Elektrický náboj je základná fyzikálna veličina, ktorú označujeme symbolom Q. Vyjadruje veľkosť schopnosti pôsobiť elektrickou silou. Elektrický náboj je základná fyzikálna veličina, ktorá je kľúčová pre pochopenie elektrických javov a interakcií medzi časticami. V podstate predstavuje vlastnosť hmoty, ktorá spôsobuje, že sa objekty vzájomne priťahujú alebo odpudzujú v dôsledku elektromagnetických síl.
Tento jav je jedným z najdôležitejších aspektov fyziky a má široké uplatnenie v každodennom živote, technológii a vedeckých výskumoch.
Základné Typy Elektrického Náboja
Existujú dva základné typy elektrického náboja: kladný a záporný. Kladný náboj je priradený časticiam, ako sú protóny, zatiaľ čo záporný náboj je priradený elektrónom. Nositeľmi elektrického náboja v atóme sú protóny (kladný náboj) a elektróny (záporný náboj).
Tieto častice sú základnými stavebnými kameňmi atómov, a preto elektrický náboj zohráva kľúčovú úlohu v chemických a fyzikálnych procesoch. Pri interakcii medzi rôznymi nábojmi platí základné pravidlo: náboje rovnakého typu sa odpudzujú, zatiaľ čo protikladné náboje sa priťahujú.
Elementárny náboj protónu je e = 1,60217710−19 C a elektrónu e = -1,60217710−19 C. Sú rovnako veľké, líšia sa len znamienkom. Elementárny náboj nemožno ďalej deliť. Elektrický náboj je deliteľný až po elementárny náboj.
Prečítajte si tiež: Typy striel .38 Special
Atóm tvorí sústavu kladného náboja - v jadre a záporného náboja - v elektrónovom obale. Elektróny v elektrónovom obale sú viazané elektrickými silami ku kladne nabitému jadru. Atóm je schopný elektróny prijímať aj odovzdávať v záujme vytvorenia stabilnejšej formy. Ak atóm elektrón odovzdá, vzniká kladne nabitý ión - katión.
Dobrú elektrickú vodivosť zabezpečujú elektróny najviac vzdialené od jadra - voľné (valenčné) elektróny. Ak o seba trieme dve telesá, nastáva takzvané zelektrizovanie telies. Je to spôsobené premiestňovaním elektrónov z jedného telesa na druhé.
Coulombov Zákon
Existuje niekoľko základných zákonov a princípov, ktoré súvisia s elektrickým nábojom. Jedným z najznámejších je Coulombov zákon, ktorý popisuje silu medzi dvoma bodovými nábojmi. Tento zákon hovorí, že sila medzi dvoma nábojmi je priamo úmerná súčinu ich nábojov a nepriamo úmerná štvorcu vzdialenosti medzi nimi.
Matematicky je Coulombov zákon vyjadrený vzorcom:
\[ F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \]
Prečítajte si tiež: Všetko o brokových nábojoch do revolvera
kde \( F \) je sila, \( k \) je Coulombova konštanta, \( q_1 \) a \( q_2 \) sú hodnoty nábojov a \( r \) je vzdialenosť medzi nimi. Tento zákon nám pomáha pochopiť, ako sa náboje navzájom ovplyvňujú a aké sily vznikajú v ich prítomnosti.
Elektrické Pole a Potenciál
Okrem Coulombovho zákona existujú aj iné dôležité koncepty spojené s elektrickým nábojom, ako sú elektrické pole a potenciál. Elektrické pole je definované ako oblasť v okolí elektrického náboja, kde pôsobí sila na iný náboj. Sila, ktorú elektrické pole vyvíja na jednotkový náboj, sa nazýva elektrická intenzita a vyjadruje sa v jednotkách N/C (newton na coulomb). Elektrické pole je kľúčové pre pochopenie, ako sa náboje pohybujú a interagujú v rôznych situáciách.
Elektrický potenciál, na druhej strane, je energetická veličina, ktorá vyjadruje prácu potrebnú na presun jednotkového náboja z nekonečna do určitej polohy v elektrickom poli. V praxi sa elektrický náboj nachádza v rôznych formách a jeho správanie je kľúčové pre množstvo technológií, ktoré používame.
Napríklad v elektrických obvodoch, batériách, kondenzátoroch a elektromotoroch je pohyb elektrického náboja základným mechanizmom, ktorý umožňuje fungovanie týchto zariadení. V oblasti elektrotechniky a elektroniky sú elektrické náboje a ich interakcie zodpovedné za prenos informácií, výkonu a energie.
V izolovanom nenabitom kovovom vodiči nastáva pohyb voľných elektrónov, ak do jeho blízkosti priblížime elektricky nabité teleso. Na strane izolovaného vodiča, ktorá je bližšie k elektricky nabitému telesu, prevláda opačný elektrický náboj, a na druhej, vzdialenejšej strane prevláda rovnaký náboj. Vo vnútri vodiča sa nevytvára elektrické pole.
