A természetben nem magyarázható meg minden a mechanika, az MKT és a termodinamika szemszögéből, vannak elektromágneses jelenségek is, amelyek hatással vannak a testre, miközben nem a tömegüktől függenek. A testek azon képességét, hogy elektromágneses terek forrásává váljanak, egy fizikai skaláris mennyiség – elektromos töltés – jellemzi. Először 1785-ben vezették be a Coulomb-törvényben, de létezésére már korszakunk előtt is felhívták a figyelmet. Ebben a cikkben egyszerű szavakkal elmondjuk, mi az elektromos töltés, és hogyan kell mérni.
Tartalom:
- A felfedezések története
- Elméleti információk
- Mit mérnek
- Vezetők, félvezetők és dielektrikumok
- Hogyan fejeződik ki az interakció
- Mérési módszerek
A felfedezések története
Már az ókorban is észrevették, hogy ha borostyánt dörzsöl a selyemre, a kő elkezdi vonzani magához a könnyű tárgyakat. William Hilbert a 16. század végéig tanulmányozta ezeket a kísérleteket. Az elvégzett munkáról szóló jelentésben azokat a tárgyakat, amelyek más testeket vonzanak, villamosítottnak nevezik.
A következő felfedezéseket 1729-ben Charles Dufay tette, megfigyelve a testek viselkedését, amikor különböző anyagokhoz dörzsölődnek. Így kétféle töltet létezését bizonyította: az első gyanta gyapjúhoz való dörzsölésekor, a második pedig az üveg selyemdörzsölésekor keletkezik. Logikusan "gyantásnak" és "üvegesnek" nevezte őket. Benjamin Franklin is feltárta ezt a kérdést, és bemutatta a pozitív és negatív töltés fogalmát. Az illusztráción - B. Franklin elkapja a villámot.
Charles Coulomb, akinek portréja az alábbiakban látható, felfedezte a törvényt, amelyet később neveztek el Coulomb törvénye. Két ponttöltés kölcsönhatását írta le. Értéket is tudott mérni, és ehhez kitalált egy torziós mérleget, amiről később lesz szó.
És már a múlt század elején Robert Milliken a kísérletek eredményeként bizonyította diszkrétségét. Ez azt jelenti, hogy minden test töltése egyenlő az elemi elektromos töltés egész számú többszörösével, és az elektron elemi.
Elméleti információk
Az elektromos töltés a testek azon képessége, hogy elektromágneses teret hozzanak létre. A fizikában az elektrosztatika szekció a kiválasztott tehetetlenségi vonatkoztatási rendszerhez képest stacionárius töltések kölcsönhatásait vizsgálja.
Mit mérnek
Az SI mértékegységét "Coulomb"-nak hívják - ez egy elektromos töltés, amely 1 másodperc alatt 1 amperes vezetőkeresztmetszeten halad át.
A betűjelölés Q vagy q. Pozitív és negatív értékeket is felvehet. A név Charles Coulomb fizikus tiszteletére származik, ő alkotott egy képletet a köztük lévő kölcsönhatási erők megtalálására, ezt "Coulomb törvényének" nevezik:
Ebben q1, q2 a töltések modulusai, r a köztük lévő távolság, k az arányossági együttható.
A képlet hasonló a vonzás törvényéhez, elvileg egy ilyen kölcsönhatást ír le. Ennek van a legkisebb tömege. Elektromos töltése negatív, és egyenlő:
-1,6 * 10^ (-19) Cl
A pozitron az elektron ellentéte, és egy pozitív elemi töltésből is áll.
Amellett, hogy diszkrét, kvantált vagy részekben mérhető, a megmaradási törvény erre is érvényes. díjak, ami arra utal, hogy zárt rendszerben csak mindkettőt terheli jelek. Egyszerű nyelven - a részecskék és testek töltéseinek algebrai (jeleket figyelembe véve) összege zárt (izolált) rendszerben mindig változatlan marad. Nem változik az idő múlásával, vagy amikor a részecske mozog, állandó az élete során. A legegyszerűbb töltött részecskéket hagyományosan az elektromos töltésekkel hasonlítják össze.
