전하에 대하여
전하는 전자기장에 놓였을 때 힘을 받는 물리량과 물질의 속성입니다. 전하에는 두 가지 유형이 있습니다. 양성자에 의해 전달되는 양수와 전자에 의해 전달되는 음수입니다. 총 전하가 0이면 중성이라고 합니다. 같은 전하를 밀어내고 반대 전하를 끌어당깁니다. 이러한 사실은 정전기의 제1법칙으로 알려져 있으며 때로는 전하의 법칙이라고도 합니다.
기본 요금
가장 기본적인 전하 단위는 전자 또는 양성자의 전하 크기이며 e 로 표시됩니다. 사용 가능한 가장 정확한 값은 다음과 같습니다.
e = 1.602176487 x 10 -19C
1쿨롱은 약 6 x 10 18 전자의 총 전하의 음수를 나타냅니다.
우리는 쿨롱만큼 큰 전하를 거의 만나지 않습니다. 빗이나 플라스틱 눈금자와 같은 일반 물체를 문지르면 생성되는 전하는 일반적으로 마이크로쿨롱(?C = 10 -6 C) 이하입니다. 예를 들어, 일반 100W 전구에서 약 10 19 개의 기본 전하가 1초마다 전구에 들어가고 그만큼 많이 전구를 떠납니다.
양성자는 전하 + e 와 전자 – e 를 가지고 있습니다. 전하가 양자화됩니다. 그것은 개별 작은 단위의 정수 배수로 제공됩니다. 기본 요금 , e , 이것은 자유롭게 존재할 수 있는 가장 작은 전하입니다(쿼크라고 하는 입자는 전하가 더 작고 ⅓ e의 배수이지만 조합에서만 발견되며 항상 결합하여 정수 전하를 갖는 입자를 형성합니다). 양성자는 uud의 쿼크 구성을 가지고 있으므로 전하 양자 수는 다음과 같습니다.
q(uud) = 2/3 + 2/3 + (-1/3) = +1e.
중성자는 udd의 쿼크 구성을 가지며 따라서 전하 양자수는 다음과 같습니다.
q(udd) = 2/3 + (-1/3) + (-1/3) = 0
중성자는 순 전하가 없기 때문에 전기력의 영향을 받지 않지만 중성자는 내부에 약간의 전하 분포를 가지고 있습니다. 이것은 내부 쿼크 구조로 인해 발생합니다. 그 결과 중성자의 0이 아닌 자기 모멘트(쌍극자 모멘트)가 발생합니다. 따라서 중성자는 전자기 상호 작용을 통해서도 상호 작용하지만 양성자보다 훨씬 약합니다.
전하 보존 법칙
물리학에는 전하에 관한 두 가지 매우 중요한 원리가 있습니다.
첫째는 전하보존의 법칙이다 . 이 법은 다음과 같이 명시합니다.
모든 닫힌 시스템에서 모든 전하의 대수적 합은 일정합니다.
시스템의 순 전하를 변경하는 유일한 방법은 다른 곳에서 전하를 가져오거나 시스템에서 전하를 제거하는 것입니다. 전하는 생성 및 소멸될 수 있지만 양수 쌍에서만 가능합니다.
전하 보존은 보편적인 보존 법칙 으로 생각됩니다. 이 원칙의 위반에 대한 실험적 증거는 관찰된 적이 없습니다. 입자 물리학에서 전하 보존이란 하전 입자를 생성하는 소립자 반응에서 항상 동일한 수의 양전하 입자와 음전하 입자가 생성되어 순 전하량은 변하지 않음을 의미 합니다. 양전자-전자 쌍 의 생성과 같이 입자가 생성 및 파괴되는 고에너지 상호 작용에서도 닫힌 시스템의 총 전하는 정확히 일정합니다.
두 번째 중요한 원칙은 다음과 같습니다.
전자 또는 양성자의 전하 크기는 자연 전하 단위입니다.
우리는 전하가 양자화 되었다고 말합니다. 즉, 관찰 가능한 모든 전하량은 항상 이 기본 단위의 정수배입니다. 이 단위를 기본 전하 e 라고 하며 대략 1.602×10 −19 쿨롱과 같습니다(1⁄3 e 의 정수 배수인 전하를 갖는 쿼크라고 하는 입자 제외).
입자의 전하
이론적으로 입자와 그 반입자(예: 양성자와 반양성자)는 질량은 같지만 전하가 반대이며 양자수에서 다른 차이가 있습니다. 예를 들어, 모든 쿼크 에는 해당 유형의 반입자가 있습니다. 반쿼크 는 각각의 쿼크와 질량, 평균수명, 스핀이 같지만 전하와 다른 전하는 반대 부호를 갖는다. 즉, 양성자는 양전하를 띠고 반양성자 는 음전하를 띠기 때문에 서로 끌어당깁니다. 전자의 반입자를 양전자라고 합니다. 반대 부호의 전기 및 기타 전하를 운반한다는 점을 제외하고는 전자와 동일합니다. 전자가 양전자와 충돌하면 두 입자가 완전히 소멸되어 감마선 광자를 생성할 수 있습니다.
예: 전하
주목할만한 것은 4리터의 물에는 약 2.1 x 10 8 C의 총 전자 전하가 있다는 것입니다. 따라서 두 개의 병을 1미터 간격으로 배치하면 병 중 하나에 있는 전자가 다른 병에 있는 전자를 4.1 x 10 26 N의 힘으로 밀어냅니다. 이 엄청난 힘은 무게를 달면 지구의 무게와 비슷합니다. 다른 지구에서. Ut, 쓰여진 바와 같이 양성자(양성자)도 있으며 이러한 전하는 서로 상쇄되는 경향이 있습니다.
자주 묻는 질문
원자의 화학적 성질은 양성자의 수, 사실 전자의 수와 배열에 의해 결정됩니다. 이러한 전자의 구성은 양자 역학의 원리를 따릅니다. 각 원소의 전자 껍질, 특히 가장 바깥쪽 원자가 껍질에 있는 전자의 수는 화학 결합 거동을 결정하는 주요 요소입니다.
원자는 전체 원자가 전기적으로 중성이 되도록 음전하를 띤 전자로 둘러싸인 양전하를 띤 핵으로 구성됩니다. 원자핵은 양전하를 띤 양성자와 중성 중성자로 구성됩니다.
원자의 전자는 전자기력에 의해 핵의 양성자에 끌립니다. 이 힘은 더 작은 핵을 둘러싸고 있는 정전기 포텐셜 내부의 전자를 묶는데, 이는 전자가 탈출하기 위해 외부 에너지원이 필요함을 의미합니다.
쿨롱(기호: C)은 국제 단위계(SI) 전하의 단위입니다. 쿨롱은 1암페어의 전류가 1초에 전달하는 전기량으로 정의되었습니다. 1C = 1A × 1s
