Ndërveproni me ngarkesa pozitive dhe negative. ngarkesa pozitive dhe negative. metoda

Të gjithë trupat e botës rreth nesh përbëhen nga dy lloje grimcash të qëndrueshme - protone të ngarkuar pozitivisht dhe elektrone me të njëjtën ngarkesë negative e. Numri i elektroneve është i barabartë me numrin e protoneve. Prandaj, universi është elektrikisht neutral.

Meqenëse elektroni dhe protoni kurrë ( të paktën për 14 miliardë vitet e fundit) mos u prishni, atëherë Universi nuk mund të shkelë neutralitetin e tij nga asnjë ndikim njerëzor. Të gjithë trupat janë gjithashtu zakonisht neutral elektrik, domethënë përmbajnë të njëjtin numër elektronesh dhe protonesh.

Për ta bërë një trup të ngarkuar, është e nevojshme të hiqni prej tij, duke e transferuar atë në një trup tjetër, ose t'i shtoni atij, duke marrë nga një trup tjetër, një numër të caktuar N të elektroneve ose protoneve. Ngarkesa e trupit do të bëhet e barabartë me Ne. Në të njëjtën kohë, është e nevojshme të mbani mend ajo që harrohet zakonisht) se e njëjta ngarkesë e shenjës së kundërt (Ne) formohet në mënyrë të pashmangshme në një trup (ose trupa) tjetër. Duke fërkuar një shufër ebonit me lesh, ne ngarkojmë jo vetëm ebonitin, por edhe leshin, duke transferuar një pjesë të elektroneve nga njëri në tjetrin.

Deklarata për tërheqjen e dy trupave me ngarkesa të njëjta të kundërta sipas parimeve të verifikimit dhe falsifikimit është shkencore, pasi në parim mund të konfirmohet ose hidhet poshtë eksperimentalisht. Këtu eksperimenti mund të kryhet thjesht, pa përfshirë trupa të tretë, thjesht duke transferuar një pjesë të elektroneve ose protoneve nga një. trup eksperimental tek një tjetër.

Ka një pamje krejtësisht të ndryshme me deklaratën për zmbrapsjen e akuzave të ngjashme. Fakti është se vetem dy, për shembull, pozitive, ngarkesa q1, q2 për eksperimentin nuk mund të krijohet, pasi kur përpiqeni t'i krijoni ato, është gjithmonë e pashmangshme shfaqet një e treta, ngarkesa negative q3 = -(qi + q2). Prandaj, jo dy, dhe tre akuza. Në parim, është e pamundur të kryhet një eksperiment me dy ngarkesa të ngjashme.

Prandaj, deklarata e Kulombit për zmbrapsjen e ngarkesave të ngjashme sipas parimeve të përmendura është joshkencore.

Për të njëjtën arsye, eksperimenti me dy ngarkesa të shenjave të ndryshme q1, - q2 është gjithashtu i pamundur, nëse këto ngarkesa nuk janë të barabarta me njëra-tjetrën. Këtu në mënyrë të pashmangshme shfaqet ngarkesa e tretë q3 = q1 - q2, e cila merr pjesë në ndërveprim dhe ndikon në forcën që rezulton.

Prania e akuzës së tretë harrohet dhe nuk merret parasysh nga mbështetësit e verbër të Kulombit. Dy trupa me tarifa identike mund të krijohen shenja të ndryshme duke thyer atomet në dy pjesë të ngarkuara dhe duke i transferuar këto pjesë nga një trup në tjetrin. Me një hendek të tillë, është e nevojshme të bësh punë dhe të shpenzosh energji. Natyrisht, pjesët e ngarkuara do të priren të kthehen në gjendjen e tyre origjinale me më pak energji dhe të bashkohen, domethënë ato duhet të tërhiqen nga njëra-tjetra.

Nga pikëpamja e ndërveprimit me rreze të shkurtër, çdo ndërveprim supozon ekzistencën e një shkëmbimi midis trupave që ndërveprojnë me diçka materiale, dhe veprimi i menjëhershëm në distancë dhe telekineza janë të pamundura. Ndërveprimet elektrostatike ndërmjet ngarkesave kryhen nga një fushë elektrike konstante. Ne nuk e dimë se çfarë është, por mund të themi me siguri se fusha është materiale, pasi ka energji, masë, moment dhe një shpejtësi të kufizuar përhapjeje.

marrë për foto fushe elektrike linjat e forcës dalin nga një ngarkesë (pozitive) dhe nuk mund të shkëputen në një zbrazëti, por gjithmonë futin një ngarkesë tjetër (negative). Ato janë si tentakulat që shtrihen nga një ngarkesë në tjetrën, duke i lidhur ato. Për të zvogëluar energjinë e sistemit të ngarkesave, vëllimi i zënë nga fusha tenton në minimum. Prandaj, "tentakulat" e shtrira të fushës elektrike gjithmonë priren të tkurren si breza elastikë të shtrirë gjatë karikimit. Për shkak të kësaj tkurrjeje kryhet tërheqja e ngarkesave të kundërta. Forca e tërheqjes mund të matet eksperimentalisht. Ajo jep ligjin e Kulombit.

Është një çështje krejtësisht e ndryshme në rastin e akuzave të ngjashme. Fusha elektrike totale e dy ngarkesave del nga secila prej tyre dhe shkon në pafundësi, dhe kontakti i fushave të njërës dhe tjetrës ngarkesa nuk arrihet. "Tentakula" elastike të një ngarkese nuk arrijnë në tjetrën. Prandaj, nuk ka efekt të drejtpërdrejtë material të një ngarkese mbi një tjetër, nuk kanë me çfarë të ndërveprojnë. Meqenëse ne nuk e njohim telekinezën, prandaj, nuk mund të ketë zmbrapsje.

Por si të shpjegohet atëherë divergjenca e petaleve të eleroskopit dhe zmbrapsja e ngarkesave të vërejtura në eksperimentet e Kulombit? Le të kujtojmë se kur krijojmë dy ngarkesa pozitive për përvojën tonë, në mënyrë të pashmangshme formojmë një ngarkesë negative edhe në hapësirën përreth.

Këtu tërheqja ndaj tij është e gabuar dhe merret si neveri.

Përkufizimi 1

Shumë prej atyre që na rrethojnë dukuritë fizike që ndodhin në natyrë, nuk gjejnë shpjegim në ligjet e mekanikës, termodinamikës dhe teorisë molekulare-kinetike. Fenomene të tilla bazohen në ndikimin e forcave që veprojnë midis trupave në distancë dhe të pavarur nga masat e trupave ndërveprues, gjë që mohon menjëherë natyrën e tyre të mundshme gravitacionale. Këto forca quhen elektromagnetike.

Edhe grekët e lashtë kishin njëfarë ideje për forcat elektromagnetike. Megjithatë, ishte vetëm në fund të shekullit të 18-të që një sistematik, studim sasior dukuritë fizike që lidhen me bashkëveprimin elektromagnetik të trupave.

Përkufizimi 2

Falë punës së mundimshme të një numri të madh shkencëtarësh në shekullin e 19-të, u përfundua krijimi i një shkence absolutisht të re harmonike, e cila studion fenomenet magnetike dhe elektrike. Kështu u quajt një nga degët më të rëndësishme të fizikës elektrodinamika.

Krijuar nga ngarkesat dhe rrymat elektrike, elektrike dhe fusha magnetike u bënë lëndët kryesore të studimit të saj.

Koncepti i ngarkesës në elektrodinamikë luan të njëjtin rol si masa gravitacionale në mekanikën e Njutonit. Përfshihet në themelin e seksionit dhe është parësor për të.

Përkufizimi 3

Ngarkesa elektrikeështë një sasi fizike që karakterizon vetinë e grimcave ose trupave për të hyrë në ndërveprime të forcës elektromagnetike.

Shkronjat q ose Q në elektrodinamikë zakonisht tregojnë një ngarkesë elektrike.

Së bashku, të gjitha faktet e njohura të provuara eksperimentalisht na lejojnë të nxjerrim përfundimet e mëposhtme:

Përkufizimi 4

Ekzistojnë dy lloje të ngarkesave elektrike. Këto emërtohen në mënyrë konvencionale pozitive dhe ngarkesa negative .

Përkufizimi 5

Ngarkesat mund të transferohen (për shembull, me kontakt të drejtpërdrejtë) midis trupave. Ngarkesa elektrike, ndryshe nga masa e trupit, nuk është karakteristikë integrale e saj. Një trup i veçantë kushte të ndryshme mund të marrë vlera të ndryshme ngarkimi.

Përkufizimi 6

Ashtu si ngarkesat sprapsin, ndryshe nga ngarkesat tërheqin. Ky fakt zbulon një tjetër ndryshim thelbësor midis forcave elektromagnetike dhe gravitacionale. Forcat gravitacionale janë gjithmonë forca tërheqëse.

ligji i ruajtjes ngarkesë elektrikeështë një nga ligjet themelore të natyrës.

AT sistem i izoluar shuma algjebrike e ngarkesave të të gjithë trupave është e pandryshuar:

q 1 + q 2 + q 3 + . . . + qn = c o n s t.

Përkufizimi 7

Ligji i ruajtjes së ngarkesës elektrike thotë se në një sistem të mbyllur trupash nuk mund të vërehen proceset e lindjes ose zhdukjes së ngarkesave të vetëm një shenje.

Nga pikëpamja shkenca moderne, bartësit e ngarkesës janë grimca elementare. Çdo objekt i zakonshëm përbëhet nga atome. Ato përbëhen nga protone të ngarkuar pozitivisht, elektrone të ngarkuar negativisht dhe grimca neutrale - neutrone. Protonet dhe neutronet janë pjesë integrale bërthamat atomike, ndërsa elektronet formohen shtresë elektronike atomet. Sipas modulit, ngarkesat elektrike të protonit dhe elektronit janë ekuivalente dhe të barabarta me vlerën e ngarkesës elementare e.

Në një atom neutral, numri i elektroneve në guaskë dhe i protoneve në bërthamë është i njëjtë. Numri i ndonjërës prej grimcave të dhëna quhet numër atomik.

Një atom i tillë ka aftësinë të humbasë dhe të fitojë një ose më shumë elektrone. Kur kjo ndodh, atomi neutral bëhet një jon i ngarkuar pozitivisht ose negativisht.

Një ngarkesë mund të kalojë nga një trup në tjetrin vetëm në pjesë, të cilat përmbajnë një numër të plotë ngarkesash elementare. Rezulton se ngarkesa elektrike e trupit është një sasi diskrete:

q = ±n e (n = 0 , 1 , 2 , . . .).

