Ładunek i indukcja elektrostatyczna: rozdzielenie ładunków to nie ich stworzenie

Potrzebne wiadomości: Budowa atomu, znaki liczb i jednostka ładunku.

Bilans ładunku

Proton ma ładunek dodatni, elektron ujemny, o tej samej wartości bezwzględnej e. W rachunkach przyjmijmy e=1{,}60\cdot10^{-19}\,\mathrm C. Nadmiar n elektronów daje Q=-ne, ich niedobór dodatni ładunek. Zwykłe elektryzowanie nie wymaga tworzenia protonów ani elektronów: najczęściej polega na przemieszczaniu elektronów między ciałami.

W metalu część elektronów może się przemieszczać po całym przewodniku. W izolatorze ładunek nie przemieszcza się tak swobodnie, choć również może wystąpić polaryzacja. Przewodnik ustawiony na izolującej podstawie może zachować nadmiarowy ładunek; samo słowo „metal” nie oznacza automatycznego rozładowania.

Przykład bez dotykania

Zbliżmy dodatnio naładowaną pałeczkę do neutralnego metalowego ciała. Elektrony przemieszczą się bliżej pałeczki. Dalsza część będzie miała niedobór elektronów, ale suma ładunków nadal wynosi zero. Po odsunięciu pałeczki, bez uziemiania i kontaktu, rozdzielenie znika.

Trwałe naładowanie przez indukcję wymaga dodatkowego kroku: oddzielenia części przewodnika lub wymiany ładunku z ziemią. Kolejność rozłączania ma znaczenie. Zasada zachowania ładunku obowiązuje dla odpowiednio wybranego układu; ziemię trzeba do niego włączyć, gdy przez uziemienie przepłynęły elektrony.

Zadania do tego tematu

• Nadmiar elektronów a znak ładunku
• Obojętny przewodnik obok dodatniej pałeczki
• Dlaczego najpierw odłącza się uziemienie?
• Dodatni ładunek po oddaniu części elektronów

Dalsza lektura

Materiał referencyjny