Як знайти заряд?
Електричний заряд - фізична величина, яка визначає здатність тіла брати участь в електромагнітних взаємодіях. Тіло, що володіє ненульовим зарядом, утворює навколо себе електричне поле, яке взаємодіє з будь-яким іншим тілом, що має заряд.
У чому вимірюється заряд
Для того щоб відповісти на питання, як знайти заряд, потрібно знати в чому він вимірюється і які формули застосовувати. Заряд вимірюється в кулонах (Кл). Названа одиниця вимірювання в честь Шарля Кулона - фізика та інженера, який зробив значний внесок у розвиток знань про електрику.
Завдання про те, як знайти заряд q (цією буквою позначається ця фізична величина), вивчаються в школі в рамках електростатики - частини курсу фізики. Головним законом електростатики є закон Кулона, який записується математично наступним чином:
F = k (q1 * q2) / r2, (1)
де F - сила, з якою діють один на одного заряджені тіла, q - заряди тіл, r - відстань між ними, k - коефіцієнт.
Якщо відома сила, заряд одного з тіл і відстань між ними, то завдання про те, як знайти електричний заряд другого тіла, вирішується з рівняння (1) дуже просто.
Які частинки заряджені
Зарядом володіють елементарні частинки - електрони і протони. Причому модулі зарядів цих частинок однакові. Відрізняються лише їх знаки. Кожен атом, складається з однакового числа цих частинок. Відповідно, сумарний заряд атома дорівнює нулю.
Протони (разом з нейтронами, які мають нульову заряд) складають ядро атома. Навколо ядра на великому (по мірках розміру самого ядра) відстані обертаються електрони. Сила, описана формулою (1), утримує електрони на своїх орбітах. Однак атоми деяких речовин утримують електрони, що знаходять на вищих енергетичних рівнях (найбільш віддалені від ядра), досить слабо, і ці електрони легко відриваються і «подорожують» між атомами.
Якщо частина цих електронів відібрати в одного тіла і передати іншому, то обидва тіла стануть електрично зарядженими. Перше отримає позитивний заряд (за рахунок дефіциту електронів), друге - негативний (за рахунок їхнього надлишку). Атоми, що втратили або отримали зайві електрони, називаються іонами. Відповідно процес віддачі або отримання додаткових електронів називається іонізацією.
У шкільному курсі хімії і фізики також зустрічаються завдання про те, як знаходити заряд ядра атома. Зробити це дуже просто: потрібно помножити кількість протонів, присутніх в ядрі, на заряд одного протона. Заряд протона - одна з елементарних фізичних констант.
Щоб дізнатися кількість протонів в ядрі атома, слід заглянути в таблицю Менделєєва: цим числом є порядковий номер потрібного речовини. Наприклад, заряд атома цинку (який має в періодичній таблиці елементів номер 30) дорівнює:
gzn = 30 * 1.602 * 10 (-19) Кл = 48,06 * 10 (-19) Кл
де, gzn- заряд атома цінка- Кл - вимір заряду в кулонах.