Përkufizimi 8

Quhen sasitë fizike që kanë aftësinë të marrin një seri vlerash ekskluzivisht diskrete të kuantizuara.

Përkufizimi 9

ngarkesë elementare e përfaqëson një kuantike, domethënë pjesën më të vogël të mundshme të ngarkesës elektrike.

Përkufizimi 10

Fakti i ekzistencës në fizikën moderne të grimcave elementare të të ashtuquajturit kuarket– grimcat me ngarkesë thyesore ± 1 3 e dhe ± 2 3 e .

Megjithatë, shkencëtarët nuk kanë qenë kurrë në gjendje të vëzhgojnë kuarket në një gjendje të lirë.

Përkufizimi 11

Për zbulimin dhe matjen e ngarkesave elektrike në laborator, zakonisht përdoret një elektrometër - një pajisje e përbërë nga një shufër metalike dhe një shigjetë që mund të rrotullohet rreth një boshti horizontal (Fig. 1. 1. 1).

Maja e shigjetës është e izoluar nga kutia metalike. Në kontakt me shufrën e elektrometrit, trupi i ngarkuar provokon shpërndarjen e ngarkesave elektrike të së njëjtës shenjë përgjatë shufrës dhe gjilpërës. Veprimi i forcave të sprapsjes elektrike bën që gjilpëra të devijojë në një kënd të caktuar, me anë të të cilit është e mundur të përcaktohet ngarkesa e transferuar në shufrën e elektrometrit.

Fotografia 1. një. një. Transferimi i ngarkesës nga një trup i ngarkuar në një elektrometër.

Një elektrometër është një instrument mjaft i papërpunuar. Ndjeshmëria e tij nuk lejon të hetohen forcat e ndërveprimit të ngarkesave. Në 1785, u zbulua për herë të parë ligji i ndërveprimit të ngarkesave fikse. Zbuluesi u bë fizikani francez Ch. Coulomb. Në eksperimentet e tij, ai mati forcat e tërheqjes dhe zmbrapsjes së topave të ngarkuar duke përdorur një pajisje që ai projektoi për matjen e ngarkesës elektrike - një ekuilibër rrotullimi (Fig. 1.1.2), i cili ka një ndjeshmëri jashtëzakonisht të lartë. Lëkundësi i peshores u rrotullua 1 ° nën veprimin e një force prej afërsisht 10 - 9 N.

Ideja e matjeve bazohej në supozimin e fizikanit se kur një top i ngarkuar bie në kontakt me të njëjtin pa ngarkesë, ngarkesa ekzistuese e të parit do të ndahet në pjesë të barabarta midis trupave. Kështu, u arrit një metodë për të ndryshuar ngarkesën e topit me dy ose më shumë herë.

Përkufizimi 12

Coulomb në eksperimentet e tij mati ndërveprimin midis topave, dimensionet e të cilave ishin shumë më të vogla se distanca që i ndante, për shkak të së cilës ato mund të neglizhoheshin. Trupat e tillë të ngarkuar quhen tarifat me pikë.

Fotografia 1. një. 2. Pajisja Coulomb.

Fotografia 1. një. 3 . Forcat e ndërveprimit të ngarkesave të ngjashme dhe të ndryshme.

Bazuar në shumë eksperimente, Coulomb vendosi ligjin e mëposhtëm:

Përkufizimi 13

Forcat e bashkëveprimit të ngarkesave fikse janë drejtpërdrejt proporcionale me produktin e moduleve të ngarkesës dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës ndërmjet tyre: F = k q 1 · q 2 r 2 .

Forcat e ndërveprimit janë forca refuzuese me të njëjtat shenja ngarkesash dhe forca tërheqëse me shenja të ndryshme (Fig. 1.1.3), dhe gjithashtu i binden ligjit të tretë të Njutonit:
F 1 → = - F 2 →.

Përkufizimi 14

Kulombi ose ndërveprimi elektrostatik është efekti i ngarkesave elektrike stacionare mbi njëra-tjetrën.

Përkufizimi 15

Seksioni i elektrodinamikës kushtuar studimit të ndërveprimit të Kulombit quhet elektrostatike.

Ligji i Kulombit mund të zbatohet për trupat pika të ngarkuara. Në praktikë, ajo përmbushet plotësisht nëse dimensionet e trupave të ngarkuar mund të neglizhohen për shkak të distancës midis objekteve të ndërveprimit që është shumë më e madhe se ato.

Koeficienti i proporcionalitetit k në ligjin e Kulombit varet nga zgjedhja e sistemit të njësive.

AT sistemit ndërkombëtar C Dhe njësia matëse e ngarkesës elektrike është varëse (K l).

Përkufizimi 16

Varëse- kjo është një ngarkesë që kalon në 1 s përmes seksionit kryq të përcjellësit me një forcë rryme prej 1 A. Njësia e forcës së rrymës (amper) në C I është, së bashku me njësitë e gjatësisë, kohës dhe masës, njësia kryesore e matje.

Koeficienti k në sistemin C Dhe në shumicën e rasteve shkruhet si shprehja e mëposhtme:

k = 1 4 π ε 0 .

Në të cilën ε 0 \u003d 8, 85 10 - 12 K l 2 N m 2 është një konstante elektrike.

Në sistemin C AND, ngarkesa elementare e është:

e \u003d 1,602177 10 - 19 K l ≈ 1,6 10 - 19 K l.

Bazuar në përvojën, mund të themi se forcat e bashkëveprimit të Kulombit i binden parimit të mbivendosjes.

Teorema 1

Nëse një trup i ngarkuar ndërvepron njëkohësisht me disa trupa të ngarkuar, atëherë forca që rezulton që vepron në këtë trup është e barabartë me shumën vektoriale të forcave që veprojnë në këtë trup nga të gjithë trupat e tjerë të ngarkuar.

Figura 1. një. 4, duke përdorur shembullin e bashkëveprimit elektrostatik të tre trupave të ngarkuar, shpjegohet parimi i mbivendosjes.

Fotografia 1. një. katër. Parimi i mbivendosjes së forcave elektrostatike F → = F 21 → + F 31 → ; F 2 → = F 12 → + F 32 →; F 3 → = F 13 → + F 23 →.

Fotografia 1. një. 5 . Modeli i ndërveprimit tarifat me pikë.

Megjithëse parimi i mbivendosjes është një ligj themelor i natyrës, përdorimi i tij kërkon një kujdes kur zbatohet në bashkëveprimin e trupave të ngarkuar me përmasa të fundme. Dy topa të ngarkuar përcjellës 1 dhe 2 mund të shërbejnë si shembull i tillë. Nëse një top tjetër i ngarkuar sillet në një sistem të tillë të përbërë nga dy topa të ngarkuar, atëherë ndërveprimi midis 1 dhe 2 do të ndryshojë për shkak të rishpërndarjes së ngarkesave.

Parimi i mbivendosjes supozon se forcat e bashkëveprimit elektrostatik midis dy trupave nuk varen nga prania e trupave të tjerë me ngarkesë, me kusht që shpërndarja e ngarkesave të jetë e fiksuar (e dhënë).

Nëse vëreni një gabim në tekst, ju lutemi theksoni atë dhe shtypni Ctrl+Enter

Ngarkesa elektrike- një sasi fizike që karakterizon aftësinë e trupave për të hyrë në ndërveprime elektromagnetike. Matur në Coulomb.

ngarkesë elektrike elementare- ngarkesa minimale që kanë grimcat elementare (ngarkesa e një protoni dhe një elektroni).

e= Cl

Trupi ka një ngarkesë, do të thotë se ka elektrone shtesë ose që mungojnë. Kjo tarifë shënohet q = ne. (është e barabartë me numrin e ngarkesave elementare).

elektrizojnë trupin- për të krijuar një tepricë dhe mungesë elektronesh. Mënyrat: elektrifikimi nga fërkimi dhe elektrifikimi me kontakt.

përcaktoj agimin e - ngarkesa e trupit, e cila mund të merret si pikë materiale.

akuzë gjyqi () - një pikë, ngarkesë e vogël, domosdoshmërisht pozitive - përdoret për të studiuar fushën elektrike.

Ligji i ruajtjes së ngarkesës: në një sistem të izoluar, shuma algjebrike e ngarkesave të të gjithë trupave mbetet konstante për çdo ndërveprim të këtyre trupave me njëri-tjetrin..

Ligji i Kulombit: forcat e ndërveprimit të dy ngarkesave pika janë proporcionale me produktin e këtyre ngarkesave, në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës ndërmjet tyre, varen nga vetitë e mediumit dhe drejtohen përgjatë vijës së drejtë që lidh qendrat e tyre..

, ku
F / m, C 2 / nm 2 - dielektrik. shpejtë. vakum

- lidhet. konstante dielektrike (> 1)

- përshkueshmëria absolute dielektrike. mjedise

Fushe elektrike- mjedisi material përmes të cilit ndodh bashkëveprimi i ngarkesave elektrike.

Karakteristikat e fushës elektrike:

tensioni (E) është një sasi vektoriale, e barabartë me forcën duke vepruar në një ngarkesë testimi njësi të vendosur në një pikë të caktuar.

Matur në N/C.

Drejtimiështë e njëjtë si për forcën aktive.

tensioni nuk varet as për forcën dhe as për përmasat e akuzës së gjykimit.

Mbivendosje e fushave elektrike: forca e fushës e krijuar nga disa ngarkesa është e barabartë me shumën vektoriale të fuqive të fushës së secilës ngarkesë:

Grafikisht Fusha elektronike përshkruhet duke përdorur linja tensioni.

linja e tensionit- një vijë, tangjentja në të cilën në çdo pikë përkon me drejtimin e vektorit të tensionit.

Karakteristikat e linjës së stresit: ato nuk kryqëzohen, në secilën pikë mund të tërhiqet vetëm një vijë; ato nuk janë të mbyllura, lënë një ngarkesë pozitive dhe hyjnë në një negative, ose shpërndahen në pafundësi.

Llojet e fushave:

Fushë elektrike uniforme- një fushë, vektori i intensitetit të së cilës në çdo pikë është i njëjtë në vlerë dhe drejtim absolut.

Fushë elektrike jo uniforme- një fushë, vektori i intensitetit të së cilës në çdo pikë nuk është i njëjtë në vlerë dhe drejtim absolut.

Fushë elektrike konstante– vektori i tensionit nuk ndryshon.

Fushë elektrike jo konstante- ndryshon vektori i tensionit.

Puna e fushës elektrike për të lëvizur ngarkesën.

, ku F është forcë, S është zhvendosje, - këndi ndërmjet F dhe S.

Për fushë uniforme: forca është konstante.

