Egenskaper hos elementarpartiklar med elektrisk laddning

Genom att gnida ihop två olika kroppar, samt genom induktion, kan kropparna ges speciella egenskaper — elektriska.

Elektriska laddningar och laddade partiklar

Inlärning elektrifierade organ visade att deras elektriska egenskaper förklaras av att partiklarna som alla ämnen består av har en speciell fysisk egenskap som kallas elektrisk laddning.

Elektrisk laddning kännetecknar förhållandet mellan partiklar och deras eget elektromagnetiska fält och deras interaktion med ett externt elektromagnetiskt fält. Laddning är en av de utmärkande egenskaperna hos många elementarpartiklar. Det finns två typer av elektriska laddningar: positiv och negativ.

Som ni vet är alla kroppar i naturen sammansatta av diskreta partiklar. Dessa partiklar kallas elementära. Varje elementarpartikel har sina egna egenskaper som skiljer sig från egenskaperna hos andra partiklar. Dessa egenskaper inkluderar: vilomassa, elektrisk laddning, spinn, magnetiskt moment, livstid, etc.

Elementarpartiklar är en del av materiens atomer och molekyler, men de kan också vara i fritt tillstånd. Dessa är till exempel elektronerna som utgör "elektrongasen" i metalltrådar, elektronerna i katodströmmar i vakuumrör etc.

Elementarpartiklar med elektriska laddningar av olika tecken attraherar och med laddningar av samma tecken stöter bort varandra. När partiklarna rör sig runt dem observeras ett magnetfält.

De huvudsakliga laddningsbärarna i materia, det vill säga partiklar som har elektriska egenskaper, är negativt laddade elektroner och positivt laddade protoner. De är en del av atomerna i alla ämnen, eftersom de är deras huvudsakliga strukturella element.

Helheten av alla elektriska fenomen bestäms av laddningarna av partiklarna som utgör atomerna och deras fält. Låt oss i detta sammanhang uppehålla oss vid atomernas inre struktur i den mån det är nödvändigt att förstå de fenomen som betraktas inom elektroteknik.

Strukturen av atomer av kemiska element: Atomernas struktur — elementära partiklar av materia, elektroner, protoner, neutroner

Elektriska egenskaper hos kroppar

Fasta ämnen har vanligtvis en kristallin struktur: deras atomer är ordnade i rymden i en strikt sekvens på ett visst avstånd från varandra och bildar det så kallade rumsliga eller kristallgittret. Gitterställen innehåller positiva joner.

På grund av de relativt små avstånden verkar angränsande atomer på elektronerna i valensskalet hos en given atom, vilket är anledningen till att valenselektronerna deltar direkt i elektronutbytet av varje atom med de omgivande närliggande atomerna.Detta leder till att energinivåerna är uppdelade i flera tätt placerade nivåer som bildar zoner med kontinuerliga elektronenergitillstånd.

Kropparnas elektriska egenskaper bestäms av strukturen hos dessa zoner och antalet elektroner som fyller zonerna i enlighet med uteslutningsprincipen. I metaller som inkluderar till exempel koppar är valensbandet till hälften fyllt med elektroner, medan alla de lägre energibanden är helt fyllda.

Närvaron av en delvis fylld zon är karakteristisk för alla metaller. För att excitera valenselektronen hos en isolerad atom till en högre nivå krävs vissa diskreta delar av energi.

I metaller är ledningsbandet delvis fyllt. Därför upptar elektronerna i den lätt fria tillstånd, och praktiskt taget vilken liten mängd energi som helst är tillräcklig för att höja en elektron till en högre fri nivå och skapa elektricitet.

Eftersom ledningsförmåga i metaller beror på elektronernas rörlighet kallas det elektronisk ledningsförmåga… Elektrolyternas ledningsförmåga bestäms av närvaron av lättrörliga positiva och negativa joner i lösningar där några av de lösta molekylerna bryts ned. Denna konduktivitet kallas jonledningsförmåga.

Betydande jonledningsförmåga är karakteristisk för vissa salter i smält tillstånd och gaser i joniserat tillstånd... Gaser joniseras under inverkan av hög temperatur, hög spänning etc. En gas med hög densitet av fria elektroner och molekyler i joniserat tillstånd kallas plasma.

Se även: Metaller och dielektrika - vad är skillnaden?

Coulombs lag

Coulombs lag (1785) var den första som etablerade ett kvantitativt förhållande mellan värdena för elektriska laddningar och deras interaktion. Denna lag har spelat och fortsätter att spela en viktig roll för att fastställa enheten för laddning och kraftegenskaper för det elektrostatiska fältet. För mer information se här:Coulombs lag och dess tillämpning inom elektroteknik