Elektrilaenguga elementaarosakeste omadused
Kahte erinevat keha kokku hõõrudes, aga ka induktsiooni abil saab kehadele anda erilised omadused — elektrilised.
Elektrilaengud ja laetud osakesed
Õppimine elektrifitseeritud kehad näitas, et nende elektrilisi omadusi seletatakse asjaoluga, et osakestel, millest kõik ained koosnevad, on eriline füüsikaline omadus, mida nimetatakse elektrilaenguks.
Elektrilaeng iseloomustab osakeste suhet oma elektromagnetväljaga ja nende vastasmõju välise elektromagnetväljaga. Laeng on üks paljude elementaarosakeste eristavaid omadusi. Elektrilaenguid on kahte tüüpi: positiivne ja negatiivne.
Nagu teate, koosnevad kõik looduses olevad kehad diskreetsetest osakestest. Neid osakesi nimetatakse elementaarseteks. Igal elementaarosakel on oma omadused, mis erinevad teiste osakeste omadustest. Need omadused hõlmavad järgmist: puhkemass, elektrilaeng, spin, magnetmoment, eluiga jne.
Elementaarosakesed on osa aine aatomitest ja molekulidest, kuid võivad olla ka vabas olekus. Need on näiteks elektronid, mis moodustavad metalljuhtmetes "elektrongaasi", katoodvoolude elektronid vaakumtorudes jne.
Erineva märgiga elektrilaengutega elementaarosakesed tõmbuvad ligi ja ühesuguse märgi laengutega tõrjuvad üksteist. Kui osakesed liiguvad nende ümber, täheldatakse magnetvälja.
Aine peamised laengukandjad, see tähendab elektriliste omadustega osakesed, on negatiivselt laetud elektronid ja positiivselt laetud prootonid. Need on osa kõigi ainete aatomitest, olles nende peamised struktuurielemendid.
Kõigi elektriliste nähtuste kogusumma määratakse aatomite ja nende väljade moodustavate osakeste laengutega. Sellega seoses peatugem aatomite sisestruktuuril niivõrd, kuivõrd see on vajalik elektrotehnikas käsitletavate nähtuste mõistmiseks.
Keemiliste elementide aatomite struktuur: Aatomite struktuur - aine elementaarosakesed, elektronid, prootonid, neutronid
Kehade elektrilised omadused
Tahked ained on tavaliselt kristalse struktuuriga: nende aatomid paiknevad ruumis ranges järjestuses üksteisest teatud kaugusel, moodustades nn ruumilise ehk kristallvõre. Võresaidid sisaldavad positiivseid ioone.
Suhteliselt väikeste vahemaade tõttu mõjuvad naaberaatomid antud aatomi valentskihi elektronidele, mistõttu valentselektronid osalevad vahetult iga aatomi elektronvahetuses ümbritsevate naaberaatomitega.See toob kaasa asjaolu, et energiatasemed jagunevad mitmeks tihedalt asetsevaks tasemeks, mis moodustavad pidevate elektronide energiaolekute tsoone.
Kehade elektrilised omadused määratakse nende tsoonide struktuuri ja tsoone täitvate elektronide arvuga vastavalt välistamispõhimõttele. Metallides, mis sisaldavad näiteks vaske, on valentsriba elektronidega täidetud, samas kui kõik madalamad energiaribad on täielikult täidetud.
Osaliselt täidetud tsooni olemasolu on iseloomulik kõikidele metallidele.Isoleeritud aatomi valentselektroni kõrgemale tasemele ergastamiseks on vaja teatud diskreetseid energia osi.
Metallides on juhtivusriba osaliselt täidetud. Seetõttu hõivavad selles olevad elektronid kergesti vabu olekuid ja praktiliselt igast väikesest energiahulgast piisab elektroni tõstmiseks kõrgemale vabale tasemele ja loomiseks. elektrit.
Kuna juhtivus metallides on tingitud elektronide liikuvusest, siis nimetatakse seda elektrooniline juhtivus… Elektrolüütide juhtivuse määrab kergesti liikuvate positiivsete ja negatiivsete ioonide olemasolu lahustes, milles osa lahustunud aine molekule on lagunenud. Seda juhtivust nimetatakse ioonjuhtivus.
Märkimisväärne ioonjuhtivus on iseloomulik mõnele soolale sulas olekus ja ioniseeritud olekus gaasid... Gaasid ioniseeritakse kõrge temperatuuri, kõrge pinge jne mõjul.. Suure vabade elektronide ja molekulide tihedusega ioniseeritud olekus gaasi nimetatakse nn. plasma.
Vaata ka: Metallid ja dielektrikud – mis vahe on?
Coulombi seadus
Coulombi seadus (1785) kehtestas esimesena kvantitatiivse seose elektrilaengute väärtuste ja nende vastasmõju vahel. Sellel seadusel on olnud ja on ka edaspidi oluline roll elektrostaatilise välja laengu- ja jõukarakteristikute määramisel. Lisateabe saamiseks vaadake siit:Coulombi seadus ja selle rakendamine elektrotehnikas