Izvorni kod stranice Električni naboj

[[File:Cargas electricas.png|thumb|Vrste interakcije (privlačenje ili odbijanje), ovisno o naelektrisanju čestica.]]
{{Elektromagnetizam}}
'''Naelektrisanje''' ('''električni naboj''' ili '''količina elektriciteta''', oznaka ''Q'') je osnovno svojstvo subatomskih [[čestica]], kojim se odlikuju [[elektromagnetna interakcija|elektromagnetne interakcije]]. Naelektrisana tvar stvara [[Elektromagnetsko polje|elektromagnetno polje]]. Naelektrisanje je uzrok, a takođe podleže dejstvu elektromagnetnih polja. Međudejstvo naelektrisanja i polja je uzrok [[elektromagnetska sila|elektromagnetne sile]] koja predstavlja jednu od četiri [[osnovne sile]] u prirodi.

Postoje dve vrste naelektrisanja, pozitivno i negativno, a obeležavaju se znacima plus (+) i minus (-). Različita naelektrisanja se privlače, a ista odbijaju.

Naelektrisanje se nekada smatralo neprekidnom i beskonačno deljivom osobinom. Danas je poznato da postoji najmanja količina naelektrisanja. Ona se vezuje za [[Elementarni naboj|elementarno naelektrisanje]] [[elektron]]a. Svako naelektrisano telo u prirodi ima višak ili manjak elektrona. Stoga se kaže da je količina naelektrisanja konačan skup [[količina elementarnog naelektrisanja|elementarnih količina elektriciteta]].{{physconst|e|ref=only}}

Količina naboja ''Q'' u nekom provodniku jednaka je umnošku naboja elektrona ''e'' i broja tih elektrona ''N'', odnosno <math>Q = e\cdot N</math>

U [[Hidraulička analogija|hidrauličnoj analogiji]], ekvivalent količini elektriciteta je količina vode.

== Objašnjenje ==

Naelektrisanje je svojstvo subatomskih čestica i u prirodi se javlja samo kao '''celobrojni''' umnožak [[količina elementarnog naelektrisanja|elementarnog naelektrisanja]]. Zato se kaže da je naelektrisanje diskretno odnosno kvantovano. Kada se izražava kao umnožak elementarnog naelektrisanja, [[elektron]] ima naelektrisanje -1 a [[proton]] naelektrisanje +1. [[Kvark]], zavisno od vrste, može da ima naelektrisanje &minus;1/3 ili +2/3. [[Antičestica|Antičestice]] imaju naelektrisanja suprotna od odgovarajućih čestica (pozitron +1, antiproton -1). Postoje i druge naelektrisane čestice (tau, mion...).

Nalektrisanje [[makroskopski|makroskopskog]] tela je zbir naelektrisanja svih čestica od kojih je telo sastavljeno. Često, ukupno nalektrisanje je jednako nuli, pošto je broj elektrona u svakom [[atom]]u jednak broju [[proton]]a, pa se njihova naelektrisanja poništavaju. Pojava u kojoj ukupno naelektrisanje nije jednako nuli, i pritom su ta naelektrisanja nepokretna i njihova količina se ne menja u vremenu, naziva se [[statički elektricitet]]. Dalje, čak i kada je zbir naelektrisanja jednak nuli, pozitivna i negativna nelektrisanja ne moraju biti ravnomerno raspoređena unutar tela (na primer pod uticajem spoljnjeg [[električno polje|električnog polja]]), i onda se za materijal kaže da je [[Polarizacija|polarizovan]], a naelektrisanje koje nastaje usled polarizacije naziva se [[vezano naelektrisanje]] (dok se dodatno naelektrisanje doneto spolja u telo nnaziva ''slobodno naelektrisanje''). Uređeno kretanje naelektrisanih čestica u određenom smeru naziva se [[električna struja]].

Strogo, količina naelektrisanja mora biti umnožak elementarnog naelektrisanja ''e'' (naelektrisanje je [[kvant]]ovano). Ali, pošto je količina naelektrisanja prosečna, [[makroskopski|makroskopska]] veličina, mnogo redova veličine veća od elementarnog naelektrisanja, efektivno može imati bilo koju [[realan broj|realnu vrednost]].

