Ireki menu nagusia

Karga moten arteko elkarrekintzak.
Kargen ezberdintasunak efektu triboelektrikoa sortzen du ilean.

Karga elektrikoa materiaren propietate fisiko bat da. Elektrikoki kargatutako partikulek eremu elektromagnetiko batean erakarpen edo aldarapen indarra jasaten dute. Halaber, elektrikoki kargatutako materiak eremu elektromagnetikoak sortzen ditu. Partikula kargatuen arteko edo partikula kargatuen eta eremu magnetikoen arteko elkarrekintzari elkarrekintza elektromagnetikoa deritzo, eta funtsezko lau indarretako (edo elkarrekintzetako) bat.

Karga elektrikoaren ezaugarri bat, edozein prozesu fisikotan, sistema itxi baten barruan karga osoa mantendu egiten dela da. Hau da, karga positibo eta karga negatiboen batura algebraikoa ez da denborarekin aldatzen.

Robert Millikanek azaldu bezala, karga elektrikoa mugatua da. Elektroiek balioko oinarrizko karga dute, sinboloaz idazten dena; protoiek, edo ; eta quarkek , eta , baina ez dira aske aurkitu naturan.

Karga elektrikoa magnitude fisikoa denez, hainbat unitate daude neurtzeko. Nazioarteko Unitate Sistemaren unitatea coulomb izenekoa da () eta ampere bateko intentsitate elektrikoko korrontean segundo batean igarotzen den karga elektrikoa da. Hain zuzen, oinarrizko kargak, protoiaren karga elektrikoak alegia, balio hau du:

Bestalde, cgs sisteman statcoulomba izeneko unitatea erabiltzen da.

Eduki-taula

Kargaren naturaAldatu

Karga elektrikoa materiaren propietate intrintsekoa da, bi modutan azaltzen dena. Modu horiek Benjamin Franklinek deitu zituen moduan jarraitzen dute: karga positibo eta negatiboak[1]. Mota bereko kargek elkar aldaratzen dute, 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 kuantikoari erlatibitate bereziaren teoria aplikatzearen ondorioz.

Oinarrizko karga elektrikoaAldatu

Fisikaren gaur egungo ikerketek adierazten dutenez, karga elektrikoa propietate kuantizatua da. Kargaren oinarrizko unitatea elektroiarena da,  , eta oinarrizko karga izenaz ezagutzen da[2]. Gorputz baten karga elektrikoaren balioa,   edo   sinobolez adierazten, eta objektuak dituen gehiegizko elektroien edo horienen gabeziaren kopuruaren arabera neurtzen da[3].

Propietate hori kargaren kuantizazio moduan ezagutzen da eta oinarrizko balioa bat dator elektroiak duen karga elektrikoaren balioarekin, e moduan adierazten dena. Fisikoki existitzen den edozein   karga,  moduan idatz daiteke,   zenbaki osoa izanda, positibo zein negatiboa.

Konbentzioz elektroiaren karga   moduan adierazten da; protoiarena,  ; eta neutroiarena,  . Partikulen fisikak aldarrikatzen du quarken kargak, protoiak eta neutroiak osatzen dituzten partikulak, karga elemental honen balio frakzionarioak hartzen dituztela. Hala ere, inoiz ez dira quark askeak ikusi, eta beraien kargen balioak osotasunean   batzen dute protoiaren kasuan, eta   neutroiaren kasuan[4].

Karga magnitude kuantizatua izatearen erabateko azalpenik ez badago ere, karga elementalaren multiplo bezala bakarrik ager daiteke. Zenbait ideia proposatu dira:

  • Paul Dirac-ek adierazi zuen monopolo magnetiko bat existitzen bada, karga elektrikoa kuantizatua egon beharko dela.
  • Kaluza-Klein teoriaren testuinguruan, Oskar Kleinek deduzitu zuen kargaren kuantizazioa.

Nazioarteko Unitateen Sisteman karga elektrikoaren unitateak Coulomb izena du (  sinboloa) eta bere definizioa honako hau da:  -eko distantziara dagoen beste karga berdin batean  -eko indarra eragiten duen karga-kantitatea.

Coulomb baten karga elektrikoa  elektroiren kargari dagokie[5]. Elektroiaren kargaren balioa Robert Andrews Millikan-ek zehaztu zuen 1910 eta 1917 urteen artean. Gaur egun, Nazioarteko Sisteman duen balioa honako hau da, argitaratutako CODATAren konstanteen azken zerrendaren arabera[2]:

 
Bestalde, coulomb unitatea oso handia izanik, aplikazio batzuetan ez da erabilgarria, eta beraren azpimultiplo hauek erabiltzen dira askotan:
  • milicoulomb.  
  • mikrocoulomba.  

Sarritan CGS sistema ere erabiltzen da, non karga elektrikoaren unitatea franklin izenekoa den (  sinboloa). Oinarrizko kargaren balioa  ingurukoa da.

