Elektromos töltésű elemi részecskék tulajdonságai
Két különböző test egymáshoz dörzsölésével, valamint indukcióval a testek különleges – elektromos – tulajdonságokat kaphatnak.
Elektromos töltések és töltött részecskék
Tanulás villamosított testek kimutatta, hogy elektromos tulajdonságaikat az magyarázza, hogy az összes anyagból álló részecskék egy speciális fizikai tulajdonsággal rendelkeznek, amelyet elektromos töltésnek neveznek.
Az elektromos töltés jellemzi a részecskék kapcsolatát saját elektromágneses terükkel és kölcsönhatásukat egy külső elektromágneses mezővel. A töltés számos elemi részecske egyik megkülönböztető tulajdonsága. Kétféle elektromos töltés létezik: pozitív és negatív.
Mint tudják, a természetben minden test különálló részecskékből áll. Ezeket a részecskéket eleminek nevezzük. Minden elemi részecskének megvannak a maga sajátosságai, amelyek eltérnek a többi részecskék jellemzőitől. Ezek a jellemzők a következők: nyugalmi tömeg, elektromos töltés, spin, mágneses momentum, élettartam stb.
Az elemi részecskék az anyag atomjainak és molekuláinak részei, de lehetnek szabad állapotban is. Ilyenek például a fémhuzalokban az "elektrongázt" alkotó elektronok, a katódáramok elektronjai vákuumcsövekben stb.
A különböző előjelű elektromos töltésű elemi részecskék vonzzák, az azonos előjelű töltésűek pedig taszítják egymást. Amikor a részecskék mozognak körülöttük, mágneses mezőt észlelünk.
Az anyag fő töltéshordozói, vagyis az elektromos tulajdonságokkal rendelkező részecskék a negatív töltésű elektronok és a pozitív töltésű protonok. Minden anyag atomjának részei, fő szerkezeti elemeik.
Az összes elektromos jelenség összességét az atomokat alkotó részecskék és azok mezőinek töltései határozzák meg. Ezzel kapcsolatban térjünk ki az atomok belső szerkezetére, amennyiben az szükséges az elektrotechnikában vizsgált jelenségek megértéséhez.
A kémiai elemek atomjainak szerkezete: Az atomok szerkezete - az anyag elemi részecskéi, elektronok, protonok, neutronok
A testek elektromos tulajdonságai
A szilárd anyagok általában kristályos szerkezetűek: atomjaik a térben szigorú sorrendben helyezkednek el egymástól bizonyos távolságra, úgynevezett tér- vagy kristályrácsot alkotva. A rácshelyek pozitív ionokat tartalmaznak.
A viszonylag kis távolságok miatt a szomszédos atomok egy adott atom vegyértékhéjának elektronjaira hatnak, ezért a vegyértékelektronok közvetlenül részt vesznek az egyes atomok elektroncseréjében a környező szomszédos atomokkal.Ez oda vezet, hogy az energiaszintek több, egymáshoz közel elhelyezkedő szintre oszlanak, amelyek folytonos elektronenergia-állapotok zónáit alkotják.
A testek elektromos tulajdonságait e zónák szerkezete és a zónákat kitöltő elektronok száma határozza meg a kizárási elvnek megfelelően. Az olyan fémekben, amelyek közé tartozik például a rezet, a vegyértéksáv félig tele van elektronokkal, míg az összes alacsonyabb energiasáv teljesen kitöltött.
A részben kitöltött zóna jelenléte minden fémre jellemző, egy izolált atom vegyértékelektronjának magasabb szintre gerjesztéséhez bizonyos diszkrét energiarészekre van szükség.
A fémekben a vezetési sáv részben kitöltött. Ezért a benne lévő elektronok könnyen elfoglalnak szabad állapotokat, és gyakorlatilag bármilyen kis mennyiségű energia elegendő egy elektron magasabb szabad szintre emeléséhez és létrehozásához. elektromosság.
Mivel a fémekben a vezetőképesség az elektronok mozgékonyságának köszönhető, ezért ún elektronikus vezetőképesség… Az elektrolitok vezetőképességét a könnyen mozgékony pozitív és negatív ionok jelenléte határozza meg azokban az oldatokban, amelyekben az oldott molekulák egy része lebomlik. Ezt a vezetőképességet ún ionvezetőképesség.
Jelentős ionvezetőképesség jellemző egyes sókra olvadt állapotban és ionizált állapotban lévő gázok... A gázok magas hőmérséklet, nagy feszültség stb. hatására ionizálódnak. Az ionizált állapotban nagy szabad elektron- és molekulasűrűségű gázt ún. vérplazma.
Lásd még: Fémek és dielektrikumok – mi a különbség?
Coulomb törvénye
A Coulomb-törvény (1785) volt az első, amely kvantitatív kapcsolatot állított fel az elektromos töltések értékei és kölcsönhatásuk között. Ez a törvény fontos szerepet játszott és játszik továbbra is az elektrosztatikus tér töltési és erőjellemzőinek mértékegységének megállapításában. További részletekért lásd itt:Coulomb törvénye és alkalmazása az elektrotechnikában