Naturalesa de l'electricitat (II)

La càrrega elèctrica és una propietat que tenen algunes partícules de l'àtom, i es mesura en Coulombs, que se simbolitza amb una “C”.

Càrregues elèctriques del mateix signe, es repel·leixen.

Càrregues elèctriques de diferent signe, s'atrauen.

Hem vist que les principals partícules que composen l'àtom són:

l'electró, que té una càrrega elèctrica de -1,602 x 10 (elevat a -19) C (Coulombs)

el protó, que té una càrrega elèctrica de +1,602x 10(elevat a-19 C) (Coulombs)

el neutró, que no té càrrega elèctrica.

Saps quin nombre és el nombre 1,602x (10 elevat a -19)?

Un àtom que té el mateix nombre de protons que d'electrons és un àtom que té una càrrega elèctrica nul·la; és a dir, la seva càrrega elèctrica global val zero.

 Un àtom que té més protons que electrons és un àtom que té una càrrega elèctrica global positiva.

Un àtom que té més electrons que protons és un àtom que té una càrrega elèctrica global negativa.

 Boletes vermelles (protons)

Boletes blaves (neutrons)

Boletes Verdes (electrons)

Per aconseguir de donar a un cos una càrrega elèctrica de +1 C (1 coulomb) necessitaríem robar-li al cos un nombre de 6,24 x 10 (elevat a +18) electrons. ¿Per què creus que li hauríem de robar els electrons en comptes de donar-los-li?

Què hauríem de fer per aconseguir donar a un cos una càrrega elèctrica de -1C?

ESTRUCTURA ATÒMICA DELS METALLS

Tot i que com qualsevol altre material, els metalls estan formats per àtoms; el cert és que tenen una estructura atòmica un xic especial. 

És a dir, la manera com s'organitzen i s'uneixen entre sí els àtoms dels metalls, és una mica diferent a la manera com ho fan la resta d'elements. Aquesta manera d'organitzar-se els atorga unes propietats especials que després comentarem.

Els àtoms metàl·lics, com és obvi, tenen un nucli format per protons i neutrons. També tenen electrons girant al voltant del nucli. El que passa és que tenen bastants electrons: alguns estan bastant a prop del nucli, i força “atrapats” a ell, i uns altres estan més allunyats del nucli, i, pel fet d'estar més lluny, estan atrets pel nucli amb una força més feble.

Observa el següent dibuix:

Les boles representes el següent: "els nuclis dels àtoms del metall, més els electrons més propers al nucli"

I els puntets de color rosa que estan entre les boles representen: "els electrons més allunyats del nucli, i per tant atrets amb menys força"

Aquests electrons més allunyats s'anomenen “electrons lliures”. Els electrons lliures, es podria imaginar que en comptes de quedar-se al seu àtom, són compartits per la totalitat dels àtoms de la xarxa metàl·lica, formant com una mena de boira electrònica entre les “boles” del dibuix de més amunt. Això fa que, davant d'un petit estímul d'energia, aquests electrons es puguin moure amb facilitat, passant d'un àtom a un altre. El moviment dels electrons és el corrent elèctric. Gràcies al fet que els electrons lliures són compartits alhora per tots els àtoms de la xarxa, i al fet que són atrets de manera feble pels nuclis dels àtoms, els electrons lliures es poden moure amb facilitat si se'ls dóna energia. És a dir, els metalls, gràcies a tenir aquesta estructura, condueixen l'electricitat amb facilitat. 

Diem que els metalls condueixen l'electricitat perquè a través dels metalls pot circular el corrent elèctric. I el corrent elèctric hi pot circular gràcies a l'estructura que acabem d'explicar, que permet el moviment dels electrons lliures.

En canvi els materials no metàl·lics (els aïllants) tenen tots els seus electrons atrapats amb molta força pel nucli de l'atom; és a dir no tenen “electrons lliures” (això passa amb els plàstics o la fusta) i per tant no condueixen l'electricitat encara que els donis energia elèctrica.