I naturen kan inte allt förklaras ur mekanikens, MKT: s och termodynamikens synvinkel, det finns också elektromagnetiska fenomen som påverkar kroppen, samtidigt som de inte beror på deras massa. Kropparnas förmåga att vara en källa till elektromagnetiska fält kännetecknas av en fysisk skalär kvantitet - en elektrisk laddning. Den infördes först i Coulombs lag 1785, men uppmärksamheten uppmärksammades på dess existens redan före vår tideräkning. I den här artikeln kommer vi att berätta i enkla ord vad en elektrisk laddning är och hur den mäts.
Innehåll:
- Upptäcktens historia
- Teoretisk information
- Vad som mäts
- Ledare, halvledare och dielektrikum
- Hur interaktionen uttrycks
- Mätmetoder
Upptäcktens historia
Även i antiken märktes det att om du gnuggar bärnsten på siden, kommer stenen att börja locka lätta föremål till sig själv. William Hilbert studerade dessa experiment fram till slutet av 1500-talet. I rapporten om utfört arbete kallas föremål som kan attrahera andra kroppar elektrifierade.
Nästa upptäckter 1729 gjordes av Charles Dufay, som observerade kropparnas beteende när de gnuggar mot olika ämnen. Således bevisade han existensen av två typer av laddningar: den första bildas när harts gnider mot ull och den andra när glas gnuggar mot siden. Logiskt kallade han dem "hartsartade" och "glasiga". Benjamin Franklin utforskade också denna fråga och introducerade begreppen positiv och negativ laddning. I illustrationen - B. Franklin fångar blixten.
Charles Coulomb, vars porträtt visas nedan, upptäckte lagen, som senare kallades Coulombs lag. Han beskrev samspelet mellan två punktladdningar. Han kunde också mäta värdet och uppfann en torsionsbalans för detta, som vi ska prata om senare.
Och redan i början av förra seklet bevisade Robert Milliken, som ett resultat av experimenten, deras diskrethet. Detta betyder att laddningen av varje kropp är lika med en heltalsmultipel av den elementära elektriska laddningen, och elektronen är elementär.
Teoretisk information
En elektrisk laddning är kropparnas förmåga att skapa ett elektromagnetiskt fält. Inom fysik studerar sektionen av elektrostatik interaktionerna mellan laddningar som är stationära i förhållande till den valda tröghetsreferensramen.
Vad som mäts
SI-måttenheten kallas "Coulomb" - det är en elektrisk laddning som passerar genom ett ledartvärsnitt på 1 Ampere på 1 sekund.
Bokstavsbeteckningen är Q eller q. Det kan ta både positiva och negativa värden. Namnet är för att hedra fysikern Charles Coulomb, han härledde en formel för att hitta krafterna i samverkan mellan dem, den kallas "Coulombs lag":
I den är q1, q2 laddningsmodulerna, r är avståndet mellan dem, k är proportionalitetskoefficienten.
Formeln liknar lagen om attraktion, i princip beskriver den en sådan interaktion. Den har den minsta massan. Dess elektriska laddning är negativ och den är lika med:
-1,6 * 10 ^ (- 19) Cl
En positron är motsatsen till en elektron och består också av en positiv elementär laddning.
Förutom att vara diskret, kvantiserad eller mätt i portioner, är bevarandelagen också giltig för det avgifter, vilket antyder att i ett slutet system endast debiteringar av båda tecken. Enkelt uttryckt - den algebraiska (med hänsyn till tecknen) summan av laddningarna av partiklar och kroppar, i ett slutet (isolerat) system förblir alltid oförändrad. Den förändras inte med tiden eller när partikeln rör sig, den är konstant under sin livstid. De enklaste laddade partiklarna jämförs konventionellt med elektriska laddningar.
Lagen om bevarande av elektriska laddningar bekräftades först av Michael Faraday 1843. Detta är en av fysikens grundläggande lagar.
Ledare, halvledare och dielektrikum
Det finns många gratis avgifter i konduktörer. De rör sig fritt i hela kroppen. Det finns nästan inga fria bärare i halvledare, men om du överför en liten energi till kroppen så bildas de, som ett resultat av vilket kroppen börjar leda en elektrisk ström, d.v.s. elektriska laddningar börjar röra på sig. Dielektrika är ämnen där antalet fria bärare är minimalt, så strömmen kan inte flyta genom dem eller kan under vissa förhållanden, till exempel en mycket hög spänning.
Hur interaktionen uttrycks
Elektriska laddningar attraherar och stöter bort varandra. Detta liknar interaktionen mellan magneter. Alla vet att om du gnider en linjal eller kulspetspenna i håret så blir det elektrifierat. Om du tar med den till papper i detta tillstånd kommer den att fastna på elektrifierad plast. Vid elektrifiering sker en omfördelning av laddningar, så att det finns fler av dem på ena delen av kroppen och mindre på den andra.
Av samma anledning blir man ibland elektricerad av en ylletröja eller andra människor när man rör vid dem.
Produktion: elektriska laddningar med ett tecken tenderar mot varandra, och med olika - de stöts bort. De flyter från en kropp till en annan när de rör vid varandra.
Mätmetoder
Det finns ett antal sätt att mäta elektrisk laddning, låt oss ta en titt på några av dem. Mätanordningen kallas en torsionsbalans.
Coulombs balans är en vridningsbalans av hans uppfinning. Meningen ligger i att en lätt stav med två kulor i ändarna och en stationär laddad kula är upphängd i ett kärl på en kvartstråd. Den andra änden av tråden är fäst vid locket. Den stationära kulan tas bort för att ge den en laddning, varefter du måste installera den tillbaka i kärlet. Därefter börjar den del som hänger på tråden att röra sig. Fartyget är märkt med en graderad skala. Principen för dess funktion återspeglas i videon.
En annan anordning för att mäta elektrisk laddning är elektroskopet. Det, liksom de tidigare, är ett glaskärl med en elektrod på vilken två metallfolieark är fixerade. Den laddade kroppen förs till den övre änden av elektroden, längs vilken laddningen strömmar ner på folien, som ett resultat kommer båda bladen att laddas med samma namn och börjar avvisa. Mängden laddning bestäms av hur mycket de avleder.
En elektrometer är ett annat mätinstrument. Består av en metallstång och en roterande pil. När en laddad kropp nuddar elektrometern flyter laddningarna ner staven till pilen, pilen avviker och indikerar ett visst värde på skalan.
Slutligen rekommenderar vi att du tittar på en annan användbar video om ämnet:
Vi har övervägt en viktig fysisk storhet. Lärorna om det gjorde det möjligt att avsevärt utöka kunskapen om elektricitet i allmänhet. Bidraget till vetenskap och teknik är ganska betydande, och tillämpningsområdet för denna kunskap är förknippat med medicin. Luftjonisatorer har en positiv effekt på människokroppen: de påskyndar leveransen av syre från luften till cellerna. Ett exempel på en sådan anordning är Chizhevsky-ljuskronan. Nu vet du vad elektrisk laddning är och hur den mäts.
Relaterat material:
- Hur man konverterar watt till kilowatt
- Joule-Lenz lag i enkla ord
- Vad är statisk elektricitet
