Karga elektriko: berrikuspenen arteko aldeak
Ezabatutako edukia Gehitutako edukia
No edit summary Etiketa: 2017 wikitestu editorearekin |
Artikulua osatuta |
||
10. lerroa:
Karga elektrikoa [[magnitude fisiko]]a denez, hainbat unitate daude neurtzeko. [[Nazioarteko Unitate Sistema]]ren unitatea [[coulomb]]a (C) da eta [[Anpere]] bate [[intentsitate elektriko]]ko korronte baten [[segundo]] batean igarotzen den karga bezala definitzen da. [[cgs]] sisteman [[statcoulomb]]a erabiltzen da. '''e''' [[oinarrizko karga]]k, protoiaren karga elektrikoak, 1.602×10−19 [[coulomb]] balio ditu gutxigorabehera.
== Kargaren natura ==
Karga elektrikoa [[Materia|materiaren]] propietate intrintsekoa da, bi modutan azaltzen dena. Modu hauek [[Benjamin Franklin]]-ek deitu zituen moduan jarraitzen dute: karga positibo eta negatiboak<ref name=":0">{{Cite web|url=http://webdelprofesor.ula.ve/ciencias/wbarreto/fisica21/electrodinamica/node1.html|izenburua=Willians Barreto (2006).|sartze-data=|egunkaria=|aldizkaria=|abizena=|izena=|egile-lotura=|hizkuntza=|formatua=}}</ref>. Mota bereko kargak bere artean aldaratzen dira eta mota ezberdinekoak erakarri. Teoria kuantiko erlatibistaren etorrerarekin, partikulek karga elektrikoaz gain (nulua izanda edo ez), momentu magnetiko intrintseko bat dutela frogatu zen, [[spin]] deiturikoa, [[Mekanika kuantiko|mekanika kuantikoari]] [[Erlatibitate berezia|erlatibitate bereziaren teoria]] aplikatzearen ondorioz.
=== Karga elektriko elementala ===
Fisikaren gaur eguneko ikerketak karga elektrikoa propietate kuantizatua dela adierazten dute. Kargaren unitate elementalena [[Elektroi|elektroiarena]] da, 1,602 176 487(40) × 10<sup>-19</sup> [[Coulomb|Coulombetakoa]] (C) eta karga elemental moduan ezagutzen da<ref name=":1">{{Cite web|url=https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?e|izenburua=«The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty: elementary charge». NIST. 2006.|sartze-data=|egunkaria=|aldizkaria=|abizena=|izena=|egile-lotura=|hizkuntza=|formatua=}}</ref>. Gorputz baten karga elektrikoaren balioa, ''q'' edo ''Q'' bezala adierazia, dituen gehiegizko elektroien edo hauen gabeziaren kopuruaren arabera neurtzen da<ref name=":2">{{Cite web|url=https://web.archive.org/web/20070603015807/http://colos.fcu.um.es/LVE/utiles/fisicaii/cuerpo1.htm|izenburua=«Electromagnetismo y Óptica»|sartze-data=|egunkaria=|aldizkaria=|abizena=|izena=|egile-lotura=|hizkuntza=|formatua=}}</ref>.
Propietate hau ''kargaren kuantizazio'' moduan ezagutzen da eta oinarrizko balioa bat dator elektroiak duen karga elektrikoaren balioarekin, ''e'' moduan adierazten dena. Fisikoki existitzen den edozein q karga, <math id="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1c473badafc61bbd0fa589b58ae14b7d5b8f4e7e">N \times e</math> moduan idatzi daiteke, ''N'' zenbaki osoa izanda, positibo edo negatiboa.
Konbentzioz elektroiaren karga ''-e'' moduan adierazten da, [[Protoi|protoiarena]] ''+e'' eta [[Neutroi|neutroiarena]] 0. [[Partikulen fisika|Partikulen fisikak]] aldarrikatzen du [[quark]]-en kargak, protoiak eta neutroiak osatzen dituzten partikulak, karga elemental honen balio zatikiarrak hartzen dituztela. Hala ere, inoiz ez dira quark askeak ikusi, eta beraien kargen balioak osotasunean ''+e'' batzen dute protoiaren kasuan eta 0 neutroiaren kasuan<ref>{{Cite web|url=http://www.particleadventure.org/spanish/quark_funs.html|izenburua=Particle Data Group. «Los graciosos quarks»|sartze-data=|egunkaria=|aldizkaria=|abizena=|izena=|egile-lotura=|hizkuntza=|formatua=}}</ref>.
