duimnael|regs|300px|Skematiese voorstelling van die elektriese veld om twee puntladings, een positief en die ander negatief. Elektriese lading is 'n fundamentele eienskap van sommige subatomiese deeltjies wat hul elektromagnetiese interaksies bepaal. Elektronies gelaaide materie word beïnvloed deur elektromagnetiese velde en wek hulle op. Die interaksie tussen bewegende lading en 'n elektromagnetiese veld veroorsaak die elektromagnetiese krag, wat een van die vier basiese natuurkragte is.
Elektriese lading is 'n eienskap van sommige subatomiese deeltjies en word as 'n veelvoud van die sogenaamde elementêre lading e uitgedruk. Elektrone het volgens konvensie 'n lading van -1, terwyl protone die teenoorgestelde lading van +1 het. Kwarke het 'n breukdeellading van -1/3 of +2/3. Die ekwivalente antideeltjies het teenoorgestelde ladings. Daar is ook ander gelaaide deeltjies.
Oor die algemeen stoot gelaaide deeltjies met 'n lading van dieselfde teken mekaar af, terwyl deeltjies met 'n lading van die teenoorgestelde teken mekaar aantrek. Hierdie effek word kwantitatief deur Coulomb se wet uitgedruk, wat bepaal dat die grootte van die afstootkrag eweredig is aan die produk van die twee ladings, en verswak eweredig tot die kwadraat van die afstand tussen die ladings.
Kwantiteit Die elektriese lading van 'n makroskopiese voorwerp is die som van die elektriese ladings van die voorwerp se saamgestelde dele. Die netto elektriese lading is gewoonlik nul, aangesien die natuurlike getal elektrone in elke atoom gelyk is aan die getal protone, en die ladings dus uitkanselleer. Die gevalle waar die netto lading nié nul is nie word gereeld na verwys as statiese elektrisiteit. Verder, selfs al is die netto lading nul, kan dit nie-uniform versprei wees (bv. weens 'n eksterne elektriese veld), en die materiaal is dan gepolariseer, met die lading verwant aan die polarisasie wat as gebonde lading bekendstaan (terwyl die oortollige lading van buite die materiaal as vrye lading bekendstaan). 'n Ge-ordende beweging van gelaaide deeltjies in 'n spesifieke rigting (in metale is dit elektrone) staan as elektriese stroom bekend. Die diskrete natuur van elektriese lading is deur Michael Faraday in sy elektroliese eksperimente voorgestel, en is direk deur Robert Millikan in sy oliedruppel-eksperiment gedemonstreer.
Die SI eenheid vir elektrisiteit kwantiteit of elektriese lading is die coulomb, wat benaderd 6,24 × 1018 elementêre ladings is (die lading is 'n enkele elektron of proton). Die coulomb word gedefinieer as die hoeveelheid lading wat in een sekonde deur die deursnit van 'n elektriese geleier, wat een ampere dra, vloei. Die simbool Q word gereeld gebruik om die hoeveelheid elektrisiteit of lading aan te toon. Die hoeveelheid elektriese lading kan direk met 'n elektrometer gemeet word, of indirek met 'n ballistiese galvanometer.
Strenggesproke moet die hoeveelheid lading as 'n veelvoud van die elementêre lading e uitgedruk word, aangesien lading diskreet is. Die gemiddelde, makroskopiese waarde, sal egter etlike grootte-ordes meer as 'n enkele elementêre lading wees, en kan dus effektief enige reële waarde aanneem. Verder is dit in sommige gevalle meer betekenisvol om van breukdele van 'n lading te praat; bv. tydens die laai van 'n kapasitor.
Geskiedenis duimnael|Coulomb se torsieskaal Soos gerapporteer deur die Antieke Griekse filosoof Thales van Miletus in om en by 600 vC, kan lading (of elektrisiteit) bymekaar gemaak word deur pels teen verskeie materiale, soos amber, te vryf. Die Grieke het gemerk dat die gelaaide amberknopies ligte voorwerpe soos hare kon aantrek. Hulle het ook gemerk dat as hulle die amber vir lank genoeg vryf, hulle 'n vonk kon laat spring. Hierdie eienskap word deur die triboelektriese effek (en) veroorsaak.
