Propietats de les partícules elementals amb càrrega elèctrica

En fregar dos cossos diferents junts, així com per inducció, els cossos poden rebre propietats especials: elèctriques.

Càrregues elèctriques i partícules carregades

Aprenentatge cossos electrificats va demostrar que les seves propietats elèctriques s'expliquen pel fet que les partícules de les quals estan compostes totes les substàncies tenen una propietat física especial anomenada càrrega elèctrica.

La càrrega elèctrica caracteritza la relació de les partícules amb el seu propi camp electromagnètic i la seva interacció amb un camp electromagnètic extern. La càrrega és una de les propietats distintives de moltes partícules elementals. Hi ha dos tipus de càrregues elèctriques: positiu i negatiu.

Com sabeu, tots els cossos de la natura estan formats per partícules discretes. Aquestes partícules s'anomenen elementals. Cada partícula elemental té les seves pròpies característiques que són diferents de les característiques d'altres partícules. Aquestes característiques inclouen: massa en repòs, càrrega elèctrica, gir, moment magnètic, vida útil, etc.

Les partícules elementals formen part dels àtoms i molècules de la matèria, però també poden estar en estat lliure. Aquests són, per exemple, els electrons que formen el "gas d'electrons" en els cables metàl·lics, els electrons dels corrents de càtode en tubs de buit etc.

Les partícules elementals amb càrregues elèctriques de diferents signes s'atrauen i amb càrregues del mateix signe es repel·len. Quan les partícules es mouen al seu voltant, s'observa un camp magnètic.

Els principals portadors de càrrega de la matèria, és a dir, partícules que tenen propietats elèctriques, són electrons carregats negativament i protons carregats positivament. Formen part dels àtoms de totes les substàncies, sent els seus principals elements estructurals.

La totalitat de tots els fenòmens elèctrics està determinada per les càrregues de les partícules que formen els àtoms i els seus camps. En aquest sentit, detenem-nos en l'estructura interna dels àtoms en la mesura que cal entendre els fenòmens considerats en l'enginyeria elèctrica.

Estructura dels àtoms dels elements químics: L'estructura dels àtoms: partícules elementals de matèria, electrons, protons, neutrons

Propietats elèctriques dels cossos

Els sòlids solen tenir una estructura cristal·lina: els seus àtoms estan disposats a l'espai en una seqüència estricta a una certa distància els uns dels altres, formant l'anomenada xarxa espacial o cristal·lina. Els llocs de gelosia contenen ions positius.

A causa de les distàncies relativament petites, els àtoms veïns actuen sobre els electrons de la capa de valència d'un àtom donat, per això els electrons de valència participen directament en l'intercanvi d'electrons de cada àtom amb els àtoms veïns del voltant.Això condueix al fet que els nivells d'energia es divideixen en diversos nivells molt espaiats que formen zones d'estats continus d'energia electrònica.

Les propietats elèctriques dels cossos estan determinades per l'estructura d'aquestes zones i el nombre d'electrons que omplen les zones d'acord amb el principi d'exclusió. En els metalls que inclouen, per exemple, el coure, la banda de valència està mig plena d'electrons, mentre que totes les bandes d'energia inferior estan completament plenes.

La presència d'una zona parcialment plena és característica de tots els metalls.Per excitar l'electró de valència d'un àtom aïllat a un nivell superior, es necessiten determinades parts discretes d'energia.

En els metalls, la banda de conducció s'omple parcialment. Per tant, els electrons que hi ha ocupen fàcilment estats lliures, i pràcticament qualsevol petita quantitat d'energia és suficient per elevar un electró a un nivell lliure més alt i crear electricitat.

Com que la conductivitat dels metalls es deu a la mobilitat dels electrons, s'anomena conductivitat electrònica... La conductivitat dels electròlits està determinada per la presència d'ions positius i negatius fàcilment mòbils en solucions en què es descomponen algunes de les molècules de solut. Aquesta conductivitat s'anomena conductivitat iònica.

Una conductivitat iònica significativa és característica d'algunes sals en estat fos i gasos en estat ionitzat... Els gasos s'ionitzen sota la influència d'alta temperatura, alt voltatge, etc. Un gas amb una alta densitat d'electrons i molècules lliures en estat ionitzat s'anomena plasma.

Vegeu també: Metalls i dielèctrics: quina diferència hi ha?

llei de Coulomb

La llei de Coulomb (1785) va ser la primera a establir una relació quantitativa entre els valors de les càrregues elèctriques i la seva interacció. Aquesta llei ha jugat i continua tenint un paper important en l'establiment de les característiques d'unitat de càrrega i força del camp electrostàtic. Per a més detalls consulteu aquí:Llei de Coulomb i la seva aplicació en enginyeria elèctrica