Električni naboj – razlika između verzija
Uklonjeni sadržaj Dodani sadržaj
Nema sažetka izmjene |
|||
Red 1:
[[File:Cargas electricas.png|thumb|Vrste interakcije (privlačenje ili odbijanje), ovisno o naelektrisanju čestica.]]
{{Elektromagnetizam}}
'''Naelektrisanje'''
Postoje dve vrste naelektrisanja, pozitivno i negativno, a obeležavaju se znacima plus (+) i minus (-). Različita naelektrisanja se privlače, a ista odbijaju.
Naelektrisanje
Količina naboja ''Q'' u nekom provodniku jednaka je umnošku naboja elektrona ''e'' i broja tih elektrona ''N'', odnosno <math>Q = e\cdot N</math>
==
Naelektrisanje je svojstvo subatomskih čestica i u prirodi se javlja samo kao '''celobrojni''' umnožak [[količina elementarnog naelektrisanja|elementarnog naelektrisanja]]. Zato se kaže da je naelektrisanje diskretno odnosno kvantovano. Kada se izražava kao umnožak elementarnog naelektrisanja, [[elektron]] ima naelektrisanje -1 a [[proton]] naelektrisanje +1. [[Kvark]], zavisno od vrste, može da ima naelektrisanje −1/3 ili +2/3. [[Antičestica|Antičestice]] imaju naelektrisanja suprotna od odgovarajućih čestica (pozitron +1, antiproton -1). Postoje i druge naelektrisane čestice (tau, mion...).
Nalektrisanje [[makroskopski|makroskopskog]] tela je zbir naelektrisanja svih čestica od kojih je telo sastavljeno. Često, ukupno nalektrisanje je jednako nuli, pošto je broj elektrona u svakom [[atom]]u jednak broju [[proton]]a, pa se njihova naelektrisanja poništavaju. Pojava u kojoj ukupno naelektrisanje nije jednako nuli, i pritom su ta naelektrisanja nepokretna i njihova količina se ne menja u vremenu, naziva se [[statički elektricitet]]. Dalje, čak i kada je zbir naelektrisanja jednak nuli, pozitivna i negativna nelektrisanja ne moraju biti ravnomerno raspoređena unutar tela (na primer pod uticajem spoljnjeg [[električno polje|električnog polja]]), i onda se za materijal kaže da je [[Polarizacija|polarizovan]], a naelektrisanje koje nastaje usled polarizacije naziva se [[vezano naelektrisanje]] (dok se dodatno naelektrisanje doneto spolja u telo nnaziva ''slobodno naelektrisanje''). Uređeno kretanje naelektrisanih čestica u određenom smeru naziva se [[električna struja]].
[[Međunarodni sistem jedinica|SI]] jedinica naelektrisanja naziva se [[kulon (jedinica)|kulon]] i označava se sa ''C''. Jedan kulon sadrži oko 6.24 × 10<sup>18</sup> elementarnih naelektrisanja (naelektrisanje jednog protona ili jednog elektrona). Kulon se definiše kao količina naelektrisanja koju u toku jedne [[sekund]]e prenese struja od jednog [[amper]]a. Simbol ''Q'' se koristi da označi količinu naelektrisanja.▼
Strogo, količina naelektrisanja mora biti umnožak elementarnog naelektrisanja ''e'' (naelektrisanje je [[kvant]]ovano). Ali, pošto je količina naelektrisanja prosečna, [[makroskopski|makroskopska]] veličina, mnogo redova veličine veća od elementarnog naelektrisanja, efektivno može imati bilo koju [[realan broj|realnu vrednost]].
==
Količina naelektrisanja je relativistički invarijantna. To znači da naelektrisanje čestice ''q'', ostaje konstantno bez obzira koliko se brzo čestica kreće. Ova osobina je i eksperimentalno potvrđena. Pokazano je da je naelektrisanje ''jednog'' [[atomsko jezgro|jezgra]] [[helijum]]a (dva [[proton]]a i dva [[neutron]]a) koje se kreće velikom brzinom isto kao i naelektrisanje ''dva'' jezgra [[deuterijum]]a (jedan proton i jedan neutron) koja se kreću mnogo sporije nego jezgro helijuma.▼
== Zakon održanja naelektrisanja ==▼
Ukupna količina naelektrisanja izolovanog sistema ostaje konstantna nezavisno od promena u samom sistemu. Ovaj zakon je nasledan za sve procese poznate u fizici. U opštem slučaju, ukupna promena u vremenu gustine naelektrisanja <math>\rho</math> unutar neke zapremine <math>V</math> jednaka je površinskom integralu gustine struje kroz površinu <math>S</math> te zapremine, što je dalje jednako [[električna struja|struji]] <math>I</math>:▼
:<math>- \frac{\partial}{\partial t} \int_V \rho\, dV = \int_S \mathbf{J} \cdot \mathbf{dS} = I</math>▼
▲[[Međunarodni sistem jedinica|SI]] jedinica naelektrisanja naziva se [[kulon (jedinica)|kulon]] i označava se sa ''C''. Jedan kulon sadrži oko 6.24 × 10<sup>18</sup> elementarnih naelektrisanja (naelektrisanje jednog protona ili jednog elektrona). Kulon se definiše kao količina naelektrisanja koju u toku jedne [[sekund]]e prenese struja od jednog [[amper]]a. Simbol ''Q'' se koristi da označi količinu naelektrisanja.
