Ηλεκτρικό φορτίο - θετικό και αρνητικό. Μεγάλη εγκυκλοπαίδεια πετρελαίου και φυσικού αερίου

Ηλεκτρικό φορτίο– ένα φυσικό μέγεθος που χαρακτηρίζει την ικανότητα των σωμάτων να εισέρχονται σε ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις. Μετρήθηκε σε Coulombs.

Στοιχειώδες ηλεκτρικό φορτίο– το ελάχιστο φορτίο που έχουν τα στοιχειώδη σωματίδια (φορτίο πρωτονίων και ηλεκτρονίων).

Το σώμα έχει φορτίο, σημαίνει ότι έχει επιπλέον ή λείπουν ηλεκτρόνια. Αυτή η χρέωση ορίζεται q=ne. (ισούται με τον αριθμό των στοιχειωδών χρεώσεων).

Ηλεκτρισμός του σώματος– δημιουργία περίσσειας και ανεπάρκειας ηλεκτρονίων. Μέθοδοι: ηλεκτρισμός με τριβήΚαι ηλεκτροδότηση μέσω επαφής.

Αυγή σημείου d είναι το φορτίο του σώματος, το οποίο μπορεί να ληφθεί ως υλικό σημείο.

Δοκιμαστική χρέωση() – σημείο, μικρό φορτίο, πάντα θετικό – χρησιμοποιείται για τη μελέτη του ηλεκτρικού πεδίου.

Νόμος διατήρησης του φορτίου:σε ένα απομονωμένο σύστημα, το αλγεβρικό άθροισμα των φορτίων όλων των σωμάτων παραμένει σταθερό για τυχόν αλληλεπιδράσεις αυτών των σωμάτων μεταξύ τους.

ο νόμος του Κουλόμπ:οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ δύο σημειακών φορτίων είναι ανάλογες με το γινόμενο αυτών των φορτίων, αντιστρόφως ανάλογες με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους, εξαρτώνται από τις ιδιότητες του μέσου και κατευθύνονται κατά μήκος της ευθείας γραμμής που συνδέει τα κέντρα τους.

, Οπου
F/m, Cl 2 /nm 2 – διηλεκτρικό. γρήγορα. κενό

- σχετίζεται. διηλεκτρική σταθερά (>1)

- απόλυτη διηλεκτρική διαπερατότητα. περιβάλλον

Ηλεκτρικό πεδίο– ένα υλικό μέσο μέσω του οποίου λαμβάνει χώρα η αλληλεπίδραση ηλεκτρικών φορτίων.

Ιδιότητες ηλεκτρικού πεδίου:

Χαρακτηριστικά ηλεκτρικού πεδίου:

Ενταση(μι) είναι μια διανυσματική ποσότητα ίση με τη δύναμη που ασκείται σε ένα φορτίο δοκιμής μονάδας που τοποθετείται σε ένα δεδομένο σημείο.

Μετρήθηκε σε N/C.

Κατεύθυνση– το ίδιο με αυτό της ενεργούσας δύναμης.

Η ένταση δεν εξαρτάταιούτε στην αντοχή ούτε στο μέγεθος του φορτίου δοκιμής.

Υπέρθεση ηλεκτρικών πεδίων: η ένταση του πεδίου που δημιουργείται από πολλά φορτία είναι ίση με το διανυσματικό άθροισμα των εντάσεων πεδίου κάθε φορτίου:

ΓραφικάΤο ηλεκτρονικό πεδίο αναπαρίσταται χρησιμοποιώντας γραμμές τάσης.

Γραμμή τάσης– ευθεία της οποίας η εφαπτομένη σε κάθε σημείο συμπίπτει με την κατεύθυνση του διανύσματος τάσης.

Ιδιότητες των γραμμών τάσης: δεν τέμνονται, μόνο μία γραμμή μπορεί να τραβηχτεί σε κάθε σημείο. δεν είναι κλειστά, αφήνουν θετικό φορτίο και μπαίνουν σε αρνητικό ή διαχέονται στο άπειρο.

Τύποι πεδίων:

Ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο– ένα πεδίο του οποίου το διάνυσμα έντασης σε κάθε σημείο είναι το ίδιο σε μέγεθος και κατεύθυνση.

Ανομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο– ένα πεδίο του οποίου το διάνυσμα έντασης σε κάθε σημείο είναι άνισο σε μέγεθος και κατεύθυνση.

Σταθερό ηλεκτρικό πεδίο– το διάνυσμα τάσης δεν αλλάζει.

Μεταβλητό ηλεκτρικό πεδίο– αλλάζει το διάνυσμα τάσης.

Εργασία που γίνεται από ένα ηλεκτρικό πεδίο για να μετακινήσει ένα φορτίο.

, όπου F είναι δύναμη, S είναι μετατόπιση, - γωνία μεταξύ F και S.

Για ομοιόμορφο πεδίο: η δύναμη είναι σταθερή.

Το έργο δεν εξαρτάται από το σχήμα της τροχιάς. η εργασία που γίνεται για την κίνηση κατά μήκος μιας κλειστής διαδρομής είναι μηδέν.

Για ένα μη ομοιόμορφο πεδίο:

Δυναμικό ηλεκτρικού πεδίου– ο λόγος του έργου που κάνει το πεδίο, μετακινώντας ένα δοκιμαστικό ηλεκτρικό φορτίο στο άπειρο, προς το μέγεθος αυτού του φορτίου.

-δυνητικός– ενεργειακό χαρακτηριστικό του πεδίου. Μετρημένο σε Volt

Πιθανή διαφορά:

Αν
, Οτι

, Που σημαίνει

-πιθανή κλίση.

Για ένα ομοιόμορφο πεδίο: διαφορά δυναμικού - Τάση:

. Μετριέται σε Volt, οι συσκευές είναι βολτόμετρα.

Ηλεκτρική χωρητικότητα– την ικανότητα των σωμάτων να συσσωρεύουν ηλεκτρικό φορτίο. ο λόγος φορτίου προς δυναμικό, ο οποίος είναι πάντα σταθερός για έναν δεδομένο αγωγό.

Δεν εξαρτάται από τη φόρτιση και δεν εξαρτάται από το δυναμικό. Αλλά εξαρτάται από το μέγεθος και το σχήμα του αγωγού. σχετικά με τις διηλεκτρικές ιδιότητες του μέσου.

, όπου r είναι το μέγεθος,
- διαπερατότητα του περιβάλλοντος γύρω από το σώμα.

Η ηλεκτρική χωρητικότητα αυξάνεται εάν κάποια σώματα - αγωγοί ή διηλεκτρικά - βρίσκονται κοντά.

Πυκνωτής– συσκευή συσσώρευσης φορτίου. Ηλεκτρική χωρητικότητα:

Επίπεδος πυκνωτής– δύο μεταλλικές πλάκες με ένα διηλεκτρικό ανάμεσά τους. Ηλεκτρική χωρητικότητα ενός επίπεδου πυκνωτή:

, όπου S είναι το εμβαδόν των πλακών, d είναι η απόσταση μεταξύ των πλακών.

Ενέργεια φορτισμένου πυκνωτήίσο με το έργο που κάνει το ηλεκτρικό πεδίο κατά τη μεταφορά φορτίου από τη μια πλάκα στην άλλη.

Μικρή μεταφορά χρέωσης
, η τάση θα αλλάξει σε
, η δουλειά έγινε
. Επειδή
και C =const,
. Επειτα
. Ας ενσωματώσουμε:

Ενέργεια ηλεκτρικού πεδίου:
, όπου V=Sl είναι ο όγκος που καταλαμβάνει το ηλεκτρικό πεδίο

Για ανομοιόμορφο πεδίο:
.

Ογκομετρική πυκνότητα ηλεκτρικού πεδίου:
. Μετρήθηκε σε J/m 3.

Ηλεκτρικό δίπολο– ένα σύστημα που αποτελείται από δύο ίσα, αλλά αντίθετα σε πρόσημο, σημειακά ηλεκτρικά φορτία που βρίσκονται σε κάποια απόσταση μεταξύ τους (διπολικός βραχίονας -l).

Το κύριο χαρακτηριστικό ενός διπόλου είναι διπολη ΣΤΙΓΜΗ– διάνυσμα ίσο με το γινόμενο του φορτίου και του διπολικού βραχίονα, κατευθυνόμενο από το αρνητικό φορτίο στο θετικό. Ορίστηκε
. Μετρήθηκε σε μέτρα Coulomb.

Δίπολο σε ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο.

Οι ακόλουθες δυνάμεις ενεργούν σε κάθε φορτίο του διπόλου:
Και
. Αυτές οι δυνάμεις κατευθύνονται αντίθετα και δημιουργούν μια στιγμή ενός ζεύγους δυνάμεων - μια ροπή:, όπου

M – ροπή F – δυνάμεις που δρουν στο δίπολο

δ – βραχίονας μαρσπιέ – διπολικός βραχίονας

p – διπολική ροπή E – τάση

- γωνία μεταξύ p Eq – φορτίο

Υπό την επίδραση μιας ροπής, το δίπολο θα περιστραφεί και θα ευθυγραμμιστεί προς την κατεύθυνση των γραμμών τάσης. Τα διανύσματα p και E θα είναι παράλληλα και μονής κατεύθυνσης.

Δίπολο σε ανομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο.

Υπάρχει μια ροπή, που σημαίνει ότι το δίπολο θα περιστραφεί. Αλλά οι δυνάμεις θα είναι άνισες και το δίπολο θα μετακινηθεί εκεί όπου η δύναμη είναι μεγαλύτερη.

-κλίση τάσης. Όσο μεγαλύτερη είναι η κλίση τάσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η πλευρική δύναμη που έλκει το δίπολο. Το δίπολο είναι προσανατολισμένο κατά μήκος των γραμμών δύναμης.

Δίπολο ενδογενές πεδίο.

Αλλά . Επειτα:

Έστω το δίπολο στο σημείο Ο και ο βραχίονας μικρός. Επειτα:

Ο τύπος λήφθηκε λαμβάνοντας υπόψη:

Έτσι, η διαφορά δυναμικού εξαρτάται από το ημίτονο της μισής γωνίας στο οποίο είναι ορατά τα δίπολα σημεία και από την προβολή της διπολικής ροπής στην ευθεία γραμμή που συνδέει αυτά τα σημεία.

Διηλεκτρικά σε ηλεκτρικό πεδίο.

Διηλεκτρικός- μια ουσία που δεν έχει ελεύθερα φορτία και επομένως δεν μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα. Ωστόσο, στην πραγματικότητα, αγωγιμότητα υπάρχει, αλλά είναι αμελητέα.

Κατηγορίες διηλεκτρικών:

με πολικά μόρια (νερό, νιτροβενζόλιο): τα μόρια δεν είναι συμμετρικά, τα κέντρα μάζας θετικών και αρνητικών φορτίων δεν συμπίπτουν, πράγμα που σημαίνει ότι έχουν διπολική ροπή ακόμη και στην περίπτωση που δεν υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο.

με μη πολικά μόρια (υδρογόνο, οξυγόνο): τα μόρια είναι συμμετρικά, τα κέντρα μάζας θετικών και αρνητικών φορτίων συμπίπτουν, πράγμα που σημαίνει ότι δεν έχουν διπολική ροπή απουσία ηλεκτρικού πεδίου.

κρυσταλλικό (χλωριούχο νάτριο): συνδυασμός δύο υποδικτυωμάτων, εκ των οποίων το ένα είναι θετικά φορτισμένο και το άλλο αρνητικά. απουσία ηλεκτρικού πεδίου, η συνολική διπολική ροπή είναι μηδέν.

Πόλωση– η διαδικασία χωρικού διαχωρισμού των φορτίων, η εμφάνιση δεσμευμένων φορτίων στην επιφάνεια του διηλεκτρικού, που οδηγεί σε εξασθένηση του πεδίου μέσα στο διηλεκτρικό.

Μέθοδοι πόλωσης:

Μέθοδος 1 – ηλεκτροχημική πόλωση:

Στα ηλεκτρόδια - κίνηση κατιόντων και ανιόντων προς αυτά, εξουδετέρωση ουσιών. σχηματίζονται περιοχές θετικών και αρνητικών φορτίων. Το ρεύμα μειώνεται σταδιακά. Ο ρυθμός εγκατάστασης του μηχανισμού εξουδετέρωσης χαρακτηρίζεται από το χρόνο χαλάρωσης - αυτός είναι ο χρόνος κατά τον οποίο το emf πόλωσης αυξάνεται από το 0 στο μέγιστο από τη στιγμή που εφαρμόζεται το πεδίο. = 10 -3 -10 -2 δευτ.

