Egenskaber for elementarpartikler med elektrisk ladning

Ved at gnide to forskellige legemer sammen, samt ved induktion, kan kroppene få særlige egenskaber - elektriske.

Elektriske ladninger og ladede partikler

Læring elektrificerede organer viste, at deres elektriske egenskaber forklares ved, at de partikler, som alle stoffer er sammensat af, har en særlig fysisk egenskab, der kaldes elektrisk ladning.

Elektrisk ladning karakteriserer forholdet mellem partikler med deres eget elektromagnetiske felt og deres interaktion med et eksternt elektromagnetisk felt. Ladning er en af ​​de karakteristiske egenskaber for mange elementarpartikler. Der er to typer elektriske ladninger: positive og negative.

Som du ved, er alle legemer i naturen sammensat af diskrete partikler. Disse partikler kaldes elementære. Hver elementær partikel har sine egne egenskaber, der er forskellige fra andre partiklers egenskaber. Disse karakteristika omfatter: hvilemasse, elektrisk ladning, spin, magnetisk moment, levetid osv.

Elementarpartikler er en del af stoffets atomer og molekyler, men de kan også være i fri tilstand. Det er for eksempel elektronerne, der udgør "elektrongassen" i metaltråde, elektronerne i katodestrømme i vakuumrør etc.

Elementarpartikler med elektriske ladninger af forskellige tegn tiltrækker og med ladninger af samme tegn frastøder hinanden. Når partiklerne bevæger sig rundt om dem, observeres et magnetfelt.

De vigtigste ladningsbærere i stof, det vil sige partikler, der har elektriske egenskaber, er negativt ladede elektroner og positivt ladede protoner. De er en del af alle stoffers atomer, idet de er deres vigtigste strukturelle elementer.

Helheden af ​​alle elektriske fænomener bestemmes af ladningerne af de partikler, der udgør atomerne og deres felter. Lad os i denne forbindelse dvæle ved atomernes indre struktur, for så vidt det er nødvendigt at forstå de fænomener, der betragtes i elektroteknik.

Strukturen af ​​atomer af kemiske elementer: Atomernes struktur - elementære partikler af stof, elektroner, protoner, neutroner

Elektriske egenskaber ved legemer

Faste stoffer har normalt en krystallinsk struktur: deres atomer er arrangeret i rummet i en streng rækkefølge i en vis afstand fra hinanden og danner det såkaldte rumlige eller krystalgitter. Gittersteder indeholder positive ioner.

På grund af de relativt små afstande virker naboatomer på elektronerne i valensskallen af ​​et givet atom, hvorfor valenselektronerne deltager direkte i elektronudvekslingen af ​​hvert atom med de omkringliggende naboatomer.Dette fører til, at energiniveauerne er opdelt i flere tætsiddende niveauer, der danner zoner med kontinuerlige elektronenergitilstande.

Legemernes elektriske egenskaber bestemmes af strukturen af ​​disse zoner og antallet af elektroner, der fylder zonerne i overensstemmelse med udelukkelsesprincippet. I metaller, der omfatter for eksempel kobber, er valensbåndet halvt fyldt med elektroner, mens alle de lavere energibånd er fuldstændigt fyldte.

Tilstedeværelsen af ​​en delvis fyldt zone er karakteristisk for alle metaller. For at excitere valenselektronen i et isoleret atom til et højere niveau kræves visse diskrete dele af energi.

I metaller er ledningsbåndet delvist fyldt. Derfor indtager elektronerne i den let frie tilstande, og praktisk talt enhver lille mængde energi er tilstrækkelig til at hæve en elektron til et højere frit niveau og skabe elektricitet.

Da ledningsevne i metaller skyldes elektronernes mobilitet, kaldes det elektronisk ledningsevne… Elektrolytters ledningsevne bestemmes af tilstedeværelsen af ​​let mobile positive og negative ioner i opløsninger, hvor nogle af de opløste molekyler nedbrydes. Denne ledningsevne kaldes ionisk ledningsevne.

Betydelig ionisk ledningsevne er karakteristisk for nogle salte i smeltet tilstand og gasser i ioniseret tilstand... Gasser ioniseres under påvirkning af høj temperatur, høj spænding osv. En gas med høj tæthed af frie elektroner og molekyler i ioniseret tilstand kaldes plasma.

Se også: Metaller og dielektriske stoffer - hvad er forskellen?

Coulombs lov

Coulombs lov (1785) var den første til at etablere et kvantitativt forhold mellem værdierne af elektriske ladninger og deres interaktion. Denne lov har spillet og spiller fortsat en vigtig rolle i etableringen af ​​ladningsenheden og kraftkarakteristika for det elektrostatiske felt. For flere detaljer se her:Coulombs lov og dens anvendelse i elektroteknik