Acabei de começar meu colégio, apenas para aterrissar no belo mundo da eletricidade e do magnetismo. Tenho muitas dúvidas e dilemas, então quero alguma orientação . Agora vamos à pergunta.
Acabei de ler que a unidade de carga é o coulomb e que $ 1 \: \ mathrm {C} = 6,25 \ times 10 ^ {18} $ elétrons, porque a carga em um elétron é $ e = 1,602 × 10 ^ {- 19} $ “C”. Isso me confunde como – se a quantidade de carga é o número de elétrons, então qual é o significado de – quantidade de carga em um elétron? Por que em coulombs?
Minha teoria possível é que, uma vez que a carga é a propriedade da matéria de interagir com as FORÇAS eletromagnéticas, a definição real de carga deve ser baseada em quanta força ela interage. No entanto, sempre que vejo a definição de coulomb, sempre a obtenho em amperes e o número de elétrons.
Alguém pode dizer a diferença entre = número-de-elétrons- Coulomb e a definição da fórmula {para exemplo, uma vez que Velocidade = Distância / Tempo, então, 1 km / seg = 1 km percorrido em 1 segundo. (este tipo)}?
EDITAR – Em um livro didático descobri que – “1 coulomb é a quantidade de carga elétrica que exerce uma força de $ 9 × 10 ^ 9 $ com uma carga igual colocada a uma distância de 1 m dela. Agora, quero saber como esse número específico é alcançado, se estiver correto?
Comentários
- Então, dizer que um coulomb é a quantidade de carga transportada por $ 1 A $ corrente em $ 1 s $ não é suficiente?
- @Aaron Stevens plz explique por que 1e = 1.6 × 10 ^ -19 C?
Resposta
Eu perguntei sobre isso nos comentários, mas vou prosseguir e colocar isso como uma resposta.
Da wikipedia:
O ampere é aquela corrente constante que, se mantida em dois condutores paralelos retos de comprimento infinito, de seção transversal circular desprezível, e colocados a um metro de distância no vácuo, produziria entre esses condutores uma força igual a 2 × 10−7 newtons por metro de comprimento
Disto podemos obter a definição de coulomb. É apenas o valor da carga transportada por um $ 1A $ corrente em $ 1s $ .
Claro, como definimos a carga de um elétron é arbitrário. Poderíamos definir uma nova unidade de carga como a quantidade de carga que um elétron carrega, ou a quantidade de carga $ 10,2 $ que os elétrons carregam. Teríamos apenas que ajustar outras unidades de acordo (por exemplo, se calcularmos uma força, teríamos que definir uma nova unidade de força também, ou precisaríamos incluir uma conversão em quaisquer fórmulas envolvendo força para manter nossas forças em Newtons ).
Mas como determinamos a carga do elétron (em unidades não) em primeiro lugar? Existem várias maneiras, mas uma que é historicamente bem conhecida é o experimento da gota de óleo. Não vou entrar em detalhes do experimento, você pode investigá-lo por conta própria, mas essencialmente o que foi descoberto é que gotas de óleo com pequenas quantidades de carga tinham cargas iguais a múltiplos inteiros de algum valor de carga. valor de carga que é a quantidade de carga do elétron que você listou.
Para acompanhar sua pergunta editada. A magnitude da força coulomb entre duas cargas de $ q_1 $ e $ q_2 $ separaram uma distância $ r $ é dada por $$ F = \ frac {kq_1q_2} {r ^ 2} $$ onde $ k = 9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2} $
Se $ r = 1m $ e cada cobrança for $ q_1 = q_2 = 1C $ , então a força resultante é $$ F = \ frac {(9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2}) (1C) (1C)} {(1m) ^ 2} = 9 * 10 ^ 9N $$
Comentários
- Em um livro didático, descobri que afirma-se que – " 1 coulomb é a quantidade de carga elétrica que exerce uma força de 9 × 10 ^ 9 newtons em uma carga igual colocada a uma distância de 1 m dela ". E a partir dessa definição podemos entender e calcular facilmente a carga de um elétron. E também podemos chegar à conclusão de que para chegar a esse número quase 6 × 10 ^ 18 elétrons são necessários. Isso está correto? Alguma ideia?
- @DEEKSHANT sim, também está correto
Resposta
Bem, unidade de carga foi definida quando as pessoas não sabiam sobre os elétrons e prótons. Naquela época, acreditava-se que a carga elétrica era uma quantidade contínua.
No sistema CGS a carga elétrica é definida pela força que dois objetos de carga equivalente se aplicam um ao outro a uma distância de 1cm, o que é mais sensível se você está apenas começando com a eletrostática. Você pode encontrar a definição de carga elétrica neste artigo da Wikipedia .
A propósito, a carga de um elétron não é a menor quantidade de carga da natureza. Você pode ter 1/3 da carga do elétron nas partículas subatômicas.
Comentários
- No entanto, os quarks só ocorrem em combinações em que a carga é um número inteiro de cargas de elétrons.