Μέθοδος 2 – πόλωση προσανατολισμού:

Στην επιφάνεια του διηλεκτρικού σχηματίζονται πολικές χωρίς αντιστάθμιση, δηλ. εμφανίζεται το φαινόμενο της πόλωσης. Η τάση στο εσωτερικό του διηλεκτρικού είναι μικρότερη από την εξωτερική τάση. Ωρα χαλάρωσης: = 10 -13 -10 -7 δευτ. Συχνότητα 10 MHz.

Μέθοδος 3 – ηλεκτρονική πόλωση:

Χαρακτηριστικό των μη πολικών μορίων που γίνονται δίπολα. Ωρα χαλάρωσης: = 10 -16 -10 -14 s. Συχνότητα 10 8 MHz.

Μέθοδος 4 – πόλωση ιόντων:

Δύο πλέγματα (Na και Cl) μετατοπίζονται μεταξύ τους.

Ωρα χαλάρωσης:

Μέθοδος 5 – μικροδομική πόλωση:

Χαρακτηριστικό των βιολογικών δομών όταν φορτισμένα και αφόρτιστα στρώματα εναλλάσσονται. Υπάρχει μια ανακατανομή των ιόντων σε ημιπερατά ή αδιαπέραστα από ιόντα χωρίσματα.

Ωρα χαλάρωσης: =10 -8 -10 -3 δευτ. Συχνότητα 1KHz

Αριθμητικά χαρακτηριστικά του βαθμού πόλωσης:

Ηλεκτρική ενέργεια– αυτή είναι η διατεταγμένη κίνηση των δωρεάν χρεώσεων σε ύλη ή σε κενό.

Προϋποθέσεις ύπαρξης ηλεκτρικού ρεύματος:

παρουσία δωρεάν χρεώσεων

η παρουσία ηλεκτρικού πεδίου, δηλ. δυνάμεις που ενεργούν με αυτές τις κατηγορίες

Τρέχουσα δύναμη– τιμή ίση με το φορτίο που διέρχεται από οποιαδήποτε διατομή ενός αγωγού ανά μονάδα χρόνου (1 δευτερόλεπτο)

Μετρήθηκε σε Amperes.

n – συγκέντρωση φορτίου

q – τιμή χρέωσης

S - περιοχή διατομής του αγωγού

- ταχύτητα κατευθυντικής κίνησης σωματιδίων.

Η ταχύτητα κίνησης των φορτισμένων σωματιδίων σε ένα ηλεκτρικό πεδίο είναι μικρή - 7 * 10 -5 m/s, η ταχύτητα διάδοσης του ηλεκτρικού πεδίου είναι 3 * 10 8 m/s.

Τωρινή πυκνότητα– η ποσότητα φορτίου που διέρχεται από διατομή 1 m2 σε 1 δευτερόλεπτο.

. Μετρημένο σε A/m2.

- η δύναμη που ασκεί το ιόν από το ηλεκτρικό πεδίο είναι ίση με τη δύναμη τριβής

- κινητικότητα ιόντων

- ταχύτητα κατευθυντικής κίνησης ιόντων = κινητικότητα, ένταση πεδίου

Όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση των ιόντων, το φορτίο και η κινητικότητά τους, τόσο μεγαλύτερη είναι η ειδική αγωγιμότητα του ηλεκτρολύτη. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η κινητικότητα των ιόντων αυξάνεται και η ηλεκτρική αγωγιμότητα αυξάνεται.

Οι φυσικές διεργασίες που συμβαίνουν στη φύση δεν εξηγούνται πάντα από τους νόμους της μοριακής κινητικής θεωρίας, της μηχανικής ή της θερμοδυναμικής. Υπάρχουν επίσης ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις που δρουν σε απόσταση και δεν εξαρτώνται από τη μάζα του σώματος.

Οι εκδηλώσεις τους περιγράφηκαν για πρώτη φορά στα έργα των αρχαίων Ελλήνων επιστημόνων, όταν προσέλκυσαν φως, μικρά σωματίδια μεμονωμένων ουσιών με κεχριμπάρι τριμμένο στο μαλλί.

Ιστορική συμβολή επιστημόνων στην ανάπτυξη της ηλεκτροδυναμικής

Πειράματα με κεχριμπάρι μελετήθηκαν λεπτομερώς από Άγγλο ερευνητή Ουίλιαμ Γκίλμπερτ. Τα τελευταία χρόνια του 16ου αιώνα, έκανε μια αναφορά για το έργο του και όρισε αντικείμενα ικανά να προσελκύουν άλλα σώματα σε απόσταση με τον όρο «ηλεκτρισμένα».

Ο Γάλλος φυσικός Charles Dufay προσδιόρισε την ύπαρξη φορτίων με αντίθετα σημάδια: μερικά σχηματίστηκαν από την τριβή γυάλινων αντικειμένων σε μεταξωτό ύφασμα και άλλα από ρητίνες στο μαλλί. Έτσι τους αποκαλούσε: γυαλί και ρητίνη. Μετά την ολοκλήρωση της έρευνας Βενιαμίν ΦραγκλίνοςΕισήχθη η έννοια των αρνητικών και θετικών φορτίων.

Ο Charles Coulomb συνειδητοποίησε τη δυνατότητα μέτρησης της δύναμης των φορτίων με το σχεδιασμό των ζυγών στρέψης της δικής του εφεύρεσης.

Ο Robert Millikan, βασισμένος σε μια σειρά πειραμάτων, καθόρισε τη διακριτή φύση των ηλεκτρικών φορτίων οποιασδήποτε ουσίας, αποδεικνύοντας ότι αποτελούνται από έναν ορισμένο αριθμό στοιχειωδών σωματιδίων. (Δεν πρέπει να συγχέεται με μια άλλη έννοια αυτού του όρου - κατακερματισμός, ασυνέχεια.)

Τα έργα αυτών των επιστημόνων χρησίμευσαν ως το θεμέλιο της σύγχρονης γνώσης σχετικά με τις διαδικασίες και τα φαινόμενα που συμβαίνουν στα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία που δημιουργούνται από ηλεκτρικά φορτία και την κίνησή τους, που μελετήθηκαν από την ηλεκτροδυναμική.

Ορισμός χρεώσεων και αρχές αλληλεπίδρασής τους

Το ηλεκτρικό φορτίο χαρακτηρίζει τις ιδιότητες των ουσιών που τους παρέχουν την ικανότητα να δημιουργούν ηλεκτρικά πεδία και να αλληλεπιδρούν σε ηλεκτρομαγνητικές διεργασίες. Ονομάζεται επίσης ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας και ορίζεται ως φυσικό κλιμακωτό μέγεθος. Για να δηλώσουν φορτίο, χρησιμοποιούνται τα σύμβολα «q» ή «Q» και στις μετρήσεις χρησιμοποιούν τη μονάδα «Κουλόμβ», που πήρε το όνομά του από τον Γάλλο επιστήμονα που ανέπτυξε μια μοναδική τεχνική.

Δημιούργησε μια συσκευή της οποίας το σώμα χρησιμοποιούσε μπάλες αιωρούμενες σε ένα λεπτό νήμα χαλαζία. Προσανατολίστηκαν στο χώρο με έναν συγκεκριμένο τρόπο και η θέση τους καταγράφηκε σε σχέση με μια διαβαθμισμένη κλίμακα με ίσες διαιρέσεις.

Μέσα από μια ειδική τρύπα στο καπάκι, μια άλλη μπάλα με επιπλέον χρέωση μεταφέρθηκε σε αυτές τις μπάλες. Οι αναδυόμενες δυνάμεις αλληλεπίδρασης προκάλεσαν τις μπάλες να εκτραπούν και να γυρίσουν το βραχίονά τους. Το μέγεθος της διαφοράς στις ενδείξεις στην κλίμακα πριν και μετά την εισαγωγή ενός φορτίου κατέστησε δυνατή την εκτίμηση της ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας στα δείγματα δοκιμής.

Ένα φορτίο 1 κουλόμπ χαρακτηρίζεται στο σύστημα SI από ρεύμα 1 αμπέρ που διέρχεται από τη διατομή ενός αγωγού σε χρόνο ίσο με 1 δευτερόλεπτο.

Η σύγχρονη ηλεκτροδυναμική χωρίζει όλα τα ηλεκτρικά φορτία σε:

θετικός;

αρνητικός.

Όταν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, αναπτύσσουν δυνάμεις, η κατεύθυνση των οποίων εξαρτάται από την υπάρχουσα πολικότητα.

Οι φορτίσεις του ίδιου τύπου, θετικές ή αρνητικές, απωθούνται πάντα προς αντίθετες κατευθύνσεις, προσπαθώντας να απομακρυνθούν όσο το δυνατόν περισσότερο το ένα από το άλλο. Και τα φορτία αντίθετων ζωδίων έχουν δυνάμεις που τείνουν να τα φέρνουν πιο κοντά και να τα ενώνουν σε ένα σύνολο.

Αρχή υπέρθεσης

Όταν υπάρχουν πολλά φορτία σε έναν συγκεκριμένο όγκο, ισχύει για αυτά η αρχή της υπέρθεσης.

Το νόημά του είναι ότι κάθε φορτίο με συγκεκριμένο τρόπο, σύμφωνα με τη μέθοδο που συζητήθηκε παραπάνω, αλληλεπιδρά με όλα τα άλλα, έλκεται από αυτά διαφορετικών τύπων και απωθείται από αυτά του ίδιου τύπου. Για παράδειγμα, ένα θετικό φορτίο q1 επηρεάζεται από τη δύναμη έλξης F31 στο αρνητικό φορτίο q3 και από τη δύναμη απώθησης F21 από το q2.

Η προκύπτουσα δύναμη F1 που ενεργεί στο q1 προσδιορίζεται από τη γεωμετρική προσθήκη των διανυσμάτων F31 και F21. (F1= F31+ F21).

Η ίδια μέθοδος χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των δυνάμεων F2 και F3 που προκύπτουν στα φορτία q2 και q3, αντίστοιχα.

Χρησιμοποιώντας την αρχή της υπέρθεσης, συνήχθη το συμπέρασμα ότι για έναν ορισμένο αριθμό φορτίων σε ένα κλειστό σύστημα, σταθερές ηλεκτροστατικές δυνάμεις ενεργούν μεταξύ όλων των σωμάτων του και το δυναμικό σε οποιοδήποτε συγκεκριμένο σημείο αυτού του χώρου είναι ίσο με το άθροισμα των δυναμικών από όλα τα χρεώσεις που εφαρμόζονται μεμονωμένα.

Η επίδραση αυτών των νόμων επιβεβαιώνεται από τις δημιουργημένες συσκευές ηλεκτροσκόπιο και ηλεκτρόμετρο, οι οποίες έχουν μια γενική αρχή λειτουργίας.

Ένα ηλεκτροσκόπιο αποτελείται από δύο πανομοιότυπες λεπίδες λεπτού φύλλου που αιωρούνται σε απομονωμένο χώρο από ένα αγώγιμο νήμα συνδεδεμένο σε μια μεταλλική σφαίρα. Στην κανονική κατάσταση, τα φορτία δεν δρουν σε αυτήν την μπάλα, έτσι τα πέταλα κρέμονται ελεύθερα στο χώρο μέσα στο λαμπτήρα της συσκευής.

Πώς μπορεί να μεταφερθεί το φορτίο μεταξύ των σωμάτων;

Εάν φέρετε ένα φορτισμένο σώμα, για παράδειγμα, ένα ραβδί, στη σφαίρα του ηλεκτροσκοπίου, το φορτίο θα περάσει μέσα από τη σφαίρα κατά μήκος ενός αγώγιμου νήματος στα πέταλα. Θα λάβουν το ίδιο φορτίο και θα αρχίσουν να απομακρύνονται το ένα από το άλλο κατά γωνία ανάλογη με την εφαρμοζόμενη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας.

Το ηλεκτρόμετρο έχει την ίδια βασική συσκευή, αλλά έχει μικρές διαφορές: ένα πέταλο στερεώνεται μόνιμα και το δεύτερο εκτείνεται από αυτό και είναι εξοπλισμένο με ένα βέλος που σας επιτρέπει να κάνετε μέτρηση από μια βαθμολογημένη κλίμακα.

Για να μεταφέρετε φορτίο από ένα απομακρυσμένο, σταθερό και φορτισμένο σώμα σε ένα ηλεκτρόμετρο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ενδιάμεσους φορείς.

Οι μετρήσεις που γίνονται με ηλεκτρόμετρο δεν έχουν υψηλή τάξη ακρίβειας και βάσει αυτών είναι δύσκολο να αναλυθούν οι δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ των φορτίων. Οι στρεπτικές ισορροπίες Coulomb είναι πιο κατάλληλες για τη μελέτη τους. Χρησιμοποιούν μπάλες με διάμετρο σημαντικά μικρότερες από την απόσταση μεταξύ τους. Έχουν τις ιδιότητες σημειακών φορτίων - φορτισμένων σωμάτων, οι διαστάσεις των οποίων δεν επηρεάζουν την ακρίβεια της συσκευής.

Οι μετρήσεις που έκανε ο Coulomb επιβεβαίωσαν την εικασία του ότι ένα σημειακό φορτίο μεταφέρεται από ένα φορτισμένο σώμα σε ένα σώμα με τις ίδιες ιδιότητες και μάζα, αλλά αφόρτιστο, με τέτοιο τρόπο ώστε να κατανέμεται ομοιόμορφα μεταξύ τους, μειώνοντας κατά συντελεστή 2 στο πηγή. Με αυτόν τον τρόπο, ήταν δυνατή η μείωση του ποσού της χρέωσης κατά δύο, τρεις ή άλλες φορές.

Οι δυνάμεις που υπάρχουν μεταξύ στατικών ηλεκτρικών φορτίων ονομάζονται Coulomb ή στατική αλληλεπίδραση. Μελετώνται από την ηλεκτροστατική, που είναι ένας από τους κλάδους της ηλεκτροδυναμικής.

Τύποι φορέων ηλεκτρικού φορτίου

Η σύγχρονη επιστήμη θεωρεί ότι το μικρότερο αρνητικά φορτισμένο σωματίδιο είναι το ηλεκτρόνιο και το ποζιτρόνιο ως το μικρότερο θετικά φορτισμένο σωματίδιο. Έχουν την ίδια μάζα 9,1·10-31 kg. Το πρωτόνιο στοιχειώδους σωματιδίου έχει μόνο ένα θετικό φορτίο και μάζα 1,7·10-27 kg. Στη φύση, ο αριθμός των θετικών και αρνητικών φορτίων είναι ισορροπημένος.

Στα μέταλλα δημιουργείται η κίνηση των ηλεκτρονίων και στους ημιαγωγούς φορείς των φορτίων του είναι τα ηλεκτρόνια και οι οπές.

Στα αέρια, το ρεύμα δημιουργείται από την κίνηση ιόντων - φορτισμένων μη στοιχειωδών σωματιδίων (άτομα ή μόρια) με θετικά φορτία, που ονομάζονται κατιόντα ή αρνητικά φορτία - ανιόντα.

Τα ιόντα σχηματίζονται από ουδέτερα σωματίδια.

Ένα θετικό φορτίο δημιουργείται από ένα σωματίδιο που έχει χάσει ένα ηλεκτρόνιο υπό την επίδραση ισχυρής ηλεκτρικής εκκένωσης, φωτός ή ραδιενεργής ακτινοβολίας, ροής ανέμου, κίνησης μαζών νερού ή πολλών άλλων λόγων.

Τα αρνητικά ιόντα σχηματίζονται από ουδέτερα σωματίδια που έχουν λάβει επιπλέον ένα ηλεκτρόνιο.

Χρήση ιονισμού για ιατρικούς σκοπούς και καθημερινή ζωή

Οι ερευνητές έχουν παρατηρήσει εδώ και καιρό την ικανότητα των αρνητικών ιόντων να επηρεάζουν το ανθρώπινο σώμα, να βελτιώνουν την κατανάλωση οξυγόνου στον αέρα, να το παρέχουν πιο γρήγορα στους ιστούς και τα κύτταρα και να επιταχύνουν την οξείδωση της σεροτονίνης. Όλα αυτά μαζί βελτιώνουν σημαντικά την ανοσία, βελτιώνουν τη διάθεση και ανακουφίζουν από τον πόνο.

Ο πρώτος ιονιστής που χρησιμοποιήθηκε για τη θεραπεία ανθρώπων ονομάστηκε Πολυέλαιοι Chizhevsky, προς τιμήν του σοβιετικού επιστήμονα που δημιούργησε μια συσκευή που έχει ευεργετική επίδραση στην ανθρώπινη υγεία.

Στις σύγχρονες οικιακές ηλεκτρικές συσκευές μπορείτε να βρείτε ενσωματωμένους ιονιστές σε ηλεκτρικές σκούπες, υγραντήρες, πιστολάκια μαλλιών, πιστολάκια...

Ειδικοί ιονιστές αέρα καθαρίζουν τον αέρα και μειώνουν την ποσότητα της σκόνης και των επιβλαβών ακαθαρσιών.

Οι ιονιστές νερού μπορούν να μειώσουν την ποσότητα των χημικών αντιδραστηρίων στη σύνθεσή του. Χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό πισινών και λιμνών, διαποτίζοντας το νερό με ιόντα χαλκού ή αργύρου, τα οποία μειώνουν την ανάπτυξη φυκιών και καταστρέφουν ιούς και βακτήρια.

Θέματα Κωδικοποιητή Ενιαίου Κράτους Εξετάσεων: ηλεκτρισμός σωμάτων, αλληλεπίδραση φορτίων, δύο είδη φορτίου, νόμος διατήρησης ηλεκτρικού φορτίου.

Ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσειςείναι από τις πιο θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις στη φύση. Οι δυνάμεις της ελαστικότητας και της τριβής, η πίεση του αερίου και πολλά άλλα μπορούν να μειωθούν σε ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις μεταξύ των σωματιδίων της ύλης. Οι ίδιες οι ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις δεν περιορίζονται πλέον σε άλλους, βαθύτερους τύπους αλληλεπιδράσεων.

Ένας εξίσου θεμελιώδης τύπος αλληλεπίδρασης είναι η βαρύτητα - η βαρυτική έλξη οποιωνδήποτε δύο σωμάτων. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετές σημαντικές διαφορές μεταξύ ηλεκτρομαγνητικών και βαρυτικών αλληλεπιδράσεων.

1. Δεν μπορούν όλοι να συμμετέχουν σε ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις, αλλά μόνο φορτισμένασώματα (έχοντας ηλεκτρικό φορτίο).

2. Η βαρυτική αλληλεπίδραση είναι πάντα η έλξη ενός σώματος προς ένα άλλο. Οι ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις μπορεί να είναι είτε ελκυστικές είτε απωθητικές.

3. Η ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση είναι πολύ πιο έντονη από τη βαρυτική αλληλεπίδραση. Για παράδειγμα, η δύναμη της ηλεκτρικής απώθησης μεταξύ δύο ηλεκτρονίων είναι αρκετές φορές μεγαλύτερη από τη δύναμη της βαρυτικής τους έλξης μεταξύ τους.

Κάθε φορτισμένο σώμα έχει μια ορισμένη ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου. Το ηλεκτρικό φορτίο είναι ένα φυσικό μέγεθος που καθορίζει την ισχύ της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης μεταξύ φυσικών αντικειμένων. Η μονάδα χρέωσης είναι κρεμαστό κόσμημα(Cl).

Δύο είδη χρέωσης

Εφόσον η βαρυτική αλληλεπίδραση είναι πάντα έλξη, οι μάζες όλων των σωμάτων είναι μη αρνητικές. Αυτό όμως δεν ισχύει για τις χρεώσεις. Είναι βολικό να περιγράψουμε δύο τύπους ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης - έλξης και απώθησης - εισάγοντας δύο τύπους ηλεκτρικών φορτίων: θετικόςΚαι αρνητικός.

Τα φορτία διαφορετικών ζωδίων έλκονται μεταξύ τους και τα φορτία διαφορετικών ζωδίων απωθούν το ένα το άλλο. Αυτό απεικονίζεται στο Σχ. 1 ; Οι μπάλες που αιωρούνται σε κλωστές έχουν φορτίσεις του ενός ή του άλλου σημείου.

Ρύζι. 1. Αλληλεπίδραση δύο ειδών χρεώσεων

Η ευρεία εκδήλωση των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων εξηγείται από το γεγονός ότι τα άτομα οποιασδήποτε ουσίας περιέχουν φορτισμένα σωματίδια: ο πυρήνας ενός ατόμου περιέχει θετικά φορτισμένα πρωτόνια και τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια κινούνται σε τροχιές γύρω από τον πυρήνα.

Τα φορτία ενός πρωτονίου και ενός ηλεκτρονίου είναι ίσα σε μέγεθος και ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε τροχιές και επομένως αποδεικνύεται ότι το άτομο ως σύνολο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, υπό κανονικές συνθήκες, δεν παρατηρούμε την ηλεκτρομαγνητική επίδραση από τα γύρω σώματα: το συνολικό φορτίο καθενός από αυτά είναι μηδέν και τα φορτισμένα σωματίδια κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλο τον όγκο του σώματος. Αλλά εάν παραβιαστεί η ηλεκτρική ουδετερότητα (για παράδειγμα, ως αποτέλεσμα εξηλεκτρισμός) το σώμα αρχίζει αμέσως να δρα στα γύρω φορτισμένα σωματίδια.

Το γιατί υπάρχουν ακριβώς δύο τύποι ηλεκτρικών φορτίων, και όχι κάποιος άλλος αριθμός, δεν είναι προς το παρόν γνωστό. Μπορούμε μόνο να ισχυριστούμε ότι η αποδοχή αυτού του γεγονότος ως πρωταρχικού παρέχει μια επαρκή περιγραφή των ηλεκτρομαγνητικών αλληλεπιδράσεων.

Το φορτίο ενός πρωτονίου είναι Cl. Το φορτίο ενός ηλεκτρονίου είναι αντίθετο από αυτό σε πρόσημο και είναι ίσο με Cl. Μέγεθος

που ονομάζεται στοιχειώδες φορτίο. Αυτή είναι η ελάχιστη δυνατή φόρτιση: ελεύθερα σωματίδια με μικρότερο φορτίο δεν εντοπίστηκαν σε πειράματα. Η φυσική δεν μπορεί ακόμη να εξηγήσει γιατί η φύση έχει το μικρότερο φορτίο και γιατί το μέγεθός της είναι ακριβώς αυτό.

Η φόρτιση κάθε σώματος αποτελείται πάντα από ΟΛΟΚΛΗΡΟαριθμός στοιχειωδών χρεώσεων:

Αν , τότε το σώμα έχει πλεονάζον αριθμό ηλεκτρονίων (σε σύγκριση με τον αριθμό των πρωτονίων). Αν, αντίθετα, το σώμα στερείται ηλεκτρονίων: υπάρχουν περισσότερα πρωτόνια.

Ηλεκτρισμός σωμάτων

Προκειμένου ένα μακροσκοπικό σώμα να ασκήσει ηλεκτρική επίδραση σε άλλα σώματα, πρέπει να είναι ηλεκτρισμένο. Εξηλεκτρισμόςείναι παραβίαση της ηλεκτρικής ουδετερότητας του σώματος ή των μερών του. Ως αποτέλεσμα της ηλεκτροδότησης, το σώμα καθίσταται ικανό για ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις.

Ένας από τους τρόπους ηλεκτροδότησης ενός σώματος είναι η μετάδοση ηλεκτρικού φορτίου σε αυτό, δηλαδή η επίτευξη περίσσειας φορτίων του ίδιου σημείου σε ένα δεδομένο σώμα. Αυτό είναι εύκολο να γίνει χρησιμοποιώντας τριβή.

Έτσι, όταν μια γυάλινη ράβδος τρίβεται με μετάξι, μέρος των αρνητικών της φορτίων πηγαίνει στο μετάξι. Ως αποτέλεσμα, το ραβδί φορτίζεται θετικά και το μετάξι αρνητικά. Αλλά όταν τρίβετε ένα ραβδί εβονίτη με μαλλί, μερικά από τα αρνητικά φορτία μεταφέρονται από το μαλλί στο ραβδί: το ραβδί φορτίζεται αρνητικά και το μαλλί φορτίζεται θετικά.

Αυτή η μέθοδος ηλεκτρισμού σωμάτων ονομάζεται ηλεκτρισμός με τριβή. Αντιμετωπίζεις ηλεκτρισμένη τριβή κάθε φορά που βγάζεις ένα πουλόβερ πάνω από το κεφάλι σου ;-)

Ένας άλλος τύπος ηλεκτροδότησης ονομάζεται ηλεκτροστατική επαγωγή, ή ηλεκτρισμός μέσω επιρροής. Σε αυτή την περίπτωση, το συνολικό φορτίο του σώματος παραμένει ίσο με το μηδέν, αλλά ανακατανέμεται έτσι ώστε θετικά φορτία να συσσωρεύονται σε ορισμένα μέρη του σώματος και αρνητικά φορτία σε άλλα.

Ρύζι. 2. Ηλεκτροστατική επαγωγή

Ας δούμε το σύκο. 2. Σε κάποια απόσταση από το μεταλλικό σώμα υπάρχει θετικό φορτίο. Προσελκύει αρνητικά μεταλλικά φορτία (ελεύθερα ηλεκτρόνια), τα οποία συσσωρεύονται στις περιοχές της επιφάνειας του σώματος που βρίσκονται πιο κοντά στο φορτίο. Τα μη αντισταθμισμένα θετικά φορτία παραμένουν σε μακρινές περιοχές.

Παρά το γεγονός ότι το συνολικό φορτίο του μεταλλικού σώματος παρέμεινε ίσο με το μηδέν, έγινε ένας χωρικός διαχωρισμός φορτίων στο σώμα. Αν τώρα διαιρέσουμε το σώμα κατά μήκος της διακεκομμένης γραμμής, τότε το δεξί μισό θα είναι αρνητικά φορτισμένο και το αριστερό μισό θα είναι θετικά.

Μπορείτε να παρατηρήσετε την ηλεκτροδότηση του σώματος χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτροσκόπιο. Ένα απλό ηλεκτροσκόπιο φαίνεται στο Σχ. 3 (εικόνα από en.wikipedia.org).

Ρύζι. 3. Ηλεκτροσκόπιο

Τι συμβαίνει σε αυτή την περίπτωση; Ένα θετικά φορτισμένο ραβδί (για παράδειγμα, προηγουμένως τρίψιμο) φέρεται στον δίσκο του ηλεκτροσκοπίου και συλλέγει ένα αρνητικό φορτίο πάνω του. Παρακάτω, στα κινούμενα φύλλα του ηλεκτροσκοπίου, παραμένουν μη αντισταθμισμένα θετικά φορτία. Σπρώχνοντας μακριά το ένα από το άλλο, τα φύλλα κινούνται σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Εάν αφαιρέσετε το ραβδί, οι γομώσεις θα επιστρέψουν στη θέση τους και τα φύλλα θα πέσουν πίσω.

Το φαινόμενο της ηλεκτροστατικής επαγωγής σε μεγάλη κλίμακα παρατηρείται κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας. Στο Σχ. 4 βλέπουμε ένα κεραυνό να περνά πάνω από τη γη.

Ρύζι. 4. Ηλεκτρισμός της γης από κεραυνό

Μέσα στο σύννεφο υπάρχουν κομμάτια πάγου διαφορετικών μεγεθών, τα οποία αναμειγνύονται από τα αυξανόμενα ρεύματα αέρα, συγκρούονται μεταξύ τους και ηλεκτρίζονται. Αποδεικνύεται ότι ένα αρνητικό φορτίο συσσωρεύεται στο κάτω μέρος του νέφους και ένα θετικό φορτίο συσσωρεύεται στο πάνω μέρος.

Το αρνητικά φορτισμένο κάτω μέρος του νέφους προκαλεί θετικά φορτία κάτω από αυτό στην επιφάνεια της γης. Ένας τεράστιος πυκνωτής εμφανίζεται με μια κολοσσιαία τάση μεταξύ του νέφους και του εδάφους. Εάν αυτή η τάση είναι αρκετή για να σπάσει το διάκενο αέρα, τότε θα συμβεί εκφόρτιση - ο γνωστός κεραυνός.

Νόμος διατήρησης του φορτίου

Ας επιστρέψουμε στο παράδειγμα της ηλεκτροδότησης με τριβή - τρίψιμο ενός ραβδιού με ένα πανί. Σε αυτή την περίπτωση, το ραβδί και το κομμάτι ύφασμα αποκτούν φορτία ίσα σε μέγεθος και αντίθετα σε πρόσημο. Το συνολικό τους φορτίο ήταν ίσο με μηδέν πριν από την αλληλεπίδραση και παραμένει ίσο με μηδέν μετά την αλληλεπίδραση.

Βλέπουμε εδώ νόμος διατήρησης του φορτίου, που γράφει: σε ένα κλειστό σύστημα σωμάτων, το αλγεβρικό άθροισμα των φορτίων παραμένει αμετάβλητο κατά τη διάρκεια οποιωνδήποτε διεργασιών συμβαίνουν με αυτά τα σώματα:

Η κλειστότητα ενός συστήματος σωμάτων σημαίνει ότι αυτά τα σώματα μπορούν να ανταλλάσσουν φορτία μόνο μεταξύ τους, αλλά όχι με άλλα αντικείμενα έξω από αυτό το σύστημα.

Όταν ηλεκτρίζετε ένα ραβδί, δεν υπάρχει τίποτα περίεργο στη διατήρηση του φορτίου: πόσα φορτισμένα σωματίδια έφυγαν από το ραβδί, το ίδιο ποσό ήρθε στο κομμάτι υφάσματος (ή το αντίστροφο). Αυτό που προκαλεί έκπληξη είναι ότι σε πιο σύνθετες διαδικασίες που συνοδεύονται από αμοιβαίες μεταμορφώσειςστοιχειώδη σωματίδια και αλλάζοντας τον αριθμόφορτισμένα σωματίδια στο σύστημα, το συνολικό φορτίο εξακολουθεί να διατηρείται!

Για παράδειγμα, στο Σχ. Το σχήμα 5 δείχνει τη διαδικασία κατά την οποία ένα τμήμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (το λεγόμενο φωτόνιο) μετατρέπεται σε δύο φορτισμένα σωματίδια - ένα ηλεκτρόνιο και ένα ποζιτρόνιο. Μια τέτοια διαδικασία αποδεικνύεται ότι είναι δυνατή υπό ορισμένες συνθήκες - για παράδειγμα, στο ηλεκτρικό πεδίο του ατομικού πυρήνα.

Ρύζι. 5. Γέννηση ζεύγους ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων

Το φορτίο ενός ποζιτρονίου είναι ίσο σε μέγεθος με το φορτίο ενός ηλεκτρονίου και αντίθετο σε πρόσημο. Ο νόμος της διατήρησης του φορτίου πληρούται! Πράγματι, στην αρχή της διαδικασίας είχαμε ένα φωτόνιο του οποίου το φορτίο ήταν μηδέν, και στο τέλος πήραμε δύο σωματίδια με συνολικό φορτίο μηδέν.

Ο νόμος της διατήρησης του φορτίου (μαζί με την ύπαρξη του μικρότερου στοιχειώδους φορτίου) είναι ένα πρωταρχικό επιστημονικό γεγονός σήμερα. Οι φυσικοί δεν έχουν ακόμη καταφέρει να εξηγήσουν γιατί η φύση συμπεριφέρεται έτσι και όχι διαφορετικά. Μπορούμε μόνο να δηλώσουμε ότι αυτά τα γεγονότα επιβεβαιώνονται από πολυάριθμα φυσικά πειράματα.

Περίληψη για την Ηλεκτρολογία

Συμπλήρωσε: Agafonov Roman

Αγροβιομηχανικό Κολλέγιο Λούγκα

Είναι αδύνατο να δοθεί ένας σύντομος ορισμός της χρέωσης που να είναι ικανοποιητικός από κάθε άποψη. Έχουμε συνηθίσει να βρίσκουμε κατανοητές εξηγήσεις για πολύ σύνθετους σχηματισμούς και διαδικασίες όπως το άτομο, οι υγροί κρύσταλλοι, η κατανομή των μορίων με ταχύτητα κ.λπ. Αλλά οι πιο βασικές, θεμελιώδεις έννοιες, αδιαίρετες σε απλούστερες, στερημένες, σύμφωνα με την επιστήμη σήμερα, από οποιοδήποτε εσωτερικό μηχανισμό, δεν μπορούν πλέον να εξηγηθούν εν συντομία με ικανοποιητικό τρόπο. Ειδικά αν τα αντικείμενα δεν γίνονται άμεσα αντιληπτά από τις αισθήσεις μας. Σε αυτές τις θεμελιώδεις έννοιες αναφέρεται το ηλεκτρικό φορτίο.

Ας προσπαθήσουμε πρώτα να μάθουμε όχι τι είναι ηλεκτρικό φορτίο, αλλά τι κρύβεται πίσω από τη δήλωση: αυτό το σώμα ή σωματίδιο έχει ηλεκτρικό φορτίο.

Γνωρίζετε ότι όλα τα σώματα είναι φτιαγμένα από μικροσκοπικά σωματίδια, αδιαίρετα σε απλούστερα (από όσο γνωρίζει τώρα η επιστήμη) σωματίδια, τα οποία επομένως ονομάζονται στοιχειώδη. Όλα τα στοιχειώδη σωματίδια έχουν μάζα και λόγω αυτού έλκονται μεταξύ τους. Σύμφωνα με το νόμο της παγκόσμιας βαρύτητας, η δύναμη έλξης μειώνεται σχετικά αργά όσο αυξάνεται η απόσταση μεταξύ τους: αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης. Επιπλέον, τα περισσότερα στοιχειώδη σωματίδια, αν και όχι όλα, έχουν την ικανότητα να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με μια δύναμη που επίσης μειώνεται σε αντίστροφη αναλογία με το τετράγωνο της απόστασης, αλλά αυτή η δύναμη είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από τη δύναμη της βαρύτητας . Έτσι, στο άτομο υδρογόνου, που φαίνεται σχηματικά στο Σχήμα 1, το ηλεκτρόνιο έλκεται προς τον πυρήνα (πρωτόνιο) με δύναμη 1039 φορές μεγαλύτερη από τη δύναμη της βαρυτικής έλξης.

Εάν τα σωματίδια αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με δυνάμεις που μειώνονται αργά με την αύξηση της απόστασης και είναι πολλές φορές μεγαλύτερες από τις δυνάμεις της βαρύτητας, τότε αυτά τα σωματίδια λέγεται ότι έχουν ηλεκτρικό φορτίο. Τα ίδια τα σωματίδια ονομάζονται φορτισμένα. Υπάρχουν σωματίδια χωρίς ηλεκτρικό φορτίο, αλλά δεν υπάρχει ηλεκτρικό φορτίο χωρίς σωματίδιο.

Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων ονομάζονται ηλεκτρομαγνητικές. Όταν λέμε ότι τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια είναι ηλεκτρικά φορτισμένα, αυτό σημαίνει ότι είναι ικανά για αλληλεπιδράσεις συγκεκριμένου τύπου (ηλεκτρομαγνητικές) και τίποτα περισσότερο. Η έλλειψη φορτίου στα σωματίδια σημαίνει ότι δεν ανιχνεύει τέτοιες αλληλεπιδράσεις. Το ηλεκτρικό φορτίο καθορίζει την ένταση των ηλεκτρομαγνητικών αλληλεπιδράσεων, όπως η μάζα καθορίζει την ένταση των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων. Το ηλεκτρικό φορτίο είναι το δεύτερο (μετά τη μάζα) πιο σημαντικό χαρακτηριστικό των στοιχειωδών σωματιδίων, το οποίο καθορίζει τη συμπεριφορά τους στον περιβάλλοντα κόσμο.

Ετσι

Το ηλεκτρικό φορτίο είναι ένα φυσικό βαθμωτό μέγεθος που χαρακτηρίζει την ιδιότητα των σωματιδίων ή των σωμάτων να εισέρχονται σε αλληλεπιδράσεις ηλεκτρομαγνητικής δύναμης.

Το ηλεκτρικό φορτίο συμβολίζεται με τα γράμματα q ή Q.

Ακριβώς όπως στη μηχανική χρησιμοποιείται συχνά η έννοια ενός υλικού σημείου, γεγονός που καθιστά δυνατή τη σημαντική απλοποίηση της επίλυσης πολλών προβλημάτων, κατά τη μελέτη της αλληλεπίδρασης των φορτίων, η ιδέα ενός σημειακού φορτίου είναι αποτελεσματική. Σημειακό φορτίο είναι ένα φορτισμένο σώμα του οποίου οι διαστάσεις είναι σημαντικά μικρότερες από την απόσταση από αυτό το σώμα μέχρι το σημείο παρατήρησης και άλλα φορτισμένα σώματα. Συγκεκριμένα, αν μιλούν για αλληλεπίδραση δύο σημειακών φορτίων, τότε υποθέτουν ότι η απόσταση μεταξύ των δύο φορτισμένων σωμάτων που εξετάζουμε είναι σημαντικά μεγαλύτερη από τις γραμμικές τους διαστάσεις.

