Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
W naturze nie wszystko można wyjaśnić z punktu widzenia mechaniki, MKT i termodynamiki, istnieją również zjawiska elektromagnetyczne, które wpływają na ciało i nie zależą od ich masy. Zdolność ciał do bycia źródłem pól elektromagnetycznych charakteryzuje się fizyczną wielkością skalarną - ładunkiem elektrycznym. Po raz pierwszy został wprowadzony do prawa Coulomba w 1785 roku, ale zwrócił uwagę na jego istnienie jeszcze przed naszą erą. W tym artykule opiszemy w prosty sposób, czym jest ładunek elektryczny i jak jest mierzony.Historia odkrycia
Nawet w starożytności zaobserwowano, że jeśli pocierasz bursztyn na jedwabną materię, kamień zacznie przyciągać do siebie lekkie przedmioty. William Hilbert studiował te eksperymenty do końca XVI wieku. W raporcie o wykonanej pracy obiekty, które mogą przyciągać inne ciała, zwane elektrycznymi.
Następujące odkrycia w 1729 roku zostały dokonane przez Charlesa Dufeta, obserwującego zachowanie ciał podczas ich tarcia o różne sprawy. W ten sposób udowodnił istnienie dwóch rodzajów ładunków: pierwszy powstaje w wyniku tarcia żywicy na wełnie, a drugi - przez tarcie szkła o jedwab. Zgodnie z logiką nazwał je „boiskiem” i „szkłem”. Benjamin Franklin zbadał również tę kwestię i wprowadził pojęcia dodatniego i ujemnego ładunku. Na ilustracji - B. Franklin łapie błyskawicę.
Charles Coulon, którego portret pokazano poniżej, ujawnił prawo, które później nazwano prawem Coulomba. Opisał interakcje dwóch ładunków punktowych. Udało mi się również zmierzyć wartość i wymyśliłem do tego skalę skręcania, którą omówimy później.
A na początku ubiegłego wieku Robert Milliken w wyniku eksperymentów udowodnił swoją dyskrecję. Oznacza to, że ładunek każdego ciała jest równy całkowitej wielokrotności elementarnego ładunku elektrycznego, a elektron jest elementarny.
Informacje teoretyczne
Ładunek elektryczny to zdolność ciał do tworzenia pola elektromagnetycznego. W fizyce sekcja elektrostatyki bada oddziaływanie stałych ładunków w odniesieniu do wybranego systemu raportowania ładunku bezwładnościowego.
Co jest mierzone
Jednostka miary w układzie SI nazywa się „Wisior” - jest to ładunek elektryczny przechodzący przez przekrój przewodu 1 Amper w ciągu 1 sekundy.
Oznaczenie literowe to Q lub q. Może przyjmować zarówno wartości dodatnie, jak i ujemne. Nazwa jest na cześć fizyka Charlesa Coulomba, wyprowadził wzór na znalezienie sił interakcji między nimi, nazywa się to „prawem Coulomba”:
W nim q1, q2 to moduły ładowania, r to odległość między nimi, k to współczynnik proporcjonalności.
Wzór jest podobny do prawa przyciągania, co do zasady opisuje taką interakcję. Ma najniższą masę. Jego ładunek elektryczny jest ujemny i jest równy:
-1, 6 * 10 (- 19) Cl
Pozyton jest przeciwieństwem elektronu, składa się również z jednego dodatniego ładunku elementarnego.
Oprócz tego, że jest dyskretny, skwantyzowany lub mierzony w kawałkach, obowiązuje również prawo zachowania opłat, co oznacza, że w systemie zamkniętym tylko ładunki obu znaków mogą występować jednocześnie. W prostym języku - algebraiczna (ze znakami) suma ładunków cząstek i ciał w zamkniętym (izolowanym) systemie zawsze pozostaje taka sama. Nie zmienia się wraz z upływem czasu lub gdy cząstka się porusza, jest stała podczas swojego życia. Najprostsze naładowane cząstki są konwencjonalnie porównywane z ładunkami elektrycznymi.