Odnosno da bi unutar neke zapremine <math>V</math> došlo do promene ukupne količine naelektrisanja (a samim tim i promene gustine naelektrisanja <math>\rho</math>), određena količina naelektrisanja mora da uđe u tu zapreminu, ili da izađe iz nje. Prolaskom tih naelektrisanja kroz površinu <math>S</math> te zapremine, dobija se struja <math>I</math>. Ukoliko ista količina naelektrisanja uđe i izađe iz zapremine, onda imamo dve struje tih naelektrisanja kroz površinu <math>S</math>, +<math>I</math> i -<math>I</math>. Zbir ove dve struje je 0, pa je i ukupna promena naelektrisanja u zapremini <math>V</math> jednaka nuli. Iz ovoga se vidi da je [[prvi Kirhofov zakon]] specijalni slučaj zakona o održanju količine naelektrisanja.▼
== Jedinice ==▼
[[International System of Units|SI]] izvedena jedinica [[quantity|količine]] električnog naelektirsanja je [[coulomb|kulon]] (simbol: C). Kulon je izveden kao količina naelektrisanja koja prolazi kroz [[cross section (geometry)|poprečni presek]] [[electrical conductor|električnog provodnika]] noseći jedan [[ampere|amper]] u [[second|sekundi]].<ref name=CIPM1946>{{cite web |url=https://www.bipm.org/en/CIPM/db/1946/2/ |publisher=BIPM |title=CIPM, 1946: Resolution 2}}</ref> Ova jedinica je predložena 1946. i ratifikovana 1948. godine.<ref name=CIPM1946/> U modernoj praksi, fraza „količina naelektrisanja” se koristi umesto „kvantitet naelektrisanja”.<ref name=SIBrochure>{{SIbrochure8th}}, p. 150</ref> Količina naelektrisanja u 1 elektronu ([[elementary charge|elementrarno naelektrisanje]]) je aproksimativno {{val|1.6|e=-19|u=C}}, i 1 kulon korespondira količini naelektrisanja od oko {{val|6.24|e=18|u=elektrona}}. Simbol ''Q'' se obično koristi za označavanje količine elektriciteta ili naelektirsanja. Količina električnog naboja se može direktno meriti pomoću [[electrometer|elektrometra]], ili indirektno pomoću [[galvanometer|galvanometra]].
Linija 68 ⟶ 58:
Za razliku od [[astronomija|astronomije]], [[mehanika|mehanike]] i [[optika|optike]], koja su kvantitativno proučavane još od antike, početak sadašnjih kvalitativnih i kvantitativnih istraživanja električnih pojava može se obeležiti objavljivanjem dela ''[[De Magnete]]'' od strane engleskog naučnika [[Vilijam Gilbert|Vilijama Gilberta]] 1600. godine.<ref>{{cite book|last1=Roche|first1=J.J.|title=The mathematics of measurement|date=1998|publisher=The Athlone Press |location=London |isbn=978-0387915814 |page=62 }}</ref> U ovoj knjizi nalazio se mali odeljak gde se Gilbert vratio efektu ćilibara (kako ga je nazvao) u adresiranju mnogih ranijih teorija,<ref name=Roller356/> i skovao [[New Latin|novolatinsku]] reč ''electrica'' (od {{lang|grc|ἤλεκτρον|el}} (elektron), [[ancient Greek|grčke reči]] za ćilibar). Latinska reč je prevedena na engleski jezik kao {{em|electrics}}.<ref>{{cite book |last1=Roller |first1=Duane |author-link1= |last2=Roller |first2=D.H.D.|date=1954 |title=The development of the concept of electric charge: Electricity from the Greeks to Coulomb |url=https://archive.org/details/developmentofcon0000roll|url-access=registration |location=Cambridge, MA |publisher=[[Harvard University Press]] |pages=[https://archive.org/details/developmentofcon0000roll/page/6 6–7] |isbn=}}<br>{{cite book |last= Heilbron| first= J.L.|title= Electricity in the 17th and 18th Centuries: A Study of Early Modern Physics|publisher= University of California Press|year= 1979|page= 169|isbn= 978-0-520-03478-5|url= https://books.google.com/?id=UlTLRUn1sy8C&pg=PA169}}</ref> Gilbert je takođe zaslužan za termin ''električni'', dok je izraz za ''električnu energiju'' došao kasnije, pri čemu se prva upotreba pripisuje ser [[Thomas Browne|Tomasu Braunu]] u njegovom delu ''[[Pseudodoxia Epidemica]]'' iz 1646. godine.