Mis on aeg? 3

Elektrimahtuvus C suureneb piiramatult, kui näiteks plaatkondensaatori erimärgiliselt laetud
plaadid praktiliselt kokku viia nõnda, et väheneks plaatide vahemaa piiramatult. Teoreetiliselt on
see võimalik. Kuid elektrilaengute polarisatsiooni korral on teadaolevalt kõige väiksem vahemaa
positiivse ja negatiivse laengu vahel vesiniku aatomituuma ( s.t. prootoni ) ja elektroni vahel, mille
suurusjärguks on umbes 10 -10 m. Kuid näiteks kahe prootoni ehk kahe positiivse laengu vaheline
kaugus heeliumi tuumas on veelgi väiksem ( suurusjärguks jääb umbes 10 -15 ...10 -16 m ).
Negatiivseks laenguks võib olla ioon või elektron, kuid positiivseks laenguks on alati ioon (
prootonid välja arvatud ). Prootonid pole tegelikult üksikosakesed ( nagu seda on elektronid ), vaid
need koosnevad omakorda kvarkidest.
Elektrivälja potentsiaal on = , millest potentsiaalne energia avaldub = . Elektroni
laeng on elementaarlaeng q = -e ja seetõttu avaldub elektroni potentsiaalne energia aatomis
järgmiselt: = . e on elementaarlaeng. Aatomis asub elektron tuuma positiivse laengu +e
elektriväljas. Selle potentsiaal kaugusel r n tuumast on = , milles
= ehk = ,
kus kvantarvuks on n = 1, 2, 3 ... ja
= .
Seetõttu saame elektroni potentsiaalse energia avaldiseks: = . Elektroni potentsiaalne
energia vesiniku aatomis on -4,35 * 10 -18 J, kuid vesiniku aatomisse kuuluva elektroni asukohas on
väljatugevus 5 * 10 11 V/m.
Elementaarlaeng
Aegruumi augu tekitamiseks on vaja reaalselt väga suurt elektrienergiat ehk elektrilaengut, kuid
keha elektrilaeng ei saa olla mistahes suur, sest siis hakkavad laengute vahel ilmnema tõukejõud,
mis takistaksid aegruumi augu tekkimist. Niisamuti ka keha elektrimahtuvus C ei võimalda omada
mistahes suurt laengut. Igasugune laeng q moodustub elementaarlaengutest ehk see tähendab ta on
elementaarlaengu e täisarvkordne:
=
ja seega laengu kontsentratsiooni N saame
=
=
Kui laengu q suurus on 1,17 * 10 17 (C) ja e on elementaarlaeng 1,60 * 10 -19 (C), siis saame
laengu kontsentratsiooni N suuruseks 7,34 * 10 35 . See arv näitab meile seda, et kui palju
elementaarlaenguid ehk e-sid ( näiteks elektrone ) on vaja vastava laengu q tekitamiseks. See arv
võib näidata ka osakeste arvu. Kuna see arv on tõesti väga suur, siis võrdluseks toogem välja
mõningaid näiteid laengute kontsentratsioonidest:
382