Prečítajte si tiež: Jednotný náboj: História
Okrem toho je elektrický náboj dôležitý aj v oblasti fyziky častíc, kde sa skúmajú elementárne častice a ich interakcie. V tejto oblasti sa elektrický náboj stáva jedným z hlavných faktorov, ktoré ovplyvňujú správanie a interakcie medzi časticami, ako sú elektróny, protóny a neutrony.
Jednotkou elektrického náboja v medzinárodnom systéme jednotiek (SI) je coulomb, ktorý je označovaný symbolom C. Jeden coulomb je definovaný ako množstvo náboja, ktoré prechádza vodičom pri elektrickom prúde jedného ampéra za jednu sekundu.
Elektrické pole je fyzikálne pole, v ktorom je veličinou poľa (čiže veličinou priradenou každému bodu poľa) intenzita elektrického poľa E. Elektricky nabité teleso. Môžu prenášať len vodiče (ostatné látky sú izolanty). Sú dva druhy el. náboja kladný a záporný. Tlesá s rovnakým el. nábojom sa odpudzujú, naopak telesá s opačným el. nábojom sa priťahujú.
El. náboj je deliteľný až na elementárny el. náboj, ktorého hodnota je e=. Teleso je neutrálne v prípade, že hodnotačastíc v jeho v nútri kladne nabitých sa rovna časticiam záporne nabitým. V prípade, že prevyšuje počet kladných, hovoríme o kladnom ióne, v druhom prípade o zápornom ióne. Zákon zachovania el. V elektricky izolovanej sústave telies je celkový el. náboj stály.
Elektrické sily su sily vyvolané vďaka el. náboju (odpudivé, príťažlivé). Priamo závisia od vzdialenosti telies a ich nábojov. Prvý kto dokázal zmerať el. silu medzi telesami bol Culomb a vytvoril tento zákon: Veľkosť el. Okolo každého nabitého telesa vzniká el. pole, je charakterizované pomocou intenzity. Ak má intenzita vo všetkých miestach rovnakú veľkosť aj smer, hovoríme o homogénnom el. poli. V okolí bodového el. náboja vzniká radiálne el. pole.
Ak teleso presunieme v el. V istom mieste el. pola je určená prácou, ktorú vykonala el. sila pri premiestnení náboja z daného miesta: Pri opise el. pola používame el. potenciál, ktorý v danom bode definujeme ako podiel el. Zem a telesá vodivo spojené so zmenou sú miestami s nulovým el. potenciálom. Absolútna hodnota rozdielu potenciálov medzi dvoma bodmi el. pola je el. napätie.
Každý vodič má kapacitu, vlastnosť, ktorá vyjadruje schopnosť vodiča absorbovať náboj. Telesá schopné sa takto nabíjať voláme kondenzátory. Siločiara je myslená čiara, ktorej dotyčnica v danom bode určuje smer intenzity elek. poľa. Vlastnosti siločiar:
- sú spojité
- začínajú na kladnom a končia na zápornom elek. náboji
- nepretínajú sa
- sú kolmé na povrch elek.
Ak vložíme vodič do elek. poľa, dochádza k elektrostatickej indukcii ( vplyvom pôsobenia elek. Je to usporiadaný pohyb voľných častíc s nábojom. Trvalé pole nastane ak napojíme vodič na elek. Účinky elek. prúdu - v pevných látkach sa prechod elek. prúdu prejavuje zvyšovaním teploty v kvapalinách sa vplyvom elek. prúdu zmení chemické zloženie kvapaliny v plynoch spôsobuje elek.
Elektrický prúd v kovoch vedú iba voľné elektróny. Nemôžeme si predstaviť elek. Jav, pri ktorom sa protiľahlé časti povrchu vodiča vloženého do el. V elektricky izolovanej sústave telies je celkový elektr. náboj stály: elektr. Veľkosť Fe elektrickej sily Fe je priamo úmerná súčinu bodových nábojov Q1, Q2 a nepriamo úmerná druhej mocnine och vzdialenosti r. Elektrické pole charakterizuje fyz. veličina - intenzita elekt. poľa E. V okolí bodového náboja je radiálne elekt. pole.
Siločiara, ktorá prechádza istým bodom elekt. poľa, je myslená čiara, ktorej dotyčnica zostrojená v tomto bode určuje smer intenzity elekt. Siločiara, ktorá prechádza istým bodom elektrického poľa, je myslená čiara, ktorej dotyčnica zostrojená v tomto bode určuje smer int. elektr. poľa E. Ep náboja Q1 v istom mieste, elekt. Elektrický potenciál v danom bode poľa definujeme ako podiel elek. potenciálnej energie kladného elektr. náboja Q v tomto bode a veľkosti tohto náboja. ekvipotenc. plochy - množina bodov elektr. Trením sa vytvorí el.