Električni naboj za osnovno šolo

Življenje brez električnih naprav je danes že težko predstavljivo. Električne naprave poganja električni naboj. Vanje vstopa in po njih se pretaka po žicah.

Osnovne lastnosti električnega naboja lahko opazimo pri pojavih statične elektrike. S statično elektriko se v vsakdanjem življenju pogosto srečamo. Poglejmo si nekaj primerov.

Primeri opisujejo pojave, ki se pogosto dogajajo med telesi, na katerih je prisoten električni naboj. V nadaljevanju si poglejmo, iz kje naboj izhaja in kako se telesa naelektrijo.

Električni naboj se skriva v atomih, iz katerih je sestavljeno vsako telo. Da bi bolje razumeli električni naboj, si moramo torej podrobneje pogledati zgradbo samega atoma. Atom je sestavljen iz:

Atomsko jedro sestavljajo:

ki so med seboj trdno povezani.

V elektronski ovojnici pa se gibljejo elektroni.

Električni naboj je, podobno kot masa, ena od lastnosti delcev v atomu (osnovnih delcev) in sicer:

Nosilci naboja so torej elektroni in protoni, saj imajo svoj električni naboj.

S poskusi so ugotovili, da imajo vsi elektroni in protoni enako velik naboj. Temu naboju pravimo osnovni naboj, označimo pa ga z . Električni naboj merimo z enoto ampersekunda, ki jo označimo z .

Naboji protonov in elektronov se ločijo po predznakih, saj elektroni nosijo negativni, protoni pa pozitivni naboj:

Atomi imajo običajno enako število elektronov in protonov. Ker pa imajo:

je skupni električni naboj atoma enak 0 As. To pomeni, da je atom električno nevtralen.

Podobno kot atomi, so tudi telesa okrog nas običajno električno nevtralna. Lahko pa se zgodi, da se naelektrijo. Poglejmo, kako in zakaj pride do naelektritev.

Vsako telo je zgrajeno iz atomov. V atomskih jedrih so protoni in nevtroni močno povezani skupaj. Elektrone, ki se gibljejo okoli atomskih jeder, pa je iz atomov precej enostavno odtrgati.

Če se zgodi, da ima telo presežek ali primankljaj elektronov, potem ni več električno nevtralno. Takrat je telo naelektreno ali električno nabito. Ker imamo tako negativne kot pozitivne naboje, je lahko tudi telo naelektreno:

Katero telo bo elektrone oddalo in katero prejelo je odvisno od kombinacije materialov, ki jih drgnemo med seboj. Zato ne moremo vnaprej vedeti, katero telo se bo naelektrilo negativno in katero pozitivno.

Videli smo, da pri naelektritvi pridejo elektroni iz enega telesa na drugega in s tem na telo prinesejo svoj naboj. Zato je naboj telesa odvisen od števila elektronov, ki so:

Električni naboj teles označimo s črko . Več elektronov kot jih telo sprejme ali odda, večji bo njegov naboj.

Vse snovi lahko v grobem razdelimo na take, po katerih se električni naboj:

Prvim pravimo električni prevodniki, drugim pa električni izolatorji.

Naelektrimo lahko tako izolatorje kot prevodnike, vendar ne na isti način. Poglejmo si, kako jih naelektrimo.

Električni izolatorji so snovi, po katerih se elektroni ne morejo gibati. Vezani so na posamezne atome. To pomeni, da je naboj na telesu statičen - ostaja na mestu.

V prejšnjem primeru smo že navedli dva materiala, ki sta električna izolatorja:

Izolatorje lahko naelektrimo z drgnjenjem ob druge izolatorje. Med drgnjenjem odtrgamo nekaj elektronov iz enega telesa, ki nato preidejo na drugo telo. Pri tem se eno telo naelektri pozitivno, drugo pa negativno.

Ker se elektroni ne morejo prosto gibati po izolatorju, je telo naelektreno na tistem mestu, kjer mu odtrgamo ali dodamo elektrone. To pomeni, da je po naelektritvi ves naboj zbran na površini izolatorja.

Električni prevodniki so snovi, po katerih se elektroni prosto gibljejo. Električni naboj se torej lahko po telesu pretaka.

Za naelektritev prevodnih teles, je dovolj že dotik drugega naelektrenega telesa.

Tudi pri naelektritvi prevodnika ostane ves naboj na njegovi površini. Vendar pa se naboj enakomerno razporedi po celotni površini prevodnika. Razlog za ta pojav bomo spoznali v gradivu Električna sila za osnovno šolo.