== Jedinice ==

[[Međunarodni sistem jedinica|SI]] jedinica naelektrisanja naziva se [[kulon (jedinica)|kulon]] i označava se sa ''C''.<ref name=CIPM1946/> Kulon je izveden kao količina naelektrisanja koja prolazi kroz [[cross section (geometry)|poprečni presek]] [[electrical conductor|električnog provodnika]] noseći jedan [[ampere|amper]] u [[second|sekundi]].<ref name=CIPM1946>{{cite web |url=https://www.bipm.org/en/CIPM/db/1946/2/ |publisher=BIPM |title=CIPM, 1946: Resolution 2 |access-date=2020-08-15 |archive-date=2018-10-10 |archive-url=https://web.archive.org/web/20181010095320/https://www.bipm.org/en/CIPM/db/1946/2/ |dead-url=yes }}</ref> Količina naelektrisanja u 1 elektronu ([[elementary charge|elementrarno naelektrisanje]]) je aproksimativno {{val|1.6|e=-19|u=C}}, a 1 kulon korespondira količini naelektrisanja od oko {{val|6.24|e=18|u=elektrona}}. Količina električnog naboja se može direktno meriti pomoću [[electrometer|elektrometra]], ili indirektno pomoću [[galvanometer|galvanometra]].

U modernoj praksi, fraza „količina naelektrisanja” se koristi umesto „kvantitet naelektrisanja”.<ref name=SIBrochure>{{SIbrochure8th}}, p. 150</ref>

Nakon utvrđivanja [[Količina elementarnog naelektrisanja|kvantizovanog]] karaktera naelektrisanja, 1891. godine [[George Johnstone Stoney|Džordž Stoni]] je predložio jedinicu 'elektron' za ovu fundamentalnu jedinicu električnog naelektrisanja. To je bilo pre nego što je česticu otkrio [[J. J. Thomson|Džozef Tomson]] 1897. godine. Ova jedinica se u današnje vreme tretira kao bezimena, te se naziva {{em|elementarnim naelektrisanjem}}, {{em|fundamentalnom jedinicom naelektirsanja}}, ili jednostavno {{em|e}}. Mera naelektirsanja je umnožak elementarnog naelektrisanja ''e'', iako se čini da se [[macroscopic scale|velika]] naelektirsanja ponašaju kao [[real number|realni kvantiteti]]. U pojedinim kontekstima je smisledno da se govori o frakcijama naelektirsanja; na primer pri naelektrisavanju [[capacitor|kondenzatora]], ili u opisu [[fractional quantum Hall effect|frakcionog kvantnog Holovog efekta]].

Jedinica [[Faraday constant|faradej]] se ponekad koristi u elektrohemiji. Jedan faradej naelektrisanja je magnituda naelektrisanja jednog mola elektrona,<ref>{{cite book |last1=Gambhir |first1=RS |last2=Banerjee |first2=D |last3=Durgapal |first3=MC |title=Foundations of Physics, Vol. 2 | date=1993 |publisher=Wiley Eastern Limited |location=New Dehli |page=51 |url=https://books.google.dk/books?id=r-Qpy0KQayIC&pg=PA51 |accessdate=10. 10. 2018}}</ref> i.e. 96485.33289(59) C.

U sistemima jedinica izvan SI, kao što je [[Centimetre–gram–second system of units|cgs]], električno naelektrisanje se izražava kao kombinacija samo tri fundamentalna kvantiteta (dužine, mase, i vremena), a ne četiri, kao u SI, gde je električno naelektirsanje kombinacija dužine, mase, vremena, i električne struje.<ref>{{cite web
| url= https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1506/1506.01951.pdf
| title= Babel of units: The evolution of units systems in classical electromagnetism
| access-date=31. 3. 2018
| last= Carron
| first= Neal J.
| page= 5
| date=21. 5. 2015
}}</ref><ref>
{{cite book
| last= Purcell
| first= Edward M.
|author2=David J. Morin
| title= Electricity and Magnetism
| publisher= Cambridge University Press
| date= 2013
| edition= 3rd
| pages= 766
| url= https://books.google.com/books?id=A2rS5vlSFq0C&pg=PA364
| isbn= 9781107014022
}}
</ref>

