Што го одредува електричното полнење. Што е наплата? Видови обвиненија и нивна интеракција. Кратка историја на електричното полнење

Дефиниција 1

Многу од оние околу нас физички феноменикои се случуваат во природата не се објаснети во законите на механиката, термодинамиката и молекуларната кинетичка теорија. Ваквите појави се засноваат на влијанието на силите што дејствуваат меѓу телата на растојание и независно од масите на телата кои содејствуваат, што веднаш ја негира нивната можна гравитациска природа. Овие сили се нарекуваат електромагнетни.

Дури и старите Грци имаа одредено разбирање за електромагнетните сили. Сепак, дури на крајот на 18 век започна систематско, квантитативно проучување на физичките феномени поврзани со електромагнетната интеракција на телата.

Дефиниција 2

Благодарение на напорната работа големо количествонаучниците во 19 век го завршија создавањето на сосема нова хармонична наука која се занимаваше со проучување на магнетните и електрични појави. Така, една од најважните гранки на физиката го доби името електродинамика.

Електричните и магнетните полиња создадени од електрични полнежи и струи станаа негови главни објекти на проучување.

Концептот на полнење во електродинамиката ја игра истата улога како гравитационата маса во Њутновата механика. Вклучен е во основата на делот и е примарен за него.

Дефиниција 3

Електрично полнење е физичка величина која го карактеризира својството на честичките или телата да влегуваат во интеракции на електромагнетна сила.

Буквите q или Q во електродинамиката обично означуваат електричен полнеж.

Земени заедно, сите познати експериментално докажани факти ни даваат можност да ги извлечеме следните заклучоци:

Дефиниција 4

Постојат два вида електрични полнежи. Овие се конвенционално наречени позитивни и негативни полнежи.

Дефиниција 5

Обвиненијата може да се пренесат (на пример, преку директен контакт) помеѓу телата. Електричниот полнеж, за разлика од масата на телото, не е негова интегрална карактеристика. Едно специфично тело под различни услови може да земе различно значењенаплаќаат.

Дефиниција 6

Како обвиненијата одбиваат, за разлика од обвиненијата привлекуваат. ВО овој фактСе појавува уште една фундаментална разлика помеѓу електромагнетните и гравитационите сили. Гравитациони силисекогаш претставуваат привлечни сили.

Законот за зачувување на електричното полнење е еден од основните закони на природата.

Во изолиран систем, алгебарскиот збир на обвиненијата на сите тела е константен:

q 1 + q 2 + q 3 + . . . + q n = c o n s t.

Дефиниција 7

Законот за зачувување на електричното полнење вели дека во затворен систем на тела не може да се набљудуваат процесите на создавање или исчезнување на обвиненијата од само еден знак.

Од гледна точка модерната наука, носителите на полнеж се елементарни честички. Секој обичен предмет е направен од атоми. Тие се состојат од протони кои носат позитивен полнеж, негативно наелектризирани електрони и неутрални честички - неутрони. Протоните и неутроните се составен дел атомски јадра, се формираат електрони електронска обвивкаатоми. Во модул, електричните полнежи на протон и електрон се еквивалентни и еднакви на вредноста на елементарното полнење e.

Во неутрален атом, бројот на електрони во обвивката и протоните во јадрото се исти. Бројот на која било од дадените честички се нарекува атомски број.

Таквиот атом има способност и да изгуби и да добие еден или повеќе електрони. Кога тоа ќе се случи, неутралниот атом станува позитивно или негативно наелектризиран јон.

Полнењето може да се движи од едно тело до друго само во делови што содржат цел број на елементарни полнежи. Излегува дека електричното полнење на телото е дискретна количина:

q = ± n e (n = 0, 1, 2,...).

Дефиниција 8

Се нарекуваат физички количества кои можат да заземат исклучиво дискретна серија вредности квантизирани.

Дефиниција 9

Основно полнење e претставува квант, односно најмал можен дел од електричното полнење.

Дефиниција 10

Она што донекаде се издвојува од сето горенаведено е фактот на постоењето во модерна физика елементарни честичкит.н кваркови– честички со фракционо полнежи ± 1 3 e и ± 2 3 e.

Сепак, научниците никогаш не биле во можност да ги набљудуваат кварковите во слободна состојба.

Дефиниција 11

За откривање и мерење на електрични полнежи во лабораториски услови, обично се користи електрометар - уред кој се состои од метална прачка и покажувач што може да ротира околу хоризонтална оска (сл. 1. 1. 1).