Puna nuk varet nga forma e trajektores; puna e bërë për të lëvizur përgjatë një rruge të mbyllur është zero.

Për një fushë johomogjene:

Potenciali i fushës elektrike- raporti i punës që bën fusha, duke lëvizur ngarkesën elektrike provuese në pafundësi, me madhësinë e kësaj ngarkese.

- potencialështë karakteristikë energjetike e fushës. Matur në volt

Diferencë potenciale:

Nese nje
, pastaj

, do të thotë

- gradient potencial.

Për një fushë homogjene: ndryshimi i potencialit - tensionit:

. Ajo matet në Volt, pajisjet - voltmetra.

Kapaciteti elektrik- aftësia e trupave për të grumbulluar një ngarkesë elektrike; raporti i ngarkesës me potencialin, i cili është gjithmonë konstant për një përcjellës të caktuar.

Nuk varet nga ngarkesa dhe nuk varet nga potenciali. Por kjo varet nga madhësia dhe forma e përcjellësit; mbi vetitë dielektrike të mediumit.

, ku r është madhësia,
- përshkueshmëria e mediumit rreth trupit.

Kapaciteti elektrik rritet nëse ndonjë trup është afër - përçues ose dielektrikë.

Kondensator- një pajisje për akumulimin e një ngarkese. Kapaciteti elektrik:

Kondensator i sheshtë- dy pllaka metalike me një dielektrik midis tyre. Kapaciteti i një kondensatori të sheshtë:

, ku S është sipërfaqja e pllakave, d është distanca midis pllakave.

Energjia e një kondensatori të ngarkuarështë e barabartë me punën e bërë nga fusha elektrike në transferimin e ngarkesës nga një pllakë në tjetrën.

Transferim i vogël i tarifës
, voltazhi do të ndryshojë në
, do të punohet
. Sepse
, dhe С = konst,
. Pastaj
. Ne integrojmë:

Energjia e fushës elektrike:
, ku V=Sl është vëllimi i zënë nga fusha elektrike

Për një fushë johomogjene:
.

Dendësia vëllimore e fushës elektrike:
. E matur në J/m 3.

dipol elektrik- një sistem i përbërë nga dy ngarkesa elektrike me pikë të barabarta, por të kundërta në shenjë, të vendosura në një distancë nga njëra-tjetra (krahu dipol - l).

Karakteristika kryesore e një dipoli është moment dipolështë një vektor i barabartë me produktin e ngarkesës dhe krahun e dipolit, i drejtuar nga një ngarkesë negative në një pozitive. Shënuar
. Matur në metra kulonë.

Dipol në një fushë elektrike uniforme.

Forcat që veprojnë në secilën nga ngarkesat e dipolit janë:
dhe
. Këto forca janë të drejtuara në të kundërt dhe krijojnë një moment të një çifti forcash - çift rrotullues: , ku

M - çift rrotullues F - forcat që veprojnë në dipol

d – krahu i forcës l – krahu dipol

p - momenti dipol E - intensiteti

- këndi ndërmjet p dhe E q - ngarkesa

Nën veprimin e një çift rrotullues, dipoli do të kthehet dhe do të vendoset në drejtim të linjave të tensionit. Vektorët p dhe E do të jenë paralelë dhe me një drejtim.

Dipol në një fushë elektrike johomogjene.

Ka një çift rrotullues, kështu që dipoli do të kthehet. Por forcat do të jenë të pabarabarta dhe dipoli do të lëvizë atje ku forca është më e madhe.

- gradienti i forcës. Sa më i lartë të jetë gradienti i tensionit, aq më e lartë është forca anësore që tërheq dipolin. Dipoli është i orientuar përgjatë vijave të forcës.

Fusha e vetë Dipolit.

Por . Pastaj:

Le të jetë dipoli në pikën O dhe krahu i tij të jetë i vogël. Pastaj:

Formula është marrë duke marrë parasysh:

Kështu, ndryshimi i potencialit varet nga sinusi i gjysmëkëndit në të cilin pikat e dipolit janë të dukshme, dhe nga projeksioni i momentit të dipolit në vijën e drejtë që lidh këto pika.

Dielektrikët në një fushë elektrike.

Dielektrike- një substancë që nuk ka tarifa falas, dhe për këtë arsye nuk kryen elektricitet. Sidoqoftë, në fakt, përçueshmëria ekziston, por është e papërfillshme.

Klasat dielektrike:

me molekulat polare (uji, nitrobenzeni): molekulat nuk janë simetrike, qendrat e masës së ngarkesave pozitive dhe negative nuk përputhen, që do të thotë se kanë një moment dipoli edhe në rastin kur nuk ka fushë elektrike.

me molekula jo polare (hidrogjen, oksigjen): molekulat janë simetrike, qendrat e masës së ngarkesave pozitive dhe negative përputhen, që do të thotë se ato nuk kanë moment dipoli në mungesë të fushës elektrike.

kristalore (klorur natriumi): një kombinim i dy nënshtresave, njëra prej të cilave është e ngarkuar pozitivisht dhe tjetra është e ngarkuar negativisht; në mungesë të një fushe elektrike, momenti total i dipolit është zero.

Polarizimi- procesi i ndarjes hapësinore të ngarkesave, shfaqja e ngarkesave të lidhura në sipërfaqen e dielektrikut, gjë që çon në një dobësim të fushës brenda dielektrikut.

Mënyrat e polarizimit:

1 mënyrë - polarizim elektrokimik:

Në elektroda - lëvizja e kationeve dhe anioneve drejt tyre, neutralizimi i substancave; formohen zona me ngarkesa pozitive dhe negative. Rryma gradualisht zvogëlohet. Shkalla e vendosjes së mekanizmit të neutralizimit karakterizohet nga koha e relaksimit - kjo është koha gjatë së cilës EMF e polarizimit do të rritet nga 0 në maksimum nga momenti i aplikimit të fushës. = 10 -3 -10 -2 s.

Metoda 2 - polarizimi orientues:

Në sipërfaqen e dielektrikut formohen ato polare të pakompensuar, d.m.th. ndodh polarizimi. Tensioni brenda dielektrikut është më i vogël se tensioni i jashtëm. Koha e relaksimit: = 10 -13 -10 -7 s. Frekuenca 10 MHz.

3 mënyra - polarizimi elektronik:

Karakteristikë e molekulave jopolare që bëhen dipole. Koha e relaksimit: = 10 -16 -10 -14 s. Frekuenca 10 8 MHz.

4 mënyra - polarizimi jonik:

Dy rrjeta (Na dhe Cl) janë zhvendosur në raport me njëra-tjetrën.

Koha e relaksimit:

Metoda 5 - polarizimi mikrostrukturor:

Është tipike për strukturat biologjike kur shtresat e ngarkuara dhe të pakarikuara alternojnë. Ekziston një rishpërndarje e joneve në ndarjet gjysmë të përshkueshme ose jo-përshkueshme.

Koha e relaksimit: \u003d 10 -8 -10 -3 s. Frekuenca 1 kHz

Karakteristikat numerike të shkallës së polarizimit:

Elektricitetështë lëvizja e urdhëruar e ngarkesave të lira në materie ose në vakum.

Kushtet për ekzistencën e një rryme elektrike:

prania e tarifave falas

prania e një fushe elektrike, d.m.th. forcat që veprojnë për këto akuza

Forca aktuale- një vlerë e barabartë me ngarkesën që kalon nëpër çdo seksion kryq të përcjellësit për njësi të kohës (1 sekondë)

Matur në amper.

n është përqendrimi i ngarkesave

q është shuma e tarifës

S është zona e seksionit tërthor të përcjellësit

- shpejtësia e lëvizjes së drejtuar të grimcave.

Shpejtësia e lëvizjes së grimcave të ngarkuara në një fushë elektrike është e vogël - 7 * 10 -5 m / s, shpejtësia e përhapjes së fushës elektrike është 3 * 10 8 m / s.

dendësia e rrymës- sasia e ngarkesës që kalon në 1 sekondë në një seksion prej 1 m 2.

. E matur në A/m2.

- forca që vepron mbi jonin nga ana e fushës elektrike është e barabartë me forcën e fërkimit

- lëvizshmëria e joneve

- shpejtësia e lëvizjes së drejtuar të joneve = lëvizshmëria, forca e fushës

Përçueshmëria specifike e elektrolitit është sa më e madhe, aq më i madh është përqendrimi i joneve, ngarkesa dhe lëvizshmëria e tyre. Me rritjen e temperaturës, lëvizshmëria e joneve rritet dhe përçueshmëria elektrike rritet.

Ese mbi inxhinierinë elektrike

Plotësuar nga: Roman Agafonov

Kolegji Agro-Industrial Luga

Është e pamundur të jepet një përkufizim i shkurtër i tarifës që është i kënaqshëm në të gjitha aspektet. Jemi mësuar të gjejmë shpjegime të kuptueshme për formacione dhe procese shumë komplekse, si atomi, kristalet e lëngëta, shpërndarja e molekulave mbi shpejtësi etj. Por konceptet më themelore, më themelore, të pandashme në më të thjeshta, të zhveshur, sipas shkencës sot, nga asnjë mekanizëm i brendshëm, nuk mund të shpjegohen shkurtimisht në mënyrë të kënaqshme. Sidomos nëse objektet nuk perceptohen drejtpërdrejt nga shqisat tona. Koncepteve të tilla themelore i përket ngarkesa elektrike.

Le të përpiqemi së pari të zbulojmë se çfarë është një ngarkesë elektrike, por çfarë fshihet pas deklaratës, një trup ose grimcë e caktuar ka një ngarkesë elektrike.

Ju e dini se të gjithë trupat janë ndërtuar nga grimcat më të vogla, të pandashme në grimca më të thjeshta (për aq sa dihet shkenca tani), të cilat për këtë arsye quhen elementare. Të gjitha grimcat elementare kanë masë dhe për shkak të kësaj ato tërhiqen nga njëra-tjetra. Sipas ligjit gravitetit forca e tërheqjes zvogëlohet relativisht ngadalë me rritjen e distancës ndërmjet tyre: në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës. Për më tepër, shumica e grimcave elementare, megjithëse jo të gjitha, kanë aftësinë të ndërveprojnë me njëra-tjetrën me një forcë që zvogëlohet gjithashtu në mënyrë të kundërt me katrorin e distancës, por kjo forcë është një numër i madh, herë më i madh se forca e gravitetit. Pra, në atomin e hidrogjenit, i paraqitur në mënyrë skematike në figurën 1, elektroni tërhiqet nga bërthama (protoni) me një forcë 1039 herë më të madhe se forca e tërheqjes gravitacionale.

