Page 13 - Odkryć fizykę 2 - fizyka, podręcznik, zakres podstawowy

Zasada zachowania ładunku

Jak widzimy, całkowity ładunek nie uległ zmianie, choć część elektronów przepłynęła
z tkaniny na bursztyn. Bursztyn naelektryzował się ujemnie, a tkanina – dodatnio.

Zasada zachowania ładunku: całkowity ładunek izolowanego układu ciał jest stały.

Przy obliczaniu całkowitego ładunku należy uwzględnić, czy ładunki składowe są do­
datnie, czy ujemne. W zjawiskach, którymi teraz się zajmujemy, zasada zachowania
ładunku jest dość oczywista: wynika po prostu z faktu, że ogólna liczba protonów
i elektronów w układzie się nie zmienia.
Okazuje się, że zasada zachowania ładunku jest spełniona także w reakcjach jądrowych,
w których przemianom mogą ulegać jądra i cząstki wchodzące w ich skład.

y Jednostki ładunku
Gdy mówimy o zjawiskach dotyczących pojedynczych atomów, najwygodniej za jed­
nostkę przyjąć ładunek elementarny e, czyli wartość bezwzględną ładunku pojedyn­
czego elektronu. Elektron ma więc ładunek –e.
Ładunek zgromadzony w dowolnym ciele jest wielokrotnością ładunku elementar­
nego, bo przecież podczas elektryzowania nie może przepłynąć tylko część elektro­
nu. Do wyrażenia ładunku dowolnego ciała w jednostkach e wystarczą więc liczby
całkowite. Są to jednak liczby tak wielkie, że posługiwanie się nimi jest niewygodne.
Dlatego w zjawiskach makroskopowych wygodniejszą jednostką jest jednostka ukła­
du SI – kulomb.

Jednostką ładunku elektrycznego w układzie SI jest kulomb (C). Jeden kulomb to
18
wartość bezwzględna ładunku ok. 6,24 ∙ 10 elektronów.
W takim razie ładunek elementarny jest równy w przybliżeniu:
1C
e = = , 16 10 - 19 C
$
, 62410 18
$
Przykład

y Obliczanie ładunku naelektryzowanych ciał
Balonik potarty kawałkiem tkaniny zyskał ładunek −4 nC, czyli –4 · 10 C. Na­
–9
stępnie po baloniku przesunięto stalową kulkę i połowa nadmiarowych elektro­
nów z balonika odpłynęła na tę kulkę. Jakie ładunki miały balonik, kulka i tka­
nina po wykonaniu tych czynności? Początkowo wszystkie te ciała były obojętne
elektrycznie.

Rozwiązanie: Korzystamy z zasady zachowania ładunku. Skoro balonik zyskał
ładunek −4 nC, to tkanina zyskała ładunek +4 nC. Ten ładunek nie zmieniał się już
do końca opisanej sytuacji. Natomiast ładunek balonika podzielił się po połowie
między balonik i kulkę, więc każde z nich miało na końcu ładunek −2 nC.
Odpowiedź: Tkanina ma ładunek +4 nC, a kulka i balonik po –2 nC.

13