Çevremizdeki dünyanın tüm cisimleri iki tür kararlı parçacıktan oluşur - pozitif yüklü protonlar ve aynı negatif yüke sahip elektronlar e. Elektron sayısı proton sayısına eşittir. Bu nedenle, evren elektriksel olarak nötrdür.

Elektron ve proton hiçbir zaman ( en azından son 14 milyar yıldır) bozulmaz, o zaman Evren tarafsızlığını herhangi bir insan etkisi ile ihlal edemez. Tüm cisimler ayrıca genellikle elektriksel olarak nötrdür, yani aynı sayıda elektron ve proton içerirler.

Bir cismi şarj etmek için, ondan çıkarmak, başka bir cisme aktarmak veya başka bir cisimden belirli sayıda N elektron veya proton alarak ona eklemek gerekir. Vücudun yükü Ne'ye eşit olacaktır. Aynı zamanda, hatırlamak gerekir genellikle unutulan şey) zıt işaretli (Ne) aynı yükün kaçınılmaz olarak başka bir cisim (veya cisimler) üzerinde oluştuğunu. Bir ebonit çubuğu yünle ovalayarak, sadece eboniti değil, aynı zamanda yünü de yükleyerek elektronların bir kısmını birinden diğerine aktarırız.

Doğrulama ve tahrif ilkelerine göre aynı zıt suçlamalara sahip iki cismin çekiciliği hakkındaki ifade, prensipte deneysel olarak doğrulanabileceği veya çürütülebileceği için bilimseldir. Burada deney, üçüncü cisimleri dahil etmeden, yalnızca elektronların veya protonların bir kısmını tek bir cisimden aktararak gerçekleştirilebilir. deneysel vücut başka bir.

Benzer suçlamaların itilmesiyle ilgili ifadeyle tamamen farklı bir resim var. Gerçek şu ki sadece iki, örneğin, deney için pozitif, yük q1, q2 yaratılamaz, çünkü onları yaratmaya çalışırken, her zaman kaçınılmazdır üçüncüsü belirir, negatif yük q3 = -(qi + q2). Bu nedenle, iki değil, ve üç suçlama. Prensip olarak, iki benzer suçlama ile bir deney yapmak imkansızdır.

Bu nedenle, Coulomb'un benzer suçlamaların yukarıda belirtilen ilkelere göre itilmesine ilişkin açıklaması bilimsel değildir.

Aynı nedenle, farklı q1, - q2 işaretlerine sahip iki yük ile deney, bu yükler birbirine eşit değilse de imkansızdır. Burada, etkileşime katılan üçüncü yük q3 = q1 - q2 kaçınılmaz olarak ortaya çıkar. ve ortaya çıkan kuvveti etkiler.

Üçüncü suçlamanın varlığı unutulur ve Coulomb'un kör destekçileri tarafından dikkate alınmaz. ile iki beden özdeş ücretler atomları iki yüklü parçaya bölerek ve bu parçaları bir cisimden diğerine aktararak farklı işaretler oluşturulabilir. Böyle bir boşlukla, iş yapmak ve enerji harcamak gerekir. Doğal olarak, yüklü parçalar daha az enerji ile eski hallerine dönme ve birleşme eğiliminde olacaktır, yani birbirlerine çekilmeleri gerekir.

Kısa menzilli etkileşim açısından, herhangi bir etkileşim, etkileşime giren cisimler arasında maddi bir şeyle bir alışverişin varlığını varsayar ve uzaktan anlık hareket ve telekinezi imkansızdır. Yükler arasındaki elektrostatik etkileşimler, sabit bir elektrik alanı tarafından gerçekleştirilir. Ne olduğunu bilmiyoruz, ancak enerji, kütle, momentum ve sonlu bir yayılma hızına sahip olduğu için alanın malzeme olduğunu güvenle söyleyebiliriz.

resim için çekildi Elektrik alanı kuvvet hatları bir yükten (pozitif) çıkar ve bir boşlukta kopamaz, ancak her zaman başka bir (negatif) yük girer. Bir yükten diğerine uzanan ve onları birbirine bağlayan dokunaçlar gibidirler. Yük sisteminin enerjisini azaltmak için, alanın kapladığı hacim minimuma iner. Bu nedenle, elektrik alanının uzanmış "dokunaçları" her zaman şarj sırasında gerilmiş elastik bantlar gibi büzülme eğilimindedir. Bu daralma nedeniyle, karşıt yüklerin çekimi gerçekleşir. Çekim kuvveti deneysel olarak ölçülebilir. Coulomb yasasını verir.

