Elektrisk ladning: hva det er og hvordan det måles

I naturen kan ikke alt forklares fra et synspunkt av mekanikk, MKT og termodynamikk, det er også elektromagnetiske fenomener som påvirker kroppen, mens de ikke er avhengige av deres masse. Kroppens evne til å være en kilde til elektromagnetiske felt er preget av en fysisk skalar mengde - en elektrisk ladning. Den ble først introdusert i Coulombs lov i 1785, men oppmerksomheten ble trukket mot dens eksistens allerede før vår tidsregning. I denne artikkelen vil vi fortelle deg med enkle ord hva en elektrisk ladning er og hvordan den måles.

Historie om funn

Selv i gamle tider ble det lagt merke til at hvis du gnir rav på silke, vil steinen begynne å tiltrekke seg lette gjenstander til seg selv. William Hilbert studerte disse eksperimentene til slutten av 1500-tallet. I rapporten om utført arbeid kalles gjenstander som kan tiltrekke seg andre kropper elektrifisert.

De neste oppdagelsene i 1729 ble gjort av Charles Dufay, og observerte oppførselen til kropper når de gni mot forskjellig materie. Dermed beviste han eksistensen av to typer ladninger: den første dannes når harpiks gni mot ull, og den andre når glass gnider mot silke. Logisk nok kalte han dem "harpiksholdige" og "glassaktige". Benjamin Franklin utforsket også denne problemstillingen og introduserte begrepene positiv og negativ ladning. I illustrasjonen - B. Franklin fanger lyn.

Charles Coulomb, hvis portrett er vist nedenfor, oppdaget loven, som senere ble kalt Coulombs lov. Han beskrev samspillet mellom to punktladninger. Han var også i stand til å måle verdien og fant opp en torsjonsbalanse for dette, som vi skal snakke om senere.

Og allerede i begynnelsen av forrige århundre beviste Robert Milliken, som et resultat av eksperimentene, deres diskrethet. Dette betyr at ladningen til hvert legeme er lik et heltalls multiplum av den elementære elektriske ladningen, og elektronet er elementært.

Teoretisk informasjon

En elektrisk ladning er kroppens evne til å skape et elektromagnetisk felt. I fysikk studerer seksjonen av elektrostatikk interaksjonene mellom ladninger som er stasjonære i forhold til den valgte treghetsreferanserammen.

Hva som måles

SI-måleenheten kalles "Coulomb" - det er en elektrisk ladning som passerer gjennom et ledertverrsnitt på 1 Ampere på 1 sekund.

Bokstavbetegnelsen er Q eller q. Det kan ta både positive og negative verdier. Navnet er til ære for fysikeren Charles Coulomb, han utledet en formel for å finne kreftene i samspillet mellom dem, den kalles "Coulombs lov":

I den er q1, q2 ladningsmodulene, r er avstanden mellom dem, k er proporsjonalitetskoeffisienten.

Formelen ligner på tiltrekningsloven, i prinsippet beskriver den en slik interaksjon. Den har den minste massen. Dens elektriske ladning er negativ og den er lik:

-1,6 * 10 ^ (- 19) Cl

Et positron er det motsatte av et elektron og består også av en positiv elementær ladning.

I tillegg til å være diskret, kvantisert eller målt i porsjoner, er loven om bevaring også gyldig for det avgifter, noe som antyder at i et lukket system bare belaster begge tegn. Enkelt sagt - den algebraiske (som tar hensyn til tegnene) summen av ladningene til partikler og kropper, i et lukket (isolert) system forblir alltid uendret. Den endres ikke med tiden eller når partikkelen beveger seg, den er konstant i løpet av levetiden. De enkleste ladede partiklene sammenlignes konvensjonelt med elektriske ladninger.

Loven om bevaring av elektriske ladninger ble først bekreftet av Michael Faraday i 1843. Dette er en av fysikkens grunnleggende lover.

Ledere, halvledere og dielektriske stoffer

Det er mange gratiskostnader i konduktører. De beveger seg fritt i hele kroppen. Det er nesten ingen frie bærere i halvledere, men hvis du overfører en liten energi til kroppen, dannes de, som et resultat av at kroppen begynner å lede en elektrisk strøm, dvs. elektriske ladninger begynner å bevege seg. Dielektriske stoffer er stoffer hvor antallet frie bærere er minimalt, slik at strømmen ikke kan flyte gjennom dem eller kan under visse forhold, for eksempel en veldig høy spenning.

Hvordan interaksjonen kommer til uttrykk

Elektriske ladninger tiltrekker og frastøter hverandre. Dette ligner på samspillet mellom magneter. Alle vet at hvis du gnir en linjal eller kulepenn på håret ditt, blir det elektrifisert. Hvis du tar den på papir i denne tilstanden, vil den holde seg til elektrifisert plast. Under elektrifisering skjer det en omfordeling av ladninger, slik at det er flere av dem på den ene delen av kroppen, og mindre på den andre.

Av samme grunn blir du noen ganger elektrisk støtet av en ullgenser eller andre mennesker når du tar på dem.

Produksjon: elektriske ladninger med ett tegn har en tendens til hverandre, og med forskjellige - de blir frastøtt. De flyter fra en kropp til en annen når de berører hverandre.

Målemetoder

Det finnes en rekke måter å måle elektrisk ladning på, la oss ta en titt på noen av dem. Måleapparatet kalles en torsjonsbalanse.

Coulombs balanse er en torsjonsbalanse av hans oppfinnelse. Betydningen ligger i det faktum at en lett stang med to kuler i endene og en stasjonær ladet kule er opphengt i et kar på en kvartstråd. Den andre enden av tråden er festet til hetten. Den stasjonære kulen fjernes for å gi den en ladning, hvoretter du må installere den tilbake i fartøyet. Etter det vil delen som er suspendert på tråden begynne å bevege seg. Fartøyet er merket med gradert skala. Prinsippet for driften gjenspeiles i videoen.

En annen enhet for å måle elektrisk ladning er elektroskopet. Det, som de forrige, er et glasskar med en elektrode som to metallfolieark er festet på. Den ladede kroppen bringes til den øvre enden av elektroden, langs hvilken ladningen strømmer ned på folien, som et resultat vil begge bladene bli ladet med samme navn og vil begynne å frastøte. Mengden ladning bestemmes av hvor mye de avleder.

Et elektrometer er et annet måleinstrument. Består av en metallstang og en roterende pil. Når en ladet kropp berører elektrometeret, strømmer ladningene nedover stangen til pilen, pilen avviker og indikerer en viss verdi på skalaen.

Til slutt anbefaler vi å se en annen nyttig video om emnet:

Vi har vurdert en viktig fysisk størrelse. Læringen om det tillot å betydelig utvide kunnskapen om elektrisitet generelt. Bidraget til vitenskap og teknologi er ganske betydelig, og bruksområdet for denne kunnskapen er assosiert med medisin. Luftionisatorer har en positiv effekt på menneskekroppen: de akselererer tilførselen av oksygen fra luften til cellene. Et eksempel på en slik enhet er Chizhevsky-lysekronen. Nå vet du hva elektrisk ladning er og hvordan den måles.

Relatert materiale:

• Hvordan konvertere watt til kilowatt
• Joule-Lenz lov i enkle ord
• Hva er statisk elektrisitet