Nëse grimcat ndërveprojnë me njëra-tjetrën me forca që zvogëlohen ngadalë me distancën dhe janë shumë herë më të mëdha se forcat e gravitetit universal, atëherë thuhet se këto grimca kanë një ngarkesë elektrike. Vetë grimcat quhen të ngarkuara. Ka grimca pa ngarkesë elektrike, por nuk ka ngarkesë elektrike pa një grimcë.

Ndërveprimet ndërmjet grimcave të ngarkuara quhen elektromagnetike. Kur themi se elektronet dhe protonet janë të ngarkuar elektrikisht, kjo do të thotë se ato janë të afta për ndërveprime të një lloji të caktuar (elektromagnetike), dhe asgjë më shumë. Mungesa e një ngarkese mbi grimcat do të thotë që ajo nuk zbulon ndërveprime të tilla. Ngarkesa elektrike përcakton intensitetin ndërveprimet elektromagnetike, ashtu si masa përcakton intensitetin e ndërveprimeve gravitacionale. Ngarkesa elektrike është karakteristika e dytë më e rëndësishme e grimcave elementare (pas masës), e cila përcakton sjelljen e tyre në botën përreth.

Në këtë mënyrë

Ngarkesa elektrike është një sasi fizike skalare që karakterizon vetinë e grimcave ose trupave për të hyrë në ndërveprime të forcës elektromagnetike.

Ngarkesa elektrike shënohet me shkronjat q ose Q.

Ashtu si në mekanikë përdoret shpesh koncepti i një pike materiale, gjë që bën të mundur thjeshtimin e ndjeshëm të zgjidhjes së shumë problemeve, kur studiohet ndërveprimi i ngarkesave, koncepti i një ngarkese pika rezulton të jetë efektiv. Një ngarkesë pikë është një trup i ngarkuar, dimensionet e të cilit janë shumë më të vogla se distanca nga ky trup deri në pikën e vëzhgimit dhe trupat e tjerë të ngarkuar. Në veçanti, nëse flasim për bashkëveprimin e dy ngarkesave pika, atëherë supozojmë se distanca midis dy trupave të ngarkuar në shqyrtim është shumë më e madhe se dimensionet e tyre lineare.

Ngarkesa elektrike e një grimce elementare nuk është një "mekanizëm" i veçantë në një grimcë që mund të hiqet prej saj, të dekompozohet në pjesët përbërëse të saj dhe të rimontohet. Prania e një ngarkese elektrike në një elektron dhe grimca të tjera nënkupton vetëm ekzistencën e ndërveprimeve të caktuara midis tyre.

Në natyrë, ka grimca me ngarkesa të shenjave të kundërta. Ngarkesa e një protoni quhet pozitive, dhe ajo e një elektroni quhet negative. Shenja pozitive e ngarkesës së një grimce nuk do të thotë, natyrisht, se ajo ka avantazhe të veçanta. Futja e ngarkesave të dy shenjave thjesht shpreh faktin se grimcat e ngarkuara mund të tërheqin dhe sprapsin. Grimcat me të njëjtën shenjë ngarkese sprapsin njëra-tjetrën dhe me shenja të ndryshme tërheqin.

Nuk ka asnjë shpjegim për arsyet e ekzistencës së dy llojeve të ngarkesave elektrike tani. Në çdo rast, nuk gjenden dallime thelbësore midis ngarkesave pozitive dhe negative. Nëse shenjat e ngarkesave elektrike të grimcave do të ndryshonin, atëherë natyra e ndërveprimeve elektromagnetike në natyrë nuk do të ndryshonte.

Ngarkesat pozitive dhe negative kompensohen shumë mirë në univers. Dhe nëse Universi është i fundëm, atëherë ngarkesa totale e tij elektrike, sipas të gjitha gjasave, është e barabartë me zero.

Gjëja më e jashtëzakonshme është se ngarkesa elektrike e të gjitha grimcave elementare është rreptësisht e njëjtë në vlerë absolute. Ekziston një ngarkesë minimale, e quajtur elementare, të cilën e posedojnë të gjitha grimcat elementare të ngarkuara. Ngarkesa mund të jetë pozitive, si një proton, ose negative, si një elektron, por moduli i ngarkesës është i njëjtë në të gjitha rastet.

Është e pamundur të ndash një pjesë të ngarkesës, për shembull, nga një elektron. Kjo është ndoshta gjëja më e mahnitshme. Asnjë teori moderne nuk mund të shpjegojë pse ngarkesat e të gjitha grimcave janë të njëjta dhe nuk mund të llogarisë vlerën e ngarkesës minimale elektrike. Përcaktohet eksperimentalisht me ndihmën e eksperimenteve të ndryshme.

Në vitet 1960, pasi numri i grimcave elementare të sapo zbuluara filloi të rritej në mënyrë kërcënuese, u parashtrua një hipotezë se të gjitha grimcat që ndërveprojnë fort janë të përbëra. Grimcat më themelore quheshin kuarkë. Doli të jetë e habitshme që kuarkët duhet të kenë një ngarkesë elektrike të pjesshme: 1/3 dhe 2/3 e ngarkesës elementare. Për të ndërtuar protone dhe neutrone, mjaftojnë dy lloje kuarkesh. Dhe numri i tyre maksimal, me sa duket, nuk i kalon gjashtë.

Është e pamundur të krijohet një standard makroskopik i njësisë së ngarkesës elektrike, i ngjashëm me standardin e gjatësisë - një metër, për shkak të rrjedhjes së pashmangshme të ngarkesës. Do të ishte e natyrshme të merrej ngarkesa e elektronit si njësi (kjo bëhet tani në fizikën atomike). Por në kohën e Kulombit, ekzistenca e një elektroni në natyrë nuk dihej ende. Përveç kësaj, ngarkesa e elektronit është shumë e vogël dhe për këtë arsye e vështirë për t'u përdorur si referencë.

Ekzistojnë dy lloje të ngarkesave elektrike, të quajtura në mënyrë konvencionale pozitive dhe negative. Trupat e ngarkuar pozitivisht janë ata që veprojnë mbi trupat e tjerë të ngarkuar në të njëjtën mënyrë si qelqi i elektrizuar nga fërkimi ndaj mëndafshit. Trupat e ngarkuar negativisht janë ata që veprojnë në të njëjtën mënyrë si eboniti i elektrizuar nga fërkimi me leshin. Zgjedhja e emrit "pozitiv" për ngarkesat që dalin në xhami dhe "negativ" për ngarkesat në ebonit është krejtësisht aksidentale.

Ngarkesat mund të transferohen (për shembull, me kontakt të drejtpërdrejtë) nga një trup në tjetrin. Ndryshe nga masa e trupit, ngarkesa elektrike nuk është një karakteristikë e natyrshme e një trupi të caktuar. I njëjti trup në kushte të ndryshme mund të ketë një ngarkesë të ndryshme.

Ashtu si ngarkesat sprapsin, ndryshe nga ngarkesat tërheqin. Kjo tregon gjithashtu ndryshimin themelor midis forcave elektromagnetike dhe forcave gravitacionale. Forcat gravitacionale janë gjithmonë forca tërheqëse.

Një veti e rëndësishme e një ngarkese elektrike është diskretiteti i saj. Kjo do të thotë se ekziston një ngarkesë elementare më e vogël, universale, më tej e pandashme, kështu që ngarkesa q e çdo trupi është një shumëfish i kësaj ngarkese elementare:

ku N është një numër i plotë, e është vlera e ngarkesës elementare. Sipas koncepteve moderne, kjo ngarkesë është numerikisht e barabartë me ngarkesën e elektronit e = 1,6∙10-19 C. Meqenëse madhësia e ngarkesës elementare është shumë e vogël, për shumicën e trupave të ngarkuar të vëzhguar dhe përdorur në praktikë, numri N është shumë i madh dhe natyra diskrete e ndryshimit të ngarkesës nuk manifestohet. Prandaj, besohet se në kushte normale ngarkesa elektrike e trupave ndryshon pothuajse vazhdimisht.

Ligji i ruajtjes së ngarkesës elektrike.

Brenda një sistemi të mbyllur, për çdo ndërveprim, shuma algjebrike e ngarkesave elektrike mbetet konstante:

Një sistem i izoluar (ose i mbyllur) do të quajmë një sistem trupash në të cilin nuk futen ngarkesa elektrike nga jashtë dhe nuk hiqen prej tij.

Askund dhe kurrë në natyrë nuk lind dhe zhduket një ngarkesë elektrike e së njëjtës shenjë. Shfaqja e një ngarkese elektrike pozitive shoqërohet gjithmonë me shfaqjen e një ngarkese negative të barabartë në vlerë absolute. As një ngarkesë pozitive dhe as negative nuk mund të zhduken veçmas, ato mund të neutralizojnë njëri-tjetrin vetëm nëse janë të barabartë në vlerë absolute.

Pra, grimcat elementare janë në gjendje të transformohen në njëra-tjetrën. Por gjithmonë në lindjen e grimcave të ngarkuara vërehet shfaqja e një çifti grimcash me ngarkesa të shenjës së kundërt. Mund të vërehet edhe lindja e njëkohshme e disa çifteve të tilla. Grimcat e ngarkuara zhduken, duke u kthyer në ato neutrale, gjithashtu vetëm në çifte. Të gjitha këto fakte nuk lënë asnjë dyshim për zbatimin e rreptë të ligjit të ruajtjes së ngarkesës elektrike.

Arsyeja e ruajtjes së ngarkesës elektrike është ende e panjohur.

Elektrifikimi i trupit

Trupat makroskopikë, si rregull, janë elektrikisht neutralë. Një atom i çdo substance është neutral, pasi numri i elektroneve në të është i barabartë me numrin e protoneve në bërthamë. Grimcat e ngarkuara pozitivisht dhe negativisht lidhen me njëra-tjetrën forcat elektrike dhe formojnë sisteme neutrale.

Një trup i madh ngarkohet kur përmban një tepricë të grimcave elementare me të njëjtën shenjë ngarkese. Ngarkesa negative e trupit është për shkak të një tepricë të elektroneve në krahasim me protonet, dhe ngarkesa pozitive është për shkak të mungesës së tyre.

Për të marrë një trup makroskopik të ngarkuar elektrikisht, ose, siç thonë ata, për ta elektrizuar atë, është e nevojshme të ndahet një pjesë e ngarkesës negative nga ngarkesa pozitive e lidhur me të.

