova síla mezi dvěma vzájemně se ovlivňujícími náboji q1 a q2 oddělené vzdáleností r je,

F   q1q2/r2

F=keq1q2/r2

Kde konstanta úměrnosti ke je coulombova konstanta.

ke se rovná 1/4πɛ0

Zatímco ɛ0  je elektrická konstanta mající hodnotu 8.85 x 10 -12 C2/Nm2

A π= 3.14

Nahrazení všech hodnot,

ke= 1/4 * 3.14 * 8.85 * 10-12

ke = 9 x 109 Nm2c-2

Coulombův zákon
Coulombův zákon přitažlivosti nebo odpuzování

Z (*) jsme se dozvěděli, že síla elektrostatické síly se mění upozorněním na následující dvě proměnné:

Velikost obou nábojů 

Čím více předmět nabíjíme, tím lépe se vzájemně přitahuje nebo odpuzuje. Předpokládejme, že předpokládáme kladné náboje na dvou tyčích. Pokud jsme obě tyče třeli málo, také to sotva zvýšilo velikost kladných nábojů na nich. Tření zlepšuje sílu elektrostatické síly mezi dvěma kladnými náboji, takže náboje se více odpuzují. Pokud jedna z tyčí získá kladný náboj a druhá záporný náboj, obě tyče se vzájemně přitahují, protože se po tření neliší přenos náboje.

Vzdálenost mezi náboji

Čím více vzdálenost zvětšujeme, tím méně nábojů se vzájemně přitahuje nebo odpuzuje. Pokud se tyče po tření přiblíží k sobě, přitahují nebo odpuzují více jako síla elektrostatická síla vzrůstá kvůli malé vzdálenosti mezi poplatky. Ale elektrostatická síla se blíží nule, když zvětšíme vzdálenost mezi náboji na nekonečně velkou.

Protože Coulombův zákon přitažlivosti nebo odpuzování je zákon inverzní čtverce, tj, síla nepřímo úměrná vzdálenosti, stejný jako Newtonův gravitační zákon. Coulomb neboli elektrostatická síla je silnější než gravitační síla, ale obě bezkontaktní síly se se vzdáleností snižují. Nicméně, gravitační síla je přitažlivá, ale elektrostatická síla je buď odpudivá, nebo přitažlivá.

Velikost a znaménko elektrostatické síly jsou popsány dvěma vzájemně se ovlivňujícími náboji v atomu spíše než hmotou objektu. 

Přečtěte si o tématu Gravitace.

Jak zjistit náboj elektrostatického náboje?

Elektrostatický náboj je objeven zákonem zachování náboje.

Zákon zachování říká, že elektrické náboje se po tření nevytvářejí ani neničí; přenášejí z jednoho povrchu na druhý. Vede k transformacím polarity předmětu, kde se náboj přenáší, a tento přenesený náboj je známý jako „elektrostatický náboj“. 

Zákon zachování břemene
Zákon zachování břemene
(kredit: Shutterstock)

Podle zákon zachování náboje, q = ne

Zatímco n je kladná a záporná celá čísla závisí na znaménku náboje a e je elektronický náboj o hodnotě 1.60 x 1019 C.

Takže proton s kladným znaménkem má hodnotu q = + 1.60 x 1019 C a elektron se záporným znaménkem má hodnotu q = -1.60 x 1019 C.

Elektrostatický příklad

Zaveďme kladný nebo záporný náboj do neutrálního objektu, který má nulový čistý náboj, tj. q = 0 

Předpokládejme, že do blízkosti neutrální koule přivedeme kladně nabitou tyč s čistým nábojem +q = 6e. Kladně nabitá tyč má šest protonů, které se od sebe vzdalují, protože je odpudivá. Proto se jejich dva protony přenesou do neutrální koule, která je kladně nabitá s čistým nábojem +q = 2e, zatímco celkový náboj tyče se stane +q = 4e.

Celkové poplatky systému silnice a koule před převodem jsou 6e a po převodu 6e. Tak se zachovají celkové náboje systému a po přenosu můžeme objevit náboj elektrostatiky. 

Přečtěte si více o zákonech na ochranu přírody.

Jaká je jednotka elektrostatického náboje?

Jednotkou elektrostatického náboje je Coulomb (zkráceně C).

Jednotka elektrostatického systému se používá k měření elektrických veličin, jako je proud, napětí a náboj. Síla působící na jiné náboje definovala elektrostatický náboj v elektrostatické jednotce. Jednotkou SI elektrostatického náboje je Coulomb (C) a jednotkou CGS je Statcoulomb (statC). 

1C = 3.3 x 10 -10 statC.

v System International (SI) jednotky, náboje jsou odvozeny z Coulombova zákona přitažlivosti nebo odpuzování, za předpokladu permitivity jako bezrozměrné veličiny. The Centimetre-Gram-Second (CGS) unit, jako je statcoulomb, je také známý jako elektrostatická jednotka náboje (esu) or franklin (Fr).

Primárním důvodem pro vyjádření elektrostatického náboje do jednotky CGS je vyjádření jiného zákony elektromagnetismu

Přečtěte si více o jednotkách SI.


Také čtení:

    Zanechat komentář