In 1600 het die Engelse wetenskaplike William Gilbert in Die Magnete na die onderwerp teruggekeer, en het dan die Nieu-Latynse woord electricus geskep, van ηλεκτρον, die Griekse woord vir "amber", wat gelei het tot die Engelse woorde "electric" en "electricity". Hy is in 1660 deur Otto von Guericke gevolg, wat, moontlik die eerste, elektrostatiese generator uitgevind het. Ander Europese pioniers was Robert Boyle, wat in 1675 verklaar het dat elektriese aantrekking en afstoting oor 'n vakuum uitgeoefen kan word; Stephen Gray, wat in 1729 materiale as geleiers en isolators geklassifiseer het; en C.F. du Fay, wat in 1733 voorgestel het dat elektrisiteit in twee tipes voorkom wat mekaar uitkanselleer, en het dit in terme van 'n tweevloeistof-teorie neergepen. Wanneer glas met sy gevryf is, het du Fay gesê dat die glas met vitreous-elektrisiteit gelaai is (vitrum is Latyn vir glas), en dat wanneer amber met pels gevryf was, die amber met resinous-elektrisiteit gelaai is (resina is Latyn vir hars). In 1839 het Michael Faraday gewys dat die skynbare skeiding tussen statiese elektrisiteit, stroomelektrisiteit en bioelektrisiteit verkeerd was, en dat almal die gevolg van die optrede van 'n enkele tipe elektrisiteit was wat in teenoorgestelde polariteite te voorskyn kom. Dit is arbitrêr watter polariteit positief genoem word. Positiewe lading kan gedefinieer word as die oorblywende lading op 'n glasstaaf nadat dit met sy gevryf is.Electromagnetic Fields (2de Uitgawe), Roald K. Wangsness, Wiley, 1986. (intermediêre vlak handboek)
Een van die vernaamste kenners van elektrisiteit in die 18de eeu was Benjamin Franklin, wat ten gunste van 'n vloeistof-teorie van elektrisiteit geredeneer het. Franklin het elektrisiteit voorgestel as 'n soort onsigbare vloeistof teenwoordig in alle materie; byvoorbeeld het hy geglo dat dit die glas van 'n Leydenvles was wat die opgeboue lading bevat het. Hy het gepostuleer dat die vryf van isolerende oppervlaktes die plasing van hierdie vloeistof verander, en dat die vloei van hierdie vloeier 'n elektriese stroom verteenwoordig. Hy het verder gepostuleer dat wanneer materie te min van hierdie vloeier bevat, dit "negatief" gelaai was, en by oormaat daarvan "positief" gelaai was. Arbitrêr (of vir 'n rede wat nie aangehaal word nie) het hy die term "positief" met glasagtige elektrisiteit en "negatief" met harsagtige elektrisiteit verbind. William Watson het om en by dieselde tyd ook tot hierdie konklusie gekom.
Vandag weet ons dat die Franklin/Watson-model basies korrek was, omdat die twee kwantiteite op een getallelyn verenig kan word. Daar is dus slegs een tipe elektriese lading, wat as positief, negatief of neutraal (nul) weergegee kan word, en slegs een veranderlike word benodig om met die hoeveelheid daarvan tred te hou. – artikels wat vrae beantwoord wat op Phys-L, die Forum vir Fisika-opvoeders, ontstaan het Kennis van die lading bied daarenteen onvoldoende inligting om 'n volledige beskrywing van 'n fisiese situasie te gee. Materie is naamlik uit verskillende soorte elektries gelaaide deeltjies saamgestel, en hierdie deeltjies besit etlike eienskappe, waarvan lading slegs een is.
Ladingdraers Die mees algemene ladingsdraers is die positief gelaaide proton en die negatief gelaaide elektron. Die beweging van enige van hierdie gelaaide deeltjies vorm 'n elektriese stroom. In baie situasies is dit voldoende om van die konvensionele stroom te praat, ongeag of dit gedra word deur positiewe ladings wat in die rigting van die konvensionele stroom beweeg en/of deur negatiewe ladings wat in die teenoorgestelde rigting beweeg. Hierdie makroskopiese standpunt is 'n benadering wat elektromagnetiese konsepte en berekeninge vereenvoudig.
Aan die teenoorgestelde uiterste, as 'n mens na die mikroskopiese situasie kyk, sien 'n mens dat daar baie maniere is om 'n elektriese stroom te dra, insluitend: 'n vloei van elektrone; 'n vloei van elektron-"gate" wat soos positiewe deeltjies optree; en beide negatiewe en positiewe deeltjies (ione of ander gelaaide deeltjies) wat in teenoorgestelde rigtings in 'n elektrolitiese oplossing of 'n plasma vloei.
Wees versigtig dat in die algemene en belangrike geval van metaaldrade, die rigting van die konvensionele stroom teenoorgesteld is aan die dryfsnelheid van die werklike ladingsdraers, d.w.s. die elektrone. Dit is 'n bron van verwarring vir beginners.
Eienskappe Benewens die eienskappe beskryf in artikels oor elektromagnetisme, is lading 'n relatiwistiese invariant (en). Dit beteken dat wanneer 'n partikel 'n lading q het, ongeag van die snelheid waarteen dit beweeg, dit die lading q behou. Hierdie eienskap is eksperimenteel bevestig deur te bewys dat een helium kern (twee protone en twee neutrone in 'n kern saamgebonde, en rondbewegend teen hoë spoed) dieselfde is as twee deuterium-kerne (een proton en een neutron saamgebonde, maar wat baie stadiger beweeg as wanneer hulle in 'n heliumkern sou wees).
Behoud van lading Die totale elektriese lading van 'n geïsoleerde stelsel bly konstant ongeag van veranderings binne die stelsel. Hierdie wet is inherent deel van alle prosesse bekend in die fisika en kan afgelei word in 'n lokale vorm vanaf die guage invariance van die golfvergelyking. Die behoud van lading veroorsaak die ladingstroom-kontinuïteitsvergelyking. Meer algemeen is die netto verandering in ladingdigtheid binne 'n volume van integrasie gelyk aan die area-integraal oor die stroomdigtheid op die oppervlak van die area , wat op sy beurt weer gelyk is aan die netto stroom :
Sodoende lewer die omskakeling van elektriese lading, by wyse van die kontinuïteitsvergelyking, die volgende resultaat:
waar I die netto uitwaartse stroom deur 'n geslote oppervlak is, en Q die elektriese lading is binne die volume wat deur die oppervlak gedefinieer word.
Verwysings
Kategorie:Fisika Kategorie:Chemiese eienskappe Kategorie:Elektrisiteit Kategorie:Elektromagnetisme Kategorie:Fisiese groothede