Električni naboj je sposobnost teles, da so vir elektromagnetnih polj. Tako je videti enciklopedična definicija pomembne električne količine. Glavna zakona, povezana z njim, sta Coulombov zakon in Ohranjanje naboja. V tem članku bomo obravnavali zakon o ohranjanju električnega naboja, poskušali bomo dati definicijo s preprostimi besedami in zagotoviti vse potrebne formule.
Koncept "električni naboj"Prvič predstavljen leta 1875 letos. Besedilo Coulombov zakon pravi, da je sila, ki deluje med dvema nabitima delcema, usmerjenima v ravni črti, neposredno sorazmerna z nabojem in obratno sorazmerna s kvadratom razdalje med njima.
To pomeni, da se bo s 2-kratnim premikanjem nabojev sila njihove interakcije zmanjšala za štirikrat. In takole je videti v vektorski obliki:
Meja uporabnosti zgoraj navedenega:
- točkovni stroški;
- enakomerno nabita telesa;
- njegovo delovanje velja na velikih in kratkih razdaljah.
Zasluge Charlesa Coulomba pri razvoju sodobne elektrotehnike so velike, a pojdimo na glavno temo članka - zakon o ohranjanju naboja. Trdi, da je vsota vseh nabitih delcev v zaprtem sistemu nespremenjena. Preprosto povedano, naboji se ne morejo pojaviti ali izginiti kar tako. Hkrati se ne spreminja v času in ga je mogoče izmeriti (ali razdeliti, kvantizirati) na dele, ki so večkratniki osnovnega električnega naboja, torej elektrona.
Vendar ne pozabite, da v izoliranem sistemu novi nabiti delci nastanejo le pod vplivom določenih sil ali kot posledica kakršnih koli procesov. Tako nastanejo ioni na primer kot posledica ionizacije plinov.
Če vas skrbi vprašanje, kdo in kdaj je odkril zakon o ohranjanju naboja? Leta 1843 ga je potrdil veliki znanstvenik Michael Faraday. V poskusih, ki potrjujejo zakon o ohranjanju, se količina nabojev meri z elektrometri, njen videz pa je prikazan na spodnji sliki:
A svoje besede potrdimo s prakso. Vzemite dva elektrometra, položite kovinski disk na palico enega in ga pokrijte s krpo. Zdaj potrebujemo še en kovinski disk na dielektričnem ročaju. Trije so na disku, ki leži na elektrometru, in postanejo naelektreni. Ko odstranimo disk z dielektričnim ročajem, bo elektrometer pokazal, kako napolnjen je postal, dotaknemo se drugega elektrometra z diskom z dielektričnim ročajem. Njena puščica bo tudi odstopala. Če zdaj zapremo dva elektrometra s palico na dielektričnih ročajih, se bodo njune puščice vrnile v prvotni položaj. To nakazuje, da je skupni ali posledično električni naboj enak nič, njegova vrednost v sistemu pa ostaja enaka.
Zato sledi formula, ki opisuje zakon ohranjanja električnega naboja:
Naslednja formula pravi, da je sprememba električnega naboja v prostornini enaka celotnemu toku skozi površino. Temu pravimo tudi "enačba kontinuitete".
In če gremo na zelo majhen volumen, dobimo zakon ohranjanja naboja v diferencialni obliki.
Pomembno je tudi povedati, kako sta povezana naboj in masno število. Ko govorimo o zgradbi snovi, se pogosto slišijo besede, kot so molekule, atomi, protoni in podobno. Masno število je torej skupno število protonov in nevtronov, število protonov in elektronov v jedru pa se imenuje nabojno število. Z drugimi besedami, število naboja se imenuje naboj jedra in je vedno odvisno od njegove sestave. No, masa elementa je odvisna od števila njegovih delcev.
Na koncu priporočamo ogled videoposnetka, ki podrobneje obravnava celotno temo:
Tako smo na kratko preučili vprašanja, povezana z zakonom o ohranjanju električnega naboja. Je eden od temeljnih zakonov fizike skupaj z zakoni ohranjanja gibalne količine in energije. Njegovo delovanje je brezhibno in s časom in razvojem tehnologije ni mogoče ovreči njegove veljavnosti. Upamo, da so vam po branju naše razlage vse ključne točke tega zakona postale jasne!
Povezani materiali:
- Faradayjevi zakoni v kemiji in fiziki
- Kaj je samoindukcija
- Pravilo kardana, desne in leve roke
(0)ne maram
(0)