Прачката со стрела е изолирана од металното тело. Во контакт со шипката на електрометарот, наелектризираното тело предизвикува дистрибуција на електрични полнежи од истиот знак по должината на шипката и стрелката. Влијанието на електричните одбивни сили предизвикува отклонување на иглата под одреден агол, со што може да се одреди полнежот пренесен на електрометарската шипка.

Слика 1. 1 . 1 . Пренос на полнење од наелектризирано тело на електрометар.

Електрометарот е прилично груб инструмент. Неговата чувствителност не дозволува да се проучат силите на интеракција помеѓу обвиненијата. Во 1785 година, за прв пат беше откриен законот за интеракција на стационарни полнежи. Откривачот бил францускиот физичар C. Coulomb. Во своите експерименти, тој ги мерел силите на привлекување и одбивање на наелектризираните топки со помош на уред што го дизајнирал за мерење на електричен полнеж - торзиона рамнотежа (сл. 1, 1, 2), која има исклучително висока чувствителност. Рамномерниот зрак се ротира за 1° под сила од приближно 10 – 9 N.

Идејата за мерењата се засноваше на претпоставката на физичарот дека кога наполнетата топка ќе дојде во контакт со еднакво ненаполнета, постојното полнење на првото ќе се подели на еднакви делови меѓу телата. Така, се доби начин да се промени полнењето на топката за два или повеќе пати.

Дефиниција 12

Во своите експерименти, Кулом ја мерел интеракцијата помеѓу топчињата, чии големини биле значително помали од растојанието што ги дели, поради што можеле да се занемарат. Ваквите наелектризирани тела обично се нарекуваат точка трошоци.

Слика 1. 1 . 2. Кулонов уред.

Слика 1. 1 . 3. Сили на интеракција помеѓу слични и различни обвиненија.

Врз основа на многу експерименти, Кулом го воспостави следниов закон:

Дефиниција 13

Силите на интеракција помеѓу стационарни полнежи се директно пропорционални на производот на модулите на полнежот и обратно пропорционални на квадратот на растојанието меѓу нив: F = k q 1 · q 2 r 2 .

Силите на интеракцијата се одбивни сили со исти знаци на полнеж и привлечни сили со различни знаци (сл. 1, 1, 3), а исто така го почитуваат третиот закон на Њутн:
F 1 → = - F 2 → .

Дефиниција 14

Кулонова или електростатска интеракција е ефектот на стационарни електрични полнежи еден врз друг.

Дефиниција 15

Се нарекува гранката на електродинамиката посветена на проучувањето на Кулоновата интеракција електростатика.

Кулоновиот закон може да се примени на точки наелектризирани тела. Во пракса, целосно е задоволено ако димензиите на наелектризираните тела може да се занемарат поради растојанието помеѓу предметите на интеракција што значително ги надминува.

Коефициентот на пропорционалност k во законот на Кулон зависи од изборот на системот на единици.

Во Меѓународниот систем на симболи, единицата за мерење на електричното полнење е кулонот (K l).

Дефиниција 16

Приврзоке полнењето што минува низ пресекпроводник со јачина на струја од 1 A. Единицата за струја (ампер) во C I е, заедно со единиците за должина, време и маса, основна единица за мерење.

Коефициентот k во системот CI во повеќето случаи се запишува како следниов израз:

k = 1 4 π ε 0 .

Во кој ε 0 = 8,85 · 10 - 12 K l 2 N · m 2 е електричната константа.

Во системот C I, елементарното полнење e е еднакво на:

e = 1,602177 10 - 19 K l ≈ 1,6 10 - 19 K l.

Врз основа на искуството, можеме да кажеме дека силите на Кулоновата интеракција го почитуваат принципот на суперпозиција.

Теорема 1

Ако наелектризираното тело е во интеракција истовремено со неколку наелектризирани тела, тогаш добиената сила што дејствува на ова тело е еднаква на векторска сумасилите што дејствуваат на ова тело од сите други наелектризирани тела.

На слика 1. 1 . 4, користејќи го примерот на електростатската интеракција на три наелектризирани тела, е објаснет принципот на суперпозиција.

Слика 1. 1 . 4 . Принцип на суперпозиција електростатички сили F → = F 21 → + F 31 → ; F 2 → = F 12 → + F 32 → ; F 3 → = F 13 → + F 23 → .

Слика 1. 1 . 5 . Модел на интеракција на точкести полнежи.

Иако принципот на суперпозиција е основен закон на природата, неговата употреба бара одредена претпазливост кога се применува на интеракцијата на наелектризираните тела со конечни димензии. Пример за нив би биле две спроводливи наполнети топки 1 и 2. Ако друга наполнета топка се доведе до сличен систем кој се состои од две наполнети топки, тогаш интеракцијата помеѓу 1 и 2 ќе претрпи промени поради прераспределбата на полнежите.

