קורס בתורת החשמל מאת יוסי יאשי

1.3 המטען החשמלי

• (Electric charge)

  
  

  כאמור, כל גוף בטבע מורכב ממספר רב של אטומים, כשמבחינה חשמלית הוא מצוי במצב "ניטרלי". בתנאים מסוימים אפשר להפר את האיזון החשמלי בחומר, כך שהוא יהיה טעון מטען חשמלי לדוגמה, כשמשפשפים זה בזה שני גופים שונים, כגון  מוט גומי בבד, מתרחש תהליך של מעבר אלקטרונים מגוף אחד למשנהו. תופעה זו נקראת בשם חשמול , ואילו אותם גופים נקראים מחושמלים. אפשר לומר אפוא, כי באותם גופים נעשתה פעולת טעינה חשמלית.
  

   

  המטען החשמלי שיהיה בגוף המחושמל יכול להיות או מטען חיובי או שלילי.

  קיימים שני סוגים של מטען חשמלי, שכתוצאה מ"תאונה היסטורית" נקראים חיובי ושלילי (אין שום דבר חיובי במטען חיובי כמו שאין דבר שלילי במטען שלילי, אלו פשוט מטענים המפעילים כוחות בכיוונים מנוגדים).

  המטען החשמלי מסומן באות Q, יחידותיו "קולון" [C].

  המטען השלילי הבסיסי הוא האלקטרון  שסימנו  (-q). לעומתו, הפרוטון נושא מטען חשמלי חיובי וסימנו q)+). מטען האלקטרון שווה בגודלו  למטען הפרוטון אך הפוך בסימנו.

  
  

  גוף הטעון מטען חשמלי ביחידה של 1C מוגדר כריכוז עודף של 6.28x10¹⁸  אלקטרונים.

  
  

  מעניין אתכם לדעת מיהו קולון - לחצו כאן

   

  
  

  אטום המצוי במצב ניטרלי הוא אטום שבו מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים.אפשר לגרום לניתוקם של אלקטרונים מן האטום שלהם אם מספקים להם אנרגיה. למשל, על ידי שפשוף של שני גופים זה בזה, אפשר לגרום למעבר אלקטרונים מגוף לגוף. אותם אלקטרונים שעוברים הם  האלקטרונים החופשיים שנותקו מן האטום שלהם כתוצאה מפעולת השפשוף. במצב זה, מספר הפרוטונים בכל גוף לא השתנה, אך לעומת זאת בגוף אחד יש יותר אלקטרונים (לעומת פרוטונים) ובגוף האחר פחות.

  אותו גוף שלו חוסר באלקטרונים טעון במטען חשמלי חיובי (Np>Ne), ואילו הגוף שיש בו עודף אלקטרונים טעון במטען חשמלי שלילי  (Np<Ne).

  Np) מציין את מספר הפרוטונים ו- Ne מציין את מספר האלקטרונים).

   

  כלומר אטום שיצאו ממנו או יתווספו אליו אלקטרונים, ייקרא אטום בלתי מאוזן (אטום טעון מבחינה חשמלית). אנו מבחינים בין שני סוגי אטומים טעונים:

  -    אטום שקיבל אלקטרונים – נקרא בשם יון שלילי (אניון).

  -    אטום שאיבד אלקטרונים – נקרא בשם יון חיובי (קטיון).       

  
  

  
  

  את מטען האלקטרון בערכו המוחלט ביחידות של קולון אפשר לחשב כך (מטען אלקטרון ופרוטון מקובל לסמן ב- q):

  
  

  
  

  
  

  מאחר שמטען האלקטרון שווה בגודלו למטען הפרוטון אפשר לומר:

  
  

  

  
  

  בכל אטום מאוזן מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים (Ne = Np), ולכן המטען החשמלי הכולל שווה אפס, או שאפשר לומר שהאטום ניטרלי מבחינה חשמלית.

  
  

  
  

   

  
  

  
  

  •  הקודם                                                                                                                              
  • המשך