Sähkövaraus on kappaleiden kyky toimia sähkömagneettisten kenttien lähteenä. Tältä näyttää tärkeän sähkösuureen tietosanakirjallinen määritelmä. Tärkeimmät siihen liittyvät lait ovat Coulombin laki ja varauksen säilyminen. Tässä artikkelissa tarkastelemme sähkövarauksen säilymislakia, yritämme antaa määritelmän yksinkertaisilla sanoilla ja tarjota kaikki tarvittavat kaavat.
Käsite "sähkövaraus"Se esiteltiin ensimmäisen kerran vuonna 1875 tänä vuonna. Sanamuoto Coulombin laki toteaa, että kahden varautuneen hiukkasen välillä vaikuttava voima on suoraan verrannollinen varaukseen ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön.
Tämä tarkoittaa, että siirtämällä varauksia 2 kertaa, niiden vuorovaikutuksen voima pienenee neljä kertaa. Ja tältä se näyttää vektorimuodossa:
Yllä olevan sovellettavuusraja:
- pistemaksut;
- tasaisesti ladatut kappaleet;
- sen toiminta on voimassa suurilla ja lyhyillä etäisyyksillä.
Charles Coulombin ansiot nykyaikaisen sähkötekniikan kehittämisessä ovat suuret, mutta siirrytään artikkelin pääaiheeseen - varauksen säilymisen lakiin. Hän väittää, että kaikkien varattujen hiukkasten summa suljetussa järjestelmässä on muuttumaton. Yksinkertaisesti sanottuna, maksut eivät voi ilmaantua tai kadota vain niin. Samalla se ei muutu ajassa ja se voidaan mitata (tai jakaa, kvantisoida) osissa, jotka ovat alkeissähkövarauksen, eli elektronin, kerrannaisia.
Mutta muista, että eristetyssä järjestelmässä uusia varautuneita hiukkasia ilmaantuu vain tiettyjen voimien vaikutuksesta tai minkä tahansa prosessin seurauksena. Joten ioneja syntyy esimerkiksi kaasujen ionisoitumisen seurauksena.
Jos olet huolissasi kysymyksestä, kuka ja milloin löysi varauksen säilymislain? Sen vahvisti vuonna 1843 suuri tiedemies Michael Faraday. Säilyvyyslain vahvistavissa kokeissa varausten määrä mitataan elektrometreillä, sen ulkonäkö näkyy alla olevassa kuvassa:
Mutta vahvistetaan sanamme käytännössä. Ota kaksi elektrometriä, laita metallilevy yhden sauvaan, peitä se kankaalla. Nyt tarvitsemme toisen metallilevyn dielektriseen kahvaan. Niitä on kolme elektrometrillä makaavalla levyllä, ja ne sähköistyvät. Kun dielektrisellä kahvalla varustettu levy poistetaan, elektrometri näyttää kuinka latautunut se on, kosketamme toista elektrometriä levyllä dielektrisellä kahvalla. Sen nuoli myös poikkeaa. Jos nyt suljemme kaksi elektrometria tangolla dielektristen kahvojen päällä, niiden nuolet palaavat alkuperäiseen asentoonsa. Tämä viittaa siihen, että kokonais- tai tuloksena oleva sähkövaraus on nolla ja sen arvo järjestelmässä pysyy samana.
Tästä seuraa kaava, joka kuvaa sähkövarauksen säilymislakia:
Seuraava kaava sanoo, että tilavuuden sähkövarauksen muutos vastaa pinnan läpi kulkevaa kokonaisvirtaa. Tätä kutsutaan myös "jatkuvuuden yhtälöksi".
Ja jos mennään hyvin pieneen tilavuuteen, saadaan varauksen säilymislaki differentiaalimuodossa.
On myös tärkeää kertoa, miten varaus ja massaluku liittyvät toisiinsa. Aineiden rakenteesta puhuttaessa kuullaan usein sanoja, kuten molekyylit, atomit, protonit ja vastaavat. Joten massaluku on protonien ja neutronien kokonaismäärä, ja protonien ja elektronien lukumäärää ytimessä kutsutaan varausluvuksi. Toisin sanoen varausnumeroa kutsutaan ytimen varaukseksi, ja se riippuu aina sen koostumuksesta. No, elementin massa riippuu sen hiukkasten lukumäärästä.
Lopuksi suosittelemme katsomaan videon, jossa käsitellään tätä koko aihetta yksityiskohtaisemmin:
Näin ollen tarkastelimme lyhyesti sähkövarauksen säilymislakiin liittyviä kysymyksiä. Se on yksi fysiikan peruslaeista yhdessä liikemäärän ja energian säilymisen lakien kanssa. Sen toiminta on virheetöntä, ja ajan kulumisen ja tekniikan kehityksen myötä sen pätevyyttä ei ole mahdollista kumota. Toivomme, että luettuasi selityksen, kaikki tämän lain keskeiset kohdat ovat tulleet sinulle selväksi!
Aiheeseen liittyvät materiaalit:
- Faradayn lait kemiassa ja fysiikassa
- Mitä on itseinduktio
- Gimbalin sääntö, oikea ja vasen käsi
(0)en pidä
(0)