Sarcina electrică este o proprietate fundamentală a particulelor subatomice, care le determină acestora interacţiunile electromagnetice. Materia încărcată electric este influenţată de câmpul electric, şi în acelaşi timp produce câmp electric. Interacţiunea dintre o sarcină în mişcare şi un câmp electromagnetic este sursa forţei electromagnetice, care este una dintre cele patru forţe fundamentale.

Sarcina electrică este caracteristică unor particule subatomice, şi este cuantificată când este exprimată ca multiplu al aşa-numitei sarcini elementare e. Electronii, prin convenţie au sarcina -1, iar protonii au sarcina opusă, +1. Quarkurile au o sarcină fracţionară, de −1/3 sau +2/3. Antiparticulele echivalente acestora au sarcina egală şi de semn opus.

În general, particulele cu sarcină de acelaşi semn se resping, iar cele de semne opuse se atrag. Acest fenomen este descris de legea lui Coulomb, care afirmă că modulul forţei de respingere este proporţional cu produsul celor două sarcini, şi scade proporţional cu pătratul distanţei.

Sarcina electrică a unui obiect macroscopic este suma sarcinilor electrice ale componentelor ce îl constituie. Adesea, sarcina electrică netă este zero, deoarece numărul de electroni din fiecare atom este egal cu numărul de protoni, şi astfel sarcinile acestora se anulează reciproc. Situaţiile în care sarcina netă este nenulă sunt denumite electricitate statică. Mai mult, chiar şi când sarcina netă este zero, ea poate fi distribuită neuniform (de exenplu din cauza unui câmp electric extern), atunci spunându-se despre material că este polarizat), iar sarcinile legate de polarizare sunt numite sarcini legate (iar sarcinile în exces aduse din exterior se numesc sarcini libere). O mişcare ordonată a particulelor încărcate într-o anumită direcţie (în metale, aceste particule sunt electronii) este cunoscută sub numele de curent electric. Natura discretă a sarcinii electrice a fost propusă de Michael Faraday în experimentele sale de electroliză, apoi demonstrată direct de Robert Millikan în experimentul cu picătura de ulei.

Unitatea de măsură în sistemul internaţional pentru sarcina electrică este coulombul, care reprezintă aproximativ 6.24 × 1018 sarcini elementare (egale cu sarcina unui singur proton sau electron). Coulombul este definit ca fiind cantitatea de sarcină care trece prin secţiunea transversală a unui conductor electric prin care trece un amper timp de o secundă. Simbolul Q este adesea folosit pentru a nota cantitatea de sarcină electrică. Sarcina electrică poate fi măsurată direct cu un electrometru, sau indirect cu un galvanometru balistic.

Formal, sarcina electrică a unui corp trebuie să fie multiplu de sarcina elementară e (sarcina este cuantificată), dar deoarece este o cantitate macroscopică, cu multe ordine de mărime mai mare decât sarcina elementară, poate lua paractic orice valoare reală. Mai mult, în unele contexte are sens să se vorbească de fracţiuni din sarcină, ca în cazul încărcării unui condensator.

Câmp electric

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

În fizică, prin cîmp electric se înţelege starea unei regiuni a spaţiului manifestată prin proprietatea că un mic corp încărcat electric plasat în această regiune este supus acţiunii unei forţe care nu s-ar exercita dacă corpul nu ar fi încărcat.

Unitatea de măsură a cîmpului electric este N/C (newton pe coulomb). Această unitate este echivalentă cu V/m (volt pe metru). Matematic, cîmpul electric este un cîmp tridimensional de vectori.

Conceptul de cîmp electric a fost introdus de Michael Faraday.

Legea lui Coulomb, dezvoltată în anii 1780 de fizicianul francez Charles Augustin de Coulomb, poate fi enunţată în formă scalară după cum urmează:

Modulul forţei electrostatice între două sarcini electrice punctiforme este direct proporţională cu produsul celor două sarcini electrice şi invers proporţional cu pătratul distanţei dintre sarcini.

Tensiunea electrică între două puncte ale unui circuit electric este diferenţa de potenţial între cele două puncte şi este proporţională cu energia necesară deplasării de la un punct la celălalt a unei sarcini electrice.

Potenţialul electric denumit şi potenţial electrostatic este o mărime fizică de tip câmp scalar ce caracterizează câmpul electric. Potenţialul electric al unui punct din spaţiu este egal cu raportul dintre lucrul forţei electrice necesar pentru deplasarea unui corp de probă încărcat cu o sarcină electrică din acel punct până la infinit şi sarcina electrică a corpului de probă. Echivalent, potenţialul electric este raportul dintre energia potenţială electrostatică a unui corp încărcat electric, asociată poziţiei sale în câmpul electric, şi sarcina electrică a corpului.

Descărcarea corona

Are loc în aer la tensiuni de aproximativ 10 kV, între electrozi cu raze de curbură mici. De obicei, unul dintre electrozi este generator de câmp intens, având dimensiuni reduse. Celălalt poate avea o rază de curbură mare sau poate fi chiar plan. Descărcarea se numeşte pozitivă sau negativă, în funcţie de polaritatea electrodului de mici dimensiuni. Se disting două regiuni, una de ionizare, situată în câmpul electric intens, şi una de drift, în care sarcinile electrice create se deplasează spre celălalt electrod. Este întâlnită şi în natură, spre exemplu, în timpul furtunii, în jurul paratrăsnetelor (focul Sfântului Elmo).

Un condensator este un dispozitiv electric pasiv ce înmagazinează energie sub forma unui câmp electric între două armături încărcate cu o sarcină electrică egală, dar de semn opus. Acesta mai este cunoscut si sub denumirea de capacitor. Unitatea de măsură, în sistemul internaţional, pentru capacitatea electrică este faradul (notat F). Condensatoarele pot fi de mai multe feluri (electrolitice, cu tantal, ceramice, cu poliester etc.), ele fiind realizate atât în tehnologie SMD cat şi tehnologie THD.

Legea lui Ohm sau legea conducţiei electrice, stabileşte legăturile între intensitatea curentului electric (I) dintr-un circuit, tensiunea electrică (U) aplicată şi rezistenţa electrică (R) din circuit.

Legea lui Ohm se poate aplica şi unei porţiuni de circuit.

Legile lui Kirhhoff permit determinarea unor marimi fizice necunoscute , cunoscand alte marimi fizice.

            Prima teorema ( lege ) a lui Kirchhoff se refera la un nod si se poate enunta in felul urmator:Suma algebrica a intensitatilor curentlor din laturile care se ramifica dintr-un nod al unui circuit este egala cu 0.Un nod este punctul unui circuit in care sunt interconectate cel putin trei elemente de circuit.Latura unui circuit reprezinta o portiune de circuit care este cuprinsa intre doua noduri,nu cuprinde nici un nod interior si este parcursa de acelasi curent.O conventie adoptata in formularea legii conservari sarcinii spune ca intensitatile curentilor care pleaca dintr-un nod se iau cu semnul + ,iar cele care intra in nod cu semnul -.

            A doua teorema ( lege ) a lui Kirchhoff face referinta la un ochi de circuit si suna in felul urmator:Suma algebrica a tensiunilor la bornele laturilor ce alcatuiesc un ochi este egala cu 0 ; suma algebrica tensiunilor electromotoare ale surselor din laturile unui ochi de retea este egala cu suma algebrica a caderilor de tensiune pe rezistoarele laturilor.

Un ochi de circuit reprezinta o portiune de circuit care este formata din cel putin doua laturi care formeaza o linie ploigonala inchisa si la parcurgerea caeia se trece prin fiecare nod o singura data.