== Historija ==
{{See also|Istorija elektromagnetne teorije|Elektricitet}}
[[File:Bcoulomb.png|thumb|Kulonova [[torsion balance#Torsion balance|torziona vaga]]]]

Od davnina su ljudi poznavali četiri tipa pojava, sve od kojih bi se danas mogli objasniti upotrebom koncepta električnog naboja: (a) [[lightning|munje]], (b) [[električna raža]], (c) [[vatra svetog Elma]] i (d) da trljanje [[ćilibar]]a [[krzno]]m dovodi do privlačenja malih, lakih predmete.<ref>{{cite book |last1=Roller |first1=Duane |author-link1= |last2=Roller |first2=D.H.D.|date=1954 |title=The development of the concept of electric charge: Electricity from the Greeks to Coulomb |url=https://archive.org/details/developmentofcon0000roll|url-access=registration |location=Cambridge, MA |publisher=[[Harvard University Press]] |page=[https://archive.org/details/developmentofcon0000roll/page/n18 1] |isbn=}}</ref> Prvi opis {{em|efekta ćilibara}} često se pripisuje drevnom grčkom matematičaru [[Tales iz Mileta|Talesu iz Mileta]], koji je živeo od c. 624 – c. 546 godine pre nove ere, mada postoje sumnje da li je Tales ostavio bilo kakve spise;<ref>{{cite book |last=O'Grady |first=Patricia F. |date=2002 |title=Thales of Miletus: The Beginnings of Western Science and Philosophy |url=https://books.google.com?id=ZTUlDwAAQBAJ|location= |publisher=Ashgate |page=8 |isbn= 978-1351895378|author-link=}}</ref> njegov izveštaj o ćilibaru poznat je iz jednog zapisa iz ranih 200-ih.<ref name=DL/> Ovaj zapis se može uzeti kao dokaz da je pojava bila poznata još od oko 600. godine pne, mada je Tales objasnio ovaj fenomen kao dokaz da neživi predmeti imaju dušu.<ref name=DL>[https://en.wikisource.org/wiki/Lives_of_the_Eminent_Philosophers/Book_I#Thales_24 Lives of the Eminent Philosophers by Diogenes Laërtius, Book 1, §24]</ref> Drugim rečima, nije bilo indikacije o postojanju bilo kakvog razumevanja koncepta električnog naboja. Generalno, stari Grci nisu razumeli povezanost između ove četiri vrste pojava. Grci su primetili da naelektrisana ćilibarska dugmad mogu privući lagane predmete poput [[kosa|kose]]. Takođe su otkrili da ako dovoljno dugo trljaju jantar, mogu čak uzrokovati da i [[electric spark|električna iskra]] skoči, mada postoje i tvrdnje da se električne iskre ne spominju do kraja 17. veka.<ref>{{cite journal |last1=Roller |first1=Duane |author-link1= |last2=Roller |first2=D.H.D.|date=1953 |journal=American Journal of Physics|volume=21|issue=5 |doi=10.1119/1.1933449|page=348|title=The Prenatal History of Electrical Science|url=https://archive.org/details/sim_american-journal-of-physics_1953-05_21_5/page/348 |bibcode=1953AmJPh..21..343R |issn=0002-9505 }}</ref> Ovo svojstvo proizilazi iz [[triboelectric effect|triboelektričnog efekta]]. Krajem 1100-ih, primećeno je da supstanca [[gagat]], zbijeni oblik uglja ispoljava ćilibarski efekat,<ref>{{cite journal |last1=Roller |first1=Duane |author-link1= |last2=Roller |first2=D.H.D.|date=1953 |journal=American Journal of Physics|volume=21|issue=5 |doi=10.1119/1.1933449|page=351|title=The Prenatal History of Electrical Science|url=https://archive.org/details/sim_american-journal-of-physics_1953-05_21_5/page/351 |bibcode=1953AmJPh..21..343R}}</ref> a sredinom 1500-ih [[Đirolamo Frakastoro]] je otkrio da i [[dijamant]] pokazuje ovo dejstvo.<ref>{{cite journal |last1=Roller |first1=Duane |author-link1= |last2=Roller |first2=D.H.D.|date=1953 |journal=American Journal of Physics|volume=21|issue=5 |doi=10.1119/1.1933449|page=353|title=The Prenatal History of Electrical Science|url=https://archive.org/details/sim_american-journal-of-physics_1953-05_21_5/page/353 |bibcode=1953AmJPh..21..343R}}</ref> Izvesne napore su uložili Frakastoro i drugi, a posebno [[Đirolamo Kardano]], da se razvije objašnjenja ovog fenomena.<ref name=Roller356>{{cite journal |last1=Roller |first1=Duane |author-link1= |last2=Roller |first2=D.H.D.|date=1953 |journal=American Journal of Physics|volume=21|issue=5 |doi=10.1119/1.1933449|page=356|title=The Prenatal History of Electrical Science|url=https://archive.org/details/sim_american-journal-of-physics_1953-05_21_5/page/356 |bibcode=1953AmJPh..21..343R}}</ref>

