Electrostatică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Simbolul sarcinii electrice negative
Simbol de încărcare electrică pozitivă

În fizica clasică, electrostatica este o ramură a electromagnetismului care studiază sarcinile electrice staționare în timp , generând câmpul electrostatic . De pe vremea lui Thales , în secolul al V-lea î.Hr. , s-a observat că o baghetă chihlimbară frecată cu o cârpă era capabilă să atragă pene, fulgi, fire, definind fenomenul corpurilor electrificante . Termenul „ electricitate ” derivă de fapt din cuvântul grecesc „ elektron ”, care înseamnă chihlimbar. Există două tipuri de stări electrice (sau încărcate): + pozitive, precum cea asumată de sticla electrificată; - negativ, ca cel asumat de chihlimbar. Acuzările de același semn se resping reciproc, în timp ce acuzațiile de semn opus se atrag reciproc, în ambele cazuri, în conformitate cu legea lui Coulomb .

Istorie

Liniile de forță ale unui câmp electrostatic generat de o sarcină electrică pozitivă

Primele experimente și cercetări documentate despre electrostatică datează din Grecia antică din 600 î.Hr. cu Thales de Milet și Teofrast , au descoperit că prin frecarea chihlimbarului (care în greaca veche se numea ἤλεκτρον, élektron ) cu o pânză de lână, a permis să atragă spre ai niște pete, pene, fire și altele asemenea. Diferitele forme ale acestui expedient au fost denumite ulterior „fenomene electrice” în 1600 datorită unei a doua contribuții științifice privind studiul unor astfel de fenomene, de William Gilbert , care a deosebit aceste fenomene de cele magnetice , întrucât observase că fenomenele electrice aveau o energia finită (care a fost numită fluid electric ) și forța de atracție au durat atât timp cât a existat suficientă energie, inventând și termenul de forță electrică.

Cea de-a treia contribuție a venit de la Otto Von Guericke spre mijlocul secolului al XVII-lea , atât pentru construcția primului generator electrostatic (mașina electrostatică de frecare a lui Guericke), cu care a observat descărcările electrice generate în timpul încărcării sale, cât și relativa luminescență și crăpături ( acest fenomen a fost numit „foc electric”), dar care a demonstrat și modul în care forța electrică generată de un corp încărcat ar putea fi transportată prin aplicarea unui fir pe acest corp încărcat, care are aceleași proprietăți ca și corpul încărcat. Guericke a făcut apoi o altă descoperire importantă: studiind chihlimbar a observat de fapt cum obiectele care au fost inițial atrase de acesta, odată ce au intrat în contact cu chihlimbarul încărcat, au fost respinse de acesta, demonstrând astfel că forța electrică poate fi atât de atractivă cât de respingătoare.

Ulterior Charles François de Cisternay du Fay a determinat existența unei sarcini electrice pozitive și negative, care au fost generate de diferite substanțe, care au fost numite „rășinoase” (chihlimbar, cauciuc dur, ceară de etanșare, substanțe rășinoase) și „sticloase” ( sticlă și altele asemenea), descoperind, de asemenea, că corpurile încărcate în același mod și, prin urmare, cu aceleași sarcini electrice se respingeau reciproc (chihlimbar-chihlimbar sau sticlă de sticlă), în timp ce corpurile încărcate cu sarcini diferite se atrăgeau reciproc (chihlimbar ), în același timp el a presupus că corpurile neutre conțineau cantități egale din cele două fluide electrice, în timp ce corpurile încărcate aveau un exces de fluid în raport cu celălalt.

Mai târziu s-a definit mai precis modul în care electrificarea are loc prin transferul de electroni (deci încărcare pozitivă) sau prin achiziționarea de electroni (încărcare negativă), deoarece mișcarea electronilor necesită foarte puțină energie în comparație cu protonii .

Descriere

Liniile de forță ale dipolului electric

Originea electrificării corpurilor

Știm deja că un atom este neutru din punct de vedere electric, deoarece numărul de protoni , particule încărcate pozitiv, este egal cu numărul de electroni , particule încărcate negativ; prin urmare, o tijă de sticlă sau o tijă de chihlimbar, formată din atomi neutri electric, este neutră. Când frecați tija de sticlă cu pânza de lână, niște electroni, care sunt particulele în mișcare liberă, părăsesc tija și se transferă pe pânză. Prin urmare, tija de sticlă pierde electroni și, prin urmare, are un număr de protoni mai mare decât cel al electronilor: se spune apoi că este încărcat pozitiv; pânza, pe de altă parte, capătă electroni și, prin urmare, are un număr mai mare de electroni decât protoni: de aceea se spune că este încărcat negativ. Dacă se folosește o tijă de chihlimbar în locul unei tije de sticlă, electronii trec de la cârpă la tijă. În acest caz, tija de chihlimbar, care capătă electroni, devine încărcată negativ, iar pânza, care pierde electroni, devine încărcată pozitiv. Deci, atunci când freci două corpuri, unul este electrificat pozitiv și unul negativ.

Electrificarea unui corp poate fi realizată și cu trei metode diferite:

  • prin frecare;
  • prin contact (electrificare permanentă).
  • prin inducție (electrificare temporară);

Unitatea de măsură a sarcinii electrice este Coulomb (C), numit după fizicianul francez Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), care a descoperit legea fundamentală a electrostaticii, cunoscută tocmai sub numele de Legea lui Coulomb.

Conductori și izolatori

În ceea ce privește încărcăturile electrice, materialele nu se comportă toate în același mod și sunt împărțite în conductori și izolatori . Materiale precum metalele, apa (care nu este deionizată) și corpul uman în sine, în care sarcinile produse se mișcă liber, se numesc conductoare , adică se lasă traversate de descărcări electrice. Pe de altă parte, se spune că plasticul, cauciucul, sticla, lemnul și porțelanul sunt izolatoare , deoarece încărcăturile electrice nu pot trece prin ele. Se poate spune că izolația este impermeabilă la descărcările electrice și conductorul este permeabil la acestea.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Thesaurus BNCF 32586 · GND (DE) 4151975-9
Fizică Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica