Muatan listrik: apa itu dan bagaimana cara mengukurnya

Di alam, tidak semuanya dapat dijelaskan dari sudut pandang mekanika, MKT dan termodinamika, ada juga fenomena elektromagnetik yang mempengaruhi tubuh, sementara tidak tergantung pada massanya. Kemampuan benda untuk menjadi sumber medan elektromagnetik dicirikan oleh besaran skalar fisik - muatan listrik. Ini pertama kali diperkenalkan dalam hukum Coulomb pada tahun 1785, tetapi perhatian telah ditarik pada keberadaannya bahkan sebelum zaman kita. Pada artikel ini, kami akan memberi tahu Anda dengan kata-kata sederhana apa itu muatan listrik dan bagaimana cara mengukurnya.

Sejarah penemuan

Bahkan di zaman kuno, diketahui bahwa jika Anda mengoleskan amber pada sutra, batu itu akan mulai menarik benda-benda ringan ke dirinya sendiri. William Hilbert mempelajari eksperimen ini hingga akhir abad ke-16. Dalam laporan pekerjaan yang dilakukan, benda yang dapat menarik benda lain disebut dialiri listrik.

Penemuan berikutnya pada tahun 1729 dilakukan oleh Charles Dufay, mengamati perilaku benda-benda ketika mereka bergesekan dengan materi yang berbeda. Dengan demikian, ia membuktikan adanya dua jenis muatan: yang pertama terbentuk ketika resin bergesekan dengan wol, dan yang kedua ketika kaca bergesekan dengan sutra. Logikanya, dia menyebut mereka "resinous" dan "glassy". Benjamin Franklin juga mengeksplorasi masalah ini dan memperkenalkan konsep muatan positif dan negatif. Dalam ilustrasi - B. Franklin menangkap kilat.

Charles Coulomb, yang potretnya ditunjukkan di bawah, menemukan hukum, yang kemudian disebut hukum Coulomb. Dia menggambarkan interaksi dua muatan titik. Dia juga mampu mengukur nilainya dan menemukan keseimbangan torsi untuk ini, yang akan kita bicarakan nanti.

Dan sudah pada awal abad terakhir, Robert Milliken, sebagai hasil dari eksperimen, membuktikan ketidakteraturan mereka. Ini berarti bahwa muatan setiap benda sama dengan kelipatan bilangan bulat dari muatan listrik dasar, dan elektron adalah dasar.

Informasi teoretis

Muatan listrik adalah kemampuan benda untuk menciptakan medan elektromagnetik. Dalam fisika, bagian elektrostatika mempelajari interaksi muatan yang stasioner relatif terhadap kerangka acuan inersia yang dipilih.

Apa yang diukur

Satuan pengukuran SI disebut "Coulomb" - ini adalah muatan listrik yang melewati penampang konduktor 1 Ampere dalam 1 detik.

Penunjukan hurufnya adalah Q atau q. Itu bisa mengambil nilai positif dan negatif. Nama ini untuk menghormati fisikawan Charles Coulomb, ia memperoleh formula untuk menemukan gaya interaksi di antara mereka, yang disebut "Hukum Coulomb":

Di dalamnya, q1, q2 adalah modul muatan, r adalah jarak antara mereka, k adalah koefisien proporsionalitas.

Rumusnya mirip dengan hukum tarik-menarik, pada prinsipnya menggambarkan interaksi semacam itu. Ini memiliki massa terkecil. Muatan listriknya negatif dan sama dengan:

-1.6 * 10 ^ (- 19) Cl

Positron adalah kebalikan dari elektron dan juga terdiri dari satu muatan dasar positif.

Selain diskrit, terkuantisasi, atau diukur dalam porsi, Hukum Kekekalan juga berlaku untuk itu muatan, yang menunjukkan bahwa dalam sistem tertutup hanya muatan keduanya tanda-tanda. Dalam istilah sederhana - aljabar (dengan mempertimbangkan tanda-tanda) jumlah muatan partikel dan benda, dalam sistem tertutup (terisolasi) selalu tetap tidak berubah. Itu tidak berubah dengan waktu atau ketika partikel bergerak, itu konstan selama masa hidupnya. Partikel bermuatan paling sederhana secara konvensional dibandingkan dengan muatan listrik.

