Co to jest ładunek elektryczny w jakich jednostkach jest mierzony
Historia odkryć
Nawet w starożytności zauważono, że jeśli pocierasz bursztynem materię jedwabną, kamień zacznie przyciągać lekkie przedmioty. William Hilbert badał te eksperymenty do końca XVI wieku. W raporcie postępu obiekty, które mogą przyciągać inne ciała, nazywane są naelektryzowanymi.
Następujących odkryć dokonał w 1729 r. Charles Dufe, obserwując zachowanie ciał podczas ich tarcia z różnymi sprawami. W ten sposób udowodnił istnienie dwóch rodzajów ładunków: pierwszy powstaje w wyniku tarcia żywicy na wełnie, a drugi w wyniku tarcia szkła na jedwabiu. Zgodnie z logiką nazwał je „smołą” i „szkłem”. Benjamin Franklin również zbadał tę kwestię i przedstawił koncepcje ładunku dodatniego i ujemnego. Na ilustracji - B. Franklin łapie piorun.
Charles Coulomb, którego portret jest przedstawiony poniżej, odkrył prawo, które później nazwano Prawo wisiorek. Opisał interakcję dwóch ładunków punktowych. Byłem także w stanie zmierzyć wartość i wymyśliłem tę równowagę skrętną, o której omówimy później.
A na początku ubiegłego wieku Robert Milliken w wyniku eksperymentów udowodnił swoją dyskrecję. Oznacza to, że ładunek każdego ciała jest równy całej wielokrotności elementarnego ładunku elektrycznego, a elektron jest elementarny.
Informacje teoretyczne
Ładunek elektryczny to zdolność ciał do wytworzenia pola elektromagnetycznego. W fizyce sekcja elektrostatyki bada interakcje ładunków nieruchomych względem wybranego układu bezwładnościowego.
Co jest mierzone
Jednostka miary w układzie SI nazywa się „kulombem” - jest to ładunek elektryczny przechodzący przez przekrój przewodu 1 amper w ciągu 1 sekundy.
Oznaczenie literowe to Q lub q. Może przyjmować zarówno wartości dodatnie, jak i ujemne. Nazwa jest na cześć fizyka Charlesa Coulomba, wyprowadził on formułę znajdowania sił interakcji między nimi, nazywa się to „prawem Coulomba”:
W nim q1, q2 są modułami ładowania, r jest odległością między nimi, k jest współczynnikiem proporcjonalności.
Formuła jest podobna do prawa przyciągania, w zasadzie opisuje podobną interakcję. Ma najmniejszą masę. Jego ładunek elektryczny jest ujemny i jest równy:
-1,6 * 10 ^ (- 19) C.
Pozyton jest wartością przeciwną do elektronu; składa się również z jednego dodatniego ładunku elementarnego.
Oprócz tego, że jest dyskretna, kwantyzowana lub mierzona w porcjach, obowiązuje również prawo zachowania ładunków, które mówi, że w systemie zamkniętym ładunki obu znaków mogą występować tylko jednocześnie. Mówiąc prościej, algebraiczna (biorąc pod uwagę znaki) suma ładunków cząstek i ciał w zamkniętym (izolowanym) układzie zawsze pozostaje niezmieniona. Nie zmienia się wraz z upływem czasu lub ruchem cząstki; jest stały przez cały okres życia. Najprostsze naładowane cząstki są konwencjonalnie porównywane z ładunkami elektrycznymi.
Prawo zachowania ładunków elektrycznych zostało po raz pierwszy potwierdzone przez Michaela Faradaya w 1843 r. Jest to jedno z podstawowych praw fizyki.
Przewodniki, półprzewodniki i dielektryki
Istnieje wiele bezpłatnych opłat w przewodnikach. Poruszają się swobodnie po całym ciele. W półprzewodnikach nie ma prawie żadnych wolnych nośników, ale jeśli do ciała przeniesiona zostanie niewielka energia, powstają one, w wyniku czego ciało zaczyna przewodzić prąd elektryczny, tj. ładunki elektryczne zaczynają się poruszać. Dielektryki to substancje, w których liczba wolnych nośników jest minimalna, więc prąd nie może przez nie przepływać lub może, w pewnych warunkach, na przykład bardzo wysokiego napięcia.
Jaka jest interakcja
Ładunki elektryczne są przyciągane i odpychane od siebie. Jest to podobne do interakcji magnesów. Wszyscy wiedzą, że jeśli pocierasz włosy linijką lub długopisem, zostanie on naelektryzowany. Jeśli w tym stanie przyniesiesz go na papier, wówczas przylgnie do zelektryfikowanego plastiku. Podczas elektryfikacji dochodzi do redystrybucji ładunków, tak że z jednej strony ciała stają się większe, az drugiej mniejsze.
Z tego samego powodu czasami szokuje Cię wełniany sweter lub inne osoby, gdy ich dotkniesz.
Wniosek: ładunki elektryczne z jednym znakiem mają tendencję do siebie, a różnymi znakami odpychają się. Przepływają od jednego ciała do drugiego, gdy się dotykają.
Metody pomiaru
Istnieje wiele sposobów pomiaru ładunku elektrycznego, spójrzmy na niektóre z nich. Urządzenie pomiarowe nazywa się równowagą skrętną.
Łuski wiszące to skale skrętne jego wynalazku. Chodzi o to, że lekki pręt z dwiema kulkami na końcach i jedną stacjonarnie naładowaną kulką jest zawieszony w naczyniu na kwarcowej nici. Drugi koniec nici jest przymocowany do nasadki. Stała kula jest usuwana, aby poinformować go o ładunku, po czym należy zainstalować ją z powrotem w naczyniu. Następnie część zawieszona na nitce zacznie się poruszać. Skala z podziałką jest zaznaczona na statku. Zasada jego działania znajduje odzwierciedlenie w filmie.
Innym urządzeniem do pomiaru ładunku elektrycznego jest elektroskop. Podobnie jak poprzednie, jest szklanym naczyniem z elektrodą, na której przymocowane są dwa arkusze folii. Naładowany korpus jest doprowadzany do górnego końca elektrody, wzdłuż którego ładunek przepływa na folię, w wyniku czego oba liście zostaną naładowane o tej samej nazwie i zaczną się odpychać. Wysokość opłaty zależy od tego, o ile się różnią.
Elektrometr to kolejne urządzenie pomiarowe. Składa się z metalowego pręta i obracającej się strzałki. Gdy naładowany korpus dotknie elektrometru, ładunki przepływają w dół pręta do strzałki, strzałka odchyla się i wskazuje pewną wartość na skali.
Na koniec zalecamy obejrzenie kolejnego przydatnego filmu na ten temat:
Zbadaliśmy ważną wielkość fizyczną. Nauczanie na ten temat znacznie poszerzyło ogólną wiedzę na temat elektryczności. Wkład w naukę i technologię jest dość znaczny, a dziedzina zastosowania tej wiedzy związana jest również z medycyną. Jonizatory powietrza mają pozytywny wpływ na ludzkie ciało: przyspieszają proces dostarczania tlenu z powietrza do komórek. Przykładem takiego urządzenia jest żyrandol Chizhevsky.Teraz wiesz, co to jest ładunek elektryczny i jak go mierzysz.
Powiązane materiały:
Ładowanie...
