In der Natur lässt sich nicht alles aus Sicht der Mechanik, MKT und Thermodynamik erklären, es gibt auch elektromagnetische Phänomene, die auf den Körper einwirken, obwohl sie nicht von ihrer Masse abhängen. Die Fähigkeit von Körpern, elektromagnetische Felder zu erzeugen, wird durch eine physikalische Skalargröße charakterisiert – eine elektrische Ladung. Es wurde erstmals 1785 in Coulombs Gesetz eingeführt, aber schon vor unserer Zeitrechnung wurde auf seine Existenz aufmerksam gemacht. In diesem Artikel erklären wir Ihnen in einfachen Worten, was eine elektrische Ladung ist und wie sie gemessen wird.
Inhalt:
- Geschichte der Entdeckungen
- Theoretische Informationen
- Was wird gemessen
- Leiter, Halbleiter und Dielektrika
- Wie sich die Interaktion ausdrückt
- Messmethoden
Geschichte der Entdeckungen
Schon in der Antike wurde festgestellt, dass der Stein beim Reiben von Bernstein auf Seide beginnt, leichte Gegenstände anzuziehen. William Hilbert studierte diese Experimente bis zum Ende des 16. Jahrhunderts. Im Bericht über die geleistete Arbeit werden Objekte, die andere Körper anziehen können, als elektrifiziert bezeichnet.
Die nächsten Entdeckungen im Jahr 1729 wurden von Charles Dufay gemacht, der das Verhalten von Körpern beobachtete, wenn sie an unterschiedlicher Materie reiben. Damit bewies er die Existenz von zwei Arten von Ladungen: Die erste entsteht beim Reiben von Harz gegen Wolle und die zweite beim Reiben von Glas gegen Seide. Logischerweise nannte er sie „harzig“ und „glasig“. Auch Benjamin Franklin untersuchte dieses Thema und führte die Konzepte der positiven und negativen Ladung ein. In der Abbildung - B. Franklin fängt einen Blitz ein.
Charles Coulomb, dessen Porträt unten abgebildet ist, entdeckte das Gesetz, das später genannt wurde Coulomb-Gesetz. Er beschrieb die Wechselwirkung zweier Punktladungen. Er konnte den Wert auch messen und erfand dafür eine Torsionswaage, über die wir später noch sprechen werden.
Und schon Anfang des letzten Jahrhunderts bewies Robert Milliken durch die Experimente ihre Diskretion. Dies bedeutet, dass die Ladung jedes Körpers gleich einem ganzzahligen Vielfachen der elementaren elektrischen Ladung ist und das Elektron elementar ist.
Theoretische Informationen
Eine elektrische Ladung ist die Fähigkeit von Körpern, ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen. In der Physik befasst sich die Sektion Elektrostatik mit den Wechselwirkungen von Ladungen, die relativ zum gewählten Trägheitsbezugssystem stationär sind.
Was wird gemessen
Die SI-Maßeinheit heißt "Coulomb" - es ist eine elektrische Ladung, die in 1 Sekunde durch einen Leiterquerschnitt von 1 Ampere fließt.
Die Buchstabenbezeichnung ist Q oder q. Es kann sowohl positive als auch negative Werte annehmen. Der Name ist zu Ehren des Physikers Charles Coulomb, er leitete eine Formel ab, um die Wechselwirkungskräfte zwischen ihnen zu finden, es heißt "Coulombsches Gesetz":
Darin sind q1, q2 die Ladungsmodule, r der Abstand zwischen ihnen, k der Proportionalitätskoeffizient.
Die Formel ähnelt im Prinzip dem Gesetz der Anziehung, sie beschreibt eine solche Wechselwirkung. Es hat die kleinste Masse. Seine elektrische Ladung ist negativ und ist gleich:
-1,6 * 10 ^ (- 19) Cl
Ein Positron ist das Gegenteil eines Elektrons und besteht ebenfalls aus einer positiven Elementarladung.
Abgesehen davon, dass es diskret, quantisiert oder in Portionen gemessen ist, gilt auch das Erhaltungssatz Ladungen, was nahelegt, dass in einem geschlossenen System nur Ladungen von beiden Zeichen. Einfach ausgedrückt - die algebraische (unter Berücksichtigung der Vorzeichen) Summe der Ladungen von Teilchen und Körpern bleibt in einem geschlossenen (isolierten) System immer unverändert. Es ändert sich nicht mit der Zeit oder wenn sich das Teilchen bewegt, es ist während seiner Lebensdauer konstant. Die einfachsten geladenen Teilchen werden herkömmlicherweise mit elektrischen Ladungen verglichen.
