Concepte de bază în electricitate

1. Electricitate statica

Toate materialele sunt construite din blocuri denumite atomi

- Toti atomii in mediul lor natural contin particule numite electroni, protoni si neutroni;

- Electronii au o sarcina electrica negativa (-);

- Protonii au o sarcina electrica pozitiva (+);

- Neutronii poseda o sarcina electrica neutra;

- Electronii pot fi indepartati de atomi mult mai usor decat protonii si neutronii

- Numarul protonilor din nucleu determina identitatea atomului ca si element unic

Atractia electrostatica

Anumite tipuri de materiale se atrag ,,misterios" dupa frecare. De exemplu: dupa frecarea unei bucati de matase de o bucata de sticla, cele doua materiale vor tinde sa se lipeasca unul de celalalt. Intr-adevar, exista o forta de atractie ce actioneaza chiar si atunci cand cele doua materiale sunt separate unul de celalalt.

Sticla si matasea nu sunt singurele materiale ce se comporta astfel. Parafina si matasea sunt o alta pereche de materiale ce manifesta forte de atractie dupa frecare.

O bucata de sticla frecata cu matase adusa in apropierea unei bucati de parafina frecata in prealabil cu cu lana, conduce la fenomenul de atractie dintre cele doua materiale.

Fig. 1 Fenomenul de atractie electrostatica

Materialele identice se resping intotdeauna dupa frecare.

Dupa frecarea a doua bucati de sticla cu doua bucati de matase, atat bucatile de sticla cat si bucatile de matase se resping reciproc

Fig. 2 Fenomenul de respingere

Sarcina electrica

Unii experimentatori au speculat existenta ,,fluidelor" invizibile ce se deplaseaza de pe un obiect pe celalalt in timpul frecarii, si ca aceste ,,fluide" induc o forta fizica pe o anumita distanta. Transferul ipotetic de fluid a devenit cunoscut sub numele de sarcina.

Fig. 3 Stuctura unui atom

Mult mai tarziu se va descoperi faptul ca acest ,,fluid" este de fapt compus din bucati mici de materie numite electroni, denumiti astfel dupa cuvantul antic grecesc dat chihlimbarului: un alt material ce manifesta proprietati electrice cand este frecat de lana. Experimentele realizate de atunci au relevat faptul ca toate obiectele (corpurile) sunt compuse din ,,blocuri" extrem de mici, denumite atomi, iar acesti atomi la randul lor sunt compusi din componente si mai mici, denumite particule. Cele trei particule fundamentale regasite in compozitia majoritatii atomilor poarta denumirea de protoni, neutroni si electroni.

Chiar daca fiecare atom dintr-un material tinde sa ramana o unitate, in realitate exista mult spatiu liber intre electroni si ,,ciorchinele" de protoni si neutroni din mijloc

Electronul contine sarcina electrica cea mai mica ce poate exista in natura.

Sarcina electrica se masoara cu o unitate de masura numita Coulomb.

Un electron are intotdeauna o sarcina negativa de 1,6 x 10-19 C. In mod normal, sarcina pozitiva a nucleului dintr-un atom este egala cu sarcina negativa a electronilor din acelasi atom, astfel incat atomul, ca si corpul din care face parte este neutru din punct de vedere electric. Daca fata de starea neutra,atomii unui corp au un numar mai mare de electroni, corpul are o sarcina negativa daca, dimpotriva, fata de satarea neutra numarul electronilor este mai mic, corpul are o sarcina electrica pozitiva. Corpurile incarcate cu sarcini de acelasi fel se resping iar corpurile incarcate cu sarcini diferite se atrag.

Electronii poseda o libertate de miscare in cadrul atomului semnificativ mai mare decat cea a protonilor si neutronilor. Acestia pot fi mutati de pe pozitiile lor (sau pot chiar parasi atomul cu totul) de catre o energie mult mai mica decat cea necesara indepartarii particulelor din nucleu. Daca se intampla acest lucru, atomul isi pastreaza proprietatile sale chimice, dar apare un dezechilibru important. Electronii si protonii sunt unici prin faptul ca sunt atrasi unii de ceilalti la distanta. Este acea atractie la distanta responsabila de atractia in urma frecarii corpurilor, unde electronii sunt indepartati de atomii lor originali si ajung pe atomii unui alt corp.