Benzer suçlamalar söz konusu olduğunda tamamen farklı bir konudur.İki yükün toplam elektrik alanı her birinden çıkar ve sonsuza gider ve bir ve diğer yüklerin alanlarının teması sağlanmaz. Bir yükün elastik "dokunaçları" diğerine ulaşmaz. Bu nedenle, bir yükün diğeri üzerinde doğrudan maddi etkisi yoktur, etkileşime girecekleri hiçbir şey yok. Telekineziyi tanımadığımız için, bu nedenle, itme olamaz.

Ama o halde, eleroskopun taç yapraklarının farklılığını ve Coulomb'un deneylerinde gözlemlenen yüklerin itilmesini nasıl açıklayabiliriz? Deneyimimiz için iki pozitif yük oluşturduğumuzda, kaçınılmaz olarak çevredeki uzayda da negatif bir yük oluşturduğumuzu hatırlayalım.

Burada ona çekicilik yanlıştır ve itme olarak kabul edilir..

tanım 1

Çevremizdekilerin çoğu fiziksel olaylar doğada meydana gelen olaylar, mekanik, termodinamik ve moleküler-kinetik teori yasalarında açıklama bulamazlar. Bu tür fenomenler, cisimler arasında belirli bir mesafede ve etkileşim halindeki cisimlerin kütlelerinden bağımsız olarak hareket eden ve olası yerçekimi doğasını hemen reddeden kuvvetlerin etkisine dayanır. Bu kuvvetler denir elektromanyetik.

Eski Yunanlılar bile elektromanyetik kuvvetler hakkında bir fikre sahipti. Ancak, ancak 18. yüzyılın sonunda sistematik bir nicel çalışma bedenlerin elektromanyetik etkileşimi ile ilişkili fiziksel fenomenler.

tanım 2

19. yüzyılda çok sayıda bilim insanının özenli çalışması sayesinde, manyetik ve elektrik olaylarını inceleyen tamamen yeni bir uyumlu bilimin yaratılması tamamlandı. Böylece fiziğin en önemli dallarından biri elektrodinamik.

Elektrik yükleri ve akımları tarafından oluşturulan, elektrik ve manyetik alanlar ana çalışma konuları haline geldi.

Elektrodinamikteki yük kavramı, Newton mekaniğindeki yerçekimi kütlesi ile aynı rolü oynar. Bölümün temelinde yer alır ve onun için birincildir.

tanım 3

Elektrik şarjı parçacıkların veya cisimlerin elektromanyetik kuvvet etkileşimlerine girme özelliğini karakterize eden fiziksel bir niceliktir.

Elektrodinamikte q veya Q harfleri genellikle bir elektrik yükünü belirtir.

Birlikte, bilinen tüm deneysel olarak kanıtlanmış gerçekler, aşağıdaki sonuçları çıkarmamızı sağlar:

Tanım 4

İki tür elektrik yükü vardır. Bunlar geleneksel olarak adlandırılır olumlu ve negatif masraflar .

tanım 5

Ücretler, organlar arasında (örneğin, doğrudan temas yoluyla) aktarılabilir. Elektrik yükü, vücut kütlesinin aksine, onun ayrılmaz özelliği değildir. Belirli bir vücut çeşitli koşullar farklı şarj değerleri alabilir.

tanım 6

Tıpkı yükler iter, aksine yükler çeker. Bu gerçek, elektromanyetik ve yerçekimi kuvvetleri arasındaki bir başka temel farkı ortaya koymaktadır. Yerçekimi kuvvetleri her zaman çekim kuvvetleridir.

korunum yasası elektrik şarjı doğanın temel yasalarından biridir.

