Elektrický náboj je schopnosť telies byť zdrojom elektromagnetických polí. Takto vyzerá encyklopedická definícia dôležitej elektrickej veličiny. Hlavnými zákonmi, ktoré s tým súvisia, sú Coulombov zákon a zákon zachovania náboja. V tomto článku sa budeme zaoberať zákonom zachovania elektrického náboja, pokúsime sa ho definovať jednoduchými slovami a poskytnúť všetky potrebné vzorce.
Koncept "nabíjačka„Prvýkrát predstavený v roku 1875 v tomto roku. Znenie Coulombov zákon uvádza, že sila, ktorá pôsobí medzi dvoma nabitými časticami smerujúcimi v priamke, je priamo úmerná náboju a nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi.
To znamená, že 2-násobným posunutím nábojov sa sila ich interakcie zníži štyrikrát. A takto to vyzerá vo vektorovej forme:
Limit použiteľnosti vyššie uvedeného:
- bodové poplatky;
- rovnomerne nabité telesá;
- jeho pôsobenie platí na veľké a krátke vzdialenosti.
Zásluhy Charlesa Coulomba o rozvoj modernej elektrotechniky sú veľké, ale prejdime k hlavnej téme článku – zákonu zachovania náboja. Tvrdí, že súčet všetkých nabitých častíc v uzavretom systéme je nezmenený. Jednoducho povedané, náboje sa nemôžu objaviť ani zmiznúť len tak. Zároveň sa nemení v čase a možno ho merať (alebo deliť, kvantovať) na časti, ktoré sú násobkami elementárneho elektrického náboja, teda elektrónu.
Pamätajte však, že v izolovanom systéme vznikajú nové nabité častice iba pod vplyvom určitých síl alebo v dôsledku akýchkoľvek procesov. Ióny teda vznikajú napríklad v dôsledku ionizácie plynov.
Ak vás znepokojuje otázka, kto a kedy objavil zákon zachovania náboja? Potvrdil to v roku 1843 veľký vedec Michael Faraday. V experimentoch potvrdzujúcich zákon zachovania sa množstvo nábojov meria elektrometrami, jeho vzhľad je znázornený na obrázku nižšie:
Potvrdme si však naše slová praxou. Vezmite dva elektromery, na tyč jedného nasaďte kovový kotúč a prikryte ho látkou. Teraz potrebujeme ďalší kovový kotúč na dielektrickú rukoväť. Na disku ležiacom na elektrometri sú tri a elektrizujú. Keď je kotúč s dielektrickou rukoväťou odstránený, elektrometer ukáže, ako je nabitý, dotkneme sa druhého elektromera s kotúčom s dielektrickou rukoväťou. Jeho šípka sa tiež vychýli. Ak teraz uzavrieme dva elektromery tyčou na dielektrických rukovätiach, ich šípky sa vrátia do pôvodnej polohy. To naznačuje, že celkový alebo výsledný elektrický náboj je nulový a jeho hodnota v systéme zostáva rovnaká.
Z toho vyplýva vzorec, ktorý popisuje zákon zachovania elektrického náboja:
Nasledujúci vzorec hovorí, že zmena elektrického náboja v objeme je ekvivalentná celkovému prúdu cez povrch. Hovorí sa tomu aj „rovnica kontinuity“.
A ak pôjdeme na veľmi malý objem, dostaneme zákon zachovania náboja v diferenciálnom tvare.
Je tiež dôležité povedať, ako súvisí náboj a hmotnostné číslo. Keď sa hovorí o štruktúre látok, často zaznievajú slová ako molekuly, atómy, protóny a podobne. Hmotnostné číslo je teda celkový počet protónov a neutrónov a počet protónov a elektrónov v jadre sa nazýva nábojové číslo. Inými slovami, nábojové číslo sa nazýva náboj jadra a vždy závisí od jeho zloženia. No, hmotnosť prvku závisí od počtu jeho častíc.
Na záver odporúčame pozrieť si video, ktoré celú túto tému rozoberá podrobnejšie:
Stručne sme teda preskúmali otázky súvisiace so zákonom zachovania elektrického náboja. Je to jeden zo základných zákonov fyziky spolu so zákonmi zachovania hybnosti a energie. Jeho pôsobenie je bezchybné a s odstupom času a vývojom techniky nie je možné jeho opodstatnenosť vyvrátiť. Dúfame, že po prečítaní nášho vysvetlenia vám boli všetky kľúčové body tohto zákona jasné!
Súvisiace materiály:
- Faradayove zákony v chémii a fyzike
- Čo je to samoindukcia
- Pravidlo gimbalu, pravej a ľavej ruky
(0)nemám rád
(0)