Принципот на суперпозиција претпоставува дека силите на електростатско заемодејство помеѓу било кои две тела не зависат од присуството на други наелектризирани тела, под услов распределбата на полнежите да е фиксна (дадена).

Доколку забележите грешка во текстот, означете ја и притиснете Ctrl+Enter

Мораме буквално да ги олупиме свежо испраните алишта од машината за сушење една од друга, или кога едноставно не можеме да ја наелектризираме и буквално да стоиме на крајот на косата. Кој не се обидел да обеси балондо таванот откако ќе го триете со главата? Оваа привлечност и одбивност е манифестација статична струја. Таквите акции се нарекуваат електрификација.

Статичкиот електрицитет се објаснува со неговото постоење во природата Електрично полнење. Полнењето е интегрално својство на елементарните честички. Полнењето што се појавува на стаклото кога се трие со свила се нарекува конвенционално позитивен, а полнежот што произлегува од ебонитот при триење со волна е негативен.

Да разгледаме атом. Атомот се состои од јадро и електрони кои летаат околу него (сини честички на сликата). Јадрото е составено од протони (црвени) и неутрони (црни).

.

Носител на негативен полнеж е електрон, позитивен полнеж е протон. Неутронот е неутрална честичка и нема полнеж.

Големината на елементарното полнење - електрон или протон, има константна вредност и е еднаква на

Целиот атом е неутрално наполнет ако бројот на протони се совпаѓа со бројот на електрони. Што се случува ако еден електрон се откине и одлета? Атомот ќе има еден протон повеќе, односно ќе има повеќе позитивни честички од негативни. Таквиот атом се нарекува позитивен јон. И ако се приклучи уште еден електрон, добиваме негативен јон. Електроните, откако ќе се откачат, можеби нема повторно да се спојат, но се движат слободно некое време, создавајќи негативен полнеж. Така, слободните носители на полнеж во супстанцијата се електрони, позитивни јони и негативни јони.

За да има слободен протон, јадрото мора да биде уништено, а тоа значи уништување на целиот атом. Ние нема да ги разгледаме таквите методи за добивање електрични полнежи.

Телото станува наелектризирано кога содржи вишок на една или друга наелектризирани честички (електрони, позитивни или негативни јони).

Количината на полнење на телото е повеќекратна од елементарното полнење. На пример, ако едно тело има 25 слободни електрони, а останатите атоми се неутрални, тогаш телото е негативно наелектризирано и неговото полнење е . Елементарното полнење не е деливо - ова својство се нарекува дискретност

Како обвиненија (два позитивни или две негативни) одбивност, спротивно (позитивно и негативно) - се привлечени

Точка полнење- е материјална точка која има електричен полнеж.

Закон за зачувување на електричен полнеж

Затворен систем на тела во електрична енергија е систем на тела кога нема размена на електрични полнежи помеѓу надворешни тела.

Алгебарскиот збир на електричните полнежи на телата или честичките останува константен за време на сите процеси што се случуваат во електрично затворен систем.

Сликата покажува пример на законот за зачувување на електричното полнење. На првата слика има две тела со спротивни полнежи. Втората слика ги прикажува истите тела по контакт. На третата слика, трето неутрално тело беше внесено во електрично затворен систем и телата беа доведени во интеракција едни со други.

Во секоја ситуација, алгебарскиот збир на полнежот (земајќи го предвид знакот на полнење) останува константен.

Главната работа што треба да се запамети

1) Елементарен електричен полнеж - електрон и протон
2) Количината на елементарното полнење е константна
3) Позитивни и негативни полнежи и нивната интеракција
4) Носачи на слободен полнеж се електрони, позитивни јони и негативни јони
5) Електричното полнење е дискретно
6) Закон за зачувување на електричен полнеж

Електрично полнење– физичка големина што ја карактеризира способноста на телата да влегуваат во електромагнетни интеракции. Измерено во Куломб.

Елементарно електрично полнење– минималниот полнеж што го имаат елементарните честички (протон и електронски полнеж).

д= Кл

Телото има полнење, значи дека има дополнителни или недостасуваат електрони. Оваа наплата е назначена q = не. (тоа е еднакво на бројот на елементарни обвиненија).

Наелектризирајте го телото– создава вишок и недостаток на електрони. Методи: електрификација со триењеИ електрификација преку контакт.

Точка зора d е полнење на телото, што може да се земе како материјална точка.

Тест полнење () – точка, мало полнење, секогаш позитивно – се користи за истражување електрично поле.

