Доброго времени суток! Сегодня я решила коснуться темы электричества, а именно, его азов.
Расскажу об атомах, о том, что из себя представляет положительный/отрицательный заряд, что такое проводники и диэлектрики.
Ну, давайте начнём с самого простого: атом. Всё, как известно, в этом мире состоит из молекул, а они — из атомов. А что мы знаем об атомах?
Атомы всегда малы, их масса всегда мала.
Модель атома с картинки была открыта Эрнестом Резерфордом в конце XIX века. Сейчас физики считают её достоверной.
Давайте с её помощью поймём, что из себя представляет атом.
В каждом атоме 3 типа составляющих: протон, нейтрон, электрон. Расскажу о каждом из них.
Прежде лучше сказать, что такое ядро — скопление тяжёлых нейтронов и протонов в центре.
Их массу и заряды можно посмотреть в таблице.
Посмотрев на таблицу внимательно, мы видим, что массы протона и нейтрона слабо различаются, но электрон гораздо легче них.
Теперь о частицах по отдельности: начнём с нейтрона. Ну, если коротко, то он самый тяжёлый, не имеет заряда и всегда находится в ядре рядом с протонами.
Теперь о протонах: они ненамного легче нейтрона, имеют положительный заряд и находятся в ядре. В ядре, кроме них и нейтронов, никаких других частиц, а следовательно, и посторонних отрицательных зарядов, нет. Получается, можно сделать вывод: ядро ВСЕГДА заряжено положительно.
А теперь об электронах. Их масса меньше, чем у остальных составляющих атома. Они имеют отрицательный заряд. Ещё они не находятся в ядре, а движутся вокруг него, как планеты вокруг Солнца в нашей солнечной системе. А также, у них довольно слабая связь с ядром.
После введения по составу атома, перейдём к определению электрического заряда. Что это такое?
Если проще выражаться, заряд — это физическая величина, которая характеризует способность тела к электрическим взаимодействиям с другими телами. Как-то так.
Кроме того, важно сказать, что атомы бывают заряженные и незаряженные. В незаряженном атоме количество протонов и электронов равно. Если математическая сумма всех заряженных частиц атома равна нулю — атом называют нейтральным.
По данным таблицы, у каждого из протонов один положительный заряд, а у каждого из электронов —отрицательный.
Если в атоме при сложении ВСЕХ зарядов эта сумма больше нуля, атом заряжен положительно — в нём не хватает электронов для компенсации положительного заряда.
Если эта сумма меньше нуля, в атоме вокруг ядра вращаются один и более лишних электронов.
В телах, которые состоят из атомов, а если точнее, из составляющих атомов правило точно такое же: сумма протонов и электронов равна нулю — у тела нет заряда, оно электрически нейтрально; она больше нуля — тело заряжено положительно, в нём нехватка электронов; меньше нуля — избыток электронов.
Теперь, когда мы знаем, что из себя представляет атом, давайте задумаемся об электризации.
Если коротко, электризация — физическое явление, при котором тела обмениваются электрическими зарядами.
Так как ядро тяжёлое и протоны в нём прочно связаны с нейтронами, чаще всего, электризация происходит из-за перераспределения электронов, чья связь с атомами легче рвётся, между телами.
При электризации заряды распределяются одинаково между телами.
Так же стоит упомянуть об электризации, которая происходит не перераспределением электронов — это ионная электризация.
Ионом называют положительно заряженный атом с недостатком электронов.
Теперь, имея представления об электрическом заряде и строении атома, а также узнав, что такое электризация, поговорим о проводниках и диэлектриках.
Не все тела одинаково взаимодействуют с зарядами. Есть проводники и диэлектрики.
Проводники — это тела, состоящие из вещества со свободными электронами. Чем больше свободных электронов — тем лучше проводимость.
Что такое свободные электроны? Это электроны, отделившиеся от ядер своих атомов, свободно перемещающиеся в теле. Это часто бывает, когда у атома по каким-то причинам и характеристике вещества слабая связь между ядром и притянутыми к нему электронами, из-за чего они покидают атом.
Наличие таких электронов в теле даёт возможность возникать электрическому току в теле при взаимодействии с другими зарядами, но об этом лучше говорить в посте про закон Ома.
Теперь о диэлектриках — это полная противоположность проводников.
Диэлектриками называют тела, у которых связь между ядром и электронами прочная, и свободных электронов нет.
В диэлектриках не возникает электрический ток, и они часто используются для изоляции проводников.
Примерами проводников можно считать человека, металлы, землю, уголь, водный раствор соли и др.
Примерами диэлектриков можно считать пластик, дерево, резину, каучук, шёлк и др.
Между проводниками и диэлектриками также есть связующее звено — полупроводники.
Полупроводники — это тела, электрический ток свободных электронов в которых происходит только при соблюдении определённых условий, например, влажность среды, определённая температура, наличие нужного излучения, дополнительных примесей и т.п.
Примеры полупроводников — фосфор, кремний, германий, селен, мышьяк и др.
Подведём итоги: мы познакомились со строением атома, явлением электризации тел, электрическим зарядом, узнали, что такое проводники, полупроводники и диэлектрики.
Если статья была вам полезна или интересна, поддержите лайком и/или подпиской, чтобы не пропустить следующие посты о законе Ома, большей информацией об электризации тел, молниях и о множестве других тем в физике.
Всего вам доброго, понимания материала и не болейте!