<ref>{{cite book |last1=Brother Potamian |author-link1= |last2=Walsh |first2=J.J.|date=1909 |title=Makers of electricity|url=https://archive.org/details/cu31924004627059 |location=New York|publisher=[[Fordham University Press]] |page=[https://archive.org/details/cu31924004627059/page/n81 70] |isbn=}}</ref> (Za dodatne jezičke detalje pogledajte [[Etymology of electricity|etimologiju električne energije]].) Gilbert je hipotetisao da se ovaj efekt ćilibara može objasniti efluvijumom (malim tokom čestica koje teku iz električnog objekta, bez umanjivanja njegove mase ili težine) koji deluje na druge objekte. Ova ideja materijalnog električnog efluvijuma bila je uticajna u 17. i 18. veku. Ona je bila preteča ideja razvijenih u 18. veku o „električnom fluidu” (Dufaj, Nolet, Franklin) i „električnom naboju”.<ref name=Baigrie11>{{cite book|last=Baigrie|first=Brian |title=Electricity and magnetism: A historical perspective|year=2007|publisher=Greenwood Press|location=Westport, CT|page=11}}</ref>
▲Količina naelektrisanja je relativistički invarijantna. To znači da naelektrisanje čestice ''q'', ostaje konstantno bez obzira koliko se brzo čestica kreće. Ova osobina je i eksperimentalno potvrđena. Pokazano je da je naelektrisanje ''jednog'' [[atomsko jezgro|jezgra]] [[helijum]]a (dva [[proton]]a i dva [[neutron]]a) koje se kreće velikom brzinom isto kao i naelektrisanje ''dva'' jezgra [[deuterijum]]a (jedan proton i jedan neutron) koja se kreću mnogo sporije nego jezgro helijuma.
▲== Zakon održanja naelektrisanja ==
▲Ukupna količina naelektrisanja izolovanog sistema ostaje konstantna nezavisno od promena u samom sistemu. Ovaj zakon je nasledan za sve procese poznate u fizici. U opštem slučaju, ukupna promena u vremenu gustine naelektrisanja <math>\rho</math> unutar neke zapremine <math>V</math> jednaka je površinskom integralu gustine struje kroz površinu <math>S</math> te zapremine, što je dalje jednako [[električna struja|struji]] <math>I</math>:
▲:<math>- \frac{\partial}{\partial t} \int_V \rho\, dV = \int_S \mathbf{J} \cdot \mathbf{dS} = I</math>
▲Odnosno da bi unutar neke zapremine <math>V</math> došlo do promene ukupne količine naelektrisanja (a samim tim i promene gustine naelektrisanja <math>\rho</math>), određena količina naelektrisanja mora da uđe u tu zapreminu, ili da izađe iz nje. Prolaskom tih naelektrisanja kroz površinu <math>S</math> te zapremine, dobija se struja <math>I</math>. Ukoliko ista količina naelektrisanja uđe i izađe iz zapremine, onda imamo dve struje tih naelektrisanja kroz površinu <math>S</math>, +<math>I</math> i -<math>I</math>. Zbir ove dve struje je 0, pa je i ukupna promena naelektrisanja u zapremini <math>V</math> jednaka nuli. Iz ovoga se vidi da je [[prvi Kirhofov zakon]] specijalni slučaj zakona o održanju količine naelektrisanja.
== Literatura ==
Linija 86 ⟶ 88:
* [http://www.unitconversion.org/unit_converter/charge.html Onlajn konverzija jedinica] - konvertovanje između različitih jedinica naelektrisanja, kao što su ''kulon'', ''EMU naelektrisanja'', ''franklin'', ''amper-sat'', ''faradej'' itd.
* [https://web.archive.org/web/20071122174619/http://www.scienceaid.co.uk/physics/electricity/charge.html Elektrostatičko naelektrisanje] Lako razumljiva strana o elektrostatičkom naelektrisanju. Na engleskom.
{{normativna kontrola}}
| |||