Die elektrostatische Aufladung ist der Ladungsaustausch, der stattfindet, wenn zwei Oberflächen aufeinander treffen Kontakt oder getrennt. In diesem Artikel wird erläutert, was die elektrostatische Aufladung ist und wie man sie findet.
Das elektrostatische Konzept entstand aus einer berührungslosen Kraft, die die Ladungen aufeinander ausüben. Es zeigt die Eigenschaften von sich langsam bewegenden Ladungen an, da die Kraft zwischen ihnen groß ist. Das Coulomb-Gesetz beschreibt eine solche Kraft als „elektrostatische Kraft“, die einen Ladungsaustausch hervorruft.
Die Ladung bewegt sich langsam, wenn sie in einem ist elektrostatischer Zustand oder statisches Gleichgewicht. Es tritt auf, wenn wir reiben die Oberflächen von zwei Objekten und dann Ladung auf jeder Oberfläche auf eine andere Oberfläche übertragen. Vor dem Reiben befindet sich ein beliebiges Objekt in a neutralen Zustand. dh, sein Atom hat eine gleiche Anzahl positiver oder negativer Ladungen.
Aber wenn wir die Oberflächen rieben, hat es entweder zusätzliche Elektronen oder Protonen gewonnen. Wenn Teilchen mehr positive als negative Ionen erhalten, werden sie zu positiv geladenen Teilchen. In diesen Teilchen ist die Anzahl der Protonen größer als die Anzahl der Elektronen. Wenn Partikel dagegen mehr negative Ionen aufnehmen, werden sie zu negativ geladenen Partikeln wie Elektronen.
Elektrostatisches Beispiel
Angenommen, wir rieben sowohl den neutralen Stab als auch das Seidentuch aneinander. Die negative Ladung bewegt sich vom Stab zum Seidenstoff und die positive Ladung vom Seidenstoff zum Stab. Auf diese Weise glich die negative Nettoladung auf dem Seidentuch die positive Nettoladung auf dem Stab aus. Es ist ein elektrostatischer Zustand, während die für einen solchen Zustand verantwortliche Kraft als "Elektrostatische Kraft'.
(Kredit: Shutterstock)
Gleiche Ladungen oder ähnliche Ladungen stehen einander gegenüber. dh, Negativ Ladung stößt negative Ladung oder Positive Ladung stößt positive Ladung ab. Während ungleiche Ladungen sich anziehen, d.h. Positive Ladung zieht negative Ladung an. Obwohl sich Ladungen anziehen oder abstoßen, binden sie sich im Inneren des Atoms aufgrund einer anderen berührungslosen Kraft namens "Kernkraft' die stärker ist als die elektrostatische Kraft.
Lesen Sie mehr über Arten von Kräften.
Was ist die Ladung der elektrostatischen Kraft?
Die Ladung der elektrostatischen Kraft ist die gleiche oder unähnliche Ladung, die r verursachtabstoßende und anziehende Kraft.
Die elektrostatische Kraft ist entweder abstoßend oder anziehend und wirkt zwischen ungleichen oder gleich geladenen Teilchen. Es ist abstoßend, wenn die geladenen Teilchen nach einem Austausch die exakte Polarität haben. Wenn sie eine entgegengesetzte Polarität haben, dann ist die elektrostatische Kraft anziehend.
Da die Ladung eine grundlegende Eigenschaft der Matte istr, seine jede Komponente besitzt eine Ladung mit einem Wert, der Null, positiv oder negativ sein kann. Das Proton, ein positiv geladenes Teilchen, ist durch an den Atomkern gebunden starke nukleare Kraft, während sich das Elektron, ein negativ geladenes Teilchen, in der Nähe des Kerns bewegt. Das heißt, das Zeichen geladener Teilchen gibt an, ob das Atom zusätzliche Elektronen und einen Mangel an Elektronen hat.
Die elektrostatische Kraft zwischen einem positiven Proton und einem negativen Elektron innerhalb des Atoms ist verantwortlich für die Stärke des Atoms. Es wirkte über eine Distanz von 10-6m, das ist der zehntel Durchmesser eines Atomkerns.
