Wykład 2 4. Ładunki elektryczne Czym są ładunki elektryczne ? Odpowiedź na to pytanie jest tak trudne, jak odpowiedź na pytanie, czym jest masa. Istnienie ładunków w przyrodzie jest faktem, który musimy zaakceptować. Sens mają następujące pytania: W jaki sposób uwidocznić istnienia ładunków? Jakie mają one własności i czy i jak oddziaływują pomiędzi sobą? Odpowiedź na te pytania musi nam dać doświadczenie. Reinhard Kulessa

Reinhard Kulessa

Reinhard Kulessa

Występujące w przyrodzie wyładowania elektryczne można sobie wytłumaczyć w następujący sposób: Reinhard Kulessa

Zjawisk, które potwierdzają istnienie ładunków jest wiele. Spotykamy się z nimi codziennie. Wróćmy więc do odpowiedzi, jakie daje nam doświadczenie na temat ładunków elektrycznych. Co wiemy z doświadczenia? Reinhard Kulessa

Z doświadczenia znamy następujące fakty: 1. Przyciąganie skrawków sukna przez bursztyn, czyli (Electrum) zauważone zostało przez Greków ok.. 700 roku p.n.e. 2. Około roku 1600 Gilbert zauważa, że „elektryzowanie” jest powszechnie występującym zjawiskiem. 3. W roku 1730 C. Dufay stwierdza, że istnieje dwa rodzaje „elektryczności”. Obecnie jest dla nas oczywistością istnienie dwóch typów ładunków – typu szklanego – dodatnie, - typu ebonitowego – ujemne. Istnienie ładunków dodatnich i ujemnych pokazał w roku 1750 Benjamin Franklin. Reinhard Kulessa

Ładunek należy do podstawowych własności atomu 4. Materia w stanie równowagi jest neutralna, lecz wiemy, że składa się z ładunków, Ładunek należy do podstawowych własności atomu W atomach ładunek jest umieszczony w jądrze atomowym i na powłokach elektronowych. powłoka -- -Ze Z elektronów, każdy o ładunku –e jądro -- +Ze Z protonów, każdy o ładunku +e Pomiędzy jądrem a elektronami działają siły. Reinhard Kulessa

Reinhard Kulessa

Ładunek występuje zawsze w ustalonych wielkościach. Podstawowym „kwantem” ładunku jest e Proton posiada ładunek +e Kwarki posiadają ładunki ułamkowe Elektron posiada ładunek -e Reinhard Kulessa

+ - sierść kocia twarda guma metal taśma klejąca woda teflon 5. Ładunki zauważa się, gdy zaburzymy neutralność. Ładunki można rozdzielić i stwierdzić ich istnienie. Poruszać mogą się tylko elektrony ładunek dodatni – deficyt elektronów ładunek ujemny - nadmiar elektronów Rozdział ładunku następuje np. przez kontakt różnych materiałów. + - sierść kocia twarda guma metal taśma klejąca woda teflon Reinhard Kulessa

+ + + + + + + + + + + + + Reinhard Kulessa

Ładunki jednego znaku odpychają się Ładunki różnych znaków przyciągają się Reinhard Kulessa

guma guma guma szkło Reinhard Kulessa

Pomiędzy ładunkami oddziaływują więc siły. Badaniami sił działających pomiędzy spoczywającymi ładunkami zajmuje się ELEKTROSTATYKA W różnych ciałach ładunki mogą się przemieszczać w różnym stopniu. Ciała w których ładunki przemieszczają się swobodnie nazywamy przewodnikami Przewodnik Reinhard Kulessa

Ciała, w których ładunki nie poruszają się swobodnie, nazywamy izolatorami Izolator Ładunki mogą więc przemieszczać się pomiędzy różnymi ciałami, jeśli połączymy je przewodnikiem Reinhard Kulessa

Doświadczenie pokazuje, że ładunki gromadzą się tylko na powierzchni przewodnika. Klatka Faradaya ekranuje elektroskop od ładunku Nie da się zebrać ładunku z Z wewnętrznej powierzchni czaszy kulistej Reinhard Kulessa

Elektroskop jest przyrządem pozwalającym sprawdzić naładowanie dowolnego ciała Reinhard Kulessa

Jednym z podstawowych praw dotyczących ładunków jest Prawo Zachowania Ładunku. Sumaryczny ładunek układu odizolowanego elektryczznie pozostaje stały Nie można zniweczyć, ani wytworzyć odosobnionych ładunków jednego znaku. Przykładem może być rozpad alfa jądra uranu 238: Ładunek jest tutaj zawarty w protonach i widać, że liczba protonów przed i po rozpadzie jest taka sama. Ładunek został więc zachowany. Reinhard Kulessa

Reinhard Kulessa