Elektrický náboj a elektrické pole Nezačaté

0. Kľúčové fakty

1. Elektrický náboj — Je základná vlastnosť častíc látky, ktorá spôsobuje elektrické silové pôsobenie. Existuje v dvoch druhoch — kladný a záporný — a práve preto sa telesá môžu navzájom priťahovať alebo odpudzovať. Bez náboja by neexistovala elektrina ani väčšina javov okolo nás.

2. Kladný a záporný náboj — Dohodou označujeme náboj protónu ako kladný (+) a náboj elektrónu ako záporný (−). Tieto dva druhy sú rovnako veľké, len opačného znamienka, takže sa v neutrálnom telese navzájom rušia. Toto rozlíšenie zaviedol už Benjamin Franklin v 18. storočí.

3. Stavba atómu — Atóm sa skladá z jadra (protóny + neutróny) a obalu, v ktorom sa pohybujú elektróny. Protóny majú kladný náboj, neutróny sú bez náboja a elektróny majú záporný náboj. Pochopenie stavby atómu je kľúčové, lebo všetky elektrické javy vznikajú práve presunom elektrónov.

4. Neutrálne teleso — Teleso je elektricky neutrálne, keď má rovnaký počet protónov a elektrónov, takže navonok nepôsobí elektrickou silou. Väčšina telies okolo nás je v bežnom stave neutrálna. Až narušenie tejto rovnováhy spôsobí, že sa teleso „naelektrizuje".

5. Elektrovanie (elektrizovanie) telies — Je dej, pri ktorom teleso získa elektrický náboj, najčastejšie trením dvoch telies o seba. Pri trení sa nemenia protóny v jadrách, ale presúvajú sa iba ľahké elektróny z jedného telesa na druhé. Práve preto môže byť jedno teleso kladné a druhé záporné.

6. Elektrovanie trením — Keď trieme napríklad plastové pravítko o vlnenú látku alebo nafúknutý balón o vlasy, časť elektrónov prejde z jedného materiálu na druhý. Teleso, ktoré elektróny získa, sa nabije záporne, a teleso, ktoré ich stratí, sa nabije kladne. Tento jav vysvetľuje praskanie vlasov či prilepenie balóna na stenu.

7. Zákon zachovania náboja — Celkový elektrický náboj sa pri elektrovaní nevytvára ani nezaniká, iba sa premiestňuje z jedného telesa na druhé. Ak jedno teleso získa záporný náboj, druhé získa presne rovnako veľký kladný náboj. Tento zákon patrí medzi základné zákony fyziky.

8. Silové pôsobenie nábojov — Rovnaké náboje (dva kladné alebo dva záporné) sa navzájom odpudzujú, opačné náboje (kladný a záporný) sa priťahujú. Toto pravidlo „rovnaké sa odpudzujú, rozdielne sa priťahujú" je základom všetkých elektrických javov. Sila pôsobí na diaľku, bez priameho dotyku telies.

9. Veľkosť elektrickej sily — Elektrická sila je tým väčšia, čím väčšie sú náboje telies a čím sú telesá bližšie pri sebe. So zväčšujúcou sa vzdialenosťou sila rýchlo klesá. Práve preto pôsobí naelektrizované pravítko na malé papieriky výrazne len z bezprostrednej blízkosti.

10. Elektrické pole — Je priestor okolo každého naelektrizovaného telesa, v ktorom pôsobí elektrická sila na iné náboje. Nevidíme ho, ale prejaví sa tým, že priťahuje alebo odpudzuje náboje vo svojom okolí. Vďaka elektrickému poľu pôsobia náboje na seba aj bez toho, aby sa dotýkali.

11. Siločiary elektrického poľa — Sú myslené čiary, ktorými znázorňujeme smer pôsobenia elektrickej sily v poli. Vychádzajú z kladného náboja a smerujú do záporného, čím nám pomáhajú „vidieť" inak neviditeľné pole. Hustejšie siločiary znamenajú silnejšie pole.

12. Vodiče a izolanty — Vodiče (napríklad kovy) obsahujú voľné elektróny, a preto cez ne náboj ľahko prechádza, kým izolanty (plast, sklo, guma) náboj nevedú a udržia ho na mieste. Preto sa telesá elektrujú najlepšie z izolantov a vodiče sa používajú na vedenie elektrického prúdu. Toto rozdelenie je dôležité pre bezpečnosť aj praktické využitie elektriny.

13. Jednotka náboja a elementárny náboj — Elektrický náboj značíme písmenom Q a jeho jednotkou je 1 coulomb (C), pomenovaný po francúzskom fyzikovi Charlesovi Coulombovi. Najmenší možný náboj je náboj jedného elektrónu, nazývaný elementárny náboj. Každý náboj telesa je vždy násobkom tohto najmenšieho náboja.

1. Poučka

Elektrický náboj je vlastnosť častíc, ktorá spôsobuje, že na seba pôsobia elektrickou silou. Existujú dva druhy náboja: kladný (+) a záporný (−). Rovnaké náboje sa odpudzujú, opačné sa priťahujú. Okolo každého nabitého telesa je elektrické pole — priestor, v ktorom pôsobí elektrická sila. Veľkosť náboja sa značí písmenom Q a meria sa v jednotke coulomb (C).

2. Vysvetlenie

• Každé teleso je zložené z atómov. Atóm má v jadre protóny (+) a okolo neho elektróny (−). Bežne je ich rovnako, preto je teleso neutrálne (navonok bez náboja).
• Elektrovanie = teleso získa náboj. Najčastejšie vtedy, keď z jedného telesa na druhé prejdú elektróny (protóny sa nehýbu, sú pevne v jadre).
• Ak teleso elektróny stratí, má prebytok protónov → je nabité kladne (+). Ak elektróny získa, má ich prebytok → je nabité záporne (−).
• Nabité teleso vytvára okolo seba elektrické pole. Iné nabité teleso v tomto poli cíti silu: rovnaké náboje sa odpudzujú, opačné sa priťahujú.
• Elektróvať možno trením, dotykom a vplyvom poľa (priblížením bez dotyku).

3. Príklady a prečo je to dôležité

1. Trenie balóna o vlasy — z vlasov prejdú elektróny na balón. Balón je záporný, vlasy kladné, balón priťahuje vlasy a prilepí sa na stenu.
2. Hrebeň po česaní pritiahne kúsky papiera alebo tenký prúd vody z kohútika — zelektrizoval sa trením.
3. Iskra a „lupnutie" pri vyzliekaní svetra alebo pri chytení kľučky — nahromadený náboj sa náhle vybije.
4. Blesk je obrovský výboj nahromadeného náboja medzi mrakom a zemou — preto sú dôležité bleskozvody.
5. Antistatické rukavice a uzemnenie v elektronike — chránia citlivé súčiastky pred výbojom, ktorý by ich zničil.

Prečo je to dôležité: Elektrický náboj je základ celej elektriny — bez pohybu nábojov by nefungovala žiadna zásuvka, baterka, mobil ani počítač. Pochopenie náboja vysvetľuje aj prírodné javy (blesk) a chráni nás aj prístroje pred poškodením.