Was ist eine elektrische Ladung in welchen Einheiten wird gemessen?
Entdeckungsgeschichte
Schon in der Antike wurde festgestellt, dass der Stein leichte Gegenstände anzieht, wenn Sie Bernstein auf Seidenmasse reiben. William Hilbert studierte diese Experimente bis zum Ende des 16. Jahrhunderts. Im Fortschrittsbericht werden Objekte, die andere Körper anziehen können, als elektrifiziert bezeichnet.
Die folgenden Entdeckungen im Jahr 1729 wurden von Charles Dufe gemacht, der das Verhalten von Körpern während ihrer Reibung gegen verschiedene Angelegenheiten beobachtete. So bewies er die Existenz von zwei Arten von Ladungen: Die erste entsteht durch die Reibung von Harz auf Wolle und die zweite durch die Reibung von Glas auf Seide. Der Logik folgend nannte er sie "Teer" und "Glas". Benjamin Franklin untersuchte auch dieses Problem und führte die Konzepte der positiven und negativen Ladung ein. In der Abbildung fängt B. Franklin einen Blitz ein.
Charles Coulomb, dessen Porträt unten abgebildet ist, entdeckte das Gesetz, das später benannt wurde Anhängergesetz. Er beschrieb die Wechselwirkung von zwei Punktladungen. Ich konnte auch den Wert messen und erfand für diese Torsionsbilanz, die wir später diskutieren werden.
Und zu Beginn des letzten Jahrhunderts bewies Robert Milliken als Ergebnis der Experimente ihre Diskretion. Dies bedeutet, dass die Ladung jedes Körpers gleich dem ganzen Vielfachen der elektrischen Elementarladung ist und das Elektron elementar ist.
Theoretische Informationen
Eine elektrische Ladung ist die Fähigkeit von Körpern, ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen. In der Physik untersucht der Abschnitt Elektrostatik die Wechselwirkungen bewegungsloser Ladungen relativ zum ausgewählten Trägheitssystem.
Was wird gemessen?
Die Maßeinheit im SI-System heißt "Coulomb" - dies ist eine elektrische Ladung, die in 1 Sekunde durch den Querschnitt eines Leiters von 1 Ampere fließt.
Die Buchstabenbezeichnung ist Q oder q. Es kann sowohl positive als auch negative Werte annehmen. Der Name ist zu Ehren des Physikers Charles Coulomb, er hat eine Formel abgeleitet, um die Kräfte der Wechselwirkung zwischen ihnen zu finden, sie heißt "Gesetz von Coulomb":
Darin sind q1, q2 die Ladungsmodule, r ist der Abstand zwischen ihnen, k ist der Proportionalitätskoeffizient.
Die Formel ähnelt dem Gesetz der Anziehung, im Prinzip beschreibt sie eine ähnliche Wechselwirkung. Es hat die kleinste Masse. Seine elektrische Ladung ist negativ und gleich:
-1,6 * 10 ^ (- 19) C.
Ein Positron ist der entgegengesetzte Wert zu einem Elektron und besteht auch aus einer positiven Elementarladung.
Neben der Tatsache, dass es diskret, quantisiert oder in Teilen gemessen wird, gilt auch das Gesetz der Ladungserhaltung, das besagt, dass in einem geschlossenen System Ladungen beider Zeichen nur gleichzeitig auftreten können. In einfachen Worten bleibt die algebraische (unter Berücksichtigung der Vorzeichen) Summe der Ladungen von Teilchen und Körpern in einem geschlossenen (isolierten) System immer unverändert. Es ändert sich nicht mit der Zeit oder mit der Bewegung eines Teilchens, es ist während seiner Lebensdauer konstant. Die einfachsten geladenen Teilchen werden herkömmlicherweise mit elektrischen Ladungen verglichen.
Das Gesetz zur Erhaltung elektrischer Ladungen wurde erstmals 1843 von Michael Faraday bestätigt. Dies ist eines der Grundgesetze der Physik.