Hukum kekekalan muatan listrik pertama kali ditegaskan oleh Michael Faraday pada tahun 1843. Ini adalah salah satu hukum dasar fisika.

Konduktor, semikonduktor dan dielektrik

Ada banyak biaya gratis di konduktor. Mereka bergerak bebas di seluruh tubuh. Hampir tidak ada pembawa bebas dalam semikonduktor, tetapi jika Anda mentransfer energi kecil ke tubuh, mereka terbentuk, akibatnya tubuh mulai menghantarkan arus listrik, mis. muatan listrik mulai bergerak. Dielektrik adalah zat di mana jumlah pembawa bebasnya minimal, sehingga arus tidak dapat mengalir melaluinya atau dalam kondisi tertentu, misalnya, tegangan yang sangat tinggi.

Bagaimana interaksi diekspresikan

Muatan listrik saling tarik menarik dan tolak menolak. Ini mirip dengan interaksi magnet. Semua orang tahu bahwa jika Anda menggosokkan penggaris atau bolpoin ke rambut Anda, itu akan menjadi listrik. Jika Anda membawanya ke kertas dalam keadaan ini, itu akan menempel pada plastik yang dialiri listrik. Selama elektrifikasi, terjadi redistribusi muatan, sehingga ada lebih banyak muatan di satu bagian tubuh, dan lebih sedikit di bagian lain.

Untuk alasan yang sama, Anda terkadang tersengat listrik oleh sweter wol atau orang lain saat Anda menyentuhnya.

Keluaran: muatan listrik dengan satu tanda cenderung satu sama lain, dan dengan yang berbeda - mereka ditolak. Mereka mengalir dari satu tubuh ke tubuh lain ketika mereka saling menyentuh.

Metode pengukuran

Ada beberapa cara untuk mengukur muatan listrik, mari kita lihat beberapa di antaranya. Alat pengukurnya disebut timbangan puntir.

Keseimbangan Coulomb adalah keseimbangan torsi dari penemuannya. Maknanya terletak pada kenyataan bahwa batang ringan dengan dua bola di ujungnya dan satu bola bermuatan stasioner digantungkan dalam bejana di atas seutas benang kuarsa. Ujung benang yang lain melekat pada tutupnya. Bola stasioner dilepas untuk memberikan muatan padanya, setelah itu Anda harus memasangnya kembali ke kapal. Setelah itu, bagian yang tergantung pada utas akan mulai bergerak. Kapal ditandai dengan skala lulus. Prinsip operasinya tercermin dalam video.

Alat lain untuk mengukur muatan listrik adalah elektroskop. Itu, seperti yang sebelumnya, adalah bejana kaca dengan elektroda di mana dua lembar foil logam dipasang. Badan bermuatan dibawa ke ujung atas elektroda, di mana muatan mengalir ke bawah ke foil, sebagai akibatnya, kedua daun akan diisi dengan nama yang sama dan mulai menolak. Jumlah muatan ditentukan oleh seberapa banyak mereka membelokkan.

Elektrometer adalah alat ukur lain. Terdiri dari batang logam dan panah berputar. Ketika benda bermuatan menyentuh elektrometer, muatan mengalir ke bawah batang ke panah, panah menyimpang dan menunjukkan nilai tertentu pada skala.

Terakhir, kami sarankan untuk menonton video bermanfaat lainnya tentang topik ini:

Kami telah mempertimbangkan kuantitas fisik yang penting. Ajaran tentang itu memungkinkan untuk secara signifikan memperluas pengetahuan tentang listrik secara umum. Kontribusinya terhadap ilmu pengetahuan dan teknologi cukup signifikan, dan bidang penerapan ilmu ini terkait dengan kedokteran. Pengion udara memiliki efek positif pada tubuh manusia: mereka mempercepat pengiriman oksigen dari udara ke sel. Contoh perangkat semacam itu adalah lampu gantung Chizhevsky. Sekarang Anda tahu apa itu muatan listrik dan bagaimana cara mengukurnya.

Bahan terkait:

• Bagaimana cara mengubah watt ke kilowatt
• Hukum Joule-Lenz dengan kata-kata sederhana
• Apa itu listrik statis