Das Gesetz der Erhaltung elektrischer Ladungen wurde erstmals 1843 von Michael Faraday bestätigt. Dies ist eines der grundlegenden Gesetze der Physik.
Leiter, Halbleiter und Dielektrika
Es gibt viele kostenlose Gebühren bei Dirigenten. Sie bewegen sich frei im ganzen Körper. In Halbleitern gibt es fast keine freien Ladungsträger, aber wenn Sie eine kleine Energie auf den Körper übertragen, werden sie gebildet, wodurch der Körper beginnt, einen elektrischen Strom zu leiten, d.h. elektrische Ladungen beginnen sich zu bewegen. Dielektrika sind Stoffe, bei denen die Zahl der freien Träger minimal ist, sodass der Strom nicht durch sie fließen kann oder unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise einer sehr hohen Spannung, auftreten kann.
Wie sich die Interaktion ausdrückt
Elektrische Ladungen ziehen sich an und stoßen sich gegenseitig ab. Dies ist vergleichbar mit der Wechselwirkung von Magneten. Jeder weiß, dass es elektrisiert wird, wenn Sie mit einem Lineal oder Kugelschreiber über Ihr Haar reiben. Wenn Sie es in diesem Zustand zu Papier bringen, bleibt es an elektrifiziertem Kunststoff haften. Bei der Elektrifizierung kommt es zu einer Umverteilung der Ladungen, so dass an einer Körperstelle mehr und an der anderen weniger Ladungen vorhanden sind.
Aus dem gleichen Grund werden Sie manchmal von einem Wollpullover oder anderen Personen getötet, wenn Sie sie berühren.
Ausgabe: elektrische Ladungen mit einem Vorzeichen neigen zueinander und mit verschiedenen - sie werden abgestoßen. Sie fließen von einem Körper zum anderen, wenn sie sich berühren.
Messmethoden
Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, die elektrische Ladung zu messen, werfen wir einen Blick auf einige davon. Das Messgerät wird Torsionswaage genannt.
Coulombs Waage ist eine Torsionswaage seiner Erfindung. Die Bedeutung liegt darin, dass ein Lichtstab mit zwei Kugeln an den Enden und einer stationären geladenen Kugel in einem Gefäß an einem Quarzfaden aufgehängt ist. Das andere Ende des Gewindes ist an der Kappe befestigt. Die stationäre Kugel wird entfernt, um sie aufzuladen, und danach müssen Sie sie wieder in das Gefäß einbauen. Danach beginnt sich das am Faden aufgehängte Teil zu bewegen. Das Gefäß ist mit einer graduierten Skala gekennzeichnet. Das Funktionsprinzip spiegelt sich im Video wider.
Ein weiteres Gerät zur Messung elektrischer Ladung ist das Elektroskop. Es ist wie die vorherigen ein Glasgefäß mit einer Elektrode, auf der zwei Metallfolienblätter befestigt sind. Der geladene Körper wird an das obere Ende der Elektrode gebracht, entlang dessen die Ladung auf die Folie abfließt, wodurch beide Blätter mit dem gleichen Namen aufgeladen werden und sich abzustoßen beginnen. Die Ladungsmenge wird dadurch bestimmt, wie stark sie abgelenkt werden.
Ein Elektrometer ist ein weiteres Messgerät. Besteht aus einer Metallstange und einem rotierenden Pfeil. Wenn ein geladener Körper das Elektrometer berührt, fließen die Ladungen den Stab hinunter zum Pfeil, der Pfeil weicht ab und zeigt einen bestimmten Wert auf der Skala an.
Abschließend empfehlen wir Ihnen, sich ein weiteres nützliches Video zu diesem Thema anzusehen:
Wir haben eine wichtige physikalische Größe betrachtet. Die Lehren darüber erlaubten es, das Wissen über Elektrizität im Allgemeinen erheblich zu erweitern. Der Beitrag zu Wissenschaft und Technik ist sehr bedeutend, und das Anwendungsgebiet dieses Wissens ist mit der Medizin verbunden. Luftionisierer wirken sich positiv auf den menschlichen Körper aus: Sie beschleunigen die Zufuhr von Sauerstoff aus der Luft zu den Zellen. Ein Beispiel für ein solches Gerät ist der Chizhevsky-Kronleuchter. Jetzt wissen Sie, was elektrische Ladung ist und wie sie gemessen wird.
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