Mënyra më e lehtë për ta bërë këtë është me fërkim. Nëse kaloni një krehër nëpër flokët tuaj, atëherë një pjesë e vogël e grimcave të ngarkuara më të lëvizshme - elektronet - do të kalojnë nga flokët në krehër dhe do ta ngarkojnë atë negativisht, dhe flokët do të ngarkohen pozitivisht. Kur elektrizohen nga fërkimi, të dy trupat marrin ngarkesa të kundërta në shenjë, por identike në madhësi.

Është shumë e lehtë të elektrizosh trupat me anë të fërkimit. Por për të shpjeguar se si ndodh kjo, doli të ishte një detyrë shumë e vështirë.

1 version. Gjatë elektrifikimit të trupave, kontakti i ngushtë midis tyre është i rëndësishëm. Forcat elektrike i mbajnë elektronet brenda trupit. Por për substanca të ndryshme këto forca janë të ndryshme. Në kontakt të ngushtë, një pjesë e vogël e elektroneve të substancës, në të cilën lidhja e elektroneve me trupin është relativisht e dobët, kalon në një trup tjetër. Në këtë rast, zhvendosjet e elektroneve nuk i kalojnë madhësitë e distancave ndëratomike (10-8 cm). Por nëse trupat ndahen, atëherë të dy do të akuzohen. Meqenëse sipërfaqet e trupave nuk janë kurrë plotësisht të lëmuara, kontakti i ngushtë midis trupave të nevojshëm për kalimin vendoset vetëm në zona të vogla të sipërfaqeve. Kur trupat fërkohen me njëri-tjetrin, numri i zonave me kontakt të ngushtë rritet, dhe në këtë mënyrë numri i përgjithshëm i grimcave të ngarkuara që kalojnë nga një trup në tjetrin rritet. Por nuk është e qartë se si elektronet mund të lëvizin në substanca të tilla jopërçuese (izolues) si eboniti, pleksiglasi dhe të tjerët. Ata janë të lidhur në molekula neutrale.

versioni 2. Në shembullin e një kristal jonik LiF (izolues), ky shpjegim duket si ky. Gjatë formimit të një kristali, lindin lloje të ndryshme defektesh, në veçanti vende të lira - vende të paplotësuara në nyjet e grilës kristalore. Nëse numri i vendeve të lira për jone pozitive litium dhe negativ - fluori nuk është i njëjtë, atëherë kristali do të ngarkohet në vëllim gjatë formimit. Por ngarkesa në tërësi nuk mund të ruhet në kristal për një kohë të gjatë. Gjithmonë ka një sasi të caktuar jonesh në ajër dhe kristali do t'i nxjerrë ato nga ajri derisa ngarkesa e kristalit të neutralizohet nga shtresa e joneve në sipërfaqen e tij. Izolues të ndryshëm kanë ngarkesa të ndryshme hapësinore, dhe për këtë arsye ngarkesat e shtresave sipërfaqësore të joneve janë të ndryshme. Gjatë fërkimit, shtresat sipërfaqësore të joneve përzihen dhe kur izoluesit ndahen, secili prej tyre ngarkohet.

Dhe a mund të elektrizohen dy izolues identikë gjatë fërkimit, për shembull, të njëjtat kristale LiF? Nëse kanë të njëjtat ngarkesa hapësinore të brendshme, atëherë jo. Por ato mund të kenë gjithashtu ngarkesa të brendshme të ndryshme nëse kushtet e kristalizimit ishin të ndryshme dhe u shfaqën një numër i ndryshëm vendesh të lira. Siç ka treguar përvoja, me të vërtetë mund të ndodhë elektrifikimi gjatë fërkimit të kristaleve identike të rubinit, qelibarit etj. Megjithatë, ky shpjegim nuk është i saktë në të gjitha rastet. Nëse trupat përbëhen, për shembull, nga kristale molekulare, atëherë shfaqja e vendeve të lira në to nuk duhet të çojë në ngarkimin e trupit.

Një tjetër metodë e elektrifikimit të trupave është ndikimi mbi to i rrezatimeve të ndryshme (në veçanti, ultravjollcë, rreze x dhe rrezatimi γ). Kjo metodë është më efektive për elektrizimin e metaleve, kur elektronet rrëzohen nga sipërfaqja e metalit nën veprimin e rrezatimit, dhe përcjellësi fiton një ngarkesë pozitive.

Elektrifikimi nëpërmjet ndikimit. Përçuesi ngarkohet jo vetëm në kontakt me një trup të ngarkuar, por edhe kur është në një distancë. Le ta shqyrtojmë këtë fenomen në më shumë detaje. Ne varim fletë letre të lehta në një përcjellës të izoluar (Fig. 3). Nëse përcjellësi nuk është i ngarkuar fillimisht, gjethet do të jenë në pozicionin e paprekur. Tani le t'i afrohemi përcjellësit me një top metalik të izoluar, të ngarkuar fort, për shembull, me një shufër qelqi. Do të shohim se fletët e varura në skajet e trupit, në pikat a dhe b, janë të devijuara, megjithëse trupi i ngarkuar nuk prek përcjellësin. Përçuesi ngarkohej përmes ndikimit, prandaj edhe vetë fenomeni u quajt "elektrifikimi përmes ndikimit" ose "induksioni elektrik". Ngarkesat e fituara nga induksioni elektrik quhen të induktuara ose të induktuara. Gjethet e varura afër mesit të trupit, në pikat a' dhe b', nuk devijojnë. Kjo do të thotë që ngarkesat e induktuara lindin vetëm në skajet e trupit, ndërsa mesi i tij mbetet neutral, ose i pa ngarkuar. Duke sjellë një shufër qelqi të elektrizuar në fletët e varura në pikat a dhe b, është e lehtë të siguroheni që fletët në pikën b të zmbrapsen prej saj dhe fletët në pikën a tërhiqen. Kjo do të thotë se në skajin e largët të përcjellësit lind një ngarkesë e së njëjtës shenjë si në top, dhe ngarkesa të një shenje tjetër lindin në pjesët afër. Pas heqjes së topit të karikuar, do të shohim që fletët do të bien. Fenomeni vazhdon në mënyrë krejtësisht analoge nëse eksperimenti përsëritet duke e ngarkuar topin negativisht (për shembull, me ndihmën e dyllit vulosës).

Nga pikëpamja e teorisë elektronike, këto dukuri shpjegohen lehtësisht me ekzistencën e elektroneve të lira në një përcjellës. Kur një ngarkesë pozitive aplikohet në një përcjellës, elektronet tërhiqen nga ai dhe grumbullohen në skajin më të afërt të përcjellësit. Mbi të është një numër i caktuar i elektroneve "të tepërta", dhe kjo pjesë e përcjellësit ngarkohet negativisht. Në fund, ekziston një mungesë e elektroneve dhe, rrjedhimisht, një tepricë e joneve pozitive: këtu shfaqet një ngarkesë pozitive.

Kur një trup i ngarkuar negativisht sillet në përcjellës, elektronet grumbullohen në skajin e largët dhe një tepricë e joneve pozitive fitohet në fundin e afërt. Pas heqjes së ngarkesës, e cila shkakton lëvizjen e elektroneve, ato shpërndahen përsëri mbi përcjellësin, në mënyrë që të gjitha pjesët e tij të jenë ende të pa ngarkuara.

Lëvizja e ngarkesave përgjatë përcjellësit dhe grumbullimi i tyre në skajet e tij do të vazhdojë derisa efekti i ngarkesave të tepërta të formuara në skajet e përcjellësit të balancojë ato forca elektrike që dalin nga topi, nën ndikimin e të cilave ndodh rishpërndarja e elektroneve. Mungesa e një ngarkese në mes të trupit tregon se forcat që dalin nga topi janë të balancuara këtu, dhe forcat me të cilat ngarkesat e tepërta të grumbulluara në skajet e përcjellësit veprojnë në elektrone të lira.

Ngarkesat e induktuara mund të ndahen nëse, në prani të një trupi të ngarkuar, përcjellësi ndahet në pjesë. Një përvojë e tillë është treguar në Fig. 4. Në këtë rast, elektronet e zhvendosura nuk mund të kthehen më pas largimit të topit të ngarkuar; meqenëse ndërmjet dy pjesëve të përcjellësit ka një dielektrik (ajër). Elektronet e tepërta shpërndahen në të gjithë anën e majtë; mungesa e elektroneve në pikën b plotësohet pjesërisht nga rajoni i pikës b ', kështu që secila pjesë e përcjellësit rezulton e ngarkuar: e majta - me një ngarkesë të kundërt në shenjë me ngarkesën e topit, e djathta - me një ngarkesë me të njëjtin emër si ngarkesa e topit. Jo vetëm që gjethet ndryshojnë në pikat a dhe b, por edhe fletët që më parë mbetën të palëvizshme në pikat a dhe b.

Burov L.I., Strelchenya V.M. Fizika nga A në Z: për studentët, aplikantët, tutorët. - Minsk: Paradoksi, 2000. - 560 f.

Myakishev G.Ya. Fizikë: Elektrodinamikë. 10-11 qeliza: tekst shkollor. Për studim i thelluar fizikë /G.Ya. Myakishev, A.Z. Sinyakov, B.A. Slobodskov. - M.Zh Drofa, 2005. - 476 f.

Fizikë: Proc. lejimi për 10 qeliza. shkolla dhe klasa me thellim. studim fizikantë / O. F. Kabardin, V. A. Orlov, E. E. Evenchik dhe të tjerë; Ed. A. A. Pinsky. - Ed. 2. – M.: Iluminizmi, 1995. – 415 f.

Teksti Fillor i Fizikës: Një udhëzues studimi. Në 3 vëllime / Ed. G.S. Landsberg: T. 2. Elektriciteti dhe magnetizmi. - M: FIZMATLIT, 2003. - 480 f.

Nëse fërkoni një shufër qelqi në një fletë letre, atëherë shkopi do të fitojë aftësinë për të tërhequr gjethet e "sulltanit", push, rrjedha të holla uji. Kur krehni flokët e thatë me një krehër plastik, flokët tërhiqen nga krehja. Në këta shembuj të thjeshtë, ne takohemi me shfaqjen e forcave që quhen elektrike.

Trupat ose grimcat që veprojnë në objektet përreth me anë të forcave elektrike quhen të ngarkuar ose të elektrizuar. Për shembull, shufra e xhamit e përmendur më sipër, pasi fërkohet me një fletë letre, elektrizohet.

Grimcat kanë një ngarkesë elektrike nëse ndërveprojnë me njëra-tjetrën nëpërmjet forcave elektrike. Forcat elektrike zvogëlohen me rritjen e distancës midis grimcave. Forcat elektrike janë shumë herë më të mëdha se forcat e gravitetit universal.