Закон за зачувување на надоместокот: во изолиран систем, алгебарскиот збир на обвиненијата на сите тела останува константен за какви било интеракции на овие тела едни со други.

Кулонов закон: силите на интеракција помеѓу две точки полнежи се пропорционални на производот на овие полнежи, обратно пропорционални на квадратот на растојанието меѓу нив, зависат од својствата на медиумот и се насочени по права линија што ги поврзува нивните центри..

, Каде
F/m, Cl 2 /nm 2 – диелектрик. брзо. вакуум

- се однесува. диелектрична константа (>1)

- апсолутна диелектрична пропустливост. животната средина

Електрично поле– материјален медиум преку кој настанува интеракцијата на електричните полнежи.

Карактеристики на електричното поле:

Карактеристики на електричното поле:

Напнатост (Е) – векторска количина, еднаква на силата, дејствувајќи на единица тест полнеж поставен во дадена точка.

Измерено во N/C.

Насока– исто како онаа на дејствувачката сила.

Тензијата не зависиниту на јачината ниту на големината на тест полнежот.

Суперпозиција на електрични полиња: јачината на полето создадена од неколку полнежи е еднаква на векторскиот збир на јачините на полето на секое полнење:

ГрафичкиЕлектронското поле е претставено со помош на линии за затегнување.

Линија на тензија– права чија тангента во секоја точка се совпаѓа со насоката на векторот на затегнување.

Својства на тензичните линии: не се сечат, низ секоја точка може да се повлече само една линија; тие не се затворени, оставаат позитивен полнеж и влегуваат во негативен или се распаѓаат во бесконечноста.

Видови полиња:

Еднообразно електрично поле– поле чиј вектор на интензитет во секоја точка е ист по големина и правец.

Нерамномерно електрично поле– поле чиј вектор на интензитет во секоја точка е нееднаков по големина и правец.

Постојано електрично поле– векторот на напнатост не се менува.

Променливо електрично поле– се менува векторот на напнатост.

Работа направена од електрично поле за придвижување на полнеж.

, каде што F е сила, S е поместување, - агол помеѓу F и S.

За еднообразно поле: силата е константна.

Работата не зависи од обликот на траекторијата; работата направена за движење по затворена патека е нула.

За неуниформно поле:

Потенцијал на електрично поле– односот на работата што ја врши полето, поместувајќи го тест електричното полнење до бесконечност, до големината на ова полнење.

- потенцијал– енергетска карактеристика на полето. Измерено во волти

Потенцијална разлика:

Ако
, Тоа

, Средства

- потенцијален градиент.

За еднообразно поле: потенцијална разлика - Напон:

. Се мери во Волти, уредите се волтметри.

Електричен капацитет– способност на телата да акумулираат електричен полнеж; односот на полнежот и потенцијалот, кој е секогаш константен за даден проводник.

.

Не зависи од полнењето и не зависи од потенцијалот. Но, тоа зависи од големината и обликот на проводникот; за диелектричните својства на медиумот.

, каде r е големината,
- пропустливост на околината околу телото.

Електричниот капацитет се зголемува ако во близина има некои тела - спроводници или диелектрици.

Кондензатор– уред за акумулирање полнење. Електричен капацитет:

Рамен кондензатор– две метални плочи со диелектрик меѓу нив. Електричен капацитет на рамен кондензатор:

, каде што S е плоштината на плочите, d е растојанието помеѓу плочите.

Енергија на наполнет кондензатореднаква на работата што ја врши електричното поле при пренос на полнеж од една плоча на друга.

Мал пренос на полнење
, напонот ќе се промени во
, работата е завршена
. Бидејќи
, и C = const,
. Потоа
. Ајде да се интегрираме:

Енергија на електричното поле:
, каде V=Sl е волуменот окупиран од електричното поле

За нерамномерно поле:
.

Волуметриска густина на електричното поле:
. Измерено во J/m 3.

Електричен дипол– систем кој се состои од два еднакви, но спротивни по знак, точкасти електрични полнежи кои се наоѓаат на одредено растојание еден од друг (диполен крак - l).

Главната карактеристика на дипол е диполен момент– вектор еднаков на производот на полнежот и диполскиот крак, насочен од негативниот полнеж кон позитивниот. Назначен
. Измерено во кулон метри.

Дипол во еднообразно електрично поле.

Следниве сили дејствуваат на секое полнење на диполот:
И
. Овие сили се обратно насочени и создаваат момент на пар сили - вртежен момент: , каде

M – вртежен момент F – сили кои делуваат на диполот

d – силувачка рака l – диполен крак

p – диполен момент E – напнатост

- агол помеѓу p и E q – полнење

Под влијание на вртежен момент, диполот ќе се ротира и ќе се израмни во насока на линиите на затегнување. Векторите p и E ќе бидат паралелни и еднонасочни.

Дипол во нерамномерно електрично поле.

Има вртежен момент, што значи дека диполот ќе се ротира. Но, силите ќе бидат нееднакви, а диполот ќе се пресели таму каде што силата е поголема.

- градиент на напнатост. Колку е поголем градиентот на затегнување, толку е поголема страничната сила што го влече диполот. Диполот е ориентиран по линиите на сила.

Дипол внатрешно поле.

Но. Потоа:

.

Нека диполот е во точката О, а неговата рака мала. Потоа:

.

Формулата е добиена земајќи ги предвид:

Така, потенцијалната разлика зависи од синусот на полуаголот под кој се видливи диполните точки и проекцијата на диполниот момент на правата линија што ги поврзува овие точки.

Диелектриците во електрично поле.

Диелектрик- супстанца која нема слободни полнења, па затоа не спроведува електрична струја. Меѓутоа, всушност, спроводливоста постои, но таа е занемарлива.

Класи на диелектрик:

со поларни молекули (вода, нитробензен): молекулите не се симетрични, центрите на маса на позитивни и негативни полнежи не се совпаѓаат, што значи дека имаат диполен момент дури и во случај кога нема електрично поле.

Со неполарни молекули(водород, кислород): молекулите се симетрични, центрите на маса на позитивни и негативни полнежи се совпаѓаат, што значи дека немаат диполен момент во отсуство на електрично поле.

кристален (натриум хлорид): комбинација од две подрешетки, од кои едната е позитивно наелектризирана, а другата негативно наелектризирана; во отсуство на електрично поле, вкупниот диполен момент е нула.

Поларизација– процес на просторно раздвојување на полнежите, појава на врзани полнежи на површината на диелектрикот, што доведува до слабеење на полето внатре во диелектрикот.

Методи на поларизација:

Метод 1 – електрохемиска поларизација:

На електродите – движење на катјони и анјони кон нив, неутрализација на супстанции; се формираат области на позитивни и негативни полнежи. Струјата постепено се намалува. Стапката на воспоставување на механизмот за неутрализација се карактеризира со време на релаксација - ова е време во кое емф на поларизација се зголемува од 0 до максимум од моментот на примена на полето. = 10 -3 -10 -2 с.

Метод 2 – ориентациона поларизација:

На површината на диелектрикот се формираат некомпензирани поларни, т.е. се јавува феноменот на поларизација. Напонот во диелектрикот е помал од надворешниот напон. Време на релаксација: = 10 -13 -10 -7 с. Фреквенција 10 MHz.

Метод 3 – електронска поларизација:

Карактеристично за неполарни молекули кои стануваат диполи. Време на релаксација: = 10 -16 -10 -14 с. Фреквенција 10 8 MHz.

Метод 4 - јонска поларизација:

Две решетки (Na и Cl) се поместени една во однос на друга.

Време на релаксација:

Метод 5 – микроструктурна поларизација:

Карактеристично за биолошките структури кога наполнетите и ненаполнетите слоеви се наизменично. Постои прераспределба на јони на полупропустливи или јонски непропустливи прегради.

Време на релаксација: =10 -8 -10 -3 с. Фреквенција 1 KHz

Нумерички карактеристики на степенот на поларизација:

Електрична енергија– ова е наредено движење на бесплатни давачки во материја или во вакуум.

Услови за постоење на електрична струја:

присуство на бесплатни давачки

присуство на електрично поле, т.е. силите кои дејствуваат по овие обвиненија

Тековна сила– вредност еднаква на полнежот што минува низ кој било пресек на проводник по единица време (1 секунда)

Измерено во ампери.

n – концентрација на полнеж

q – износ на наплата

S - површина на пресек на проводникот

- брзина на насочено движење на честичките.

Брзината на движење на наелектризираните честички во електрично поле е мала - 7 * 10 -5 m / s, брзината на ширење на електричното поле е 3 * 10 8 m / s.

Густина на струјата– количината на полнење што поминува низ пресек од 1 m2 за 1 секунда.

. Измерено во A/m2.

- силата што делува на јонот од електричното поле е еднаква на силата на триење

- мобилност на јони

- брзина на насочено движење на јоните = подвижност, јачина на полето

Колку е поголема концентрацијата на јоните, нивниот полнеж и подвижност, толку е поголема специфичната спроводливост на електролитот. Како што се зголемува температурата, подвижноста на јоните се зголемува и електричната спроводливост се зголемува.

Електричниот полнеж е физичката количина, што е својствено за некои елементарни честички. Се манифестира преку силите на привлекување и одбивност помеѓу наелектризираните тела преку електромагнетно поле. Ајде да размислиме физички својстванаплата и видови на давачки.

Општо разбирање на електричниот полнеж

Материјата, која има електрично полнење не е нула, активно комуницира со електромагнетното поле и, пак, го создава ова поле. Интеракцијата на наелектризирано тело со електромагнетно поле е еден од четирите типови на интеракции на сили познати на човекот. Зборувајќи за полнежите и видовите полнежи, треба да се забележи дека од гледна точка на стандардниот модел, електричното полнење ја рефлектира способноста на телото или честичката да разменува носители на електромагнетно поле - фотони - со друго наелектризирано тело или електромагнетно Поле.

Една од важните карактеристики на различните типови полнеж е зачувувањето на нивниот збир во изолиран систем. Односно, вкупното полнење се одржува неопределено долго време, без оглед на видот на интеракцијата што се одвива во системот.

Електричното полнење не е континуирано. Експериментите на Роберт Миликан ја покажаа дискретната природа на електричниот полнеж. Видовите обвиненија што постојат во природата можат да бидат позитивни или негативни.

Позитивни и негативни полнежи

Носители на два вида полнежи се протоните и електроните. Од историски причини, полнежот на електронот се смета за негативен, има вредност -1 и се означува -е. Протонот има позитивен полнеж +1 и е означен +e.

Ако телото содржи повеќе протони отколку електрони, тогаш се смета дека е позитивно наелектризирано. Впечатлив пример за позитивен тип на полнеж во природата е полнењето на стаклена прачка откако ќе се трие со свилена ткаенина. Според тоа, ако телото содржи повеќе електрони од протони, се смета дека е негативно наелектризирано. Овој тип на електрично полнење се забележува на пластичен линијар кога се трие со волна.

Забележете дека полнежот на протонот и електронот, иако е многу мал, не е елементарен. Откриени се кваркови - „градежни блокови“ кои формираат елементарни честички кои имаат полнежи ±1/3 и ±2/3 во однос на полнежот на електронот и протонот.

Единица

Видови обвиненија, и позитивни и негативни, во меѓународен систем SI единиците се мерат во кулони. Полнењето од 1 кулон е многу големо полнење, кое се дефинира како минување низ пресекот на проводникот за 1 секунда при јачина на струја од 1 ампер. Еден приврзок одговара на 6,242 * 10 18 слободни електрони. Тоа значи дека полнежот на еден електрон е -1/(6,242*10 18) = - 1,602*10 -19 кулони. Истата вредност, само со знакот плус, е карактеристична за друг тип на полнеж во природата - позитивното полнење на протонот.

Кратка историја на електричното полнење

Уште од времето на античка Грција, познато е дека ако ја триете кожата на килибар, таа стекнува способност да привлекува светли тела, на пример, слама или птичји пердуви. Ова откритие му припаѓа на грчкиот филозоф Талес од Милет, кој живеел пред 2500 години.

Во 1600 година, англискиот лекар Вилијам Гилберт забележал дека многу материјали се однесуваат како килибар кога се тријат. Зборот „килибар“ на старогрчки звучи како „електрон“. Гилберт почна да го користи овој термин за сите такви појави. Подоцна се појавија и други термини, како што се „електрична енергија“ и „електрично полнење“. Во својата работа, Гилберт исто така можел да прави разлика помеѓу магнетните и електричните феномени.

Откритието за постоењето на привлечност и одбивност помеѓу електрично наелектризираните тела му припаѓа на физичарот Стефан Греј. Првиот научник кој предложи постоење на два вида електрични полнежи беше францускиот хемичар и физичар Шарл Франсоа Дуфај. Феноменот на електричен полнеж беше детално проучен и од Бенџамин Френклин. На крајот на 18 век, францускиот физичар Шарл Аугустин де Кулом го открил својот познат закон.

Сепак, сите овие набљудувања беа во можност да се формулираат во кохерентна теорија за електрична енергија дури до средината на 19 век. Тука треба да се забележи важноста на работата на Мајкл Фарадеј за проучување на процесите на електролиза и Џејмс Максвел, кој целосно ги опиша електромагнетните феномени.

Модерните идеи за природата на електричната енергија и дискретниот електричен полнеж го должат своето постоење на работата на Џозеф Томсон, кој го открил електронот и Роберт Миликан, кој го мери неговиот полнеж.

