Wszystkie ciała występujące w przyrodzie zbudowane są z atomów, które z kolei zbudowane są z trzech rodzajów cząstek tj.:
1. Protonów, znajdujących się w jądrze atomu i posiadających dodatni ładunek elektryczny.
2. Neutronów, które również wchodzą w skład jądra atomu lecz są elektrycznie obojętne.
3. Elektronów, które krążą wokół jądra atomowego i posiadają ujemny ładunek elektryczny.
W przypadku atomów różnych pierwiastków, liczba tych trzech rodzajów cząstek jest inna i decyduje o miejscu danego pierwiastka w układzie okresowym Mendelejewa. Jednak każdy atom posiada taką samą ilość elektronów co protonów i jest elektrycznie obojętny. Oznacza to ładunki elektryczne protonu i elektronu muszą być równe co do wartości.
Ładunek elementarny jest najmniejszą porcją ładunku elektrycznego jaka występuje w przyrodzie i jest on równy wartości ładunku pojedynczego protonu bądź elektronu.
e = ±1,6•10-19C – wartość ładunku elementarnego.
Jednostką ładunku elektrycznego w układzie SI jeden kulomb, który jest równy:
[1C = 1A•s], gdzie A – amper, s – sekunda.
Prąd o natężeniu jednego ampera płynąc przez jedną sekundę przeniesie ładunek o wartości jednego kulomba.
Z przytoczonej definicji ładunku elementarnego wynika, że całkowity ładunek elektryczny (q) ciała musi być całkowitą wielokrotnością ładunku elementarnego:
q = ne, gdzie n = 0, 1, 2, …
Elementarny ładunek elektryczny – przykład.
Ile elektronów należy wprowadzić do ciała aby jego ładunek był równy -1C?
Dane: Szukane:
q = -1C n = ?
e = -1,6•10-19C
Rozwiązanie:
Skoro q = ne, to:
\(n= \frac{q}{e} = \frac{-1C}{-1,6 \cdot 10 ^{-19}C } =0,625 \cdot 10 ^{19} \)
Z przedstawionego przykładu wynika, że kulomb jest bardzo dużą jednostką.