전하 - Electric Charge

전하 - Electric Charge

전하란 전자기장에 놓였을 때 힘을 경험하게 하는 물질의 물리적 특성이다. 전하의 종류는 두 가지가 있다. 양과 음(양자와 전자가 각각 운반하는 물질) 마치 전하가 서로를 밀어내고 전하가 아닌 것이 서로를 끌어당긴다. 순전하가 없는 물체를 중성이라고 한다. 충전된 물질이 어떻게 상호작용하는지에 대한 초기 지식은 현재 고전적인 전자역학이라고 불리며, 양자효과를 고려할 필요가 없는 문제에 대해서는 여전히 정확하다.

전하는 보존된 재산이다. 격리된 시스템의 순 충전량, 양의 충전량에서 음의 충전량을 뺀 값, 변경할 수 없음. 전하가 아원자 입자에 의해 운반된다. 보통 물질에서는 음전하가 전자에 의해 운반되고, 양의 전하가 원자의 핵에 있는 양자에 의해 운반된다. 물질 한 조각에 양성자보다 전자가 많으면 음전하가 생기고, 적으면 양전하가 생기고, 같은 숫자가 있으면 중립이 된다. 충전이 정량화된다. 그것은 기본 전하, e, 약 1.602×10^-19 쿨롬이라고 불리는 개별 소단위의 정수 배수로 나타나는데, 이것은 자유롭게 존재할 수 있는 최소 전하량이다(쿼크라고 불리는 것은 작은 전하, 1/3e의 배수를 가지지만, 그것들은 조합으로만 발견되며, 항상 결합하여 정수 전하를 가진 입자를 형성한다). 양성자는 +e의 전하를, 전자는 -e의 전하를 가진다.

전하에는 전장이 있고, 전하가 움직이면 자기장도 생성된다. 전기장과 자기장의 결합을 전자기장이라고 하며, 전하와의 상호작용은 물리학의 4대 기본력 중 하나인 전자기력의 원천이다. 충전된 입자 사이의 광자 매개 상호작용에 대한 연구는 양자 전자역학이라고 불린다. SI에서 파생된 전하의 단위는 프랑스의 물리학자 샤를-아우구스틴 데 쿨롱의 이름을 딴 쿨롱(C)이다. 전기공학에서도 암페어시간(Ah)을 사용하는 것이 일반적이다. 물리학이나 화학에서는 기본 전하(e를 단위로서 사용하는 것이 일반적이다. 화학은 또한 패러데이 상수를 전자 몰에 대한 전하로 사용한다. 소문자 기호 q는 흔히 전하를 나타낸다.

단위

SI 유도 전하의 수량 단위는 쿨롱(C)이다. 쿨롱은 1초 동안 1암페어를 운반하는 전기 도체의 단면을 통과하는 전하의 양으로 정의된다. 이 부대는 1946년에 제안되어 1948년에 비준되었다. 현대적 관행에서는 "충전량" 대신 "충전금액"이라는 문구를 사용한다. 1전자(초전하)에서의 전하의 양은 약 1.6×10^-19 C이며, 1 쿨롱은 약 6.24×10^18 전자의 전하의 양에 해당한다. 소문자 기호 q는 종종 전기 또는 전하의 양을 나타내기 위해 사용된다. 전하의 양은 전기계로 직접 측정하거나, 탄도 갈바노미터로 간접적으로 측정할 수 있다.

정량화된 전하 특성을 발견한 후, 1891년 조지 스토니는 이 기본적인 전하 단위를 위한 '전기' 단위를 제안했다. 이것은 1897년 J. J. 톰슨에 의해 입자가 발견되기 전이었다. 단위를 오늘날에는 기본 충전, 기본 충전 단위 또는 간단히 e라고 부른다. 대규모 충전이 실제 양으로 작용하는 것처럼 보이더라도 충전 측정값은 기본 충전 e의 배수여야 한다. 어떤 맥락에서는 전하 분율(예: 콘덴서 충전 또는 부분 양자 홀 효과)에 대해 말하는 것이 의미가 있다. 단위 패러데이는 때때로 전기 화학에 사용된다. 전하의 한 패러데이는 전자 한 몰의 전하 크기 즉 96485.339(59)C이다. cgs와 같은 SI 이외의 단위계에서는 전하가 길이, 질량, 시간, 전류의 조합인 SI에서와 같이 4가지 기본량(길이, 질량, 시간)만을 조합한 것으로 표현된다.