CEDRA

Sarcina electrică este o proprietate fundamentală a particulelor subatomice care determină interacțiunea lor electrică. Cele mai cunoscute particule încărcate sunt electronii, care au sarcină negativă, și protonii, care au sarcină pozitivă.

Există două tipuri de sarcină electrică:

• Sarcină pozitivă (+) – asociată protonilor.
• Sarcină negativă (−) – asociată electronilor.

Principalele caracteristici ale sarcinii electrice sunt:

1. Discreția: sarcina electrică apare întotdeauna sub formă de multipli ai unei sarcini fundamentale e=1,6⋅10−19 Ce = 1,6 \cdot 10^{-19} \, \text{C}e=1,6⋅10−19C (Coulomb).
2. Conservarea: sarcina nu poate fi creată sau distrusă prin procese obișnuite, ci doar transferată de la un corp la altul.
3. Interacțiunea: sarcinile de același semn se resping, iar sarcinile de semn opus se atrag.

Sarcina electrică se măsoară în Coulombi (C). De exemplu, un electron are sarcina qe=−1,6⋅10−19 Cq_e = -1,6 \cdot 10^{-19} \, \text{C}qe​=−1,6⋅10−19C, iar un proton qp=+1,6⋅10−19 Cq_p = +1,6 \cdot 10^{-19} \, \text{C}qp​=+1,6⋅10−19C.

Legea conservării sarcinii electrice

Legea conservării sarcinii electrice afirmă că în orice proces fizic sau chimic, sarcina electrică totală se păstrează constantă.

Aceasta înseamnă că:

• Dacă un obiect pierde sarcină, aceasta apare exact pe alt obiect.
• Nu se poate crea sau distruge sarcină “din nimic”.

Exemplu:

• Într-un experiment de frecare, un baghet de plastic devine încărcată negativ prin preluarea electronilor de pe o bucată de pânză. Pânza rămâne încărcată pozitiv cu aceeași cantitate de sarcină, deci sarcina totală a sistemului se păstrează.

Această lege stă la baza tuturor fenomenelor electrice și este extrem de importantă în tehnologie și în natură.

Legea lui Coulomb

Legea lui Coulomb descrie forța electrică dintre două corpuri încărcate punctual. Aceasta a fost formulată în secolul XVIII de fizicianul francez Charles-Augustin de Coulomb.

Enunțul legii:

Forța de atracție sau respingere dintre două sarcini punctuale este direct proporțională cu produsul valorilor sarcinilor și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele.

Matematic, legea lui Coulomb se scrie astfel: F=k⋅∣q1⋅q2∣r2F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2}F=k⋅r2∣q1​⋅q2​∣​

unde:

• FFF – forța electrică dintre sarcini (în newtoni, N)
• q1,q2q_1, q_2q1​,q2​ – valorile sarcinilor (în coulombi, C)
• rrr – distanța dintre sarcini (în metri, m)
• kkk – constanta electrostatică k≈9⋅109 N\cdotpm²/C²k \approx 9 \cdot 10^9 \, \text{N·m²/C²}k≈9⋅109N\cdotpm²/C²

Proprietăți importante:

1. Forța este atractivă dacă sarcinile au semne opuse și repulsivă dacă sarcinile au același semn.
2. Direcția forței este de-a lungul liniei care unește cele două sarcini.
3. Forța este un vector, ceea ce înseamnă că are atât mărime, cât și direcție.

Exemplu practic:
Dacă două particule cu sarcina q1=2 μCq_1 = 2 \, \mu Cq1​=2μC și q2=−3 μCq_2 = -3 \, \mu Cq2​=−3μC se află la distanța de 0,5 m una de cealaltă, forța electrică dintre ele poate fi calculată cu legea lui Coulomb. Sarcinile fiind de semn opus, se vor atrage.

Rezumat

1. Sarcina electrică poate fi pozitivă sau negativă și este proprietatea care determină interacțiunile electrice.
2. Legea conservării sarcinii afirmă că sarcina totală a unui sistem izolat rămâne constantă.
3. Legea lui Coulomb permite calcularea forței electrice dintre două sarcini și explică atracția sau respingerea lor.