ELEKTRICKÝ NÁBOJ A JEHO VLASTNOSTI

alebo O zvláštnych vlastnostiach telies

PaedDr. Jozef Beňuška

Úvod do elektrizovania

Pri vzájomnom styku niektorých telies (napríklad pri trení) vzniká na ich povrchu elektrický náboj.

Teleso, ktoré má elektrický náboj je zelektrizované alebo elektricky nabité.

Príklady:

• Hrebeň po prečesaní priťahuje vodný lúč.
• Balón po pošúchaní priľne k stene.
• „Elektrizovanie“ vlasov trením.

Pojem elektrický náboj

1. Vyjadruje stav elektricky nabitých telies.
2. Vyjadruje fyzikálnu veličinu, ktorá je mierou tohto stavu.

Značka veličiny elektrický náboj je \( Q \).

Jednotka: \( [Q] = 1 \text{ C} = 1 \text{ coulomb} \).

Elektrický náboj je viazaný na častice látky. Elektrický náboj je základná vlastnosť častíc.

Vlastnosti elektrického náboja

1. Silové pôsobenie

Elektricky nabité teleso pôsobí silou na iné telesá. Napríklad pravítko po trení priťahuje drobné papieriky.

Na zistenie elektrického náboja sa používa elektromer. Elektromer po dotyku nabitým telesom ukáže výchylku.

2. Prenos náboja

Elektrický náboj sa dá prenášať z povrchu jedného telesa na povrch iného telesa.

Príklad: Elektrický náboj sa dotykom prenesie na elektroskop, ručička a tyčka sa nabijú rovnakým nábojom a odpudia sa.

3. Premiestňovanie v telese

Elektrický náboj sa môže premiestňovať v telese.

• Vodiče sú látky, v ktorých sa náboj ľahko premiestňuje.
• Izolanty sú látky, v ktorých sa náboje nepremiestňujú.

4. Druhy náboja

Existujú dva druhy elektrického náboja:

• Kladný elektrický náboj (+): Má ho sklenená tyč, ktorú trieme kožou.
• Záporný elektrický náboj (-).

5. Charakter silového pôsobenia

Elektrické silové pôsobenie môže byť príťažlivé alebo odpudivé.

• Dve telesá s nesúhlasnými elektrickými nábojmi sa navzájom priťahujú (+ a -).
• Dve telesá so súhlasnými elektrickými nábojmi sa navzájom odpudzujú (+ a +, alebo - a -).

6. Deliteľnosť náboja

Elektrický náboj je deliteľný.

Najmenší elektrický náboj, ktorý sa podľa súčasných predstáv nedá deliť, je elementárny elektrický náboj.

$$ e = 1,602 \cdot 10^{-19} \text{ C} $$

7. Štruktúra atómu

Každý atóm je sústava kladných a záporných nábojov.

• V jadre atómu sú protóny – nositelia kladného náboja.
• V elektrónovom obale sú elektróny – nositelia záporného elektrického náboja.

$$ Q_{\text{protónu}} = +e = +1,602 \cdot 10^{-19} \text{ C} $$

$$ Q_{\text{elektrónu}} = -e = -1,602 \cdot 10^{-19} \text{ C} $$

Atóm je navonok elektricky neutrálny.

Celkový kladný náboj všetkých protónov v atóme je rovný celkovému zápornému náboju všetkých elektrónov.

$$ Q_{C+} = Q_{C-} $$

8. Vznik iónov

Z neutrálneho atómu sa môže stať ión.

• Kladný ión vznikne odpútaním elektrónov z obalu.
• Záporný ión vznikne pripojením elektrónov k obalu.

9. Správanie v kovoch

V kovoch sa elektróny od jadier ľahko odpútajú.

V kovoch sú najvzdialenejšie elektróny od jadra viazané malými silami – odpútajú sa a tvoria voľné elektróny.

10. Trenie telies

Trením dvoch telies sa premiestňujú elektróny.

• Teleso s nadbytkom elektrónov sa nabíja záporne.
• Teleso s nedostatkom elektrónov sa nabíja kladne.

Konkrétne príklady:

• Ak sklo trieme textilom, sklo stratí elektróny a textil ich získa.
• Ak ebonit trieme textilom, ebonit prijme elektróny a textil ich stratí.

Výpočtová úloha

Zadanie: Vyjadrite elektrický náboj 1 C počtom elementárnych nábojov.

Výsledok: \( N = 6,24 \cdot 10^{18} \)

Test (Preverenie vedomostí)

1. Elektrický náboj je:
   a) silové pôsobenie medzi časticami,
   b) elektrón a protón,
   c) základná vlastnosť častíc,
   d) náboj telesa, ktorý vznikne napríklad pri trení telies.
2. Zelektrizované alebo elektricky nabité teleso je teleso:
   a) pripojené k elektrickej sieti,
   b) teleso, ktoré má elektrický náboj,
   c) ktoré sa dotýka povrchu Zeme,
   d) ktoré sa nedotýka povrchu Zeme.
3. Medzi vlastnosti elektrického náboja nepatrí:
   a) existujú dva druhy elektrického náboja,
   b) elektricky nabité teleso pôsobí silou na iné telesá,
   c) elektrický náboj nie je deliteľný,
   d) elektrický náboj sa môže premiestňovať v telese.
4. Dve telesá so súhlasnými elektrickými nábojmi:
   a) sa navzájom priťahujú,
   b) sa navzájom odpudzujú,
   c) silovo na seba navzájom nepôsobia,
   d) sa navzájom priťahujú alebo odpudzujú, v závislosti od ich vzdialenosti.
5. Dve telesá s nesúhlasnými elektrickými nábojmi:
   a) sa navzájom priťahujú,
   b) sa navzájom odpudzujú,
   c) silovo na seba navzájom nepôsobia,
   d) sa navzájom priťahujú alebo odpudzujú, v závislosti od ich vzdialenosti.
6. Atóm je navonok elektricky neutrálny, lebo:
   a) jeho celkový elektrický náboj je rovný nule,
   b) má rovnaký počet protónov ako neutrónov,
   c) má rovnaký počet elektrónov a protónov,
   d) má rovnaký počet elektrónov a neutrónov.
7. V kovoch elektróny tvoria elektrónový plyn, lebo:
   a) sú viazané v elektrónovom obale,
   b) sa ľahko odpútajú od jadier atómov,
   c) pohybujú sa v elektrónovom obale ako molekuly plynu,
   d) plyny a kovy majú spoločné vlastnosti.
8. Ióny z atómov vzniknú:
   a) spojením dvoch atómov,
   b) pridaním elektrónu do obalu atómu,
   c) odobratím elektrónu z obalu atómu,
   d) odtrhnutím elektrónového obalu od jadra atómu.