Pentru a putea caracteriza stările de electrizare ale corpurilor a fost definită o mărime fizică care poartă numele de sarcină electrică. Mărimea fizică care măsoară starea de electrizare a unui corp se poartă numele de sarcină electrică.
Sarcina electrică este cea care determină interacțiunile electromagnetice ale electronilor și ale particulelor subatomice. Una dintre cele 4 forțe fundamentale ale fizicii este electromagnetismul care se referă la interacțiunea dintre un electron aflat în mișcare (o sarcină în mișcare) și un câmp electromagnetic.
Există sarcini pozitive și sarcini negative + și -,electronii au sarcina -1 iar protonii +1și neutronii 0.Quark-ul are sarcină fracționară de −1/3 sau +2/3.
-Antiparticulele prezintă o sarcina egală și de semn opus.
-Particulele cu sarcină de același semn în general se resping, iar cele de semne opuse se atrag (aceasta este Legea lui Coulomb).
O sarcină electrică reprezintă, drept umare, o proprietate fizică care determină capacitatea corpurilor de a fi o sursă de câmpuri electromagnetice. Acest tip de particule au capacitatea de a interacționa unele cu altele generând forțe de repulsie și de atracție.
Există două tipuri de sarcini electrice: pozitivă și negativă (care sunt de obicei transportate prin protoni și electroni). Sarcinile de semn opus se atrag și cele de același semn se resping. Un obiect, în absența unei sarcini nete poartă deumirea de neutru. Sarcinile electrice creează un câmp electric și, în cazul în care se mișcă, generează un câmp magnetic. Combinația dintre câmpul electric și câmpul magnetic se numește câmp electromagnetic și interracțiunea cu sarcinile reprezintă sursa forței electromagnetice, care, de altfel, este una din cele patru forțe fundamentale din fizică.
Sarcina electrică a unui corp reprezintă o proprietate invariabil relativistă. Nu depinde de produsul de referință, adică nu depinde de faptul dacă această sarcină este în mișcare sau în repaus.
Principiul de conservare al sarcinii electrice stipulează că cantitatea de sarcină electrică într-un sistem izolat nu este nici creată, nici distrusă.
Fenomenele electrice sunt fenomene care implică sarcini electrice. Cele două științe care studiază aceste fenomene în fizică:
Există două tipuri de încărcături electrice:
Protonii și electronii sunt două încărcături electrice observate separat. În afară de neutron (neutru din punct de vedere electric) se găsesc subparticulele care compun atomii.
O sarcină elementară reprezintă cea mai mică sarcină electrică din câte există în natură. Această valoare de sarcină elementară “e” corespunde încărcării unui proton sau unui electron cu o valoare de 1,60217653 × 10 -19 C. Din acest motiv, sarcina electrică nu apare decât în multipli întregi ai sarcinii elementare.
Sarcinile care nu sunt multiple cu e nu se produc decât în quarks. Sunt particule elementare al căror sarcină este un multiplu de e/3. Cu toate acestea quarks-urile nu au fost niciodată observate separat.
Electronul
Electronul reprezintă o particulă subatomică care are o masă de repaus de 9,10938356 × 10 -31 kg adică 1/1836 față de cea a protonului. Într-un atom, electronii par să se deplaseze în jurul unui nucleu.
Protonul
Protonul, împreună cu neutronul, face parte din nucleul atomilor. Numărul atomic (Z) pe baza cărora elementele chimice sunt clasate în tabelul periodic indică numărul de protoni pe care un atom le posedă. Protonul este stabil prin natura sa. Un proton liber are tendința de a se asocia cu un electron și să devină un hidrogen neutru.
Existența ei în cadrul celor două forme denumite sarcină pozitivă și sarcină negativă.
Fizicienii care sunt contemporani sunt de părere că sarcinile negative și sarcinile pozitive reprezintă manifestări opuse ale aceleiași calități, așa cum și drepta și stânga reprezintă manifestări ale proprietății de simetrie. Sarcina denumită negativă poate fi, la fel de bine denumită pozivită și invers, această alegere reprezentând o întâmplare istorică.
Conservarea sarcinii electrice se referă la faptul că aceasta nu se poate crea (nu există nicio sursă de sarcină electrică) dar nici nu se poate distruge. Dacă într-un sistem izolat electric există mai multe corpuri, acestea pot face schimb de sarcină electrică, astfel încât, pe întreg sistemul electric, sarcina rămâne constantă.
La începutul studiului fenomenelor electrice, sarcina electrică a fost considerată drept un fluid, precum aerul sau apa. Un model care a fost extrem de util la acea veme. Sinteza fenomenelor electromagnetice este apoi realizată de către fizicianul britanic J. C. Maxwell prin transferul în domeniul electric matematic aplicat în matematica fluidelor.
Fenomenele care au fost descoperite la sfârșitul secolului al XIX-lea, începutul secolului XX în fizică au condus la descoperieea electronului.
Legea lui Columb exprimă atracția sau repulsia obiectelor încărcate în repaus. Sarcinile pot fi pozitive sau negative. Astfel, dacă aparțin aceluiași semn, se bazează pe forțe electrice. În schimb, sarcinile aparținând unor semne opuse se atrag. Sarcinile electrice pot provoca:
- Un câmp electric, indiferent de starea sa de mișcare;
- Un câmp magnetic, dacă se deplasează formând un curent electric;
Un câmp magnetic exercită o forță Lorenz asupra unei sarcini în direcția câmpului. Este cauza fenomenului de inducție, descris de legea lui Faraay.
Forța repulsivă dintre două sarcini electrice se diminuează cu pătratul dinstanței dintre particule. Adăugând particule încărcate unui conductor electric, distanța dintre particule se diminuează. Drept urmare, este nevoie de mai multă energie pentru a adăuga o sarcină suplimentară. Este potențialul electric sau tensiunea conductorului, exprimată în volți (V).
Condensatorii electrici sunt utilizați pentru a stoca energie. Aceste elemente utilizează forța de atracție dintre particulele încărcate în manieră opusă asupra a doi conductori apropiați pentru a compensa forța repulsivă a particulelor în egală măsură încărcate în fiecare conductor.
Sarcina poate fi stocată într-o sferă metalică izolată de sol.