Az elektromos töltések megmaradásának törvényét először Michael Faraday erősítette meg 1843-ban. Ez a fizika egyik alaptörvénye.
Vezetők, félvezetők és dielektrikumok
A vezetékekben sok ingyenes töltés található. Szabadon mozognak az egész testben. A félvezetőkben szinte nincsenek szabad hordozók, de ha egy kis energiát adunk át a testnek, akkor keletkeznek, aminek következtében a test elektromos áramot kezd vezetni, azaz. az elektromos töltések mozogni kezdenek. A dielektrikumok olyan anyagok, amelyekben a szabad hordozók száma minimális, így az áram nem tud átfolyni rajtuk, vagy bizonyos körülmények között, például nagyon nagy feszültség esetén átfolyhat.
Hogyan fejeződik ki az interakció
Az elektromos töltések vonzzák és taszítják egymást. Ez hasonló a mágnesek kölcsönhatásához. Mindenki tudja, hogy ha vonalzót vagy golyóstollat dörzsöl a hajába, az felvillanyozódik. Ha ebben az állapotban papírra viszi, az elektromos műanyagra tapad. A villamosítás során a töltések újraeloszlása megy végbe, így az egyik testrészen több, a másikon kevesebb.
Ugyanebből az okból kifolyólag néha áramütés éri egy gyapjúpulóver vagy más emberek, amikor megérinti őket.
Kimenet: az egy jelű elektromos töltések egymásra hajlanak, a különbözőek pedig - taszítják őket. Egyik testből a másikba áramlanak, amikor egymáshoz érnek.
Mérési módszerek
Az elektromos töltés mérésének számos módja van, nézzünk meg néhányat ezek közül. A mérőeszközt torziós mérlegnek nevezzük.
Coulomb mérlege az ő találmányának torziós mérlege. A jelentés abban rejlik, hogy egy kvarcszálon egy edényben függesztenek fel egy fényrudat, amelynek végén két golyó és egy fixen töltött golyó van. A szál másik vége a kupakhoz van rögzítve. Az álló golyót eltávolítják, hogy töltést adjanak neki, majd vissza kell helyezni az edénybe. Ezt követően a menetre felfüggesztett rész mozogni kezd. Az edényt fokozatos skála jelöli. Működésének elvét a videó tükrözi.
Az elektromos töltés mérésére szolgáló másik eszköz az elektroszkóp. Ez az előzőekhez hasonlóan egy üvegedény elektródával, amelyre két fémfólialap van rögzítve. A feltöltött test az elektróda felső végéhez kerül, amely mentén a töltés lefolyik a fóliára, ennek eredményeként mindkét levél ugyanazzal a névvel töltődik fel, és taszítani kezd. A díj mértékét az határozza meg, hogy mennyit térnek el.
Az elektrométer egy másik mérőeszköz. Egy fémrúdból és egy forgó nyílból áll. Amikor egy feltöltött test megérinti az elektrométert, a töltések lefolynak a rúdon a nyílig, a nyíl eltér, és egy bizonyos értéket jelez a skálán.
Végül javasoljuk, hogy nézzen meg egy másik hasznos videót a témában:
Fontos fizikai mennyiséget vettünk figyelembe. Az erről szóló tanítások lehetővé tették az elektromossággal kapcsolatos ismeretek általános bővítését. A tudományhoz és a technológiához való hozzájárulás meglehetősen jelentős, és ennek a tudásnak az alkalmazási területe az orvostudományhoz kötődik. A légionizátorok pozitív hatással vannak az emberi szervezetre: felgyorsítják az oxigén szállítását a levegőből a sejtekbe. Ilyen eszköz például a Chizhevsky csillár. Most már tudja, mi az elektromos töltés, és hogyan kell mérni.
Kapcsolódó anyagok:
- Hogyan lehet wattot kilowattra konvertálni
- Joule-Lenz törvény egyszerű szavakkal
- Mi az a statikus elektromosság