전하는 물질의 기본적인 물리적 특성이며 특히 아 원자 입자는 양성자와 전자입니다. 원자가 질량을 가지고있는 것처럼, 이 입자들은 전하를 가지며, 이 전하와 관련된 전기력과 전기장이 있습니다.
전하의 특성
전기 요금은 두 가지 종류가 있습니다.양전하 및 음전하, 이름에서 알 수 있듯이 반대 기호가 있습니다 (단 하나의 다양성 만있는 질량과 달리). 전하를 가진 물체는 질량이있는 물체가 중력을 통해하는 것처럼 서로에게 전기력을가합니다. 그러나 질량과 마찬가지로 항상 인력이되는 대신 반대 전하가 끌어 당기는 반면 전하는 반발합니다.
충전 SI 단위는 쿨롱 (C)입니다. 1 쿨롱은 1 초에 1 암페어의 전류에 의해 전달 될 수있는 전하량으로 정의됩니다. 기본 전하 캐리어는 전하가있는 양성자입니다.+ e, 전자, 전하-이자형, 여기서 기본 요금이자형 = 1.602 × 10-19 씨.
물체의 순 전하는 양성자의 수입니다.엔피전자 수를 뺀엔이자형타임스이자형:
\ text {순 요금} = (N_p-N_e) e
대부분의 원자는 전기적으로 중성입니다. 즉, 양성자와 전자의 수가 같으므로 순 전하는 0 ° C입니다. 원자가 전자를 얻거나 잃으면 이온이라고하며 순 전하가 0이 아닙니다. 순 전하가있는 물체는 정전기를 나타내며 결과적으로 전하량에 따른 힘으로 서로 달라 붙을 수 있습니다.
원자 사이 또는 물체 사이의 전자 이동은 물체의 질량에 큰 변화를 일으키지 않습니다. 이는 양성자와 전자가 동일한 크기의 전하를 가지지 만 질량이 매우 다르기 때문입니다. 전자의 질량은 9.11 × 10입니다.-31 kg의 양성자 질량은 1.67 × 10-27 킬로그램. 양성자는 전자보다 1,000 배 이상 무겁습니다!
쿨롱의 법칙: 공식
쿨롱의 법칙은 정전기력을 제공합니다.에프두 번의 청구 사이에큐1과큐2거리아르 자형떨어져서:
F = k \ frac {q_1q_2} {r ^ 2}
어디케이쿨롱 상수 = 8.99 × 109 Nm2/씨2.
이 힘은벡터,전하가 같으면 다른 입자에서 멀어지는 선을 따라 전하가 반대이면 다른 입자를 향합니다.
두 질량 사이의 중력과 마찬가지로 쿨롱의 법칙은 역 제곱 법칙입니다. 이것은 두 전하 사이의 거리의 역 제곱으로 감소한다는 것을 의미합니다. 즉, 두 배로 멀리 떨어져있는 혐의는 1/4의 힘을 경험합니다. 그러나이 전하는 거리에 따라 감소하지만 결코 0이되지 않으므로 범위가 무한합니다.
공부할 예
예 1 :+2의 요금이자형-4의 요금이자형0.25cm의 거리로 분리됩니다. 그들 사이의 쿨롱 힘의 크기는 얼마입니까?
쿨롱의 법칙을 사용하고 cm을 m으로 변환하면 다음을 얻을 수 있습니다.
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}
예 2 :전자와 양성자가 1mm의 거리만큼 떨어져 있다고 가정합니다. 그들 사이의 중력은 정전기력과 어떻게 비교됩니까?
중력은 다음 방정식에서 계산할 수 있습니다.
F_ {grav} = G \ frac {m_pm_e} {r ^ 2}
중력 상수지 = 6.67 × 10-11 미디엄3/kgs2.
숫자를 연결하면 다음이 제공됩니다.
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}
정전기력은 Coulomb의 법칙에 의해 주어집니다.
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}
양성자와 전자 사이의 정전기력은 10 이상입니다.39 중력보다 배가 큽니다!