Sarcina electrică: ce este și cum se măsoară

În natură, nu totul poate fi explicat din punct de vedere al mecanicii, MCT și termodinamicii, existând și fenomene electromagnetice care afectează organismul, deși nu depind de masa lor. Capacitatea corpurilor de a fi o sursă de câmpuri electromagnetice este caracterizată de o mărime scalară fizică - o sarcină electrică. A fost introdus pentru prima dată în legea lui Coulomb în 1785, dar atenția a fost atrasă asupra existenței sale chiar înainte de epoca noastră. În acest articol, vă vom spune în cuvinte simple ce este o sarcină electrică și cum se măsoară.

Istoria descoperirilor

Chiar și în antichitate, s-a observat că dacă freci chihlimbarul de mătase, piatra va începe să atragă obiecte ușoare la sine. William Hilbert a studiat aceste experimente până la sfârșitul secolului al XVI-lea. În raportul despre munca depusă, obiectele care pot atrage alte corpuri sunt numite electrificate.

Următoarele descoperiri în 1729 au fost făcute de Charles Dufay, observând comportamentul corpurilor atunci când se freacă de diferite materii. Astfel, a dovedit existența a două tipuri de încărcături: primele se formează la frecarea rășinii de lână, iar a doua la frecarea sticlei cu mătase. În mod logic, le-a numit „rășinoase” și „sticloase”. Benjamin Franklin a explorat, de asemenea, această problemă și a introdus conceptele de sarcină pozitivă și negativă. În ilustrație - B. Franklin prinde fulgerul.

Charles Coulomb, al cărui portret este prezentat mai jos, a descoperit legea, care a fost numită mai târziu legea lui Coulomb. El a descris interacțiunea a două sarcini punctiforme. De asemenea, a putut măsura valoarea și a inventat o balanță de torsiune pentru aceasta, despre care vom vorbi mai târziu.

Și deja la începutul secolului trecut, Robert Milliken, ca urmare a experimentelor, și-a dovedit discretitatea. Aceasta înseamnă că sarcina fiecărui corp este egală cu un multiplu întreg al sarcinii electrice elementare, iar electronul este elementar.

Informații teoretice

O sarcină electrică este capacitatea corpului de a crea un câmp electromagnetic. În fizică, secțiunea de electrostatică studiază interacțiunile sarcinilor care sunt staționare în raport cu cadrul de referință inerțial selectat.

Ce se măsoară

Unitatea de măsură SI se numește „Coulomb” - este o sarcină electrică care trece printr-o secțiune transversală a conductorului de 1 Amper într-o secundă.

Desemnarea literei este Q sau q. Poate lua atât valori pozitive, cât și negative. Numele este în onoarea fizicianului Charles Coulomb, el a derivat o formulă pentru găsirea forțelor de interacțiune dintre ele, se numește „Legea lui Coulomb”:

În ea, q1, q2 sunt modulele sarcinilor, r este distanța dintre ele, k este coeficientul de proporționalitate.

Formula este similară cu legea atracției, în principiu, descrie o astfel de interacțiune. Are cea mai mică masă. Sarcina sa electrică este negativă și este egală cu:

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

Un pozitron este opusul unui electron și este, de asemenea, format dintr-o sarcină elementară pozitivă.

Pe lângă faptul că este discretă, cuantificată sau măsurată în porțiuni, Legea conservării este valabilă și pentru aceasta taxe, ceea ce indică faptul că într-un sistem închis, numai taxe ale ambelor semne. Într-un limbaj simplu - suma algebrică (ținând cont de semne) a sarcinilor particulelor și corpurilor, într-un sistem închis (izolat) rămâne întotdeauna neschimbată. Nu se schimbă cu timpul sau când particula se mișcă, este constantă pe durata de viață. Cele mai simple particule încărcate sunt comparate în mod convențional cu sarcinile electrice.

Legea conservării sarcinilor electrice a fost confirmată pentru prima dată de Michael Faraday în 1843. Aceasta este una dintre legile fundamentale ale fizicii.

Conductori, semiconductori și dielectrici

Există multe taxe gratuite în conductori. Se mișcă liber în tot corpul. Aproape că nu există purtători liberi în semiconductori, dar dacă transferați o mică energie corpului, ei se formează, în urma căreia corpul începe să conducă un curent electric, adică. sarcinile electrice încep să se miște. Dielectricii sunt substanțe în care numărul de purtători liberi este minim, astfel încât curentul nu poate circula prin ele sau poate în anumite condiții, de exemplu, o tensiune foarte mare.

Cum este exprimată interacțiunea

Sarcinile electrice se atrag și se resping reciproc. Acest lucru este similar cu interacțiunea magneților. Toată lumea știe că dacă freci o riglă sau un pix pe păr, acesta devine electrizat. Dacă îl aduci pe hârtie în această stare, se va lipi de plasticul electrificat. În timpul electrificării, are loc o redistribuire a sarcinilor, astfel încât să fie mai multe pe o parte a corpului și mai puține pe cealaltă.

Din același motiv, uneori ești electrocutat de un pulover de lână sau de alte persoane când îi atingi.

Ieșire: sarcinile electrice cu un semn tind între ele, iar cu altele diferite - sunt respinse. Ele curg de la un corp la altul atunci când se ating.

Metode de măsurare

Există o serie de moduri de a măsura sarcina electrică, să aruncăm o privire la unele dintre ele. Dispozitivul de măsurare se numește balanță de torsiune.

Balanța lui Coulomb este o balanță de torsiune a invenției sale. Semnificația constă în faptul că o tijă ușoară cu două bile la capete și o minge încărcată staționară este suspendată într-un vas pe un fir de cuarț. Celălalt capăt al firului este atașat de capac. Bila staționară este îndepărtată pentru a-i conferi o încărcare, după care trebuie să o instalați înapoi în vas. După aceea, partea suspendată pe fir va începe să se miște. Vasul este marcat cu o scară gradată. Principiul funcționării sale este reflectat în videoclip.

Un alt dispozitiv pentru măsurarea sarcinii electrice este electroscopul. Acesta, ca și precedentele, este un vas de sticlă cu un electrod pe care sunt fixate două foi de folie metalică. Corpul încărcat este adus la capătul superior al electrodului, de-a lungul căruia sarcina curge în jos pe folie, ca urmare, ambele frunze vor fi încărcate cu același nume și vor începe să se respingă. Valoarea taxei este determinată de cât de mult se devia.

Un electrometru este un alt instrument de măsurare. Constă dintr-o bară metalică și o săgeată rotativă. Când un corp încărcat atinge electrometrul, sarcinile curg în jos pe tijă spre săgeată, săgeata deviază și indică o anumită valoare pe scară.

În cele din urmă, vă recomandăm să vizionați un alt videoclip util pe această temă:

Am considerat o cantitate fizică importantă. Învățăturile despre acesta au permis extinderea semnificativă a cunoștințelor despre electricitate în general. Contribuția la știință și tehnologie este destul de semnificativă, iar domeniul de aplicare a acestor cunoștințe este asociat cu medicina. Ionizatoarele de aer au un efect pozitiv asupra corpului uman: accelerează livrarea oxigenului din aer către celule. Un exemplu de astfel de dispozitiv este candelabru Chizhevsky. Acum știi ce este sarcina electrică și cum se măsoară.

Materiale conexe:

• Cum se transformă wați în kilowați
• Legea Joule-Lenz în cuvinte simple
• Ce este electricitatea statică