- Angenommen, eine Materie besitzt genau die positiven und negativen Ladungen, Die Kraft zwischen Ladungen hat eine Nettoladung von Null.
- Wenn zwei wechselwirkende Ladungen, entweder positiv und positiv oder negativ oder negativ, die elektrostatische Kraft zwischen Ladungen ist abstoßend und hat ein positives „+“-Zeichen. Die positive Abstoßungskraft zwischen zwei Ladungen ist schwach. Somit, Kernkraft wird benötigt, um beide Ladungen zu binden.
- Wenn zwei wechselwirkende Ladungen positiv und negativ sind, Die elektrostatische Kraft zwischen Ladungen ist anziehend und hat ein negatives „-“-Zeichen. Die anziehende negative Kraft reicht aus, um zwei ungleiche Ladungen zu binden.
(Kredit: shutterstock)
Was ist das erste Gesetz der elektrostatischen Aufladung?
Das Coulomb-Gesetz der Anziehung und Abstoßung ist das erste Gesetz der elektrostatischen Aufladung.
Die elektrostatische Kraft wird als "Coulomb-Kraft" bezeichnet, wie definiert durch Coulomb-Gesetz was erzählt,
„Die Größe der elektrostatischen Kraft zwischen zwei Ladungen ist direkt proportional zur Größe beider Ladungen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen.“
Die elektrostatische Kraft bzw Coulomb-Kraft zwischen zwei wechselwirkenden Ladungen q1 und q2 getrennt durch den Abstand r ist,
F ∞ q1q2/r2
F=keq1q2/r2
Wo die Proportionalitätskonstante ke lernen muss die Coulomb-Konstante.
ke ist gleich 1/4πɛ0
Während das ɛ0 ist eine elektrische Konstante mit dem Wert 8.85 x 10-12 C2/ Nm2
Und π = 3.14
Alle Werte ersetzen,
ke= 1/4 * 3.14 * 8.85 * 10-12
ke = 9 x 109 Nm2c-2
Aus (*) haben wir gelernt, dass die Stärke der elektrostatischen Kraft geändert wird, indem die folgenden zwei Variablen alarmiert werden:
Die Größe beider Ladungen
Je mehr wir ein Objekt aufladen, desto besser zieht es sich an oder stößt sich gegenseitig ab. Angenommen, wir nehmen positive Ladungen an zwei Stäben an. Wenn wir beide Stäbe wenig rieben, erhöht sich auch kaum die Größe der positiven Ladungen darauf. Das Reiben verbessert die Stärke der elektrostatischen Kraft zwischen zwei positiven Ladungen, so dass sich die Ladungen stärker abstoßen. Wenn einer der Stäbe eine positive Ladung und der andere eine negative Ladung erhält, ziehen sich beide Stäbe aufgrund des ungleichen Ladungstransfers nach dem Reiben an.
Der Abstand zwischen den Ladungen
Je mehr wir den Abstand vergrößern, desto weniger Ladungen ziehen sich an oder stoßen sich gegenseitig ab. Wenn die Stäbchen nach dem Reiben einander angenähert werden, ziehen sie sich mehr an oder stoßen sich ab als die Stärke von Die elektrostatische Kraft nimmt aufgrund des geringen Abstands zu zwischen Ladungen. Aber die elektrostatische Kraft wird nahe Null, wenn wir den Abstand zwischen den Ladungen auf unendlich groß machen.
Da gilt das Coulombsche Gesetz der Anziehung oder Abstoßung das AbstandsquadratgesetzDh Kraft umgekehrt proportional zum Abstand, identisch mit Newtons Gravitationsgesetz. Die Coulomb- oder elektrostatische Kraft ist stärker als die Schwerkraft, aber beide berührungslosen Kräfte werden mit der Entfernung geringer. Trotzdem ist die Schwerkraft ist anziehend, aber die elektrostatische Kraft ist entweder abstoßend oder anziehend.
