電荷は物質の基本的な物理的性質であり、特に亜原子粒子の陽子と電子です。 原子が質量を持っているように、これらの粒子は電荷を持っており、この電荷に関連する電気力と電場があります。
電荷の性質
電荷には2つの種類があります。正電荷と負電荷、名前が示すように、反対の符号があります（1つの種類しかない質量とは異なります）。 電荷を持った物体は、質量を持った物体が重力を介して行うのと同じように、互いに電気力を及ぼします。 しかし、質量のように常に引力になるのではなく、反対の電荷が引き付けられ、電荷のように反発します。
SIの電荷単位はクーロン（C）です。 1クーロンは、1秒間に1アンペアの電流で移動できる電荷の量として定義されます。 基本的な電荷キャリアは陽子であり、電荷を持っています+ e、および電子、電荷-e、ここで電気素量e = 1.602 × 10-19 C。
物体の正味電荷は陽子の数ですNpマイナス電子数Ne回e:
\ text {net Charge} =（N_p-N_e）e
ほとんどの原子は電気的に中性です。つまり、陽子と電子の数が等しいため、正味の電荷は0℃です。 原子が電子を獲得または喪失する場合、それはイオンと呼ばれ、ゼロ以外の正味電荷を持ちます。 正味の電荷を持つ物体は静電気を示し、その結果、電荷の量に依存する力で互いにくっつく可能性があります。
原子間またはオブジェクト間のこの電子の移動は、オブジェクトの質量に大きな変化をもたらさないことに注意してください。 これは、陽子と電子の電荷の大きさは同じですが、質量が大きく異なるためです。 電子の質量は9.11×10です-31 陽子の質量が1.67×10のときのkg-27 kg。 陽子は電子の1,000倍以上重い！
クーロンの法則：式
クーロンの法則は静電力を与えますF2つの充電の間、q1そしてq2距離r離れて：
F = k \ frac {q_1q_2} {r ^ 2}
どこkはクーロン定数= 8.99×10です。9 Nm2/ C2.
この力はベクター、これは、電荷が同じ場合は他の粒子から離れ、電荷が反対の場合は他の粒子に向かう線に沿って指します。
クーロンの法則は、2つの質量間の重力と同様に、逆二乗の法則です。 これは、2つの電荷間の距離の逆二乗として減少することを意味します。 言い換えれば、2倍離れた電荷は4分の1の力を経験します。 しかし、この電荷は距離とともに減少しますが、ゼロになることはなく、無限の範囲があります。
研究する例
例1：+2の料金eと-4の料金e0.25cmの距離で隔てられています。 それらの間のクーロン力の大きさはどれくらいですか？
クーロンの法則を使用し、cmをmに変換すると、次のようになります。
F = k \ frac {q_1q_2} {r ^ 2} =（8.99 \ times10 ^ 9）\ frac {（2 \ times 1.602 \ times10 ^ {-19}）（-4 \ times 1.602 \ times 10 ^ {-19 }）} {0.0025 ^ 2} = 2.95 \ times 10 ^ {-22} \ text {N}
例2：電子と陽子が1mmの距離で離れていると仮定します。 それらの間の重力は静電力とどのように比較されますか？
重力は次の方程式から計算できます。
F_ {grav} = G \ frac {m_pm_e} {r ^ 2}
ここで重力定数G = 6.67 × 10-11 m3/kgs2.
数字を差し込むと、次のようになります。
F_ {grav} =（6.67 \ times 10 ^ {-11}）\ frac {（1.67 \ times 10 ^ {-27}）（9.11 \ times 10 ^ {-31}）} {（1 \ times 10 ^ { -3}）^ 2} = 1.015 \ times 10 ^ {-61} \ text {N}
静電力はクーロンの法則によって与えられます。
F_ {elec} = k \ frac {q_1q_2} {r ^ 2} =（8.99 \ times10 ^ 9）\ frac {（1.602 \ times 10 ^ {-19}）（-1.602 \ times 10 ^ {-19}） } {（1 \ times 10 ^ {-3}）^ 2} = 2.307 \ times 10 ^ {-22} \ text {N}
陽子と電子の間の静電力は10以上です39 重力の2倍！