Το ηλεκτρικό φορτίο ενός στοιχειώδους σωματιδίου δεν είναι ένας ειδικός «μηχανισμός» στο σωματίδιο που θα μπορούσε να αφαιρεθεί από αυτό, να αποσυντεθεί στα συστατικά μέρη του και να επανασυναρμολογηθεί. Η παρουσία ηλεκτρικού φορτίου σε ένα ηλεκτρόνιο και άλλα σωματίδια σημαίνει μόνο την ύπαρξη ορισμένων αλληλεπιδράσεων μεταξύ τους.

Στη φύση υπάρχουν σωματίδια με φορτία αντίθετων ζωδίων. Το φορτίο ενός πρωτονίου ονομάζεται θετικό και το φορτίο ενός ηλεκτρονίου ονομάζεται αρνητικό. Το θετικό πρόσημο ενός φορτίου σε ένα σωματίδιο δεν σημαίνει, φυσικά, ότι έχει κάποια ιδιαίτερα πλεονεκτήματα. Η εισαγωγή φορτίων δύο ζωδίων απλώς εκφράζει το γεγονός ότι τα φορτισμένα σωματίδια μπορούν και να προσελκύουν και να απωθούνται. Εάν τα ζώδια φορτίου είναι τα ίδια, τα σωματίδια απωθούνται, και αν τα σημάδια φορτίου είναι διαφορετικά, έλκονται.

Προς το παρόν δεν υπάρχει εξήγηση για τους λόγους ύπαρξης δύο ειδών ηλεκτρικών φορτίων. Σε κάθε περίπτωση, δεν υπάρχουν θεμελιώδεις διαφορές μεταξύ θετικών και αρνητικών φορτίων. Εάν τα σημάδια των ηλεκτρικών φορτίων των σωματιδίων άλλαζαν προς το αντίθετο, τότε η φύση των ηλεκτρομαγνητικών αλληλεπιδράσεων στη φύση δεν θα άλλαζε.

Τα θετικά και αρνητικά φορτία είναι πολύ καλά ισορροπημένα στο Σύμπαν. Και αν το Σύμπαν είναι πεπερασμένο, τότε το συνολικό του ηλεκτρικό φορτίο είναι, κατά πάσα πιθανότητα, ίσο με μηδέν.

Το πιο αξιοσημείωτο είναι ότι το ηλεκτρικό φορτίο όλων των στοιχειωδών σωματιδίων είναι αυστηρά το ίδιο σε μέγεθος. Υπάρχει ένα ελάχιστο φορτίο, που ονομάζεται στοιχειώδες, που διαθέτουν όλα τα φορτισμένα στοιχειώδη σωματίδια. Το φορτίο μπορεί να είναι θετικό, όπως ένα πρωτόνιο, ή αρνητικό, όπως ένα ηλεκτρόνιο, αλλά ο συντελεστής φόρτισης είναι ο ίδιος σε όλες τις περιπτώσεις.

Είναι αδύνατο να διαχωριστεί μέρος του φορτίου, για παράδειγμα, από ένα ηλεκτρόνιο. Αυτό είναι ίσως το πιο εκπληκτικό πράγμα. Καμία σύγχρονη θεωρία δεν μπορεί να εξηγήσει γιατί τα φορτία όλων των σωματιδίων είναι τα ίδια και δεν είναι σε θέση να υπολογίσει την τιμή του ελάχιστου ηλεκτρικού φορτίου. Προσδιορίζεται πειραματικά χρησιμοποιώντας διάφορα πειράματα.

Στη δεκαετία του 1960, αφού ο αριθμός των στοιχειωδών σωματιδίων που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα άρχισε να αυξάνεται ανησυχητικά, υποτέθηκε ότι όλα τα έντονα αλληλεπιδρώντα σωματίδια είναι σύνθετα. Τα πιο θεμελιώδη σωματίδια ονομάζονταν κουάρκ. Αυτό που ήταν εντυπωσιακό ήταν ότι τα κουάρκ θα έπρεπε να έχουν κλασματικό ηλεκτρικό φορτίο: 1/3 και 2/3 του στοιχειώδους φορτίου. Για την κατασκευή πρωτονίων και νετρονίων, αρκούν δύο τύποι κουάρκ. Και ο μέγιστος αριθμός τους, όπως φαίνεται, δεν ξεπερνά τα έξι.

Είναι αδύνατο να δημιουργηθεί ένα μακροσκοπικό πρότυπο μιας μονάδας ηλεκτρικού φορτίου, παρόμοιο με το πρότυπο μήκους - ένα μέτρο, λόγω της αναπόφευκτης διαρροής φορτίου. Θα ήταν φυσικό να λάβουμε το φορτίο ενός ηλεκτρονίου ως ένα (αυτό γίνεται τώρα στην ατομική φυσική). Αλλά την εποχή του Coulomb, η ύπαρξη ηλεκτρονίων στη φύση δεν ήταν ακόμη γνωστή. Επιπλέον, το φορτίο του ηλεκτρονίου είναι πολύ μικρό και επομένως δύσκολο να χρησιμοποιηθεί ως πρότυπο.

Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI), η μονάδα φόρτισης, το κουλόμπ, καθορίζεται χρησιμοποιώντας τη μονάδα ρεύματος:

1 κουλόμπ (C) είναι το φορτίο που διέρχεται από τη διατομή ενός αγωγού σε 1 s με ρεύμα 1 Α.

Μια φόρτιση 1 C είναι πολύ μεγάλη. Δύο τέτοια φορτία σε απόσταση 1 km θα απωθούσαν το ένα το άλλο με δύναμη ελαφρώς μικρότερη από τη δύναμη με την οποία η υδρόγειος έλκει ένα φορτίο βάρους 1 τόνου. Επομένως, είναι αδύνατο να μεταδοθεί φορτίο 1 C σε ένα μικρό σώμα (περίπου σε μέγεθος μερικά μέτρα). Απωθώντας το ένα από το άλλο, τα φορτισμένα σωματίδια δεν θα μπορούσαν να παραμείνουν σε ένα τέτοιο σώμα. Δεν υπάρχουν άλλες δυνάμεις στη φύση που θα ήταν ικανές να αντισταθμίσουν την απόκρουση του Coulomb υπό αυτές τις συνθήκες. Αλλά σε έναν αγωγό που είναι γενικά ουδέτερος, δεν είναι δύσκολο να τεθεί σε κίνηση φορτίο 1 C. Πράγματι, σε έναν συνηθισμένο λαμπτήρα με ισχύ 100 W σε τάση 127 V, δημιουργείται ένα ρεύμα που είναι ελαφρώς μικρότερο από 1 A. Ταυτόχρονα, σε 1 s ένα φορτίο σχεδόν ίσο με 1 C διέρχεται από το σταυρό -τμήμα αγωγού.

Ένα ηλεκτρόμετρο χρησιμοποιείται για την ανίχνευση και τη μέτρηση ηλεκτρικών φορτίων. Το ηλεκτρόμετρο αποτελείται από μια μεταλλική ράβδο και έναν δείκτη που μπορεί να περιστρέφεται γύρω από έναν οριζόντιο άξονα (Εικ. 2). Η ράβδος με το βέλος στερεώνεται σε μανίκι από πλεξιγκλάς και τοποθετείται σε κυλινδρική μεταλλική θήκη, κλειστή με γυάλινα καλύμματα.

Η αρχή λειτουργίας του ηλεκτρομέτρου. Ας αγγίξουμε τη θετικά φορτισμένη ράβδο στη ράβδο του ηλεκτρομέτρου. Θα δούμε ότι η βελόνα του ηλεκτρομέτρου αποκλίνει κατά μια ορισμένη γωνία (βλ. Εικ. 2). Η περιστροφή του βέλους εξηγείται από το γεγονός ότι όταν ένα φορτισμένο σώμα έρχεται σε επαφή με τη ράβδο του ηλεκτρομέτρου, τα ηλεκτρικά φορτία κατανέμονται κατά μήκος του βέλους και της ράβδου. Οι απωστικές δυνάμεις που δρουν μεταξύ παρόμοιων ηλεκτρικών φορτίων στη ράβδο και στον δείκτη προκαλούν την περιστροφή του δείκτη. Ας ηλεκτρίσουμε ξανά τη ράβδο εβονίτη και ας ακουμπήσουμε ξανά τη ράβδο του ηλεκτρομέτρου με αυτήν. Η εμπειρία δείχνει ότι με την αύξηση του ηλεκτρικού φορτίου στη ράβδο, η γωνία απόκλισης του βέλους από την κατακόρυφη θέση αυξάνεται. Κατά συνέπεια, από τη γωνία εκτροπής της βελόνας του ηλεκτρομέτρου, μπορεί κανείς να κρίνει την τιμή του ηλεκτρικού φορτίου που μεταφέρεται στη ράβδο του ηλεκτρομέτρου.

Το σύνολο όλων των γνωστών πειραματικών γεγονότων μας επιτρέπει να επισημάνουμε τις ακόλουθες ιδιότητες του φορτίου:

Υπάρχουν δύο τύποι ηλεκτρικών φορτίων, που ονομάζονται συμβατικά θετικά και αρνητικά. Θετικά φορτισμένα σώματα είναι εκείνα που δρουν σε άλλα φορτισμένα σώματα με τον ίδιο τρόπο όπως το γυαλί που ηλεκτρίζεται από την τριβή ενάντια στο μετάξι. Τα σώματα που δρουν με τον ίδιο τρόπο όπως ο εβονίτης που ηλεκτρίζεται από την τριβή με το μαλλί ονομάζονται αρνητικά φορτισμένα. Η επιλογή του ονόματος «θετικό» για τα φορτία που προκύπτουν στο γυαλί και «αρνητικό» για τα φορτία στον εβονίτη είναι εντελώς τυχαία.

Τα φορτία μπορούν να μεταφερθούν (για παράδειγμα, με άμεση επαφή) από το ένα σώμα στο άλλο. Σε αντίθεση με τη μάζα σώματος, το ηλεκτρικό φορτίο δεν είναι αναπόσπαστο χαρακτηριστικό ενός δεδομένου σώματος. Το ίδιο σώμα υπό διαφορετικές συνθήκες μπορεί να έχει διαφορετικό φορτίο.

Όπως τα φορτία απωθούν, σε αντίθεση με τα φορτία προσελκύουν. Αυτό αποκαλύπτει επίσης τη θεμελιώδη διαφορά μεταξύ των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων και των βαρυτικών δυνάμεων. Οι δυνάμεις βαρύτητας είναι πάντα ελκτικές δυνάμεις.

Μια σημαντική ιδιότητα ενός ηλεκτρικού φορτίου είναι η διακριτικότητα του. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει κάποιο μικρότερο, καθολικό, περαιτέρω αδιαίρετο στοιχειώδες φορτίο, έτσι ώστε το φορτίο q οποιουδήποτε σώματος να είναι πολλαπλάσιο αυτού του στοιχειώδους φορτίου:

όπου N είναι ακέραιος, e είναι η τιμή του στοιχειώδους φορτίου. Σύμφωνα με τις σύγχρονες έννοιες, αυτό το φορτίο είναι αριθμητικά ίσο με το φορτίο ηλεκτρονίων e = 1,6∙10-19 C. Δεδομένου ότι η τιμή του στοιχειώδους φορτίου είναι πολύ μικρή, για τα περισσότερα από τα φορτισμένα σώματα που παρατηρούνται και χρησιμοποιούνται στην πράξη, ο αριθμός N είναι πολύ μεγάλος και η διακριτή φύση της αλλαγής του φορτίου δεν εμφανίζεται. Επομένως, πιστεύεται ότι υπό κανονικές συνθήκες το ηλεκτρικό φορτίο των σωμάτων αλλάζει σχεδόν συνεχώς.

Νόμος διατήρησης ηλεκτρικού φορτίου.

Μέσα σε ένα κλειστό σύστημα, για οποιεσδήποτε αλληλεπιδράσεις, το αλγεβρικό άθροισμα των ηλεκτρικών φορτίων παραμένει σταθερό:

Απομονωμένο (ή κλειστό) σύστημα θα ονομάσουμε ένα σύστημα σωμάτων στο οποίο δεν εισάγονται ηλεκτρικά φορτία από έξω και δεν απομακρύνονται από αυτό.

Πουθενά και ποτέ στη φύση δεν εμφανίζεται ή εξαφανίζεται ένα ηλεκτρικό φορτίο του ίδιου σημείου. Η εμφάνιση θετικού ηλεκτρικού φορτίου συνοδεύεται πάντα από την εμφάνιση ίσου αρνητικού φορτίου. Ούτε το θετικό ούτε το αρνητικό φορτίο μπορούν να εξαφανιστούν χωριστά· μπορούν να εξουδετερώσουν το ένα το άλλο μόνο εάν είναι ίσα σε συντελεστή.

