Nadmiar elektronów a znak ładunku

Rozwiązanie

Bilans cząstek i znak

Dodatkowe elektrony oznaczają ujemną zmianę ładunku. Najpierw mnożymy liczbę cząstek przez wartość e, a znak zapisujemy oddzielnie. Przedrostek nano oznacza 10⁻⁹, więc wynik w kulombach można następnie odczytać jako liczbę nanokulombów.

Rozwiązanie

Ładunek wynosi Q=-5{,}0\cdot10^{10}\cdot1{,}60\cdot10^{-19}=-8{,}0\cdot10^{-9}\,\mathrm C, czyli −8,0 nC. Minus wynika z nadmiaru elektronów. Dodatnie 8 nC oznaczałoby ich niedobór, a nie większą liczbę protonów powstałych podczas elektryzowania.

Kontrola odwrotna

Dzielenie wartości 8,0 · 10⁻⁹ C przez 1,60 · 10⁻¹⁹ C daje 5,0 · 10¹⁰ cząstek, zgodnie z treścią. Liczba elektronów jest dodatnia; ujemny jest ich łączny ładunek. Nie zapisujemy ujemnej liczby cząstek.

Co dokładnie oznacza liczba 5,0·10¹⁰?

To 50 miliardów dodatkowych elektronów, a nie całkowita liczba elektronów w przedmiocie. Każdy wnosi tę samą małą porcję ujemnego ładunku. Wykładniki dodajemy: 10¹⁰·10⁻¹⁹=10⁻⁹, a współczynniki 5,0·1,60 dają 8,0. Tak można sprawdzić rząd wielkości bez kalkulatora.

Szkic pokazuje pięć umownych pakietów po 10¹⁰ elektronów. Jeden pakiet odpowiada −1,60 nC; razem dają −8,0 nC. To nie jest obraz pięciu pojedynczych elektronów. Gdyby usunięto połowę tego nadmiaru, ciało nadal byłoby ujemne, ale miałoby −4,0 nC. Do obojętności trzeba usunąć cały podany nadmiar, a nie dodać tyle samo elektronów jeszcze raz.

Powiązana teoria

Ładunek i indukcja elektrostatyczna: rozdzielenie ładunków to nie ich stworzenie

Dalsza lektura

Materiał referencyjny