Fizica 8 Electrizarea si sarcina electrica

Electrizarea și sarcina electrică

În general corpurile din natură sunt neutre din punct de vedere electric, deoarece ele sunt formate din atomi, care la rândul lor, sunt neutri.

 Observație

Structura atomului:

1. Nucleul este partea centrală a atomului, alcătuit din particule numite nucleoni, și-anume:

Protoni, particule încărcate cu sarcină electrică pozitivă, cu simbolul p+1.

Neutroni, particule neutre din punct de vedere electric, cu simbolul n0.

2. Învelișul electronic este spațiul din jurul nucleului format dintr-un nor de particule numite electroni care gravitează în jurul nucleului.

Electronii sunt particule cu sarcină electrică negativă, cu simbolul e-1 sau ē.

Atomul este o particulă neutră din punct de vedere electric, deoarece are numărul de protoni din nucleu (particule pozitive) egal cu numărul de electroni din învelișul electronic (particule negative), adică

Acest slide conține elemente vizuale fără text selectabil.

Clasificarea materialelor din punct de vedere electric

a) Conductoare electrice sunt materiale care permit curgerea electricității de la un atom la altul (a electronilor aflați pe straturile mai depărtate de nucleu, numiți electroni liberi).

Exemple:

toate metalele;

grafitul;

corpul omenesc;

pământul etc.

b) Izolatoare electrice sunt materiale care nu permit curgerea electricității de la un atom la altul (nu au electroni liberi).

Exemple:

ebonita (materialul din care se confecționează soclurile prizelor, întrerupătoarelor, aparatelor electrice);

plasticul;

cauciucul;

sticla;

porțelanul;

apa pură;

aerul uscat etc.

Corpurile electrizate au proprietatea de a atrage corpuri ușoare (bucățele de hârtie, bobițe de polistiren, doze de aluminiu, baloane de săpun, jet subțire de apă, firele de păr etc).

 Observație

Nu uitați că orice interacțiune are loc prin forțe reciproce. Corpul electrizat atrage cu o forță corpul neutru, dar și corpul neutru atrage cu aceeași forță corpul electrizat, dar în sens opus.

Prin frecarea a două corpuri, acestea se electrizează și se încarcă cu sarcini electrice.

Observație

Se consideră sarcina electrică pozitivă ( + ), sarcina cu care se încarcă un corp de sticlă.

Se consideră sarcina electrică negativă ( - ), sarcina cu care se încarcă un corp de plastic (sau de ebonită).

Sarcina electrică (q/Q) este mărimea fizică scalară care măsoară starea de electrizare a unui corp.

Sarcina electrică elementară (e) este cea mai mică sarcină existentă în natură, fiind egală cu modulul sarcinii unui electron (respectiv proton).

Sarcina unui corp (q/Q) este un multiplu întreg al sarcinii electrice elementare

unde n - nr. întreg și e - sarcină electrică elementară: e = 1,6 ∙ 10-19 C

Pentru a electriza un corp neutru, există trei metode de electrizare:

1) Electrizarea prin frecare: cele două corpuri, ambele neutre, se încarcă cu sarcini de semne opuse.

2) Electrizarea prin contact: corpul neutru se încarcă cu sarcini de același semn cu ale corpului electrizat. Se modifică sarcina electrică a fiecărui corp, dar sarcina electrică totală rămâne constantă.

3) La electrizarea prin influență (de la distanță): capătul corpului neutru apropiat de un corp electrizat se va încărca cu sarcini electrice opuse celui electrizat.

Corpul electrizat prin influență (de la distanță) nu-și modifică sarcina electrică, dar la extremități se încarcă ce sarcini de semne contrare.

Are loc o redistribuire a electronilor din corp.

În toate cele trei metode de electrizare se respectă Legea conservării sarcinii electrice:

Într-un sistem izolat, sarcina electrică totală se conservă.

Electrizarea corpurilor prin frecare

În urma frecării a două corpuri (balon de cauciuc și lavetă), unul se încarcă cu sarcini electrice pozitive (laveta), celălalt cu sarcini electrice negative (balonul de cauciuc).

Electrizarea corpurilor prin frecare are loc printr-un transfer de electroni de la un corp la altul, astfel:

- Corpul care cedează electroni, se va încărca cu sarcini electrice pozitive, deoarece va avea un surplus (mai mulți) protoni în nucleele atomilor.

- Corpul care primește electroni, se va încărca cu sarcini electrice negative, deoarece va avea un surplus de electroni în învelișurile electronice ale atomilor.

Interacțiunile electrostatice sunt de două feluri:

1. Atracția are loc între două corpuri electrizate cu sarcini opuse ( pozitivă cu negativă). Forțele de atracție sunt egale în modul, dar de sens opus.

2. Respingerea are loc între două corpuri electrizate cu sarcini de același fel (pozitivă cu pozitivă sau negativă cu negativă). Forțele de respingere sunt egale în modul, dar de sens opus.

Interacțiunile dintre două corpuri electrizate au loc la distanță prin intermediul câmpului electrostatic din jurul oricărui corp electrizat.

Electrizarea prin contact

Electrizarea prin contact are loc prin trecerea electronilor de pe corpul electrizat pe cel neutru, care se va încărca cu același fel de sarcină electrică precum cea a corpului electrizat.

Electrizarea prin influență (de la distanță)

Electrizarea prin influență (de la distanță) are loc prin încărcarea capătului corpului neutru cu sarcină electrică opusă celui electrizat adus în apropierea lui.

Explicația electrizării prin influență:

La apropierea de un conductor a unui corp încărcat electric are loc o redistribuire a electronilor liberi din conductor. În cazul apropierii unui corp electrizat negativ, are respingerea electronilor liberi ai sferei conductoare (care se va încărca pozitiv datorită nucleelor atomilor), iar partea de jos a firului metalic cu cele două lamele va fi mai bogată în electroni față de nucleele pozitive și se va încărca negativ.

La apropierea de un izolator a unui corp încărcat electric are loc un fenomen numit polarizare, în care moleculele izolatorului se alungesc și centrele nucleelor nu mai coincid cu centrele învelișurilor electronice. Are loc orientarea moleculelor polare de către corpul electrizat.