Cele mai importante aspecte ale lecției
- Structura materiei: Atomul este format din nucleu (protoni \(+p\), neutroni fără sarcină) și electroni (\(-e\)).
- Neutralitatea atomului: Un atom are același număr de protoni și electroni.
- Electrizarea prin frecare: Corpurile se încarcă electric prin transfer de electroni. Cel care primește electroni se încarcă negativ, cel care cedează se încarcă pozitiv.
- Interacțiunea: Sarcinile de semne opuse se atrag, iar cele de același semn se resping. Puterea atracției/respingerii scade odată cu distanța.
Orice substanță este alcătuită din atomi. Un atom este format dintr-o parte centrală numită nucleu și un „nor electronic” format din electroni care se deplasează în jurul nucleului.
Nucleul conține două tipuri de particule: protoni și neutroni. Aici este concentrată aproape întreaga masă a atomului, deoarece masa unui electron este mult mai mică decât masa unui proton sau a unui neutron.
Electronii și protonii au o proprietate fizică fundamentală numită sarcină electrică:
- Sarcina electronului este negativă și se notează cu \( -e \).
- Sarcina protonului este pozitivă și se notează cu \( +p \).
Într-un atom, numărul electronilor este egal cu numărul protonilor. Din acest motiv, atomul este neutru din punct de vedere electric.
Electrizarea este fenomenul prin care un corp se încarcă cu sarcini electrice, realizat prin separarea sarcinilor (de exemplu: prin frecare, contact sau influență).
În urma frecării a două corpuri, un număr de electroni trece de pe un corp pe altul. Astfel, cele două corpuri se încarcă cu sarcini de semne opuse.
- Corp electrizat negativ: corpul care a primit electroni (numărul sarcinilor negative este mai mare decât al celor pozitive).
- Corp electrizat pozitiv: corpul care a cedat electroni (numărul sarcinilor pozitive este mai mare decât al celor negative).
Dacă frecăm un balon de un fular de lână, electronii trec de pe lână pe balon. Balonul devine electrizat negativ (exces de electroni), iar fularul devine electrizat pozitiv (deficit de electroni). Un alt exemplu este frecarea unui pieptene de plastic de păr.
Corpurile electrizate interacționează între ele conform următoarelor reguli:
- Sarcinile electrice de semne diferite se atrag (ex: un corp pozitiv atrage un corp negativ).
- Sarcinile electrice de același semn se resping (ex: două corpuri negative sau două corpuri pozitive se resping).
Forța interacțiunii electrice scade rapid pe măsură ce distanța dintre corpurile electrizate crește. (De exemplu, o riglă electrizată atrage bucățelele de hârtie doar dacă este apropiată suficient de mult de ele).
Probleme practice
Ușoară: O baghetă de sticlă este frecată cu o bucată de mătase. În urma frecării, o parte din electronii baghetei trec pe mătase. Cum s-a electrizat bagheta de sticlă, dar bucata de mătase?
Deoarece bagheta de sticlă a cedat (pierdut) electroni, ea rămâne cu un număr mai mare de sarcini pozitive decât negative, deci s-a electrizat pozitiv. Mătasea, primind acei electroni, are acum un exces de sarcini negative, deci s-a electrizat negativ.
Medie: Un atom de oxigen are în nucleul său 8 protoni. Câți electroni se află în învelișul său electronic în stare normală? Argumentați răspunsul.
În stare normală, un atom este neutru din punct de vedere electric. Acest lucru înseamnă că numărul sarcinilor pozitive (protonii) este egal cu numărul sarcinilor negative (electronii). Prin urmare, atomul de oxigen are 8 electroni.
Dificilă: Aveți trei corpuri mici, A, B și C. Se cunoaște că obiectul A este electrizat pozitiv. Când apropiați corpul A de corpul B, observați că se atrag. Apoi, când apropiați corpul B de corpul C, observați că se resping. Ce tip de sarcină electrică au corpurile B și C?
1. Corpul A este pozitiv (+).
2. Corpul A atrage corpul B. Știm că se atrag sarcinile de semne opuse, deci corpul B este electrizat negativ (-).
3. Corpul B respinge corpul C. Știm că se resping sarcinile de același semn. Deoarece B este negativ, rezultă că și corpul C este electrizat negativ (-).
2. Corpul A atrage corpul B. Știm că se atrag sarcinile de semne opuse, deci corpul B este electrizat negativ (-).
3. Corpul B respinge corpul C. Știm că se resping sarcinile de același semn. Deoarece B este negativ, rezultă că și corpul C este electrizat negativ (-).