Leiter, Halbleiter und Dielektrika
Es gibt viele kostenlose Gebühren für Leiter. Sie bewegen sich frei im ganzen Körper. Es gibt fast keine freien Ladungsträger in Halbleitern, aber wenn ein wenig Energie auf den Körper übertragen wird, werden sie gebildet, wodurch der Körper beginnt, einen elektrischen Strom zu leiten, d.h. elektrische Ladungen beginnen sich zu bewegen. Dielektrika sind Substanzen, bei denen die Anzahl der freien Ladungsträger minimal ist, so dass der Strom nicht durch sie fließen kann oder unter bestimmten Bedingungen beispielsweise eine sehr hohe Spannung aufweisen kann.
Was ist die Interaktion
Elektrische Ladungen werden angezogen und voneinander abgestoßen. Dies ähnelt der Wechselwirkung von Magneten. Jeder weiß, dass wenn Sie ein Lineal oder einen Kugelschreiber auf Ihr Haar reiben, es elektrifiziert wird. Wenn Sie es in diesem Zustand auf das Papier bringen, haftet es am elektrifizierten Kunststoff. Während der Elektrifizierung kommt es zu einer Umverteilung der Ladungen, so dass sie auf einem Körperteil größer und auf dem anderen kleiner werden.
Aus dem gleichen Grund werden Sie manchmal von einem Wollpullover oder anderen Personen geschockt, wenn Sie sie berühren.
Fazit: elektrische Ladungen mit einem Zeichen tendieren zueinander und stoßen sich mit unterschiedlichen Zeichen gegenseitig ab. Sie fließen von einem Körper zum anderen, wenn sie sich berühren.
Messmethoden
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die elektrische Ladung zu messen. Schauen wir uns einige davon an. Das Messgerät wird als Torsionswaage bezeichnet.
Anhängerwaagen sind die Torsionswaagen seiner Erfindung. Der Punkt ist, dass ein Lichtstab mit zwei Kugeln an den Enden und einer stationären geladenen Kugel in einem Gefäß an einem Quarzfaden aufgehängt ist. Das zweite Ende des Gewindes ist an der Kappe befestigt. Der stationäre Ball wird entfernt, um ihm die Ladung mitzuteilen. Danach müssen Sie ihn wieder in das Gefäß einbauen. Danach beginnt sich das am Faden hängende Teil zu bewegen. Auf dem Schiff ist eine abgestufte Skala markiert. Das Prinzip seiner Wirkung spiegelt sich im Video wider.
Ein weiteres Gerät zur Messung der elektrischen Ladung ist ein Elektroskop. Es ist wie die vorherigen ein Glasgefäß mit einer Elektrode, auf der zwei Folienbleche befestigt sind. Der geladene Körper wird zum oberen Ende der Elektrode gebracht, entlang dessen die Ladung auf die Folie fließt, wodurch sich herausstellt, dass beide Blätter dieselbe Ladung haben und sich abzustoßen beginnen. Die Höhe der Ladung hängt davon ab, um wie viel sie abweichen.
Ein Elektrometer ist ein weiteres Messgerät. Besteht aus einem Metallstab und einem rotierenden Pfeil. Wenn ein geladener Körper das Elektrometer berührt, fließen Ladungen über den Stab zum Pfeil, der Pfeil weicht ab und zeigt einen bestimmten Wert auf der Skala an.
Am Ende empfehlen wir, ein weiteres nützliches Video zum Thema anzusehen:
Wir haben eine wichtige physikalische Größe untersucht. Die Lehren darüber haben das Wissen über Elektrizität im Allgemeinen erheblich erweitert. Der Beitrag zu Wissenschaft und Technologie ist sehr bedeutend, und das Anwendungsgebiet dieses Wissens ist auch mit der Medizin verbunden. Luftionisierer wirken sich positiv auf den menschlichen Körper aus: Sie beschleunigen den Prozess der Sauerstoffzufuhr von der Luft zu den Zellen. Ein Beispiel für ein solches Gerät ist der Chizhevsky-Kronleuchter.Jetzt wissen Sie, was eine elektrische Ladung ist und wie sie gemessen wird.
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