電荷はすべての物体に固有の特性であり、素粒子に由来します。それは保存されます。つまり、生成したり破壊したりすることはできず、帯電プロセスを通じて物体間でのみ伝達されます。そして量子化され、 基本電荷の整数倍で測定されます。
充電についてのまとめ
電荷の種類は、陽子に対しては正、電子に対しては負です。
電荷はクーロン単位で測定されます。
電荷は、欠損または過剰な電子または陽子の数と素電荷の積によって計算されます。
帯電プロセスは、2 つの物体が接触、摩擦、または誘導されたときに発生する可能性があります。
電子の電荷は\(-1.6 \cdot 10^{-19}\ C\)です。陽子の電荷は\(1.6 \cdot 10^{-19}\ C\)です。そして中性子の電荷はゼロです。
電荷の符号は、電界と電気力の方向を決定します。
充電に関するビデオレッスン
電荷の種類
電荷は正と負に分類できますが、唯一の違いは代数符号です。慣例により、以下の図に示すように、電子の電荷はマイナス、陽子の電荷はプラスとして表されるため、相互に引力が生じることが確立されています。
電荷の測定単位
国際単位系 (SI) によると、電荷の測定単位はクーロンです。これは、電荷間の電気力を計算するクーロンの法則の定式化を担当した物理学者チャールズ クーロン (1736-1806) に敬意を表しています。
電荷の計算方法は？
電荷は、原子内に不足または過剰な電子または陽子の量を、電子の電荷である素電荷に関連付ける公式を使用して計算されます。
\(Q=n\cdot e\)
Q → クーロン\([C]\)で測定される物体の総電荷。
n → 電子または陽子の欠落または過剰数。クーロン\([C]\)で測定されます。
→素電荷。その値は\(±1.6\cdot 10^{-19}\ C\) (陽子の場合は正、電子の場合は負)。
通電プロセス
帯電プロセスは、物体を帯電させ、その電荷量を変更するために使用される方法です。接触、摩擦、誘導によって発生する可能性があります。
→ 接触帯電
接触帯電は、帯電した物体を、帯電しているか電気的に中性である別の物体に接触させると発生します。
どちらの状況でも、接触後、平衡状態になるまで物体間で電子の移動が発生し、同じ電荷を持ちます。この値は、電荷の値間の算術平均によって計算でき、次の式で表されます。
\(Q_{新しい} \frac{ Q_1+Q_2}2\)
\(Q_{new} \) → クーロン\([C]\)で測定される物体の新しい電荷。
\(Q_1\)および\(Q_2\) → クーロン\([C]\)で測定される物体の初期電荷。
→ 摩擦による電気
摩擦帯電は、同じ数の陽子（プラスの電荷）と電子（マイナスの電荷）を持つ電気的に中性の 2 つの物体をこするときに発生します。
摩擦の後、一方の物体は電子を受け取り、電気的には負になり、もう一方の物体は電子を失って、電気的に正になります。これは、以下に示すように、摩擦電気系列によって決定されます。
たとえば、紙を人間の皮膚にこすりつけた後、紙はマイナスの電荷と電気親和性があるため、電気的にマイナスになり、人間の皮膚はプラスの電荷と電気的親和性があるため、電気的にプラスになります。 。
→ 誘導通電
誘導帯電は、以下のプロセスを通じて中性体を帯電体に変換することで構成されます。
電気的に中性の物体 (インダクターと呼ばれる) を帯電した物体 (インダクターと呼ばれる) に近づけると、同じ符号の電荷が互いに近づき、異なる符号の電荷が遠ざかります。
誘導体をアース線に接続し、地面から電子を受け取るか、地面に電子を失います。
アース線を取り外します。
誘導体を誘導体から遠ざけます。
電荷の量子化
物体の電荷は常に量子化されており、帯電した物体は電子を受け取ることも失うこともできるため、その値は素電荷の整数倍であることを意味します。素電荷は電子と陽子の電荷に与えられた命名法であり、自然界の単位電荷の最小値に相当し、 \(±1.6 \cdot 10^{-19}\)に相当します。 クーロン、陽子の場合は正、電子の場合は負、中性子の場合はゼロです。
電界
電場は、電荷に固有の物理的特性であり、その向きは、電荷が属する電荷の符号に応じて異なります。電荷が正の場合、電場は電荷から離れる方向を向きますが、電荷が負の場合、電場は電荷の方向を向きます。次の式を使用して計算できます。
\(E=k\cdot \frac{|Q|}{d^2 }\)
E → ニュートン\([N]\)で測定される電場。
Q → クーロン\([C]\)で測定される、場を生成する粒子の電荷係数。
d → メートル単位で測定される電荷間の距離\([m]\) 。
k → \((N\cdot m)^2/C^2\)で測定される媒体の静電定数。
または、それを電気力と電荷に関連付ける公式によっても次のようになります。
\(E=\frac{F}q\)
E → ニュートン\([N]\)で測定される電場。
F → ニュートン\([N]\)で測定される電気力。
q → クーロン\([C]\)で測定される電荷。
クーロンの法則
クーロンの法則は、電荷ペア間の電気力の強さを計算する目的でシャルル クーロンによって作成された法則です。その向きは、電荷のペアの符号によって異なります。両方の電荷が同じ符号を持っている場合、電気力は引力を持ちますが、電荷が反対の符号を持っている場合、電気力は引力を持ちます。反発。
次の式を使用して計算できます。
\(F=k\cdot \frac{Q_1\cdot Q_2}{d^2} \)
F → ニュートン\([N]\)で測定される、荷電粒子間の相互作用力。
\(Q_1\)および\(Q_2\) → クーロン\([C]\)で測定される粒子電荷モジュール。
d → メートル単位で測定される電荷間の距離\([m]\) 。
k → \((N\cdot m)^2/C^2\)で測定される媒体の静電定数。
または、それを電場と電荷に関連付ける公式によっても次のようになります。
\(F=E\cdot q\)
F → ニュートン\([N]\)で測定される電気力。
E → ニュートン\([N]\)で測定される電場。
q → クーロン\([C]\)で測定される電荷。