4 svar
100 visningar
DragonBane är nöjd med hjälpen
DragonBane 59
Postad: 7 aug 2023 22:48

En fråga angående överföring av laddningar mellan två föremål

Hejsan! 

Om jag har förstått det rätt så.. Om vi har två föremål med olika laddningar som sedan kommer i kontakt med varandra kommer de fördela laddningarna mellan sig så att de blir lika laddade.

Här är ett exempel!

Min fråga är hur går fördelningen om det finns ett udda antal positiva och negativa laddningar mellan föremålen?

Här är ett exempel på min fråga!

Har jag tänkt rätt om jag säger att en positiv laddning kommer hoppa över från föremål 1 till föremål 2 så att de båda blir positivt laddade?

Tack på förhand! :)

afulm 146
Postad: 7 aug 2023 22:59

Ifall laddning overfors mellan tva makroskopiska foremal sa ar de laddningsbarande partiklarna sa oerhort manga att man inte behover bry sig om hur det blir med ojamn fordelning, for det ar neglegerbart.

DragonBane 59
Postad: 8 aug 2023 11:43

Tack för svar! :) Men om vi säger att de två föremålen i exemplet ovanför är två kulor som kommer i kontakt. Hur ska jag kunna ta reda på vilken laddning de får efter kontakt med varandra?

SeriousCephalopod 2695
Postad: 8 aug 2023 12:26 Redigerad: 8 aug 2023 12:40

Anmärkning 1: Endast negativa laddningar utväxlas vid kontakt.

När fasta kroppar utväxlar laddning så är det endast minusladdningar (elektroner) som faktiskt kan överföras mellan kropparna.

De positiva laddningarna, protonerna, är hårt bundna till varandra via interatomära och intermolekylära bindningar som inte bryts vid kontakt. Protonerna tillsammans med bindningselektroner är det som utgör en kropps effektiva substans och effektiva massa och förblir del av den samma kropp före och efter kontakt.

Enda realistiska situationen då positiva laddningar utväxlas mellan två kroppar är vid (1) jonlösningar, dvs vätskor där positiva joner är fria att röra sig inom vätskan, samt (2) plasmor där höga termperaturer brytit biundningar så att atomkärnor/protoner kan röra sig fritt.

Din bild är därför missvisande då den ger intrycket av att positiva laddningar kan överföras från föremål 1 till föremål 2. I praktiken kommer inte perfekt utjämning ske utan elektronerna kommer kunna studsa mellan dem för att över tid resultera i jämvikt 'så gott det går'.

Även om det alltå egentligen endast är negativa elektroner som kan överföras så kan man fortfarande som en språklig konvention prata om att positiv laddning överförs från eller till en kropp men då har inte 'laddnigen' den konkreta betydelsen av att representera positivt laddade partiklar utan istället en avsaknad eller ett underskott av negativa partiklar. På samma sätt som att man inom ekonomisk teori kan överföra en ekonomisk skuld från en person till en annan utan att det betyder att specifika pengar utväxlas.

Anmärkning 2: Reglerna för hur laddning fördelar sig mellan två kroppar är olika för elektriska ledare (metaller) och isolatorer och du bör ha klart för dig att du här tänker på regler kring ledare.

När två isolatorer kommer i kontakt med varandra så fördelar sig i regel inte laddning jämt utan istället så fördelar sig laddningen istället distinkt ojämt. Ett uttryck för detta är den triboelektriska effekten, fenomenentet att två isolatorer som gnuggas mot varandra kan erhålla nettoladdning.

Gnuggar du en gummiballong mot en filt så fördelar sig inte laddningen jämt utan istället blir den ena positiv och den andra negativt.

Gnuggar du aluminiumfolie mot ett kopparrör såg sprider laddningarna istället ut sig.

Anmärkning 3: Laddningar inom ledare sprider ut sig men de sprider inte ut sig jämt.

Om två identiska metallkulor, såsom i din bild, förs i kontakt med varandra så kommer ledningselektronerna att kunna röra sig mellan kulorna. Elektroner repellerar varandra så de vill sprida ut sig och komma bort från varandra och effekten blir vid två identiska metallkulor då att båda erhåller samma laddning.

MEN, detta är eftersom kulorna är lika stora. När laddningarna sprider ut sig så sprider de sig jämt mellan kulorna eftersom det inte finns något skäl för dem att ackumuleras i den ena eller den andra.

Om kulorna kar olika storlek så är detta däremot inte sant. Om en stor kula är i kontakt med en liten:

Oo

så kommer elektronerna fördela sig så att laddningen hos den större kulan blir större. Dett är helt enkelt eftersom de kan sprida ut sig mer inom den stora. Det finns ingen enkel formel för  hur mycket laddning som hamnar i den ena eller den andra.

Så svaret på frågan

Men om vi säger att de två föremålen i exemplet ovanför är två kulor som kommer i kontakt. Hur ska jag kunna ta reda på vilken laddning de får efter kontakt med varandra?

är i praktiken

  • Om båda kulorna har samma radie så kommer vardera kula få lika stor laddning. Vardera kula kommer att ha en laddning som är ett medelvärde av de individuella kulornas laddningar innan kontakt (q1+q2)/2(q_1 + q_2)/2, dvs att den totala laddningen q1+q2q_1 + q_2 fördelas jämt.
  • Om kulorna har olika radier så kommer kulorna att erhålla olika stora laddningar på ett sådant vis att den större kulan får mer laddning och den mindre får mindre laddning. Men formler för fördelning beskrivs av universitetsmatematik och är inte möjlig att beskriva med en enkel formel.
DragonBane 59
Postad: 8 aug 2023 13:08

@SeriousCephalopod

Tack så jättemycket för att du tog dig tiden att skriva ditt välutvecklade svar! Det var väldigt intressant att läsa och du har givit mig mycket att läsa på om! Jag uppskattar det mycket! Tusen tack! :)

Svara Avbryt
Close