Za razliku od [[astronomija|astronomije]], [[mehanika|mehanike]] i [[optika|optike]], koja su kvantitativno proučavane još od antike, početak sadašnjih kvalitativnih i kvantitativnih istraživanja električnih pojava može se obeležiti objavljivanjem dela ''[[De Magnete]]'' od strane engleskog naučnika [[Vilijam Gilbert|Vilijama Gilberta]] 1600. godine.<ref>{{cite book|last1=Roche|first1=J.J.|title=The mathematics of measurement|date=1998|publisher=The Athlone Press |location=London |isbn=978-0387915814 |page=62 }}</ref> U ovoj knjizi nalazio se mali odeljak gde se Gilbert vratio efektu ćilibara (kako ga je nazvao) u adresiranju mnogih ranijih teorija,<ref name=Roller356/> i skovao [[New Latin|novolatinsku]] reč ''electrica'' (od {{lang|grc|ἤλεκτρον|el}} (elektron), [[ancient Greek|grčke reči]] za ćilibar). Latinska reč je prevedena na engleski jezik kao {{em|electrics}}.<ref>{{cite book |last1=Roller |first1=Duane |author-link1= |last2=Roller |first2=D.H.D.|date=1954 |title=The development of the concept of electric charge: Electricity from the Greeks to Coulomb |url=https://archive.org/details/developmentofcon0000roll|url-access=registration |location=Cambridge, MA |publisher=[[Harvard University Press]] |pages=[https://archive.org/details/developmentofcon0000roll/page/6 6–7] |isbn=}}<br>{{cite book |last= Heilbron| first= J.L.|title= Electricity in the 17th and 18th Centuries: A Study of Early Modern Physics|publisher= University of California Press|year= 1979|page= 169|isbn= 978-0-520-03478-5|url= https://books.google.com/?id=UlTLRUn1sy8C&pg=PA169}}</ref> Gilbert je takođe zaslužan za termin ''električni'', dok je izraz za ''električnu energiju'' došao kasnije, pri čemu se prva upotreba pripisuje ser [[Thomas Browne|Tomasu Braunu]] u njegovom delu ''[[Pseudodoxia Epidemica]]'' iz 1646. godine.<ref>{{cite book |last1=Brother Potamian |author-link1= |last2=Walsh |first2=J.J.|date=1909 |title=Makers of electricity|url=https://archive.org/details/cu31924004627059 |location=New York|publisher=[[Fordham University Press]] |page=[https://archive.org/details/cu31924004627059/page/n81 70] |isbn=}}</ref> (Za dodatne jezičke detalje pogledajte [[Etymology of electricity|etimologiju električne energije]].) Gilbert je hipotetisao da se ovaj efekt ćilibara može objasniti efluvijumom (malim tokom čestica koje teku iz električnog objekta, bez umanjivanja njegove mase ili težine) koji deluje na druge objekte. Ova ideja materijalnog električnog efluvijuma bila je uticajna u 17. i 18. veku. Ona je bila preteča ideja razvijenih u 18. veku o „električnom fluidu” (Dufaj, Nolet, Franklin) i „električnom naboju”.<ref name=Baigrie11>{{cite book|last=Baigrie|first=Brian |title=Electricity and magnetism: A historical perspective|year=2007|publisher=Greenwood Press|location=Westport, CT|page=11}}</ref>