Έτσι μπορούν τα στοιχειώδη σωματίδια να μεταμορφωθούν το ένα στο άλλο. Πάντα όμως κατά τη γέννηση φορτισμένων σωματιδίων παρατηρείται η εμφάνιση ενός ζεύγους σωματιδίων με φορτία αντίθετου πρόσημου. Μπορεί επίσης να παρατηρηθεί η ταυτόχρονη γέννηση πολλών τέτοιων ζευγών. Τα φορτισμένα σωματίδια εξαφανίζονται, μετατρέπονται σε ουδέτερα, επίσης μόνο σε ζεύγη. Όλα αυτά τα στοιχεία δεν αφήνουν καμία αμφιβολία για την αυστηρή εφαρμογή του νόμου της διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου.

Ο λόγος για τη διατήρηση του ηλεκτρικού φορτίου είναι ακόμη άγνωστος.

Ηλεκτρισμός του σώματος

Τα μακροσκοπικά σώματα είναι, κατά κανόνα, ηλεκτρικά ουδέτερα. Ένα άτομο οποιασδήποτε ουσίας είναι ουδέτερο επειδή ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε αυτό είναι ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα. Τα θετικά και αρνητικά φορτισμένα σωματίδια συνδέονται μεταξύ τους με ηλεκτρικές δυνάμεις και σχηματίζουν ουδέτερα συστήματα.

Ένα μεγάλο σώμα φορτίζεται όταν περιέχει πλεονάζον αριθμό στοιχειωδών σωματιδίων με το ίδιο πρόσημο φορτίου. Το αρνητικό φορτίο ενός σώματος οφείλεται σε περίσσεια ηλεκτρονίων σε σύγκριση με τα πρωτόνια και το θετικό φορτίο οφείλεται στην έλλειψή τους.

Για να αποκτήσετε ένα ηλεκτρικά φορτισμένο μακροσκοπικό σώμα ή, όπως λένε, να το ηλεκτρίσετε, είναι απαραίτητο να διαχωρίσετε μέρος του αρνητικού φορτίου από το θετικό φορτίο που σχετίζεται με αυτό.

Ο ευκολότερος τρόπος για να γίνει αυτό είναι με την τριβή. Εάν περάσετε μια χτένα στα μαλλιά σας, ένα μικρό μέρος των πιο κινητών φορτισμένων σωματιδίων - ηλεκτρόνια - θα μετακινηθεί από τα μαλλιά στη χτένα και θα τα φορτίσει αρνητικά και τα μαλλιά θα φορτιστούν θετικά. Όταν ηλεκτρίζονται από την τριβή, και τα δύο σώματα αποκτούν φορτία αντίθετου πρόσημου, αλλά ίσου σε μέγεθος.

Είναι πολύ απλό να ηλεκτρίζονται σώματα χρησιμοποιώντας τριβή. Αλλά το να εξηγήσω πώς συμβαίνει αυτό αποδείχθηκε πολύ δύσκολο έργο.

1 έκδοση. Όταν ηλεκτρίζονται σώματα, η στενή επαφή μεταξύ τους είναι σημαντική. Οι ηλεκτρικές δυνάμεις συγκρατούν ηλεκτρόνια μέσα στο σώμα. Αλλά για διαφορετικές ουσίες αυτές οι δυνάμεις είναι διαφορετικές. Κατά τη στενή επαφή, ένα μικρό μέρος των ηλεκτρονίων της ουσίας στην οποία η σύνδεση των ηλεκτρονίων με το σώμα είναι σχετικά ασθενής περνά σε άλλο σώμα. Οι κινήσεις των ηλεκτρονίων δεν υπερβαίνουν τις διατομικές αποστάσεις (10-8 cm). Αν όμως τα πτώματα χωριστούν, τότε θα χρεωθούν και τα δύο. Δεδομένου ότι οι επιφάνειες των σωμάτων δεν είναι ποτέ απόλυτα λείες, η στενή επαφή μεταξύ των σωμάτων που είναι απαραίτητη για τη μετάβαση δημιουργείται μόνο σε μικρές περιοχές των επιφανειών. Όταν τα σώματα τρίβονται μεταξύ τους, ο αριθμός των περιοχών με στενή επαφή αυξάνεται, και ως εκ τούτου αυξάνεται ο συνολικός αριθμός φορτισμένων σωματιδίων που περνούν από το ένα σώμα στο άλλο. Αλλά δεν είναι ξεκάθαρο πώς μπορούν να κινηθούν τα ηλεκτρόνια σε τέτοιες μη αγώγιμες ουσίες (μονωτές) όπως ο εβονίτης, το πλεξιγκλάς και άλλα. Συνδέονται σε ουδέτερα μόρια.

Έκδοση 2. Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός ιοντικού κρυστάλλου LiF (μονωτή), αυτή η εξήγηση μοιάζει με αυτό. Κατά τον σχηματισμό ενός κρυστάλλου, προκύπτουν διάφορα είδη ελαττωμάτων, ιδίως κενές θέσεις - μη γεμισμένοι χώροι στους κόμβους του κρυσταλλικού πλέγματος. Εάν ο αριθμός των κενών θέσεων για θετικά ιόντα λιθίου και αρνητικά ιόντα φθορίου δεν είναι ο ίδιος, τότε ο κρύσταλλος θα φορτιστεί σε όγκο κατά το σχηματισμό. Αλλά το φορτίο στο σύνολό του δεν μπορεί να διατηρηθεί από τον κρύσταλλο για πολύ. Υπάρχει πάντα μια ορισμένη ποσότητα ιόντων στον αέρα και ο κρύσταλλος θα τα τραβήξει έξω από τον αέρα μέχρι να εξουδετερωθεί το φορτίο του κρυστάλλου από ένα στρώμα ιόντων στην επιφάνειά του. Διαφορετικοί μονωτές έχουν διαφορετικά φορτία χώρου, και επομένως τα φορτία των επιφανειακών στρωμάτων των ιόντων είναι διαφορετικά. Κατά τη διάρκεια της τριβής, τα επιφανειακά στρώματα των ιόντων αναμειγνύονται και όταν οι μονωτές διαχωριστούν, καθένας από αυτούς φορτίζεται.

Μπορούν δύο πανομοιότυποι μονωτές, για παράδειγμα οι ίδιοι κρύσταλλοι LiF, να ηλεκτριστούν με τριβή; Αν έχουν τις ίδιες δικές χρεώσεις χώρου, τότε όχι. Αλλά μπορούν επίσης να έχουν διαφορετικές δικές τους χρεώσεις εάν οι συνθήκες κρυστάλλωσης ήταν διαφορετικές και εμφανίστηκε διαφορετικός αριθμός κενών θέσεων. Όπως έχει δείξει η εμπειρία, ηλεκτρισμός κατά την τριβή πανομοιότυπων κρυστάλλων από ρουμπίνι, κεχριμπάρι κ.λπ. μπορεί στην πραγματικότητα να συμβεί. Ωστόσο, η παραπάνω εξήγηση είναι απίθανο να είναι σωστή σε όλες τις περιπτώσεις. Εάν τα σώματα αποτελούνται, για παράδειγμα, από μοριακούς κρυστάλλους, τότε η εμφάνιση κενών θέσεων σε αυτά δεν πρέπει να οδηγεί σε φόρτιση του σώματος.

Ένας άλλος τρόπος ηλεκτροδότησης των σωμάτων είναι η έκθεσή τους σε διάφορες ακτινοβολίες (ιδίως υπεριώδη, ακτίνες Χ και γ-ακτινοβολία). Αυτή η μέθοδος είναι πιο αποτελεσματική για τον ηλεκτρισμό μετάλλων, όταν, υπό την επίδραση της ακτινοβολίας, τα ηλεκτρόνια εκτινάσσονται από την επιφάνεια του μετάλλου και ο αγωγός αποκτά θετικό φορτίο.

Ηλεκτρισμός μέσω επιρροής. Ο αγωγός φορτίζεται όχι μόνο κατά την επαφή με ένα φορτισμένο σώμα, αλλά και όταν βρίσκεται σε κάποια απόσταση. Ας εξερευνήσουμε αυτό το φαινόμενο με περισσότερες λεπτομέρειες. Ας κρεμάσουμε ελαφριά φύλλα χαρτιού σε έναν μονωμένο αγωγό (Εικ. 3). Εάν ο αγωγός δεν φορτιστεί αρχικά, τα φύλλα θα είναι σε θέση που δεν εκτρέπεται. Ας φέρουμε τώρα μια μονωμένη μεταλλική σφαίρα, πολύ φορτισμένη, στον αγωγό, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας μια γυάλινη ράβδο. Θα δούμε ότι τα φύλλα που αιωρούνται στα άκρα του σώματος, στα σημεία α και β, εκτρέπονται, αν και το φορτισμένο σώμα δεν αγγίζει τον αγωγό. Ο αγωγός φορτιζόταν μέσω επιρροής, γι' αυτό και το ίδιο το φαινόμενο ονομάστηκε «ηλεκτρισμός μέσω επιρροής» ή «ηλεκτρική επαγωγή». Τα φορτία που λαμβάνονται μέσω ηλεκτρικής επαγωγής ονομάζονται επαγόμενα ή επαγόμενα. Τα φύλλα που αιωρούνται στη μέση του σώματος, στα σημεία α’ και β’, δεν αποκλίνουν. Αυτό σημαίνει ότι τα επαγόμενα φορτία προκύπτουν μόνο στα άκρα του σώματος και η μέση του παραμένει ουδέτερη ή αφόρτιστη. Φέρνοντας μια ηλεκτρισμένη γυάλινη ράβδο στα φύλλα που αιωρούνται στα σημεία α και β, είναι εύκολο να επαληθευτεί ότι τα φύλλα στο σημείο β απωθούνται από αυτήν και ότι τα φύλλα στο σημείο α έλκονται. Αυτό σημαίνει ότι στο απομακρυσμένο άκρο του αγωγού εμφανίζεται ένα φορτίο της ίδιας πινακίδας όπως στη σφαίρα και σε κοντινά μέρη προκύπτουν φορτίσεις διαφορετικής πινακίδας. Αφαιρώντας τη φορτισμένη μπάλα, θα δούμε ότι τα φύλλα θα κατέβουν. Το φαινόμενο εξελίσσεται με εντελώς παρόμοιο τρόπο αν επαναλάβουμε το πείραμα φορτίζοντας αρνητικά την μπάλα (για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας κερί στεγανοποίησης).

Από την άποψη της ηλεκτρονικής θεωρίας, αυτά τα φαινόμενα εξηγούνται εύκολα από την ύπαρξη ελεύθερων ηλεκτρονίων σε έναν αγωγό. Όταν ένα θετικό φορτίο εφαρμόζεται σε έναν αγωγό, τα ηλεκτρόνια έλκονται σε αυτόν και συσσωρεύονται στο πλησιέστερο άκρο του αγωγού. Ένας ορισμένος αριθμός «πλεονάζοντος» ηλεκτρονίων εμφανίζεται πάνω του και αυτό το τμήμα του αγωγού φορτίζεται αρνητικά. Στο μακρινό άκρο υπάρχει έλλειψη ηλεκτρονίων και, επομένως, περίσσεια θετικών ιόντων: εδώ εμφανίζεται ένα θετικό φορτίο.

Όταν ένα αρνητικά φορτισμένο σώμα πλησιάζει έναν αγωγό, τα ηλεκτρόνια συσσωρεύονται στο μακρινό άκρο και μια περίσσεια θετικών ιόντων παράγεται στο κοντινό άκρο. Αφού αφαιρεθεί το φορτίο που προκαλεί την κίνηση των ηλεκτρονίων, κατανέμονται και πάλι σε όλο τον αγωγό, έτσι ώστε όλα τα μέρη του να είναι ακόμα αφόρτιστα.

Η κίνηση των φορτίων κατά μήκος του αγωγού και η συσσώρευσή τους στα άκρα του θα συνεχιστεί έως ότου η επίδραση των υπερβολικών φορτίων που σχηματίζονται στα άκρα του αγωγού εξισορροπεί τις ηλεκτρικές δυνάμεις που προέρχονται από τη σφαίρα, υπό την επίδραση των οποίων συμβαίνει η ανακατανομή των ηλεκτρονίων. Η απουσία φορτίου στο μέσο του σώματος δείχνει ότι οι δυνάμεις που προέρχονται από τη σφαίρα και οι δυνάμεις με τις οποίες τα υπερβολικά φορτία που συσσωρεύονται στα άκρα του αγωγού δρουν στα ελεύθερα ηλεκτρόνια εξισορροπούνται εδώ.