Kargen propietateakAldatu

Kargaren kontserbazioaren printzipioaAldatu

Emaitza esperimentalekin bat, kargaren kontserbazioaren printzipioak ezartzen du ez dagoela karga elektrikoaren sorrera edo suntsiketa netorik, eta edozein prozesu elektromagnetikotan sistema isolatu baten karga totala kontserbatu egiten dela.

Elektrizazio-prozesu batean, protoi eta elektroien kopuru totala ez da aldatzen, karga elektrikoen banatze bat baino ez. Beraz, ez dago karga elektrikoaren sorrera edo suntsiketarik, hau da, karga totala kontserbatzen da. Karga elektrikoak ager daitezke lehenago ez zeuden lekuetan, baina beti egingo dute sistemaren karga totala konstante mantenduz. Gainera, kontserbazio hori lokala da, espazioko edozein lekutan gerta daiteke, txikia bada ere[1].

Inbariante erlatibistaAldatu

Karga elektrikoaren beste propietate bat da inbariante erlatibista izatea, aldaezina, alegia. Horrek esan nahi du behatzaile guztiek, bere mugimenduaren egoera eta abiadura edozein izanik ere, karga-kantitate berbera neurtuko dutela beti[3]. Beraz, espazioa, denbora, energia edo momentu lineala ez bezala, gorputz edo partikula bat argiaren abiadurarekin alderagarriak diren abiaduretan mugitzen denean, bere kargaren balioa ez da aldatuko.

Karga elektrikoaren dentsitateaAldatu

Karga elektrikoaren dentsitatea luzera-, azalera- edo bolumen-unitateko karga elektrikoaren kantitatea da, hau da, lerro zuzen, gainazal edo espazioaren zati batean dagoena, hurrenez hurren. Beraz, hiru karga-dentsitate definitzen dira. Karga-dentsitate lineala lambda ( ) letra grekoarekin adierazten da, karga-dentsitate superfiziala sigma ( ) letrarekin eta karga-dentsitate bolumetrikoa rho ( ) letrarekin.

Karga-dentsitateak positiboak edo negatiboak izan daitezke. Hori ez da nahastu behar karga-eramaileen dentsitatearekin.

Karga elektrikoak kuantizatuak egon arren, eta beraz oinarrizko kargaren multiploekin, batzuetan gorputz batean karga elektrikoak oso hurbil daude beraien artean eta pentsa daiteke gorputzean zehar modu uniforme batean banatuta daudela. Gorputz horien ezaugarri nagusia da, jarraiak izango balira bezala behatu ahal izatea, eta horrek erraztu egiten du problemen azterketa.

Karga dentsitate linealaAldatu

Gorputz linealetan erabiltzen da; adibidez, harietan. Honelaxe definitzen da:

 
non   gorputzaren karga den eta  , luzera. Nazioarteko SI Sisteman coulomb metroko (edo colulomb zati metro) unitatean neurtzen da. Sinboloa  da.

Karga-dentsitate superfizialaAldatu

Gainazaletan erabiltzen da, xafla metaliko finetan bereziki (adibidez, aluminio-papera). Honelaxe definitzen da:

 
Formula horretan,   gorputzaren karga da, eta  , gainazalaren azalera. Nazioarteko SI Sisteman coulomb metro karratu (edo coulomb zati metro karratuko) unitatean neurtzen da. Sinboloa  da.

Karga dentsitate bolumetrikoaAldatu

Bolumena duten gorputzetarako erabiltzen da.

 
Hemen   gorputzaren karga da, eta  , bolumena. Nazioarteko SI Sisteman coulomb metro kubiko (edo coulomb zati metro kubiko) unitatean neurtzen da. Sinboloa  da.

Gorputzen karga elektrikoa aldatzeko moduakAldatu

Elektrikoki neutroa den gorputz batek karga elektrikoak irabazi edo galtzea eragiten duen efektuari elektrizazioa deritzo. Elektrizazio motak honako hauek dira:

  1. Kontaktu bidezko elektrizazioa. Karga elektriko jakin bat duen gorputz bat eroale batekin kontaktuan jartzean, karga-transferentzia bat gerta daiteke gorputz horretatik eroalera. Horrela, eroalea kargatuta geratuko da: positiboki, elektroiak eman baditu, eta negatiboki, elektroiak irabazi baditu.
  2. Marruskadura bidezko elektrizazioa. Isolatzaile bat material mota jakin batzuekin igurztean, elektroi batzuk transferitzen dira beraien artean. Banantzen direnean, gorputz biak aurkako kargekin kargatuta geratzen dira.
  3. 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).
  4. Efektu fotoelektrikoaren bidezko karga. Eroale bat argia edo beste erradiazio elektromagnetiko batekin irradiatzean, eroalearen gainazalean elektroiak askatzen direnean gertatzen da.
  5. Elektrolisi bidezko karga. Korronte elektriko zuzen batek eragindako substantzia baten deskonposizio kimikoa da.
  6. Efektu termoelektrikoaren bidezko karga. Beroaren akzioaren bidez elektrizitatea sortzen denean.

ErreferentziakAldatu

Ikus, gaineraAldatu

Kanpo loturakAldatu