Ngarkesa elektrike është një sasi fizike që përcakton intensitetin e ndërveprimeve elektromagnetike.

Ndërveprimet elektromagnetike janë ndërveprime ndërmjet grimcave ose trupave të ngarkuar.

Ngarkesat elektrike ndahen në pozitive dhe negative. Grimcat elementare të qëndrueshme - protonet dhe pozitronet, si dhe jonet e atomeve të metaleve, etj., kanë ngarkesë pozitive. Bartës të qëndrueshëm të ngarkesës negative janë elektroni dhe antiprotoni.

Ka grimca të pangarkuara elektrike, domethënë neutrale: neutron, neutrino. Këto grimca nuk marrin pjesë në ndërveprimet elektrike, pasi ngarkesa e tyre elektrike është zero. Ka grimca pa ngarkesë elektrike, por nuk ka ngarkesë elektrike pa një grimcë.

Në xhamin e fërkuar me mëndafsh, lindin ngarkesa pozitive. Në ebonit, i dobët në lesh - ngarkesa negative. Grimcat zmbrapsen me ngarkesa të së njëjtës shenjë (si ngarkesat), dhe me shenja të ndryshme (ngarkesa të kundërta), grimcat tërhiqen.

Të gjithë trupat përbëhen nga atome. Atomet përbëhen nga ngarkesa pozitive bërthama atomike dhe elektrone të ngarkuar negativisht që lëvizin rreth bërthamës së një atomi. Bërthama atomike përbëhet nga protone të ngarkuar pozitivisht dhe grimca neutrale - neutrone. Ngarkesat në një atom shpërndahen në atë mënyrë që atomi në tërësi të jetë neutral, domethënë, shuma e ngarkesave pozitive dhe negative në atom është zero.

Elektronet dhe protonet janë pjesë e çdo substance dhe janë grimcat elementare më të vogla të qëndrueshme. Këto grimca mund të ekzistojnë pafundësisht në një gjendje të lirë. Ngarkesa elektrike e elektronit dhe protonit quhet ngarkesa elementare.

Ngarkesa elementare është ngarkesa minimale që posedojnë të gjitha grimcat elementare të ngarkuara. Ngarkesa elektrike e protonit është e barabartë në vlerë absolute me ngarkesën e elektronit:

e \u003d 1,6021892 (46) * 10-19 C

Vlera e çdo ngarkese është shumëfish i vlerës absolute ngarkesë elementare, pra ngarkesa e elektronit. Elektroni në përkthim nga elektroni grek - qelibar, proton - nga greqishtja protos - i pari, neutron nga latinishtja neutrum - as njëra as tjetra.

Eksperimentet e thjeshta mbi elektrifikimin e trupave të ndryshëm ilustrojnë pikat e mëposhtme.

1. Ka dy lloje ngarkesash: pozitive (+) dhe negative (-). Një ngarkesë pozitive lind kur qelqi fërkohet me lëkurën ose mëndafshin, dhe një ngarkesë negative ndodh kur qelibari (ose eboniti) fërkohet me leshin.

2. Tarifat (ose trupat e ngarkuar) ndërveprojnë me njëri-tjetrin. Akuzat me të njëjtin emër zmbraps, dhe ndryshe nga akuzat janë të tërhequr.

3. Gjendja e elektrifikimit mund të bartet nga një trup në tjetrin, gjë që shoqërohet me kalimin e ngarkesës elektrike. Në këtë rast, një ngarkesë më e madhe ose më e vogël mund të transferohet në trup, d.m.th., ngarkesa ka një vlerë. Kur elektrizohen nga fërkimi, të dy trupat fitojnë një ngarkesë, njëri pozitiv dhe tjetri negativ. Duhet theksuar se vlerat absolute të ngarkesave të trupave të elektrizuar nga fërkimi janë të barabarta, gjë që konfirmohet nga matje të shumta të ngarkesave duke përdorur elektrometra.

U bë e mundur të shpjegohet pse trupat janë të elektrizuar (d.m.th., të ngarkuar) gjatë fërkimit pas zbulimit të elektronit dhe studimit të strukturës së atomit. Siç e dini, të gjitha substancat përbëhen nga atome; atomet, nga ana tjetër, përbëhen nga grimca elementare - të ngarkuara negativisht elektronet, i ngarkuar pozitivisht protonet dhe grimcat neutrale - neutronet. Elektronet dhe protonet janë bartës të ngarkesave elektrike elementare (minimale).

ngarkesa elektrike elementare ( e) - kjo është ngarkesa elektrike më e vogël, pozitive ose negative, e barabartë me madhësinë e ngarkesës së elektronit:

e = 1,6021892 (46) 10 -19 C.

Ka shumë grimca elementare të ngarkuara dhe pothuajse të gjitha kanë një ngarkesë. +e ose -e, megjithatë, këto grimca janë shumë jetëshkurtër. Ata jetojnë më pak se një e milionta e sekondës. Vetëm elektronet dhe protonet ekzistojnë në një gjendje të lirë për një kohë të pacaktuar.

Protonet dhe neutronet (nukleonet) përbëjnë bërthamën e një atomi të ngarkuar pozitivisht, rreth së cilës rrotullohen elektronet e ngarkuara negativisht, numri i të cilave është i barabartë me numrin e protoneve, kështu që atomi në tërësi është një termocentral.

Në kushte normale, trupat e përbërë nga atome (ose molekula) janë elektrikisht neutrale. Megjithatë, në procesin e fërkimit, disa nga elektronet që kanë lënë atomet e tyre mund të lëvizin nga një trup në tjetrin. Në këtë rast, zhvendosjet e elektroneve nuk i kalojnë madhësitë e distancave ndëratomike. Por nëse trupat ndahen pas fërkimit, atëherë ata do të ngarkohen; trupi që ka dhuruar disa nga elektronet e tij do të jetë i ngarkuar pozitivisht dhe trupi që i ka marrë ato do të ngarkohet negativisht.

Pra, trupat elektrizohen, domethënë marrin një ngarkesë elektrike kur humbasin ose fitojnë elektrone. Në disa raste, elektrifikimi është për shkak të lëvizjes së joneve. Ngarkesa të reja elektrike nuk lindin në këtë rast. Ekziston vetëm një ndarje e ngarkesave të disponueshme midis trupave të elektrizuar: një pjesë e ngarkesave negative kalon nga një trup në tjetrin.

Përkufizimi i tarifës.

Duhet theksuar se ngarkesa është një veti e qenësishme e grimcës. Është e mundur të imagjinohet një grimcë pa ngarkesë, por është e pamundur të imagjinohet një ngarkesë pa një grimcë.

Grimcat e ngarkuara manifestohen në tërheqje (ngarkesa të kundërta) ose në zmbrapsje (ngarkesa me të njëjtin emër) me forca që janë shumë herë më të mëdha se ato gravitacionale. Kështu, forca e tërheqjes elektrike e një elektroni në bërthamën në një atom hidrogjeni është 10 39 herë më e madhe se forca e tërheqjes gravitacionale të këtyre grimcave. Ndërveprimi ndërmjet grimcave të ngarkuara quhet ndërveprimi elektromagnetik, dhe ngarkesa elektrike përcakton intensitetin e ndërveprimeve elektromagnetike.

Në fizikën moderne, ngarkesa përcaktohet si më poshtë:

Ngarkesa elektrike- kjo është sasi fizike, e cila është burimi i fushës elektrike, përmes së cilës kryhet bashkëveprimi i grimcave me një ngarkesë.

Ngarkesa elektrike- një sasi fizike që karakterizon aftësinë e trupave për të hyrë në ndërveprime elektromagnetike. Matur në Coulomb.

ngarkesë elektrike elementare- ngarkesa minimale që kanë grimcat elementare (ngarkesa e një protoni dhe një elektroni).

Trupi ka një ngarkesë, do të thotë se ka elektrone shtesë ose që mungojnë. Kjo tarifë shënohet q=ne. (është e barabartë me numrin e ngarkesave elementare).

elektrizojnë trupin- për të krijuar një tepricë dhe mungesë elektronesh. Mënyrat: elektrifikimi nga fërkimi dhe elektrifikimi me kontakt.

përcaktoj agimin e - ngarkesa e trupit, e cila mund të merret si pikë materiale.

akuzë gjyqi() - një pikë, ngarkesë e vogël, domosdoshmërisht pozitive - përdoret për të studiuar fushën elektrike.

Ligji i ruajtjes së ngarkesës:në një sistem të izoluar, shuma algjebrike e ngarkesave të të gjithë trupave mbetet konstante për çdo ndërveprim të këtyre trupave me njëri-tjetrin..

Ligji i Kulombit:forcat e ndërveprimit të dy ngarkesave pika janë proporcionale me produktin e këtyre ngarkesave, në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës ndërmjet tyre, varen nga vetitë e mediumit dhe drejtohen përgjatë vijës së drejtë që lidh qendrat e tyre..

, ku

F / m, C 2 / nm 2 - dielektrik. shpejtë. vakum

- lidhet. konstante dielektrike (> 1)

- përshkueshmëria absolute dielektrike. mjedise

Fushe elektrike- mjedisi material përmes të cilit ndodh bashkëveprimi i ngarkesave elektrike.

Karakteristikat e fushës elektrike:

tensioni(E) është një sasi vektoriale e barabartë me forcën që vepron në një ngarkesë testuese njësi të vendosur në një pikë të caktuar.

Matur në N/C.

Drejtimiështë e njëjtë si për forcën aktive.

tensioni nuk varet as për forcën dhe as për përmasat e akuzës së gjykimit.

Mbivendosje e fushave elektrike: forca e fushës e krijuar nga disa ngarkesa është e barabartë me shumën vektoriale të fuqive të fushës së secilës ngarkesë:

Grafikisht Fusha elektronike përshkruhet duke përdorur linja tensioni.

linja e tensionit- një vijë, tangjentja në të cilën në çdo pikë përkon me drejtimin e vektorit të tensionit.

Llojet e fushave:

Fushë elektrike uniforme- një fushë, vektori i intensitetit të së cilës në çdo pikë është i njëjtë në vlerë dhe drejtim absolut.

Fushë elektrike jo uniforme- një fushë, vektori i intensitetit të së cilës në çdo pikë nuk është i njëjtë në vlerë dhe drejtim absolut.

Fushë elektrike konstante– vektori i tensionit nuk ndryshon.

Fushë elektrike jo konstante- ndryshon vektori i tensionit.

Puna e fushës elektrike për të lëvizur ngarkesën.

, ku F është forcë, S është zhvendosje, - këndi ndërmjet F dhe S.

Për një fushë uniforme: forca është konstante.