Karga magnitude kuantizatua delaren erabateko azalpenik ez badago ere, karga elementalaren multiplo bezala bakarrik agertu ahal da. Ideia ezberdinak proposatu dira:
*[[Paul Dirac]]-ek adierazi zuen monopolo magnetiko bat existitzen bada, karga elektrikoa kuantizatua egon beharko zela.
* Kaluza-Klein teoriaren testuinguruan, Oskar Kleinek deduzitu zuen kargaren kuantizazioa.
[[Nazioarteko Unitate Sistema|Nazioarteko Unitateen Sisteman]] karga elektrikoaren unitateak Coulomb izena du (C sinboloa) eta bere definizioa hurrengoa da: 1 metroko distantziara dagoen karga berdin batean 9×10<sup>9</sup> N-eko indarra eragiten duen karga kantitatea.
Coulomb batek 6,241509 × 10<sup>18</sup> elektroien kargari dagokio<ref>{{Cite web|url=https://books.google.es/books?id=1Xl7ub6LFhsC&pg=PA9&dq=la+carga+de+un+culombio&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwiIpKayoMjLAhUFXhQKHbTOAkkQ6AEITzAH#v=onepage&q=la%20carga%20de%20un%20culombio&f=false|izenburua="Sistemas de carga y arranque", Google books|sartze-data=|egunkaria=|aldizkaria=|abizena=|izena=|egile-lotura=|hizkuntza=|formatua=}}</ref>. Elektroiaren kargaren balioa [[Robert Andrews Millikan]]-ek zehaztu zuen 1910 eta 1917 urteen artean. Gaur egun, Nazioarteko Sisteman duen balioa, argitaratutako CODATA-ren konstanteen azken zerrendaren arabera hurrengoa da<ref name=":1" />:
<math>e=\frac{1C}{6,241509\times10^{18}}=1,602176\times10^{-19}C</math>
Coulomb-a aplikazio batzuetan erabilgarria ez denez handiegia izateagatik, bere azpimultiploak ere erabiltzen dira:
Milicoulomb bat <math>=\frac{1C}{1000}=1mC</math>
Microcoulomb bat <math>=\frac{1C}{1000000}=1\mu C</math>
Sarritan CGS sistema ere erabiltzen da, non karga elektrikoaren unitatea Franklin-a da (Fr). Karga elementalaren balioa 4,803×10<sup>–10</sup> Fr ingurukoa da.
== Kargen propietateak ==
=== Kargaren kontserbazioaren printzipioa ===
Emaitza esperimentalekin ados, kargaren kontserbazioaren printzipioak ezartzen du karga elektrikoaren sorrera edo suntsiketa netoa ez dagoela, eta edozein prozesu [[Elektromagnetismo|elektromagnetikoan]] sistema isolatu baten karga totala kontserbatu egiten dela adierazten du.
Elektrizazio prozesu batean, protoi eta elektroien kopuru totala ez da aldatzen, karga elektrikoen banatze bat dago bakarrik. Beraz, ez dago karga elektrikoaren sorrera edo suntsiketarik, hau da, karga totala kontserbatzen da. Karga elektrikoak agertu daitezke lehenago ez zeuden lekuetan, baina beti egingo dute sistemaren karga totala konstante mantenduz. Gainera, kontserbazio hau lokala da, [[Espazio|espazioko]] edozein lekutan gerta daiteke, txikia bada ere<ref name=":0" />.
=== Inbariante erlatibista ===
Karga elektrikoaren beste propietate bat, inbariante erlatibista bat dela da. Honek esan nahi du behatzaile guztiek, bere mugimenduaren egoera eta abiadura edozein izanik, karga kantitate berdina neurtu ahal dutela beti<ref name=":2" />. Beraz, espazioa, denbora, energia edo momentu lineala ez bezala, gorputz edo partikula bat [[Argiaren abiadura|argiaren abiadurarekin]] alderagarriak diren abiaduretan mugitzen denean, bere kargaren balioa ez da aldatuko.
