In natura, non tutto è spiegabile dal punto di vista della meccanica, MKT e termodinamica, esistono anche fenomeni elettromagnetici che colpiscono il corpo, pur non dipendendo dalla loro massa. La capacità dei corpi di essere una fonte di campi elettromagnetici è caratterizzata da una quantità fisica scalare - una carica elettrica. È stato dedotto per la prima volta nella legge di Coulomb nel 1785, ma l'attenzione è stata attirata sulla sua esistenza anche prima della nostra era. In questo articolo, ti diremo in parole semplici che cos'è una carica elettrica e come viene misurata.
Contenuto:
- Storia delle scoperte
- Informazioni teoriche
- Cosa si misura
- Conduttori, semiconduttori e dielettrici
- Come si esprime l'interazione
- Metodi di misurazione
Storia delle scoperte
Già nell'antichità si notava che strofinando l'ambra sulla seta, la pietra comincerà ad attirare su di sé oggetti leggeri. William Hilbert studiò questi esperimenti fino alla fine del XVI secolo. Nella relazione sul lavoro svolto, gli oggetti che possono attrarre altri corpi sono chiamati elettrificati.
Le successive scoperte nel 1729 furono fatte da Charles Dufay, osservando il comportamento dei corpi quando sfregano contro materia diversa. Dimostrò così l'esistenza di due tipi di cariche: la prima si forma quando la resina si sfrega contro la lana, la seconda quando il vetro sfrega contro la seta. Logicamente, li chiamava "resinosi" e "vetrosi". Anche Benjamin Franklin ha esplorato questo problema e ha introdotto i concetti di carica positiva e negativa. Nell'illustrazione - B. Franklin cattura un fulmine.
Charles Coulomb, il cui ritratto è mostrato sotto, scoprì la legge, che in seguito fu chiamata Legge di Coulomb. Ha descritto l'interazione di due cariche puntiformi. È stato anche in grado di misurare il valore e ha inventato una bilancia di torsione per questo, di cui parleremo più avanti.
E già all'inizio del secolo scorso, Robert Milliken, a seguito degli esperimenti, ha dimostrato la loro discrezione. Ciò significa che la carica di ciascun corpo è uguale a un multiplo intero della carica elettrica elementare e l'elettrone è elementare.
Informazioni teoriche
Una carica elettrica è la capacità dei corpi di creare un campo elettromagnetico. In fisica, la sezione di elettrostatica studia le interazioni delle cariche stazionarie rispetto al sistema di riferimento inerziale selezionato.
Cosa si misura
L'unità di misura SI è chiamata "Coulomb" - è una carica elettrica che passa attraverso un conduttore di sezione di 1 Ampere in 1 secondo.
La designazione della lettera è Q o q. Può assumere sia valori positivi che negativi. Il nome è in onore del fisico Charles Coulomb, da cui derivò una formula per trovare le forze di interazione tra loro, si chiama "Legge di Coulomb":
In esso, q1, q2 sono i moduli delle cariche, r è la distanza tra loro, k è il coefficiente di proporzionalità.
La formula è simile alla legge di attrazione, in linea di principio descrive tale interazione. Ha la massa più piccola. La sua carica elettrica è negativa ed è uguale a:
-1,6 * 10 ^ (- 19) Cl
Un positrone è l'opposto di un elettrone e consiste anche di una carica elementare positiva.
Oltre ad essere discreta, quantizzata o misurata in porzioni, la Legge di Conservazione è valida anche per essa cariche, il che suggerisce che in un sistema chiuso solo le cariche di entrambi segni. In termini semplici: la somma algebrica (tenendo conto dei segni) delle cariche di particelle e corpi, in un sistema chiuso (isolato) rimane sempre invariata. Non cambia con il tempo o quando la particella si muove, è costante durante la sua vita. Le particelle cariche più semplici vengono convenzionalmente confrontate con le cariche elettriche.
La legge di conservazione delle cariche elettriche fu confermata per la prima volta da Michael Faraday nel 1843. Questa è una delle leggi fondamentali della fisica.
Conduttori, semiconduttori e dielettrici
Ci sono molte spese gratuite nei conduttori. Si muovono liberamente in tutto il corpo. Non ci sono quasi vettori liberi nei semiconduttori, ma se trasferisci una piccola energia al corpo, si formano, a seguito della quale il corpo inizia a condurre una corrente elettrica, ad es. le cariche elettriche iniziano a muoversi. I dielettrici sono sostanze in cui il numero di portatori liberi è minimo, quindi la corrente non può attraversarli o può in determinate condizioni, ad esempio una tensione molto elevata.
Come si esprime l'interazione
Le cariche elettriche si attraggono e si respingono. Questo è simile all'interazione dei magneti. Tutti sanno che se strofini un righello o una penna a sfera sui capelli, si elettrizza. Se lo porti su carta in questo stato, si attaccherà alla plastica elettrificata. Durante l'elettrificazione, si verifica una ridistribuzione delle cariche, in modo che ce ne siano più su una parte del corpo e meno sull'altra.
Per lo stesso motivo, a volte vieni fulminato da un maglione di lana o da altre persone quando le tocchi.
Produzione: le cariche elettriche con un segno tendono l'una all'altra e con quelle diverse vengono respinte. Scorrono da un corpo all'altro quando si toccano.
Metodi di misurazione
Esistono diversi modi per misurare la carica elettrica, diamo un'occhiata ad alcuni di essi. Il dispositivo di misurazione è chiamato bilancia di torsione.
La bilancia di Coulomb è una bilancia a torsione di sua invenzione. Il significato sta nel fatto che un'asta leggera con due sfere alle estremità e una sfera carica stazionaria è sospesa in un recipiente su un filo di quarzo. L'altra estremità del filo è attaccata al cappuccio. La sfera stazionaria viene rimossa per impartirle una carica, dopodiché è necessario reinstallarla nella nave. Successivamente, la parte sospesa sul filo inizierà a muoversi. La nave è contrassegnata da una scala graduata. Il principio del suo funzionamento si riflette nel video.
Un altro dispositivo per misurare la carica elettrica è l'elettroscopio. Come i precedenti, è un recipiente di vetro con un elettrodo su cui sono fissati due fogli di lamina metallica. Il corpo carico viene portato all'estremità superiore dell'elettrodo, lungo il quale la carica scorre sulla lamina, di conseguenza, entrambe le foglie verranno caricate con lo stesso nome e inizieranno a respingersi. L'importo della carica è determinato da quanto deviano.
Un elettrometro è un altro strumento di misura. Consiste in una barra di metallo e una freccia rotante. Quando un corpo carico tocca l'elettrometro, le cariche scorrono lungo l'asta verso la freccia, la freccia devia e indica un certo valore sulla scala.
Infine, ti consigliamo di guardare un altro video utile sull'argomento:
Abbiamo considerato una grandezza fisica importante. Gli insegnamenti al riguardo hanno permesso di ampliare significativamente le conoscenze sull'elettricità in generale. Il contributo alla scienza e alla tecnologia è piuttosto significativo e il campo di applicazione di questa conoscenza è associato alla medicina. Gli ionizzatori d'aria hanno un effetto positivo sul corpo umano: accelerano il trasporto di ossigeno dall'aria alle cellule. Un esempio di tale dispositivo è il lampadario Chizhevsky. Ora sai cos'è la carica elettrica e come viene misurata.
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