Puna nuk varet nga forma e trajektores; puna e bërë për të lëvizur përgjatë një rruge të mbyllur është zero.

Për një fushë johomogjene:

Potenciali i fushës elektrike- raporti i punës që bën fusha, duke lëvizur ngarkesën elektrike provuese në pafundësi, me madhësinë e kësaj ngarkese.

-potencialështë karakteristikë energjetike e fushës. Matur në volt

Diferencë potenciale:

, pastaj

, do të thotë

-gradient potencial.

Për një fushë homogjene: ndryshimi i potencialit - tensionit:

. Ajo matet në Volt, pajisjet - voltmetra.

Kapaciteti elektrik- aftësia e trupave për të grumbulluar një ngarkesë elektrike; raporti i ngarkesës me potencialin, i cili është gjithmonë konstant për një përcjellës të caktuar.

Nuk varet nga ngarkesa dhe nuk varet nga potenciali. Por kjo varet nga madhësia dhe forma e përcjellësit; mbi vetitë dielektrike të mediumit.

, ku r është madhësia,

- përshkueshmëria e mediumit rreth trupit.

Kapaciteti elektrik rritet nëse ndonjë trup është afër - përçues ose dielektrikë.

Kondensator- një pajisje për akumulimin e një ngarkese. Kapaciteti elektrik:

Kondensator i sheshtë- dy pllaka metalike me një dielektrik midis tyre. Kapaciteti i një kondensatori të sheshtë:

, ku S është sipërfaqja e pllakave, d është distanca midis pllakave.

Energjia e një kondensatori të ngarkuarështë e barabartë me punën e bërë nga fusha elektrike në transferimin e ngarkesës nga një pllakë në tjetrën.

Transferim i vogël i tarifës

, voltazhi do të ndryshojë në

, do të punohet

. Sepse

, dhe C \u003d konst,

. Pastaj

. Ne integrojmë:

Energjia e fushës elektrike:

, ku V=Sl është vëllimi i zënë nga fusha elektrike

Për një fushë johomogjene:

Dendësia vëllimore e fushës elektrike:

. E matur në J/m 3.

dipol elektrik- një sistem i përbërë nga dy ngarkesa elektrike me pikë të barabarta, por të kundërta në shenjë, të vendosura në një distancë nga njëra-tjetra (krahu dipol -l).

. Matur në metra kulonë.

Dipol në një fushë elektrike uniforme.

Forcat që veprojnë në secilën nga ngarkesat e dipolit janë:

dhe

. Këto forca janë të drejtuara në të kundërt dhe krijojnë një moment të një çifti forcash - çift rrotullues:, ku

M - çift rrotullues F - forcat që veprojnë në dipol

d– krahu i krahut l– krahu i dipolit

p– momenti dipol E– intensiteti

- këndi ndërmjet p Eq - ngarkesa

Nën veprimin e një çift rrotullues, dipoli do të kthehet dhe do të vendoset në drejtim të linjave të tensionit. Vektorët pi dhe E do të jenë paralelë dhe me një drejtim.

Dipol në një fushë elektrike johomogjene.

Ka një çift rrotullues, kështu që dipoli do të kthehet. Por forcat do të jenë të pabarabarta dhe dipoli do të lëvizë atje ku forca është më e madhe.

-gradienti i forcës. Sa më i lartë të jetë gradienti i tensionit, aq më e lartë është forca anësore që tërheq dipolin. Dipoli është i orientuar përgjatë vijave të forcës.

Fusha e vetë Dipolit.

Por. Pastaj:

Le të jetë dipoli në pikën O dhe krahu i tij të jetë i vogël. Pastaj:

Formula është marrë duke marrë parasysh:

Dielektrikët në një fushë elektrike.

Dielektrike- një substancë që nuk ka ngarkesa të lira, dhe për këtë arsye nuk përcjell rrymë elektrike. Sidoqoftë, në fakt, përçueshmëria ekziston, por është e papërfillshme.

Klasat dielektrike:

Polarizimi- procesi i ndarjes hapësinore të ngarkesave, shfaqja e ngarkesave të lidhura në sipërfaqen e dielektrikut, gjë që çon në një dobësim të fushës brenda dielektrikut.

Mënyrat e polarizimit:

1 mënyrë - polarizim elektrokimik:

Metoda 2 - polarizimi orientues:

3 mënyra - polarizimi elektronik:

Karakteristikë e molekulave jopolare që bëhen dipole. Koha e relaksimit: = 10 -16 -10 -14 s. Frekuenca 10 8 MHz.

4 mënyra - polarizimi jonik:

Dy rrjeta (Na dhe Cl) janë zhvendosur në raport me njëra-tjetrën.

Koha e relaksimit:

Metoda 5 - polarizimi mikrostrukturor:

Është tipike për strukturat biologjike kur shtresat e ngarkuara dhe të pakarikuara alternojnë. Ekziston një rishpërndarje e joneve në ndarjet gjysmë të përshkueshme ose jo-përshkueshme.

Koha e relaksimit: \u003d 10 -8 -10 -3 s. Frekuenca 1 kHz

Karakteristikat numerike të shkallës së polarizimit:

Elektricitetështë lëvizja e urdhëruar e ngarkesave të lira në materie ose në vakum.

Kushtet për ekzistencën e një rryme elektrike:

prania e tarifave falas

prania e një fushe elektrike, d.m.th. forcat që veprojnë për këto akuza

Forca aktuale- një vlerë e barabartë me ngarkesën që kalon nëpër çdo seksion kryq të përcjellësit për njësi të kohës (1 sekondë)

Matur në amper.

n është përqendrimi i ngarkesave

q është shuma e tarifës

S- zona e seksionit kryq të përcjellësit

- shpejtësia e lëvizjes së drejtuar të grimcave.

Shpejtësia e lëvizjes së grimcave të ngarkuara në një fushë elektrike është e vogël - 7 * 10 -5 m / s, shpejtësia e përhapjes së fushës elektrike është 3 * 10 8 m / s.

dendësia e rrymës- sasia e ngarkesës që kalon në 1 sekondë në një seksion prej 1 m 2.

. E matur në A/m2.

- forca që vepron mbi jonin nga ana e fushës elektrike është e barabartë me forcën e fërkimit

- lëvizshmëria e joneve

- shpejtësia e lëvizjes së drejtuar të joneve = lëvizshmëria, forca e fushës

Bazuar në vëzhgimet e bashkëveprimit të trupave të ngarkuar elektrikisht, fizikani amerikan Benjamin Franklin i quajti disa trupa të ngarkuar pozitivisht, ndërsa të tjerët negativisht. Prandaj, dhe ngarkesat elektrike thirrur pozitive dhe negativ.

Trupat me ngarkesa të ngjashme sprapsin njëri-tjetrin. Trupat me ngarkesa të kundërta tërhiqen.

Këta emra ngarkesash janë mjaft arbitrare dhe kuptimi i tyre i vetëm është se trupat që kanë ngarkesa elektrike mund të tërheqin ose të zmbrapsin.

Shenja e ngarkesës elektrike të trupit përcaktohet nga ndërveprimi me standardin e kushtëzuar të shenjës së ngarkesës.

Si një nga këto standarde, u mor akuza e një shkopi eboniti të veshur me gëzof. Besohet se një shkop ebonit pasi fërkohet me lesh ka gjithmonë një ngarkesë negative.

Nëse është e nevojshme të përcaktohet se cila shenjë e ngarkesës së një trupi të caktuar, ajo sillet në një shufër ebonit, të veshur me lesh, të fiksuar në një pezullim të lehtë dhe ndërveprimi vërehet. Nëse shkopi zmbrapset, atëherë trupi ka një ngarkesë negative.

Pas zbulimit dhe studimit të grimcave elementare, doli se ngarkesë negative ka gjithmonë një pjesë elementare - ca - elektron.

Elektroni (nga greqishtja - qelibar) - një grimcë elementare e qëndrueshme me një ngarkesë elektrike negativee = 1,6021892 (46) . 10 -19 C, masa pushimiunë =9,1095. 10-19 kg. Zbuluar në 1897 nga fizikani anglez J. J. Thomson.

Si një standard ngarkesë pozitive merret një mbushje e një shufre qelqi të veshur me mëndafsh natyral. Nëse shkopi zmbrapset nga një trup i elektrizuar, atëherë ky trup ka një ngarkesë pozitive.

ngarkesë pozitive gjithmonë ka proton, e cila është pjesë e bërthamës atomike. material nga faqja

Duke përdorur rregullat e mësipërme për të përcaktuar shenjën e ngarkesës së një trupi, duhet të mbani mend se kjo varet nga substanca e trupave që ndërveprojnë. Pra, një shkop ebonit mund të ketë një ngarkesë pozitive nëse fërkohet me një leckë të bërë nga materiale sintetike. Një shufër qelqi do të ketë një ngarkesë negative nëse fërkohet me lesh. Prandaj, kur planifikoni të merrni një ngarkesë negative në një shkop ebonit, duhet patjetër të përdorni lesh ose pëlhurë leshi kur fërkoni. E njëjta gjë vlen edhe për elektrifikimin e një shufre qelqi, e cila fërkohet me një leckë të bërë prej mëndafshi natyral për të marrë një ngarkesë pozitive. Vetëm elektroni dhe protoni gjithmonë dhe në mënyrë unike kanë përkatësisht ngarkesa negative dhe pozitive.

Kjo faqe përmban materiale për tema.

« Fizikë - klasa 10 "

Le të shqyrtojmë fillimisht rastin më të thjeshtë, kur trupat me ngarkesë elektrike janë në qetësi.

Seksioni i elektrodinamikës që i kushtohet studimit të kushteve të ekuilibrit për trupat me ngarkesë elektrike quhet elektrostatike.

Çfarë është një ngarkesë elektrike?
Cilat janë akuzat?

Me fjalë energji elektrike, ngarkesë elektrike, rrymë elektrike jeni takuar shumë herë dhe keni arritur të mësoheni me ta. Por përpiquni t'i përgjigjeni pyetjes: "Çfarë është ngarkesa elektrike?" Vetë koncepti ngarkuar- ky është koncepti kryesor, parësor, i cili në nivelin aktual të zhvillimit të njohurive tona nuk mund të reduktohet në ndonjë koncept më të thjeshtë, elementar.

Le të përpiqemi së pari të zbulojmë se çfarë nënkuptohet me thënien: "Një trup ose grimcë e caktuar ka një ngarkesë elektrike".

Të gjithë trupat janë ndërtuar nga grimcat më të vogla, të cilat janë të pandashme në më të thjeshta dhe për këtë arsye quhen elementare.