== Osobine ==

Količina naelektrisanja je relativistički invarijantna. To znači da naelektrisanje čestice ''q'', ostaje konstantno bez obzira koliko se brzo čestica kreće. Ova osobina je i eksperimentalno potvrđena. Pokazano je da je naelektrisanje ''jednog'' [[atomsko jezgro|jezgra]] [[helijum]]a (dva [[proton]]a i dva [[neutron]]a) koje se kreće velikom brzinom isto kao i naelektrisanje ''dva'' jezgra [[deuterijum]]a (jedan proton i jedan neutron) koja se kreću mnogo sporije nego jezgro helijuma.

== Zakon održanja naelektrisanja ==

Ukupna količina naelektrisanja izolovanog sistema ostaje konstantna nezavisno od promena u samom sistemu. Ovaj zakon je nasledan za sve procese poznate u fizici. U opštem slučaju, ukupna promena u vremenu gustine naelektrisanja <math>\rho</math> unutar neke zapremine <math>V</math> jednaka je površinskom integralu gustine struje kroz površinu <math>S</math> te zapremine, što je dalje jednako [[električna struja|struji]] <math>I</math>:

:<math>- \frac{\partial}{\partial t} \int_V \rho\, dV = \int_S \mathbf{J} \cdot \mathbf{dS} = I</math>

Odnosno da bi unutar neke zapremine <math>V</math> došlo do promene ukupne količine naelektrisanja (a samim tim i promene gustine naelektrisanja <math>\rho</math>), određena količina naelektrisanja mora da uđe u tu zapreminu, ili da izađe iz nje. Prolaskom tih naelektrisanja kroz površinu <math>S</math> te zapremine, dobija se struja <math>I</math>. Ukoliko ista količina naelektrisanja uđe i izađe iz zapremine, onda imamo dve struje tih naelektrisanja kroz površinu <math>S</math>, +<math>I</math> i -<math>I</math>. Zbir ove dve struje je 0, pa je i ukupna promena naelektrisanja u zapremini <math>V</math> jednaka nuli. Iz ovoga se vidi da je [[prvi Kirhofov zakon]] specijalni slučaj zakona o održanju količine naelektrisanja.

== Literatura ==
{{refbegin}}
* [[Jovan Surutka]], Osnovi elektrotehnike, Prvi deo, Elektrostatika, III izdanje, [[Naučna knjiga]], Beograd, 1980, s1-3
{{refend}}

== Izvori ==
{{reflist|2}}

== Povezano ==
* [[Elektricitet]]
* [[Električna struja]]
* [[Električni napon]]
* [[Kulonov zakon]]
* [[Električno polje]]

== Vanjske veze ==
* [http://www.unitconversion.org/unit_converter/charge.html Onlajn konverzija jedinica] - konvertovanje između različitih jedinica naelektrisanja, kao što su ''kulon'', ''EMU naelektrisanja'', ''franklin'', ''amper-sat'', ''faradej'' itd.
* [https://web.archive.org/web/20071122174619/http://www.scienceaid.co.uk/physics/electricity/charge.html Elektrostatičko naelektrisanje] Lako razumljiva strana o elektrostatičkom naelektrisanju. Na engleskom.

{{normativna kontrola}}

[[Kategorija:Elektrostatika]]
[[Kategorija:Elektricitet]]
[[Kategorija:Fundamentalni koncepti fizike]]
[[Kategorija:Fizikalne veličine]]
[[Kategorija:Fizika]]
[[Kategorija:Elektrotehnika]]