Електротехніка - це просто!

Електротехніка - це просто!

Що таке електричний заряд

Сучасною теорією, що пояснює будову речовини, є електронна теорія. Відповідно до цієї теорії всі тіла складаються з найдрібніших частинок, званих молекулами, розміри яких вимірюються стомільйонний частками сантиметра.

Молекула - це найменша частинка речовини, яку можна відокремити від тіла і яка має всі властивості, властивими цьому тілу. Так, наприклад, молекула заліза має всі властивості заліза, молекула води - властивостями води і т. Д. Молекули, в свою чергу, складаються з ще більш дрібних частинок, званих атомами. Число атомів в молекулах різних речовин і будова молекул різна.

Якщо молекули якого-небудь тіла складаються з однакових атомів, то таке тіло називається простим. Прикладами простих тел можуть служити мідь, залізо, сірка, кисень, водень і т. Д.

Якщо молекула речовини складається з декількох різних за своєю будовою атомів, то тіло, що складається з таких молекул, називається складним. Молекули складних тел утворюються з різних поєднань атомів простих тел.

Молекула води, наприклад, складається з двох атомів водню і одного атома кисню. Два простих тіла - водень і кисень, - взятих в певному поєднанні, утворюють складне тіло -Вода. Або, наприклад, молекула сірчаної кислоти, розчин якої використовується в якості електроліту кислотних акумуляторів, складається з двох атомів водню, одного атома сірки і чотирьох атомів кисню.

Довгий час вчені вважали атом неподільною часткою, і лише на початку 20-го століття вдалося визначити в загальних рисах внутрішню будову атома. До теперішнього часу будова атома вивчено досить глибоко.

Встановлено, що атом будь-якої речовини складається з ядра і що обертаються у коло нього по замкнутих кривих (орбітах) однієї або декількох дрібних часток, названих електронами. Кожен електрон атома має дуже малим електричним зарядом.

Наприклад, атом водню складається з ядра і обертається навколо нього одного електрона. Ядро атома, в свою чергу, складається з протонів і нейтронів. Ці частинки настільки ущільнені, що обсяг ядра у багато разів менше обсягу самого атома.

Ядро атома, як і електрони, володіє електричним зарядом. Причиною цього є протони, що входять до складу ядра і мають такі ж по величині електричні заряди, як і електрони. Але протони, на противагу електронам, мало рухливі, маса їх майже в дві тисячі разів більше маси електрона. Частка нейтрон, що входить в ядро ​​атома, не має ніякого електричного заряду, т. Е. Вона нейтральна.

Таким чином, електрони, що обертаються навколо ядра атома, і протони, що входять до складу ядра, є носіями рівних за величиною електричних зарядів. Встановлено, що між електроном і протоном завжди діє сила взаємного тяжіння, а між електронами, так само як і між протонами, - сила взаємного відштовхування.

В силу цього відмінності домовилися вважати, що електрон має негативний електричний заряд, а протон - позитивним.

Отже, існує, як би два роду електрики - позитивне і негативне, про що люди знали задовго до відкриття електричного струму, але правильно пояснити цього не могли.

Наявність в атомі разноименно заряджених частинок призводить до того, що між позитивно зарядженим ядром атома і обертаються навколо нього електронами діють сили взаємного тяжіння, що скріплюють атом в одне ціле.

Чим же відрізняються один від іншого атоми різних речовин? Різниця атомів полягає насамперед в різній кількості протонів і нейтронів в їх ядрах, в силу чого неоднаковий і позитивний заряд ядер атомів різних речовин. Кількість обертових електронів у атомів різних речовин також неоднаково і визначається величиною позитивного заряду ядра. Нарешті, в атомів одних речовин електрони міцно пов`язані з ядром, в той час як у атомів інших речовин цей зв`язок значно слабше.

В атомі кожного елемента кількість електронів, що обертаються навколо ядра, дорівнює кількості протонів, що містяться в ядрі. Так як електричні заряди електрона і протона рівні за величиною, то загальний (сумарний) негативний заряд електронів дорівнює позитивному заряду ядра. Ці заряди взаємно врівноважують один одного, в результаті чого сам атом не має електричного заряду, т. Е. Є нейтральним.

В кожному атомі електрони становлять навколо ядра оболонку, яку прийнято називати електронною оболонкою. Ядро атома разом з навколишнім його електронною оболонкою знаходиться в безперервному коливальному русі.

При русі атоми стикаються один з одним і від них відмовляються (вилітають з електронної оболонки) один або кілька електронів. У цьому випадку атом перестає бути нейтральним і стає позитивно зарядженим, так як його позитивний заряд став більше негативного. Однак таке порушення електронної оболонки відбувається у атомів тільки тих речовин, у яких надзвичайно слабка зв`язок між ядром і електронами. До таких речовин відносяться всі метали і вугілля, на противагу іншим твердих тіл, таким, як дерево, скло, ебоніт, у яких зв`язок електронів з ядром атома настільки міцна, що в звичайних умовах порушення електронних оболонок не відбувається.

Відірвалися від атомів електрони називаються вільними електронами. Вільні електрони, безладно рухаючись в міжатомної просторі, частково захоплюються іншими атомами, що втратили також в результаті зіткнень свої електрони. Натомість електронів, захоплених атомами, утворюються нові вільні електрони.

Такий процес появи і зникнення вільних електронів в тілі відбувається безперервно. Зі збільшенням температури тіла швидкість коливального руху атомів зростає, зіткнення їх між собою частішають і стають сильнішими, в результаті чого кількість вільних електронів в тілі збільшується. Однак, незважаючи на збільшення кількості вільних електронів усередині тіла, воно не отримує електричного заряду, так як загальне (сумарне) кількість електронів і протонів в тілі не змінюється, і тіло залишається електрично нейтральним.

Якщо якимось чином видалити з тіла кілька вільних електронів, то загальний (сумарний) позитивний заряд його буде більше сумарного негативного заряду, і отже, тіло виявиться зарядженим позитивно. І, навпаки, якщо тілу додати кілька електронів, то воно отримає негативний заряд. При цьому як видалення з тіла електронів, так і повідомлення йому їх ззовні абсолютно не змінює властивостей тіла, і воно залишається точно таким, яким було до повідомлення йому заряду.

Отже, якщо в тілі створюється недолік електронів, то воно заряджається позитивно, якщо ж надлишок, то воно заряджається негативно, причому чим більше надлишок або недолік електронів в тілі, тим більшим електричним зарядом це тіло має.

Електротехніка для початківців