Магнетен момент и електричен полнеж

Бенџамин Френклин ги идентификуваше видовите на обвиненијата. Има два од нив: позитивни и негативни. Два обвиненија од ист знак одбиваат, а две полнежи од спротивен знак се привлекуваат.

Со доаѓањето на квантната механика и физиката на честичките, се покажа дека покрај електричниот полнеж, честичките имаат и магнетен момент, кој се нарекува спин. Поради електричните и магнетните својства на елементарните честички, во природата постои електромагнетно поле.

Принцип на зачувување на електричен полнеж

Според резултатите од многу експерименти, принципот на зачувување на електричното полнење вели дека не постои начин да се уништи полнежот, ниту да се создаде од ништо, и дека во какви било електромагнетни процеси во изолиран систем, вкупниот електричен полнеж е зачуван.

Како резултат на процесот на електрификација, вкупниот број на протони и електрони не се менува, има само одвојување на полнежите. Може да се појави електричен полнеж во некој дел од системот каде што немало претходно, но целокупното полнење на системот сè уште нема да се промени.

Густина на електричен полнеж

Густината на полнење се однесува на нејзината количина по единица должина, површина или волумен на просторот. Во овој поглед, тие зборуваат за три вида на нејзината густина: линеарна, површинска и волуметриска. Бидејќи постојат два вида полнење, густината може да биде и позитивна и негативна.

И покрај фактот што електричното полнење е квантизирано, односно дискретно, во голем број експерименти и процеси бројот на неговите носители е толку голем што може да се смета дека се рамномерно распоредени низ телото. Ова добро приближување ни овозможува да добиеме голем број важни експериментални закони за електричните појави.

Додека го проучувал однесувањето на две точки полнежи на торзиона рамнотежа, односно оние за кои растојанието меѓу нив значително ги надминува нивните димензии, Чарлс Кулон во 1785 година го открил законот за заемно дејство помеѓу електричните полнежи. Научникот го формулирал овој закон на следниов начин:

Големината на секоја сила со која комуницираат две точки полнежи во мирување е директно пропорционална на производот на нивните електрични полнежи и обратно пропорционална на квадратот на растојанието што ги одвојува. Силите на интеракцијата се насочени по линијата што ги поврзува наелектризираните тела.

Забележете дека Кулоновиот закон не зависи од видот на полнежот: менувањето на знакот на полнежот само ќе ја смени насоката на дејството на силата кон спротивното, додека ќе го задржи нејзиниот модул. Коефициентот на пропорционалност во Кулонов закон зависи од диелектричната константа на медиумот во кој се разгледуваат полнежите.

Така, формулата за Кулоновата сила е напишана во следнава форма: F = k*q 1 *q 2 /r 2, каде што q 1, q 2 се големини на полнежите, r е растојанието помеѓу полнежите, k = 9*10 9 N*m 2 /Cl 2 - коефициент на пропорционалност за вакуум.

Константата k низ универзалната диелектрична константа ε 0 и диелектричната константа на материјалот ε се изразува на следниов начин: k = 1/(4*pi*ε*ε 0), овде pi е бројот pi, а ε > 1 за било кој медиум.

Кулоновиот закон не е валиден во следниве случаи:

• кога наелектризираните честички почнуваат да се движат, а особено кога нивните брзини се приближуваат до брзината на светлината;
• кога растојанието помеѓу полнежите е мало во споредба со нивните геометриски димензии.

Интересно е да се забележи дека математичка формаКулоновиот закон се совпаѓа со законот за универзална гравитација, во кој улогата на електричен полнеж ја игра масата на телото.

Методи на пренос на електричен полнеж и електрификација

Електрификацијата се подразбира како процес како резултат на кој електрично неутрално тело стекнува полнеж без нула. Овој процес е поврзан со движењето на елементарните носители на полнеж, најчесто електрони. Можете да го наелектризирате телото користејќи ги следниве методи:

• Како резултат на контакт. Ако наелектризираното тело допре друго тело кое се состои од спроводлив материјал, тој ќе добие електричен полнеж.
• Триење на изолатор против друг материјал.
• Електрична индукција. Суштината на овој феномен е прераспределбата на електричните полнежи во телото поради влијанието на електричните надворешно поле.
• Фотоелектричниот ефект е феномен во кој електроните се исфрлаат од солиднапоради влијанието врз него електромагнетно зрачење.
• Електролиза. Физички и хемиски процес кој се јавува во топи и раствори на соли, киселини и алкалии.
• Термоелектричен ефект. Во овој случај, електрификацијата се јавува поради температурните градиенти во телото.