Grimcat elementare kanë masë dhe për shkak të kësaj ato tërhiqen nga njëra-tjetra sipas ligjit të gravitetit universal. Ndërsa distanca midis grimcave rritet, forca gravitacionale zvogëlohet në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e kësaj distance. Shumica e grimcave elementare, edhe pse jo të gjitha, kanë gjithashtu aftësinë të ndërveprojnë me njëra-tjetrën me një forcë që gjithashtu zvogëlohet në mënyrë të kundërt me katrorin e distancës, por kjo forcë është shumë herë më e madhe se forca e gravitetit.

Pra, në atomin e hidrogjenit, i paraqitur skematikisht në figurën 14.1, elektroni tërhiqet nga bërthama (protoni) me një forcë 10 39 herë më të madhe se forca e tërheqjes gravitacionale.

Nëse grimcat ndërveprojnë me njëra-tjetrën me forca që zvogëlohen me rritjen e distancës në të njëjtën mënyrë si forcat e gravitetit universal, por i tejkalojnë forcat e gravitetit shumë herë, atëherë thuhet se këto grimca kanë një ngarkesë elektrike. Vetë grimcat quhen i ngarkuar.

Ka grimca pa ngarkesë elektrike, por nuk ka ngarkesë elektrike pa një grimcë.

Ndërveprimi i grimcave të ngarkuara quhet elektromagnetike.

Ngarkesa elektrike përcakton intensitetin e ndërveprimeve elektromagnetike, ashtu si masa përcakton intensitetin e ndërveprimeve gravitacionale.

Ngarkesa elektrike e një grimce elementare nuk është një mekanizëm i veçantë në një grimcë që mund të hiqet prej saj, të zbërthehet në pjesët përbërëse të saj dhe të rimontohet. Prania e një ngarkese elektrike në një elektron dhe grimca të tjera nënkupton vetëm ekzistencën e disa ndërveprimet e forcave mes tyre.

Ne, në thelb, nuk dimë asgjë për ngarkesën, nëse nuk i dimë ligjet e këtyre ndërveprimeve. Njohja e ligjeve të ndërveprimeve duhet të përfshihet në kuptimin tonë të tarifës. Këto ligje nuk janë të thjeshta dhe është e pamundur t'i themi me pak fjalë. Prandaj, është e pamundur të jepet një përkufizim konciz mjaftueshëm i kënaqshëm i konceptit ngarkesë elektrike.

Dy shenja të ngarkesave elektrike.

Të gjithë trupat kanë masë dhe për këtë arsye tërheqin njëri-tjetrin. Trupat e ngarkuar mund të tërheqin dhe sprapsin njëri-tjetrin. Ky fakt më i rëndësishëm, i njohur për ju, do të thotë se në natyrë ka grimca me ngarkesa elektrike të shenjave të kundërta; Në rastin e ngarkesave të së njëjtës shenjë, grimcat zmbrapsen, dhe në rastin e shenjave të ndryshme, ato tërheqin.

Ngarkesa e grimcave elementare - protonet, të cilat janë pjesë e të gjitha bërthamave atomike, quhet pozitive, dhe ngarkesa elektronet- negativ. Nuk ka dallime të brendshme midis ngarkesave pozitive dhe negative. Nëse shenjat e ngarkesave të grimcave do të ndryshonin, atëherë natyra e ndërveprimeve elektromagnetike nuk do të ndryshonte fare.

ngarkesë elementare.

Përveç elektroneve dhe protoneve, ekzistojnë disa lloje të tjera të grimcave elementare të ngarkuara. Por vetëm elektronet dhe protonet mund të ekzistojnë pafundësisht në një gjendje të lirë. Pjesa tjetër e grimcave të ngarkuara jetojnë më pak se të miliontat e sekondës. Ato lindin gjatë përplasjeve të grimcave elementare të shpejta dhe, pasi kanë ekzistuar për një kohë të papërfillshme, kalbet, duke u kthyer në grimca të tjera. Me këto grimca do të njiheni në klasën e 11-të.

Grimcat që nuk kanë ngarkesë elektrike përfshijnë neutron. Masa e tij vetëm pak e tejkalon masën e një protoni. Neutronet, së bashku me protonet, janë pjesë e bërthamës atomike. Nëse një grimcë elementare ka një ngarkesë, atëherë vlera e saj është e përcaktuar rreptësisht.

trupat e ngarkuar Forcat elektromagnetike në natyrë luajnë një rol të madh për faktin se përbërja e të gjithë trupave përfshin grimca të ngarkuara elektrike. Pjesët përbërëse të atomeve - bërthamat dhe elektronet - kanë një ngarkesë elektrike.

Veprimi i drejtpërdrejtë i forcave elektromagnetike midis trupave nuk zbulohet, pasi trupat në gjendje normale janë elektrikisht neutralë.

Një atom i çdo substance është neutral, pasi numri i elektroneve në të është i barabartë me numrin e protoneve në bërthamë. Grimcat e ngarkuara pozitivisht dhe negativisht lidhen me njëra-tjetrën me anë të forcave elektrike dhe formojnë sisteme neutrale.

Një trup makroskopik ngarkohet elektrikisht nëse përmban një numër të tepërt të grimcave elementare me çdo shenjë ngarkese. Pra, ngarkesa negative e trupit është për shkak të një tepricë të numrit të elektroneve në krahasim me numrin e protoneve, dhe ngarkesa pozitive është për shkak të mungesës së elektroneve.

Për të marrë një trup makroskopik të ngarkuar elektrikisht, d.m.th., për ta elektrizuar atë, është e nevojshme të ndahet një pjesë e ngarkesës negative nga ngarkesa pozitive e lidhur me të, ose të transferohet një ngarkesë negative në një trup neutral.

Kjo mund të bëhet me fërkim. Nëse vendosni një krehër mbi flokë të thatë, atëherë një pjesë e vogël e grimcave të ngarkuara më të lëvizshme - elektronet do të kalojnë nga flokët në krehër dhe do ta ngarkojnë atë negativisht, dhe flokët do të ngarkohen pozitivisht.

Barazia e ngarkesave gjatë elektrifikimit

Me ndihmën e përvojës, mund të vërtetohet se kur elektrizohen nga fërkimi, të dy trupat fitojnë ngarkesa të kundërta në shenjë, por identike në madhësi.

Le të marrim një elektrometër, në shufrën e të cilit është fiksuar një sferë metalike me një vrimë dhe dy pllaka në doreza të gjata: njëra prej ebonitit dhe tjetra prej pleksiglas. Kur fërkohen me njëra-tjetrën, pllakat elektrizohen.

Le të sjellim njërën nga pllakat brenda sferës pa prekur muret e saj. Nëse pllaka është e ngarkuar pozitivisht, atëherë disa nga elektronet nga gjilpëra dhe shufra e elektrometrit do të tërhiqen në pllakë dhe do të mblidhen në sipërfaqen e brendshme të sferës. Në këtë rast, shigjeta do të ngarkohet pozitivisht dhe do të zmbrapset nga shufra e elektrometrit (Fig. 14.2, a).

Nëse një pllakë tjetër futet brenda sferës, pasi ka hequr më parë të parën, atëherë elektronet e sferës dhe shufrës do të zmbrapsen nga pllaka dhe do të grumbullohen me tepricë në shigjetë. Kjo do të bëjë që shigjeta të devijojë nga shufra, për më tepër, me të njëjtin kënd si në eksperimentin e parë.

Pasi kemi ulur të dy pllakat brenda sferës, nuk do të gjejmë fare devijim të shigjetës (Fig. 14.2, b). Kjo dëshmon se ngarkesat e pllakave janë të barabarta në madhësi dhe të kundërta në shenjë.

Elektrifikimi i trupave dhe manifestimet e tij. Elektrifikimi i rëndësishëm ndodh gjatë fërkimit të pëlhurave sintetike. Kur hiqni një këmishë të bërë nga materiali sintetik në ajër të thatë, mund të dëgjoni një kërcitje karakteristike. Shkëndijat e vogla kërcejnë midis zonave të ngarkuara të sipërfaqeve fërkuese.

Në shtypshkronja, letra elektrizohet gjatë printimit dhe fletët ngjiten së bashku. Për të parandaluar që kjo të ndodhë, përdoren pajisje speciale për shkarkimin e ngarkesës. Sidoqoftë, elektrifikimi i trupave në kontakt të ngushtë ndonjëherë përdoret, për shembull, në makina të ndryshme elektrokopjuese, etj.

Ligji i ruajtjes së ngarkesës elektrike.

Përvoja me elektrifikimin e pllakave dëshmon se kur elektrizohen nga fërkimi, ngarkesat ekzistuese rishpërndahen midis trupave që më parë ishin neutralë. Një pjesë e vogël e elektroneve kalon nga një trup në tjetrin. Në këtë rast, grimcat e reja nuk shfaqen, dhe ato ekzistueset e mëparshme nuk zhduken.

Gjatë elektrifikimit të trupave, ligji i ruajtjes së ngarkesës elektrike. Ky ligj është i vlefshëm për një sistem që nuk hyn nga jashtë dhe nga i cili grimcat e ngarkuara nuk dalin, d.m.th. sistem i izoluar.

Në një sistem të izoluar, shuma algjebrike e ngarkesave të të gjithë trupave ruhet.

q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = konst. (14.1)

ku q 1, q 2, etj janë ngarkesat e organeve individuale të ngarkuara.

Ligji i ruajtjes së ngarkesës ka një kuptim të thellë. Nëse numri i grimcave elementare të ngarkuara nuk ndryshon, atëherë ligji i ruajtjes së ngarkesës është i qartë. Por grimcat elementare mund të shndërrohen në njëra-tjetrën, të lindin dhe të zhduken, duke u dhënë jetë grimcave të reja.

Megjithatë, në të gjitha rastet, grimcat e ngarkuara prodhohen vetëm në çifte me ngarkesa të të njëjtit modul dhe në shenjë të kundërt; grimcat e ngarkuara gjithashtu zhduken vetëm në çifte, duke u kthyer në ato neutrale. Dhe në të gjitha këto raste, shuma algjebrike e ngarkesave mbetet e njëjtë.

Vlefshmëria e ligjit të ruajtjes së ngarkesës konfirmohet nga vëzhgimet e një numri të madh transformimesh të grimcave elementare. Ky ligj shpreh një nga vetitë më themelore të ngarkesës elektrike. Arsyeja e ruajtjes së ngarkesës ende nuk dihet.

Ndërveproni me ngarkesa pozitive dhe negative. ngarkesa pozitive dhe negative. metoda - polarizimi jonik

Përkufizimi i tarifës.

Artikuj të ngjashëm