Τα επαγόμενα φορτία μπορούν να διαχωριστούν εάν, παρουσία φορτισμένου σώματος, ο αγωγός χωριστεί σε μέρη. Μια τέτοια εμπειρία απεικονίζεται στο Σχ. 4. Σε αυτήν την περίπτωση, τα μετατοπισμένα ηλεκτρόνια δεν μπορούν πλέον να επιστρέψουν πίσω μετά την αφαίρεση της φορτισμένης σφαίρας. αφού ανάμεσα στα δύο μέρη του αγωγού υπάρχει διηλεκτρικό (αέρας). Η περίσσεια ηλεκτρονίων κατανέμεται σε όλη την αριστερή πλευρά. η έλλειψη ηλεκτρονίων στο σημείο β αναπληρώνεται εν μέρει από την περιοχή του σημείου β', έτσι ώστε κάθε τμήμα του αγωγού να αποδεικνύεται φορτισμένο: το αριστερό - με φορτίο αντίθετο σε πρόσημο από το φορτίο της μπάλας, το δεξιά - με την ίδια φόρτιση με τη φόρτιση της μπάλας. Δεν αποκλίνουν μόνο τα φύλλα στα σημεία α και β, αλλά και τα προηγουμένως ακίνητα φύλλα στα σημεία α’ και β’.

Burov L.I., Strelchenya V.M. Φυσική από το Α έως το Ω: για φοιτητές, υποψήφιους, καθηγητές. – Μν.: Παράδοξος, 2000. – 560 σελ.

Myakishev G.Ya. Φυσική: Ηλεκτροδυναμική. 10-11 τάξεις: σχολικό βιβλίο. Για εις βάθος μελέτη της φυσικής / Γ.Γ. Myakishev, A.Z. Sinyakov, B.A. Σλόμποντσκοφ. – M.Zh.Bustard, 2005. – 476 p.

Φυσική: Σχολικό βιβλίο. επίδομα 10ης τάξης. σχολείο και προχωρημένα τμήματα μελετημένος φυσικοί/ O. F. Kabardin, V. A. Orlov, E. E. Evenchik και άλλοι; Εκδ. A. A. Pinsky. – 2η έκδ. – Μ.: Εκπαίδευση, 1995. – 415 σελ.

Εγχειρίδιο Δημοτικής Φυσικής: Οδηγός μελέτης. Σε 3 τόμους / Εκδ. Γ.Σ. Landsberg: T. 2. Ηλεκτρισμός και μαγνητισμός. – M: FIZMATLIT, 2003. – 480 σελ.

Εάν τρίψετε μια γυάλινη ράβδο σε ένα φύλλο χαρτιού, η ράβδος θα αποκτήσει την ικανότητα να προσελκύει φύλλα λοφίου, χνούδι και λεπτές ροές νερού. Όταν χτενίζετε στεγνά μαλλιά με πλαστική χτένα, τα μαλλιά έλκονται από τη χτένα. Σε αυτά τα απλά παραδείγματα συναντάμε την εκδήλωση δυνάμεων που ονομάζονται ηλεκτρικές.

Τα σώματα ή τα σωματίδια που δρουν σε γύρω αντικείμενα με ηλεκτρικές δυνάμεις ονομάζονται φορτισμένα ή ηλεκτρισμένα. Για παράδειγμα, η γυάλινη ράβδος που προαναφέραμε, αφού τριφτεί σε ένα κομμάτι χαρτί, ηλεκτρίζεται.

Τα σωματίδια έχουν ηλεκτρικό φορτίο εάν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω ηλεκτρικών δυνάμεων. Οι ηλεκτρικές δυνάμεις μειώνονται με την αύξηση της απόστασης μεταξύ των σωματιδίων. Οι ηλεκτρικές δυνάμεις είναι πολλές φορές μεγαλύτερες από τις δυνάμεις της παγκόσμιας βαρύτητας.

Το ηλεκτρικό φορτίο είναι ένα φυσικό μέγεθος που καθορίζει την ένταση των ηλεκτρομαγνητικών αλληλεπιδράσεων.

Οι ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις είναι αλληλεπιδράσεις μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων ή σωμάτων.

Τα ηλεκτρικά φορτία χωρίζονται σε θετικά και αρνητικά. Τα σταθερά στοιχειώδη σωματίδια - πρωτόνια και ποζιτρόνια, καθώς και ιόντα ατόμων μετάλλου κ.λπ., έχουν θετικό φορτίο. Σταθεροί φορείς αρνητικού φορτίου είναι το ηλεκτρόνιο και το αντιπρωτόνιο.

Υπάρχουν ηλεκτρικά αφόρτιστα σωματίδια, δηλαδή ουδέτερα: νετρόνιο, νετρίνο. Αυτά τα σωματίδια δεν συμμετέχουν σε ηλεκτρικές αλληλεπιδράσεις, αφού το ηλεκτρικό τους φορτίο είναι μηδενικό. Υπάρχουν σωματίδια χωρίς ηλεκτρικό φορτίο, αλλά ηλεκτρικό φορτίο δεν υπάρχει χωρίς σωματίδιο.

Τα θετικά φορτία εμφανίζονται σε γυαλί τριμμένο με μετάξι. Ο εβονίτης που τρίβεται στη γούνα έχει αρνητικά φορτία. Τα σωματίδια απωθούνται με φορτία των ίδιων ζωδίων (όπως τα φορτία), και με διαφορετικά πρόσημα (αντίθετα φορτία) τα σωματίδια έλκονται.

Όλα τα σώματα αποτελούνται από άτομα. Τα άτομα αποτελούνται από έναν θετικά φορτισμένο ατομικό πυρήνα και από αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια που κινούνται γύρω από τον ατομικό πυρήνα. Ο ατομικός πυρήνας αποτελείται από θετικά φορτισμένα πρωτόνια και ουδέτερα σωματίδια - νετρόνια. Τα φορτία σε ένα άτομο κατανέμονται με τέτοιο τρόπο ώστε το άτομο ως σύνολο να είναι ουδέτερο, δηλαδή το άθροισμα των θετικών και αρνητικών φορτίων στο άτομο είναι μηδέν.

Τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια αποτελούν μέρος οποιασδήποτε ουσίας και είναι τα μικρότερα σταθερά στοιχειώδη σωματίδια. Αυτά τα σωματίδια μπορούν να υπάρχουν σε ελεύθερη κατάσταση για απεριόριστο χρόνο. Το ηλεκτρικό φορτίο ενός ηλεκτρονίου και ενός πρωτονίου ονομάζεται στοιχειώδες φορτίο.

Το στοιχειώδες φορτίο είναι το ελάχιστο φορτίο που έχουν όλα τα φορτισμένα στοιχειώδη σωματίδια. Το ηλεκτρικό φορτίο ενός πρωτονίου είναι ίσο σε απόλυτη τιμή με το φορτίο ενός ηλεκτρονίου:

e = 1,6021892(46) * 10-19 C

Το μέγεθος οποιουδήποτε φορτίου είναι πολλαπλάσιο σε απόλυτη τιμή του στοιχειώδους φορτίου, δηλαδή του φορτίου του ηλεκτρονίου. Ηλεκτρόνιο μεταφρασμένο από τα ελληνικά ηλεκτρόνιο - κεχριμπάρι, πρωτόνιο - από το ελληνικό protos - πρώτον, νετρόνιο από το λατινικό neutrum - ούτε το ένα ούτε το άλλο.

Απλά πειράματα για τον ηλεκτρισμό διαφόρων σωμάτων απεικονίζουν τα ακόλουθα σημεία.

1. Υπάρχουν δύο είδη φορτίων: θετικά (+) και αρνητικά (-). Ένα θετικό φορτίο εμφανίζεται όταν το γυαλί τρίβεται με το δέρμα ή το μετάξι και ένα αρνητικό φορτίο εμφανίζεται όταν το κεχριμπάρι (ή ο εβονίτης) τρίβεται με το μαλλί.

2. Χρεώσεις (ή φορτισμένα σώματα) αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Ίδιες χρεώσειςσπρώξτε μακριά, και σε αντίθεση με τις χρεώσειςέλκονται.

3. Η κατάσταση ηλεκτροδότησης μπορεί να μεταφερθεί από το ένα σώμα στο άλλο, κάτι που σχετίζεται με τη μεταφορά ηλεκτρικού φορτίου. Σε αυτή την περίπτωση, ένα μεγαλύτερο ή μικρότερο φορτίο μπορεί να μεταφερθεί στο σώμα, δηλαδή το φορτίο έχει μέγεθος. Όταν ηλεκτρίζονται από την τριβή, και τα δύο σώματα αποκτούν φορτίο, το ένα είναι θετικό και το άλλο αρνητικό. Πρέπει να τονιστεί ότι οι απόλυτες τιμές των φορτίων των σωμάτων που ηλεκτρίζονται από την τριβή είναι ίσες, κάτι που επιβεβαιώνεται από πολυάριθμες μετρήσεις φορτίων με χρήση ηλεκτρομέτρων.

Κατέστη δυνατό να εξηγηθεί γιατί τα σώματα ηλεκτρίζονται (δηλαδή φορτίζονται) κατά την τριβή μετά την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου και τη μελέτη της δομής του ατόμου. Όπως γνωρίζετε, όλες οι ουσίες αποτελούνται από άτομα. Τα άτομα, με τη σειρά τους, αποτελούνται από στοιχειώδη σωματίδια - αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια, θετικά φορτισμένο πρωτόνιακαι ουδέτερα σωματίδια - νετρόνια. Τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια είναι φορείς στοιχειωδών (ελάχιστων) ηλεκτρικών φορτίων.

Στοιχειώδες ηλεκτρικό φορτίο ( μι) - αυτό είναι το μικρότερο ηλεκτρικό φορτίο, θετικό ή αρνητικό, ίσο με την τιμή του φορτίου ηλεκτρονίου:

ε = 1,6021892(46) 10 -19 C.

Υπάρχουν πολλά φορτισμένα στοιχειώδη σωματίδια και σχεδόν όλα έχουν φορτίο +εή -μι, ωστόσο, αυτά τα σωματίδια είναι πολύ βραχύβια. Ζουν λιγότερο από το ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου. Μόνο τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια υπάρχουν σε ελεύθερη κατάσταση επ' αόριστον.

Τα πρωτόνια και τα νετρόνια (νουκλεόνια) αποτελούν τον θετικά φορτισμένο πυρήνα ενός ατόμου, γύρω από τον οποίο περιστρέφονται αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια, ο αριθμός των οποίων είναι ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων, έτσι ώστε το άτομο στο σύνολό του να είναι μια μονάδα παραγωγής ενέργειας.

Υπό κανονικές συνθήκες, τα σώματα που αποτελούνται από άτομα (ή μόρια) είναι ηλεκτρικά ουδέτερα. Ωστόσο, κατά τη διαδικασία της τριβής, μερικά από τα ηλεκτρόνια που έχουν αφήσει τα άτομά τους μπορούν να μετακινηθούν από το ένα σώμα στο άλλο. Οι κινήσεις των ηλεκτρονίων δεν υπερβαίνουν τις διατομικές αποστάσεις. Αλλά εάν τα σώματα διαχωριστούν μετά από τριβή, θα αποδειχθεί ότι είναι φορτισμένα. το σώμα που εγκατέλειψε μερικά από τα ηλεκτρόνια του θα φορτιστεί θετικά και το σώμα που τα απέκτησε θα φορτιστεί αρνητικά.

Έτσι, τα σώματα ηλεκτρίζονται, δέχονται δηλαδή ηλεκτρικό φορτίο όταν χάνουν ή αποκτούν ηλεκτρόνια. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο ηλεκτρισμός προκαλείται από την κίνηση των ιόντων. Σε αυτή την περίπτωση, δεν προκύπτουν νέα ηλεκτρικά φορτία. Υπάρχει μόνο μια διαίρεση των υπαρχόντων φορτίων μεταξύ των ηλεκτριζόντων σωμάτων: μέρος των αρνητικών φορτίων περνά από το ένα σώμα στο άλλο.

Προσδιορισμός χρέωσης.

Πρέπει να τονιστεί ιδιαίτερα ότι το φορτίο είναι αναπόσπαστη ιδιότητα του σωματιδίου. Είναι δυνατό να φανταστεί κανείς ένα σωματίδιο χωρίς φορτίο, αλλά είναι αδύνατο να φανταστεί ένα φορτίο χωρίς σωματίδιο.

