Az elektromos töltés, az elektromos tér és az áram különbsége. Előjelek, elemi töltés, polarizáció és töltésmegmaradás saját példákkal.
Az elektromos töltés az anyag egyik tulajdonsága. A töltés, az elektromos tér és az áram szorosan összefügg, de nem ugyanazt jelentik: a töltés az állapotot, a tér az erőhatás leírását, az áram pedig a töltés mozgását jellemzi.
Pozitív, negatív és semleges
Az elektron negatív, a proton pozitív töltésű. Azonos előjelű nyugvó töltések taszítják, ellentétes előjelűek vonzzák egymást. Egy semleges testben nem hiányoznak a töltések: a pozitív és negatív hozzájárulások összege nulla. A Caltech Feynman-előadásának elektromágnességről szóló fejezete ebből a különbségtételből indul ki.
A töltés mértékegysége a coulomb, jele C. Az elemi töltés nagysága a NIST állandótáblázata szerint pontosan e = 1,602 176 634 × 10−19 C. Az elektron töltése −e, nem +e.
Saját példa: ha egy kezdetben semleges, elszigetelt test öt elektronnal gyarapszik, töltése −5e, azaz −8,010 883 170 × 10−19 C lesz. A negatív előjel az elektrontöbbletet jelzi; nem „kevesebb elektromosságot” jelent.
A töltés átrendeződhet
Külső elektromos térben egy semleges anyag pozitív és negatív töltéseinek eloszlása megváltozhat. Szigetelőknél ezt polarizációval írjuk le. A teljes test töltése közben maradhat nulla. A dielektrikumokról szóló Feynman-fejezet a pozitív és negatív töltésközéppontok eltolódásával magyarázza a jelenség egyik modelljét.
Ezért a vonzás önmagában nem bizonyítja, hogy két test ellentétes nettó töltésű. A töltéseloszlás és a tér egyenlőtlensége is számíthat. A „semleges” szót nem szabad úgy értelmezni, hogy az anyag semmilyen elektromos hatásra nem reagál.
Mi az elektromos tér?
A tér azt írja le, milyen elektromos erő hatna egy adott helyen lévő töltésre. A nyugvó próbatöltésre ható erő F = qE; az erő és a térerősség vektormennyiség. Pozitív q esetén az elektromos erő a tér irányába, negatív q esetén azzal ellentétesen mutat. A próbatöltésnek a forrásrendszert elhanyagolhatóan megváltoztató modelljéről beszélünk.
Töltés, áram és megmaradás
Ha egy felületen időegység alatt töltés halad át, áramról beszélünk. A NIST mértékegység-ismertetője alapján 1 C = 1 A·s. Saját példa: állandó 2 mA áram tíz másodperc alatt 0,020 C töltés áthaladását jelenti.
A töltésmegmaradás szerint egy rendszer nettó töltésének változását a rendszerhatáron át történő töltésmozgással kell összhangba hozni. A töltés és az energia megmaradása külön állítás. Attól, hogy egy akkumulátor energiát ad át, nem következik, hogy a fogyasztó „elfogyasztja” az elektronokat.
Mit érdemes ellenőrizni egy magyarázatban?
Nézd meg, nettó töltésről, töltéseloszlásról vagy áramról van-e szó. Ellenőrizd az előjelet és a mértékegységet. Egy ismeretterjesztő ábrán a nyilak jelentése is legyen világos: a tér iránya nem automatikusan az elektronok mozgásiránya.
Ez a cikk ismeretterjesztő céllal készült. A helyszíni adottságok eltérhetnek, ezért szerelés vagy átalakítás előtt kérj megfelelő szakembertől ellenőrzést.