== Karga elektrikoaren dentsitatea ==
Karga elektrikoaren dentsitatea, luzera, azalera edo bolumen unitateko karga elektriko kantitateari deitzen zaio, zuzen, azalera edo espazioaren zati batean dagoena, hurrenez hurren. Beraz, hiru karga dentsitate mota ezberdintzen dira. Karga dentsitate lineala lambda (λ) letra grekoarekin adierazten da, azaleko karga dentsitatea sigma (σ) letrarekin eta karga dentsitate bolumetrikoa ro (ρ) letrarekin.
Karga dentsitateak positiboak edo negatiboak izan daitezke. Ez da hau nahastu behar karga eramaileen dentsitatearekin.
Karga elektrikoak q-rekin kuantizatuak egon arren, eta beraz karga elementalaren multiploekin, batzuetan gorputz batean karga elektrikoak oso hurbil daude beraien artean eta pentsa daiteke gorputzean zehar modu uniforme batean banatuta daudela. Gorputz hauen ezaugarri nagusia jarraiak izango balira bezala behatu ahal direla da, hauen tratamendua erraztuz. Aurretik aipatu den bezala, hiru karga elektriko dentsitate mota ezberdintzen dira.
=== Karga dentsitate lineala ===
Gorputz linealetan erabiltzen da, adibidez, harietan.
<math>\lambda=\frac{Q}{L}</math>
''Q'' gorputzak duen karga da eta ''L'' luzera. Nazioarteko Unitateen Sisteman Coulomb metroko unitatean neurtzen da (C/m).
=== Azaleko karga dentsitatea ===
Azaleretarako erabiltzen da xafla metaliko finetan, adibidez, aluminio-papera.
<math>\sigma=\frac{Q}{S}</math>
''Q'' gorputzak duen karga da eta ''S'' azalera. Nazioarteko Unitateen Sisteman Coulomb metro karratuko unitatean neurtzen da (C/m<sup>2</sup>).
=== Karga dentsitate bolumetrikoa ===
Bolumena duten gorputzetarako erabiltzen da.
<math>\rho=\frac{Q}{V}</math>
''Q'' gorputzak duen karga da eta ''V'' bolumena. Nazioarteko Unitateen Sisteman Coulomb metro kubikoko unitatean neurtzen da (C/m<sup>3</sup>).
== Gorputzen karga elektrikoa aldatzeko moduak ==
Elektrikoki neutroa den gorputz batek karga elektrikoak irabazi edo galtzea eragiten duen efektuari elektrizazioa deritzo. Elektrizazio mota ezberdinak hurrengo hauek dira:
# Kontaktu bidezko elektrizazioa: Karga elektriko jakin bat duen gorputz bat eroale batekin kontaktuan jartzean, karga transferentzia bat gertatu daiteke gorputz horretik eroalera. Horrela, eroalea kargatuta geratuko da, positiboki elektroiak eman baditu eta negatiboki elektroiak irabazi baditu.
#[[Marruskadura-indar|Marruskadura]] bidezko elektrizazioa: Isolatzaile bat material mota jakin batzuekin igurtzean, elektroi batzuk transferitzen dira beraien artean. Banantzen direnean, gorputz biak aurkako kargekin kargatuta geratzen dira.
# Indukzio bidezko karga: Negatiboki kargatuta dagoen gorputz bat isolatuta dagoen eroale batera hurbiltzean elektroiak gorputz kargatutik urrunen dagoen eroaleko zatira desplazatzea eragingo du, kargatutako gorputza eta eroalearen gainazaleko elektroien arteko aldarapen-indarren ondorioz. Aldiz, gorputz kargatutik hurbilen dagoen eroaleko zatia karga positiboarekin geratuko da eta gorputz kargatuaren eta eroalearen zati hurbilenaren artean erakarpen indar bat agertuko da. Hala ere, eroalearen karga netoa nulua izango da (neutroa).
#[[Efektu fotoelektriko|Efektu fotoelektrikoaren]] bidezko karga: Eroale bat argia edo beste erradiazio elektromagnetiko batekin irradiatzean, eroalearen gainazalean elektroiak askatzen direnean gertatzen da.
#[[Elektrolisi]] bidezko karga: Korronte elektriko jarrai batek eragindako substantzia baten deskonposizio kimikoa da.
#Efektu termoelektrikoaren bidezko karga: Beroaren akzioaren bidez elektrizitatea sortzen denean.
== Erreferentziak ==
== Ikus, gainera ==
| |||