Lastnosti osnovnih delcev z električnim nabojem

Z drgnjenjem dveh različnih teles skupaj, kakor tudi z indukcijo, se da telesoma dati posebne lastnosti — električne.

Električni naboji in nabiti delci

Učenje naelektrena telesa je pokazala, da je njihove električne lastnosti mogoče pojasniti z dejstvom, da imajo delci, iz katerih so sestavljene vse snovi, posebno fizikalno lastnost, imenovano električni naboj.

Električni naboj označuje odnos delcev z lastnim elektromagnetnim poljem in njihovo interakcijo z zunanjim elektromagnetnim poljem. Naboj je ena od razločevalnih lastnosti mnogih osnovnih delcev. Obstajata dve vrsti električnih nabojev: pozitivno in negativno.

Kot veste, so vsa telesa v naravi sestavljena iz diskretnih delcev. Te delce imenujemo elementarni. Vsak elementarni delec ima svoje lastnosti, ki se razlikujejo od lastnosti drugih delcev. Te značilnosti vključujejo: maso mirovanja, električni naboj, vrtenje, magnetni moment, življenjsko dobo itd.

Elementarni delci so del atomov in molekul snovi, lahko pa so tudi v prostem stanju. To so na primer elektroni, ki tvorijo "elektronski plin" v kovinskih žicah, elektroni katodnih tokov v vakuumskih ceveh itd.

Elementarni delci z električnimi naboji različnih predznakov se privlačijo in z enakimi predznaki odbijajo. Ko se delci gibljejo okoli njih, opazimo magnetno polje.

Glavni nosilci naboja v snovi, to je delci, ki imajo električne lastnosti, so negativno nabiti elektroni in pozitivno nabiti protoni. So del atomov vseh snovi, saj so njihovi glavni strukturni elementi.

Skupnost vseh električnih pojavov določajo naboji delcev, ki sestavljajo atome, in njihova polja. V zvezi s tem se osredotočimo na notranjo strukturo atomov, kolikor je potrebno za razumevanje pojavov, ki se obravnavajo v elektrotehniki.

Struktura atomov kemičnih elementov: Zgradba atomov — elementarni delci snovi, elektroni, protoni, nevtroni

Električne lastnosti teles

Trdne snovi imajo običajno kristalno strukturo: njihovi atomi so v prostoru razporejeni v strogem zaporedju na določeni razdalji drug od drugega in tvorijo tako imenovano prostorsko ali kristalno mrežo. Mrežna mesta vsebujejo pozitivne ione.

Zaradi sorazmerno majhnih razdalj delujejo sosednji atomi na elektrone valenčne lupine danega atoma, zato valenčni elektroni neposredno sodelujejo pri izmenjavi elektronov vsakega atoma z okoliškimi sosednjimi atomi.To vodi do dejstva, da so energijske ravni razdeljene na več tesno razporejenih ravni, ki tvorijo cone neprekinjenih energetskih stanj elektronov.

Električne lastnosti teles so določene s strukturo teh con in številom elektronov, ki zapolnjujejo cone v skladu z načelom izključitve. Pri kovinah, ki vključujejo na primer baker, je valenčni pas polovično zapolnjen z elektroni, medtem ko so vsi nižji energijski pasovi popolnoma zapolnjeni.

Prisotnost delno zapolnjene cone je značilna za vse kovine.Za vzbujanje valenčnega elektrona izoliranega atoma na višjo raven so potrebni določeni diskretni deli energije.

Pri kovinah je prevodni pas delno zapolnjen. Zato elektroni v njem zlahka zasedejo prosta stanja in praktično vsaka majhna količina energije zadostuje, da dvigne elektron na višjo prosto raven in ustvari elektrika.

Ker je prevodnost v kovinah posledica mobilnosti elektronov, se imenuje elektronska prevodnost… Prevodnost elektrolitov določa prisotnost zlahka gibljivih pozitivnih in negativnih ionov v raztopinah, v katerih se razgradijo nekatere molekule topljenca. Ta prevodnost se imenuje ionska prevodnost.

Pomembna ionska prevodnost je značilna za nekatere soli v staljenem stanju in plini v ioniziranem stanju... Plini se ionizirajo pod vplivom visoke temperature, visoke napetosti itd. Plin z visoko gostoto prostih elektronov in molekul v ioniziranem stanju imenujemo plazma.

Poglej tudi: Kovine in dielektriki - kakšna je razlika?

Coulombov zakon

Coulombov zakon (1785) je bil prvi, ki je vzpostavil kvantitativno razmerje med vrednostmi električnih nabojev in njihovo interakcijo. Ta zakon je igral in še vedno igra pomembno vlogo pri določanju enote naboja in značilnosti sile elektrostatičnega polja. Za več podrobnosti glejte tukaj:Coulombov zakon in njegova uporaba v elektrotehniki