Sarcina electrică este o proprietate fundamentală a materiei, care determină capacitatea acesteia de a interacționa prin forțe electrostatice și electromagnetice. Este unul dintre conceptele de bază în fizica clasică și cuantică, fiind sursa câmpului electric și un element ce definește intensitatea interacțiunilor dintre particule.
În natură, sarcinile există în două forme: pozitivă și negativă. Corpuri cu sarcini de semne opuse se atrag, iar cele cu sarcini de același semn se resping. Aceste fenomene sunt descrise de legea lui Coulomb, care constituie baza analizei forțelor electrostatice dintre obiecte.
La nivel microscopic, sarcina este purtătoarea informației despre interacțiunile electromagnetice și participă în procese precum conducția electrică, ionizarea și recombinarea. În conductori electrici, cum ar fi metalele, sarcinile libere (de obicei electronii) pot migra sub influența câmpului electric, generând curent electric. Fenomenele legate de sarcina electrică joacă un rol esențial în funcționarea circuitelor electronice, a dispozitivelor de măsurare, a sistemelor energetice și a tehnologiilor de procesare a semnalelor.
Prezența și distribuția sarcinilor influențează câmpul și potențialul electric, iar în dinamica electromagnetică contribuie și la generarea câmpului magnetic.
Definiția și proprietățile sarcinii electrice
Sarcina electrică sau cantitatea de electricitate este o mărime fizică ce exprimă din punct de vedere macroscopic o proprietate fundamentală a materiei, care determină interacțiunile acesteia prin câmp electromagnetic. Există două tipuri de sarcină electrică: pozitivă și negativă, determinate de particule subatomice, electronii și protonii.
Materia încărcată electric este influențată de câmpul electric și, în același timp, produce câmp electric. Interacțiunea dintre o sarcină în mișcare și un câmp electromagnetic este sursa forței electromagnetice, care este una dintre cele patru forțe fundamentale.
O „distrugere” a sarcinilor electrice nu este posibilă; este vorba de conservarea sarcinilor (și a energiei asociate lor).
Cuantificarea sarcinii electrice
Sarcina electrică este caracteristică unor particule subatomice și este cuantificată, fiind exprimată doar ca multiplu al așa-numitei sarcini elementare, notată cu e. Valoarea sarcinii elementare este de aproximativ 1,602 × 10-19 C (coulombi).
Există sarcini pozitive și sarcini negative. Cele două feluri de sarcini, (+) și (-), sunt de valoare egală în modul (simetrie valorică). Electronii, prin convenție, au sarcina -1, iar protonii au sarcina opusă, +1. Quarkurile au o sarcină fracționară, de −1/3 sau +2/3.
În general, particulele cu sarcină de același semn se resping, iar cele de semne opuse se atrag.
Sarcina electrică la nivel macroscopic
Sarcina electrică a unui obiect macroscopic este suma sarcinilor electrice ale componentelor ce îl constituie. Adesea, sarcina electrică netă este zero, deoarece numărul de electroni din fiecare atom este egal cu numărul de protoni, iar sarcinile acestora se anulează reciproc.
Situațiile în care sarcina netă este nenulă sunt denumite electricitate statică. Mai mult, chiar și când sarcina netă este zero, ea poate fi distribuită neuniform (de exemplu, din cauza unui câmp electric extern). În acest caz, se spune despre material că este polarizat, iar sarcinile legate de polarizare sunt numite sarcini legate (iar sarcinile în exces aduse din exterior se numesc sarcini libere).
Curentul electric și unitatea de măsură
O mișcare ordonată a particulelor încărcate într-o anumită direcție (în metale, aceste particule sunt electronii) este cunoscută sub numele de curent electric.
Unitatea de măsură în sistemul internațional pentru sarcina electrică este coulombul (C). Un coulomb reprezintă aproximativ 6,024 × 1018 sarcini elementare (egale cu sarcina unui singur proton sau electron). Coulombul este definit ca fiind sarcina electrică sau cantitatea de electricitate care trece prin secțiunea transversală a unui conductor electric, prin care trece un amper timp de o secundă.
Simbolul Q este adesea folosit pentru a nota cantitatea de sarcină electrică. Formal, sarcina electrică a unui corp trebuie să fie multiplu de sarcina elementară e (sarcina este cuantificată), dar deoarece este o cantitate macroscopică, cu multe ordine de mărime mai mare decât sarcina elementară, poate lua practic orice valoare reală.
Electricitate pentru copii | Ce este electricitatea? De unde provine electricitatea?
tags: #sarcina #electrica #a #electronului #este