Τα φορτισμένα σωματίδια εκδηλώνονται με έλξη (αντίθετα φορτία) ή άπωση (όπως φορτία) με δυνάμεις που είναι πολλές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερες από τις δυνάμεις βαρύτητας. Έτσι, η δύναμη της ηλεκτρικής έλξης ενός ηλεκτρονίου προς τον πυρήνα σε ένα άτομο υδρογόνου είναι 10 39 φορές μεγαλύτερη από τη δύναμη της βαρυτικής έλξης αυτών των σωματιδίων. Η αλληλεπίδραση μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων ονομάζεται ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση, και το ηλεκτρικό φορτίο καθορίζει την ένταση των ηλεκτρομαγνητικών αλληλεπιδράσεων.

Στη σύγχρονη φυσική, το φορτίο ορίζεται ως εξής:

Ηλεκτρικό φορτίο- αυτό είναι ένα φυσικό μέγεθος που είναι πηγή ηλεκτρικού πεδίου, μέσω του οποίου συμβαίνει η αλληλεπίδραση των σωματιδίων με ένα φορτίο.

Αυγή σημείου d είναι το φορτίο του σώματος, το οποίο μπορεί να ληφθεί ως υλικό σημείο.

, Οπου

F/m, Cl 2 /nm 2 – διηλεκτρικό. γρήγορα. κενό

- σχετίζεται. διηλεκτρική σταθερά (>1)

- απόλυτη διηλεκτρική διαπερατότητα. περιβάλλον

Ηλεκτρικό πεδίο– ένα υλικό μέσο μέσω του οποίου λαμβάνει χώρα η αλληλεπίδραση ηλεκτρικών φορτίων.

Ιδιότητες ηλεκτρικού πεδίου:

Χαρακτηριστικά ηλεκτρικού πεδίου:

Μετρήθηκε σε N/C.

Κατεύθυνση– το ίδιο με αυτό της ενεργούσας δύναμης.

Η ένταση δεν εξαρτάταιούτε στην αντοχή ούτε στο μέγεθος του φορτίου δοκιμής.

ΓραφικάΤο ηλεκτρονικό πεδίο αναπαρίσταται χρησιμοποιώντας γραμμές τάσης.

Τύποι πεδίων:

Σταθερό ηλεκτρικό πεδίο– το διάνυσμα τάσης δεν αλλάζει.

Μεταβλητό ηλεκτρικό πεδίο– αλλάζει το διάνυσμα τάσης.

Εργασία που γίνεται από ένα ηλεκτρικό πεδίο για να μετακινήσει ένα φορτίο.

, όπου F είναι δύναμη, S είναι μετατόπιση, - γωνία μεταξύ F και S.

Για ομοιόμορφο πεδίο: η δύναμη είναι σταθερή.

Για ένα μη ομοιόμορφο πεδίο:

-δυνητικός– ενεργειακό χαρακτηριστικό του πεδίου. Μετρημένο σε Volt

Πιθανή διαφορά:

, Οτι

, Που σημαίνει

-πιθανή κλίση.

Για ένα ομοιόμορφο πεδίο: διαφορά δυναμικού - Τάση:

. Μετριέται σε Volt, οι συσκευές είναι βολτόμετρα.

, όπου r είναι το μέγεθος,

- διαπερατότητα του περιβάλλοντος γύρω από το σώμα.

Η ηλεκτρική χωρητικότητα αυξάνεται εάν κάποια σώματα - αγωγοί ή διηλεκτρικά - βρίσκονται κοντά.

Πυκνωτής– συσκευή συσσώρευσης φορτίου. Ηλεκτρική χωρητικότητα:

, όπου S είναι το εμβαδόν των πλακών, d είναι η απόσταση μεταξύ των πλακών.

Μικρή μεταφορά χρέωσης

, η τάση θα αλλάξει σε

, η δουλειά έγινε

. Επειδή

και C =const,

. Επειτα

. Ας ενσωματώσουμε:

Ενέργεια ηλεκτρικού πεδίου:

, όπου V=Sl είναι ο όγκος που καταλαμβάνει το ηλεκτρικό πεδίο

Για ανομοιόμορφο πεδίο:

Ογκομετρική πυκνότητα ηλεκτρικού πεδίου:

. Μετρήθηκε σε J/m 3.

. Μετρήθηκε σε μέτρα Coulomb.

Δίπολο σε ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο.

Οι ακόλουθες δυνάμεις ενεργούν σε κάθε φορτίο του διπόλου:

Και

. Αυτές οι δυνάμεις κατευθύνονται αντίθετα και δημιουργούν μια στιγμή ενός ζεύγους δυνάμεων - μια ροπή:, όπου

M – ροπή F – δυνάμεις που δρουν στο δίπολο

δ – βραχίονας μαρσπιέ – διπολικός βραχίονας

p – διπολική ροπή E – τάση

- γωνία μεταξύ p Eq – φορτίο

Δίπολο σε ανομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο.

Δίπολο ενδογενές πεδίο.

Αλλά. Επειτα:

Έστω το δίπολο στο σημείο Ο και ο βραχίονας μικρός. Επειτα:

Ο τύπος λήφθηκε λαμβάνοντας υπόψη:

Διηλεκτρικά σε ηλεκτρικό πεδίο.

Κατηγορίες διηλεκτρικών:

Μέθοδοι πόλωσης:

Μέθοδος 1 – ηλεκτροχημική πόλωση:

Μέθοδος 2 – πόλωση προσανατολισμού:

Μέθοδος 3 – ηλεκτρονική πόλωση:

Χαρακτηριστικό των μη πολικών μορίων που γίνονται δίπολα. Ωρα χαλάρωσης: = 10 -16 -10 -14 s. Συχνότητα 10 8 MHz.

Μέθοδος 4 – πόλωση ιόντων:

Δύο πλέγματα (Na και Cl) μετατοπίζονται μεταξύ τους.

Ωρα χαλάρωσης:

Μέθοδος 5 – μικροδομική πόλωση:

Ωρα χαλάρωσης: =10 -8 -10 -3 δευτ. Συχνότητα 1KHz

Αριθμητικά χαρακτηριστικά του βαθμού πόλωσης:

Ηλεκτρική ενέργεια– αυτή είναι η διατεταγμένη κίνηση των δωρεάν χρεώσεων σε ύλη ή σε κενό.

Προϋποθέσεις ύπαρξης ηλεκτρικού ρεύματος:

παρουσία δωρεάν χρεώσεων

η παρουσία ηλεκτρικού πεδίου, δηλ. δυνάμεις που ενεργούν με αυτές τις κατηγορίες

Μετρήθηκε σε Amperes.

n – συγκέντρωση φορτίου

q – τιμή χρέωσης

S - περιοχή διατομής του αγωγού

- ταχύτητα κατευθυντικής κίνησης σωματιδίων.

Τωρινή πυκνότητα– η ποσότητα φορτίου που διέρχεται από διατομή 1 m2 σε 1 δευτερόλεπτο.

. Μετρημένο σε A/m2.

- η δύναμη που ασκεί το ιόν από το ηλεκτρικό πεδίο είναι ίση με τη δύναμη τριβής

- κινητικότητα ιόντων

- ταχύτητα κατευθυντικής κίνησης ιόντων = κινητικότητα, ένταση πεδίου

Με βάση τις παρατηρήσεις της αλληλεπίδρασης ηλεκτρικά φορτισμένων σωμάτων, ο Αμερικανός φυσικός Μπέντζαμιν Φράνκλιν ονόμασε ορισμένα σώματα θετικά φορτισμένα και άλλα αρνητικά φορτισμένα. Ανάλογα με αυτό και ηλεκτρικά φορτίαπου ονομάζεται θετικόςΚαι αρνητικός.

Σώματα με παρόμοια φορτία απωθούνται. Σώματα με αντίθετα φορτία έλκονται.

Αυτά τα ονόματα των φορτίων είναι αρκετά συμβατικά και η μόνη τους σημασία είναι ότι τα σώματα με ηλεκτρικά φορτία μπορούν είτε να έλκονται είτε να απωθούνται.

Το πρόσημο του ηλεκτρικού φορτίου ενός σώματος καθορίζεται από την αλληλεπίδραση με το συμβατικό πρότυπο του πρόσημου φορτίου.

Το φορτίο ενός ραβδιού από εβονίτη τριμμένο με γούνα θεωρήθηκε ως ένα από αυτά τα πρότυπα. Πιστεύεται ότι ένα ραβδί εβονίτη, αφού τρίβεται με γούνα, έχει πάντα αρνητικό φορτίο.

Εάν είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί ποιο σημάδι του φορτίου ενός δεδομένου σώματος, φέρεται σε ένα ραβδί εβονίτη, τρίβεται με γούνα, στερεώνεται σε ένα ελαφρύ εναιώρημα και παρατηρείται η αλληλεπίδραση. Εάν το ραβδί απωθείται, τότε το σώμα έχει αρνητικό φορτίο.

Μετά την ανακάλυψη και μελέτη των στοιχειωδών σωματιδίων, αποδείχθηκε ότι αρνητικό φορτίοέχει πάντα ένα στοιχειώδες σωματίδιο - ηλεκτρόνιο.

Ηλεκτρόνιο (από τα ελληνικά - κεχριμπάρι) - ένα σταθερό στοιχειώδες σωματίδιο με αρνητικό ηλεκτρικό φορτίοe = 1,6021892(46) . 10 -19 C, μάζα ηρεμίαςm e =9,1095. 10-19 κιλά. Ανακαλύφθηκε το 1897 από τον Άγγλο φυσικό J. J. Thomson.

Το φορτίο μιας γυάλινης ράβδου τριβής με φυσικό μετάξι λήφθηκε ως πρότυπο θετικού φορτίου. Εάν ένα ραβδί απωθείται από ένα ηλεκτρισμένο σώμα, τότε αυτό το σώμα έχει θετικό φορτίο.

Θετική χρέωσηπάντα έχει πρωτόνιο,που αποτελεί μέρος του ατομικού πυρήνα. Υλικό από τον ιστότοπο

Χρησιμοποιώντας τους παραπάνω κανόνες για να προσδιορίσετε το πρόσημο του φορτίου ενός σώματος, πρέπει να θυμάστε ότι εξαρτάται από την ουσία των σωμάτων που αλληλεπιδρούν. Έτσι, ένα ραβδί εβονίτη μπορεί να έχει θετικό φορτίο εάν τρίβεται με ένα πανί από συνθετικά υλικά. Μια γυάλινη ράβδος θα έχει αρνητικό φορτίο αν τρίβεται με γούνα. Επομένως, εάν σκοπεύετε να πάρετε αρνητικό φορτίο σε ένα ραβδί εβονίτη, θα πρέπει οπωσδήποτε να το χρησιμοποιείτε όταν το τρίβετε με γούνα ή μάλλινο ύφασμα. Το ίδιο ισχύει και για την ηλεκτροδότηση μιας γυάλινης ράβδου, η οποία τρίβεται με ένα πανί από φυσικό μετάξι για να αποκτήσει θετικό φορτίο. Μόνο το ηλεκτρόνιο και το πρωτόνιο έχουν πάντα και αναμφισβήτητα αρνητικά και θετικά φορτία, αντίστοιχα.

Αυτή η σελίδα περιέχει υλικό ανά θέμα.

Σώματα με παρόμοια φορτία απωθούνται. Σώματα με αντίθετα φορτία έλκονται.

Θετική χρέωσηπάντα έχει πρωτόνιο,που αποτελεί μέρος του ατομικού πυρήνα. Υλικό από τον ιστότοπο

Σε αυτή τη σελίδα υπάρχει υλικό για τα ακόλουθα θέματα:

Ποιο είναι το συμβατικό πρότυπο θετικού φορτίου;
Αυτό είναι ένα συμβατικό πρότυπο αρνητικού φορτίου
Το συμβατικό πρότυπο θετικού φορτίου είναι
Ποιο είναι το συμβατικό πρότυπο αρνητικού φορτίου;

Ηλεκτρικό φορτίο - θετικό και αρνητικό. Μεγάλη εγκυκλοπαίδεια πετρελαίου και φυσικού αερίου

Θέματα Κωδικοποιητή Ενιαίου Κράτους Εξετάσεων: ηλεκτρισμός σωμάτων, αλληλεπίδραση φορτίων, δύο είδη φορτίου, νόμος διατήρησης ηλεκτρικού φορτίου.

Δύο είδη χρέωσης

Ηλεκτρισμός σωμάτων

Νόμος διατήρησης του φορτίου

Προσδιορισμός χρέωσης.

Ποιο είναι το συμβατικό πρότυπο θετικού φορτίου;

Αυτό είναι ένα συμβατικό πρότυπο αρνητικού φορτίου

Το συμβατικό πρότυπο θετικού φορτίου είναι

Ποιο είναι το συμβατικό πρότυπο αρνητικού φορτίου;