Сите тела во светот околу нас се состојат од два вида стабилни честички - протони, позитивно наелектризирани и електрони, кои имаат ист полнеж и негативен знак. Бројот на електрони е еднаков на бројот на протони. Затоа Универзумот е електрично неутрален.

Бидејќи електронот и протонот никогаш ( барем во последните 14 милијарди години) не се распаѓајте, тогаш Универзумот не може да ја наруши својата неутралност со какви било човечки влијанија. Сите тела обично се и електрично неутрални, односно содржат ист број електрони и протони.

За да се направи тело наелектризирано, потребно е да се отстрани од него, пренесувајќи го на друго тело или да се додаде на него, земајќи од друго тело одреден број N на електрони или протони. Набојот на телото ќе стане еднаков на Не. Неопходно е да се запамети ( она што обично се заборава), дека истиот полнеж од спротивниот знак (Ne) неизбежно се формира на друго тело (или тела). Со триење на стапче од ебонит со волна, го полниме не само ебонитот, туку и волната, пренесувајќи некои електрони од еден на друг.

Изјавата за привлекување на две тела со идентични спротивни полнежи според принципите на верификација и фалсификување е научна, бидејќи може, во принцип, експериментално да се потврди или побие. Овде експериментот може да се изврши чисто, без вклучување на трети тела, со едноставно пренесување на дел од електроните или протоните од едно експериментално тело на друго.

Сосема поинаква е сликата со изјавата за одбивање на слични обвиненија. Факт е дека само две, на пример позитивно, полнење q1, q2 за спроведување на експериментот не може да се создаде, бидејќи кога се обидувате да ги создадете секогаш е неизбежно се појавува трета, негативен полнеж q3 = -(qi + q2). Затоа, не мора двајца да учествуваат во експериментот, и три пријави. Во принцип е невозможно да се спроведе експеримент со две истоимени обвиненија.

Затоа, изјавата на Кулон за одбивање на слични обвиненија според споменатите принципи е ненаучна.

Од истата причина, експеримент со два полнежи со различни знаци q1, - q2 е невозможен ако овие полнежи не се еднакви еден на друг. Овде неизбежно се појавува трето полнење q3 = q1 - q2, кое учествува во интеракцијата и влијае на добиената сила.

Присуството на трето обвинение е заборавено и не е земено предвид од страна на слепите поддржувачи на Кулон. Две тела со идентични полнежи со спротивни знаци можат да се создадат со кршење на атомите на два наелектризирани дела и пренесување на овие делови од едно тело на друго. Со таква празнина мора да се работи и да се троши енергија. Секако, наполнетите делови ќе имаат тенденција да се вратат во првобитната состојба со помалку енергија и да се поврзат, односно да се привлекуваат еден со друг.

Од гледна точка на интеракцијата со краток дострел, секоја интеракција претпоставува присуство на размена на нешто материјално помеѓу телата кои содејствуваат, а моменталното дејство на далечина и телекинезата се невозможни. Електростатските интеракции помеѓу полнежите се вршат со постојано електрично поле. Не знаеме што е тоа, но можеме со сигурност да кажеме дека полето е материјално, бидејќи има енергија, маса, импулс и терминална брзинадистрибуција.

Линиите на сила усвоени за да го претстават електричното поле излегуваат од едно полнење (позитивно) и не можат да се прекинат во празнина, но секогаш влегуваат во друго (негативно) полнење. Тие се протегаат како пипала од едно полнење до друго, поврзувајќи ги. За да се намали енергијата на системот за полнење, волуменот окупиран од полето се стреми кон минимум. Затоа, испружените „пипала“ на електричното поле секогаш имаат тенденција да се собираат, како еластични еластични ленти кои се протегаат за време на полнењето. Токму поради оваа контракција настанува привлекување на различни обвиненија. Силата на привлекување може да се измери експериментално. Го дава законот на Кулон.

Сосема друга работа е во случајот со истоимените обвиненија.Вкупното електрично поле од два полнежи го напушта секој од нив и оди до бесконечност, а контактот помеѓу полињата на едниот и другиот полнеж не се постигнува. Еластичните „пипала“ на едното полнење не стигнуваат до другото. Затоа, нема директно материјално влијание на едно полнење на друго, немаат со што да комуницираат.Затоа што не ја препознаваме телекинезата, не може да има одбивност.

Како тогаш можеме да ја објасниме дивергенцијата на сечилата на елероскопот и одбивноста на полнежот забележана во експериментите на Кулон? Да се ​​потсетиме дека кога создаваме два позитивни полнежи за нашето искуство, неизбежно формираме негативен полнеж во околниот простор.

Овде привлечноста кон него е погрешна и се зема за одбивност.