Sarcină electrică
De la Wikipedia, enciclopedia liberă
 |
|
Sarcina electrică este o proprietate fundamentală a particulelor subatomice, care le determină acestora interacţiunile electromagnetice. Materia încărcată electric este influenţată de câmpul electric, şi în acelaşi timp produce câmp electric. Interacţiunea dintre o sarcină în mişcare şi un câmp electromagnetic este sursa forţei electromagnetice, care este una dintre cele patru forţe fundamentale.
Sarcina electrică este caracteristică unor particule subatomice, şi este cuantificată când este exprimată ca multiplu al aşa-numitei sarcini elementare e. Electronii, prin convenţie au sarcina -1, iar protonii au sarcina opusă, +1. Quarkurile au o sarcină fracţionară, de −1/3 sau +2/3. Antiparticulele echivalente acestora au sarcina egală şi de semn opus.
În general, particulele cu sarcină de acelaşi semn se resping, iar cele de semne opuse se atrag. Acest fenomen este descris de legea lui Coulomb, care afirmă că modulul forţei de respingere este proporţional cu produsul celor două sarcini, şi scade proporţional cu pătratul distanţei.
Sarcina electrică a unui obiect macroscopic este suma sarcinilor electrice ale componentelor ce îl constituie. Adesea, sarcina electrică netă este zero, deoarece numărul de electroni din fiecare atom este egal cu numărul de protoni, şi astfel sarcinile acestora se anulează reciproc. Situaţiile în care sarcina netă este nenulă sunt denumite electricitate statică. Mai mult, chiar şi când sarcina netă este zero, ea poate fi distribuită neuniform (de exenplu din cauza unui câmp electric extern), atunci spunându-se despre material că este polarizat), iar sarcinile legate de polarizare sunt numite sarcini legate (iar sarcinile în exces aduse din exterior se numesc sarcini libere). O mişcare ordonată a particulelor încărcate într-o anumită direcţie (în metale, aceste particule sunt electronii) este cunoscută sub numele de curent electric. Natura discretă a sarcinii electrice a fost propusă de Michael Faraday în experimentele sale de electroliză, apoi demonstrată direct de Robert Millikan în experimentul cu picătura de ulei.
Unitatea de măsură în sistemul internaţional pentru sarcina electrică este coulombul, care reprezintă aproximativ 6.24 × 1018 sarcini elementare (egale cu sarcina unui singur proton sau electron). Coulombul este definit ca fiind cantitatea de sarcină care trece prin secţiunea transversală a unui conductor electric prin care trece un amper timp de o secundă. Simbolul Q este adesea folosit pentru a nota cantitatea de sarcină electrică. Sarcina electrică poate fi măsurată direct cu un electrometru, sau indirect cu un galvanometru balistic.
Formal, sarcina electrică a unui corp trebuie să fie multiplu de sarcina elementară e (sarcina este cuantificată), dar deoarece este o cantitate macroscopică, cu multe ordine de mărime mai mare decât sarcina elementară, poate lua paractic orice valoare reală. Mai mult, în unele contexte are sens să se vorbească de fracţiuni din sarcină, ca în cazul încărcării unui condensator.