Die Größe und das Vorzeichen der elektrostatischen Kraft werden eher durch die zwei wechselwirkenden Ladungen innerhalb eines Atoms als durch die Masse eines Objekts beschrieben.
Lesen Sie mehr über die Schwerkraft.
Wie finde ich die elektrostatische Aufladung?
Die elektrostatische Aufladung wird durch das Gesetz der Ladungserhaltung entdeckt.
Das Erhaltungsgesetz besagt, dass elektrische Ladungen nach dem Reiben weder erzeugt noch zerstört werden; Sie übertragen sich von einer Oberfläche auf die andere. Es führt zu Umwandlungen in der Polarität eines Objekts, wo die Ladung übertragen wird, und diese übertragene Ladung ist als „elektrostatische Ladung“ bekannt.
(Kredit: shutterstock)
Gemäß der Gesetz der Ladungserhaltung, q = ne
Während n positiv ist und negative ganze Zahlen von einem Ladungszeichen abhängen und e eine elektronische Ladung mit einem Wert von 1.60 x 10 ist19 C.
Ein Proton mit positivem Vorzeichen hat also den Wert q = + 1.60 x 1019 C und ein Elektron mit negativem Vorzeichen hat den Wert q = -1.60 x 1019 C.
Elektrostatisches Beispiel
Lassen Sie uns die positiven oder negativen Ladungen in das neutrale Objekt einführen, das eine Nettoladung von Null hat, dh q = 0
Angenommen, wir bringen einen positiv geladenen Stab mit der Nettoladung +q = 6e in die Nähe der neutralen Kugel. Der positiv geladene Stab hat sechs Protonen, die sich voneinander entfernen, da er abstoßend ist. Daher werden ihre beiden Protonen in eine neutrale Kugel übertragen, wodurch sie mit der Nettoladung +q = 2e positiv geladen wird, während die Nettoladung des Stabs +q = 4e wird.
Die Gesamtgebühren des Straßen- und Kugelsystems vor der Übertragung betragen 6 e und nach der Übertragung 6 e. Auf diese Weise bleiben die Gesamtladungen des Systems erhalten, und wir können nach der Übertragung eine elektrostatische Aufladung entdecken.
Lesen Sie mehr über Naturschutzgesetze.
Was ist die Einheit der elektrostatischen Ladung?
Die Einheit der elektrostatischen Ladung ist die Coulomb (abgekürzt als C).
Die Einheit des elektrostatischen Systems dient zur Messung elektrischer Größen wie Strom, Spannung und Ladung. Die auf andere Ladungen ausgeübte Kraft definiert die elektrostatische Ladung in der elektrostatischen Einheit. Die SI-Einheit der elektrostatischen Ladung ist Coulomb (C) und die CGS-Einheit ist Statcoulomb (statC).
1 C = 3.3 x 10 -10 statC.
Im System Internationale (SI) Einheiten, die Ladungen leiten sich aus dem Coulomb-Gesetz der Anziehung oder Abstoßung ab, wobei die Dielektrizitätskonstante als dimensionslose Größe angenommen wird. Die Zentimeter-Gramm-Sekunde (CGS) unit, wie Statcoulomb, wird auch als The bezeichnet elektrostatische Ladungseinheit (esu) or Franklin (fr).
Der Hauptgrund für das Ausdrücken der elektrostatischen Ladung in der CGS-Einheit ist, andere auszudrücken Gesetze des Elektromagnetismus.
Lesen Sie mehr über SI-Einheiten.
Lesen Sie auch:
Hallo, ich bin Manish Naik und habe meinen MSc Physik mit der Spezialisierung Festkörperelektronik abgeschlossen. Ich habe drei Jahre Erfahrung im Schreiben von Artikeln zum Thema Physik. Schreiben, das darauf abzielte, allen Lesern, vom Anfänger bis zum Experten, genaue Informationen zu bieten.
In meiner Freizeit verbringe ich meine Zeit gerne in der Natur oder besuche historische Orte.
Wir freuen uns darauf, Sie über LinkedIn zu vernetzen –