Prawo zachowania ładunków elektrycznych zostało po raz pierwszy potwierdzone przez Michaela Faradaya w 1843 roku. Jest to jedno z podstawowych praw fizyki.
Przewodniki, półprzewodniki i dielektryki
Istnieje wiele wolnych ładunków w przewodnikach. Poruszają się swobodnie po całym ciele. W półprzewodnikach nie ma prawie żadnych wolnych nośników, ale jeśli niewielka ilość energii zostanie przekazana do ciała, to w rezultacie ciało zaczyna przewodzić prąd elektryczny, ładunki elektryczne zaczynają się poruszać. Dielektryki nazywane są substancjami, w których liczba wolnych nośników jest minimalna, więc prąd przez nie może przepływać lub może w pewnych warunkach, np. Bardzo wysokim napięciu.
Jaka jest interakcja
Ładunki elektryczne przyciągają się i odpychają. Wygląda na interakcję magnesów. Wszyscy wiedzą, że jeśli pocierasz linijkę lub długopis na włosy, będzie elektryzować. Jeśli w tym stanie przyniesie to papier, to przyklei się do zelektryfikowanego plastiku. Gdy następuje elektryfikacja, następuje redystrybucja ładunków, tak że na jednej części ciała stają się większe, az drugiej mniej.
Z tego samego powodu niekiedy bije Cię wełniany sweter lub inni ludzie, gdy ich dotykasz.
Wniosek: ładunki elektryczne z jednym znakiem mają się do siebie nawzajem, a z innymi - odpychają się nawzajem. Płyną z jednego ciała do drugiego, gdy się dotykają.
Metody pomiarowe
Istnieje wiele sposobów pomiaru ładunku elektrycznego, spójrzmy na niektóre z nich. Urządzenie pomiarowe nazywane jest obciążnikami skrętnymi.
Skale kulombowskie są skalami skręcania jego wynalazku. Chodzi o to, że lekki słupek z dwiema kulkami na końcach i jedna stacjonarna naładowana kula są zawieszone na filtrze kwarcowym na statku. Drugi koniec nici jest przymocowany do nasadki. Kula stacjonarna jest usuwana, aby poinformować go o ładunku, a następnie musisz zainstalować ją z powrotem w naczyniu. Po tym część zawieszona na nitce zacznie się poruszać. Na statku zaznaczono skalę stopniowaną. Zasada jego działania znajduje odzwierciedlenie w filmie.
Innym narzędziem do pomiaru ładunku elektrycznego jest elektroskop. On, podobnie jak poprzednie, jest szklanym naczyniem z elektrodą, na której zamocowane są dwie metalowe blachy. Naładowane ciało jest doprowadzane do górnego końca elektrody, przez który ładunek przepływa na folię, w wyniku czego oba liście zostaną naładowane w ten sam sposób i zaczną odpychać. Wielkość opłaty zależy od tego, jak bardzo się zmieniają.
Kolejnym urządzeniem pomiarowym jest elektrometr. Składa się z metalowego pręta i obrotowej strzałki. Gdy naładowane ciało dotyka elektrometru, ładunki spływają prętem do strzałki, strzałka odchyla się i wskazuje pewną ilość na skali.
Na koniec zalecamy obejrzenie kolejnego przydatnego filmu na ten temat:
Uznaliśmy ważną wielkość fizyczną. Jej nauki pozwoliły jej znacznie poszerzyć wiedzę na temat elektryczności w ogóle. Wkład w naukę i technologię jest dość znaczący, a obszar zastosowania tej wiedzy związany jest z medycyną. Jonizatory powietrza mają pozytywny wpływ na organizm ludzki: przyspieszają proces dostarczania tlenu z powietrza do komórek. Przykładem takiego urządzenia jest żyrandol Chizhevsky. Teraz wiesz, czym jest ładunek elektryczny i jak jest mierzony.
Materiały na ten temat:
- Jak przekonwertować wat na kilowaty
- Prawo Joule-Lenza prostymi słowami
- Czym jest elektryczność statyczna