AT yalıtılmış sistem tüm cisimlerin yüklerinin cebirsel toplamı değişmez:

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

Tanım 7

Elektrik yükünün korunumu yasası, kapalı bir vücut sisteminde, yalnızca bir işaretin yüklerinin doğum veya yok olma süreçlerinin gözlenemeyeceğini belirtir.

bakış açısından modern bilim, yük taşıyıcılar temel parçacıklardır. Herhangi bir sıradan nesne atomlardan oluşur. Pozitif yüklü protonlardan, negatif yüklü elektronlardan ve nötr parçacıklardan - nötronlardan oluşurlar. Protonlar ve nötronlar ise ayrılmaz parça atom çekirdeği, elektronlar oluşurken elektron kabuğu atomlar. Modül olarak, proton ve elektronun elektrik yükleri eşdeğerdir ve temel yük e'nin değerine eşittir.

Nötr bir atomda, kabuktaki elektronların ve çekirdekteki protonların sayısı aynıdır. Verilen parçacıkların herhangi birinin sayısına atom numarası denir.

Böyle bir atom, bir veya daha fazla elektronu hem kaybetme hem de kazanma yeteneğine sahiptir. Bu olduğunda, nötr atom pozitif veya negatif yüklü bir iyon haline gelir.

Bir yük, bir gövdeden diğerine yalnızca tamsayı sayıda temel yük içeren kısımlarda geçebilir. Vücudun elektrik yükünün ayrı bir miktar olduğu ortaya çıktı:

q = ±n e (n = 0 , 1 , 2 , . . .).

Tanım 8

Yalnızca ayrık bir dizi değer alma yeteneğine sahip fiziksel niceliklere denir. nicelenmiş.

Tanım 9

temel ücret e bir kuantumu, yani elektrik yükünün mümkün olan en küçük kısmını temsil eder.

Tanım 10

Modern temel parçacık fiziğinde sözde varlığın gerçeği kuarklar– kesirli yüklü parçacıklar ± 1 3 e ve ± 2 3 e .

Ancak, bilim adamları hiçbir zaman kuarkları serbest halde gözlemleyemediler.

Tanım 11

Laboratuardaki elektrik yüklerini tespit etmek ve ölçmek için genellikle bir elektrometre kullanılır - metal bir çubuk ve yatay bir eksen etrafında dönebilen bir oktan oluşan bir cihaz (Şekil 1. 1. 1).

Ok ucu metal kasadan yalıtılmıştır. Elektrometrenin çubuğu ile temas halinde, yüklü gövde, aynı işaretin elektrik yüklerinin çubuk ve iğne boyunca dağılımını kışkırtır. Elektriksel itme kuvvetlerinin etkisi, iğnenin belirli bir açıda sapmasına neden olur, bu sayede elektrometre çubuğuna aktarılan yükün belirlenmesi mümkün olur.

Resim 1. bir . bir . Yüklü bir cisimden bir elektrometreye yük transferi.

Elektrometre oldukça kaba bir alettir. Duyarlılığı, yüklerin etkileşim kuvvetlerinin araştırılmasına izin vermez. 1785 yılında, sabit ücretlerin etkileşim yasası ilk kez keşfedildi. Fransız fizikçi Ch. Coulomb keşfeden oldu. Deneylerinde, elektrik yükünü ölçmek için tasarladığı, son derece yüksek hassasiyete sahip bir burulma terazisi (Şekil 1.1.2) kullanarak yüklü topların çekim ve itme kuvvetlerini ölçtü. Ölçeklerin rocker'ı, yaklaşık 10 - 9 N'lik bir kuvvetin etkisi altında 1 ° döndürüldü.

Ölçüm fikri, fizikçinin, yüklü bir top aynı yüksüz top ile temas ettiğinde, ilkinin mevcut yükünün cisimler arasında eşit parçalara bölüneceği tahminine dayanıyordu. Böylece topun yükünü iki veya daha fazla kez değiştirmek için bir yöntem elde edildi.

Tanım 12

Coulomb deneylerinde, boyutları aralarındaki mesafeden çok daha küçük olan toplar arasındaki etkileşimi ölçtü, çünkü bunlar ihmal edilebilirdi. Bu tür yüklü cisimlere denir nokta ücretleri.

Resim 1. bir . 2. Coulomb cihazı.

Resim 1. bir . 3. Benzer ve farklı yüklerin etkileşim kuvvetleri.

Birçok deneye dayanarak, Coulomb aşağıdaki yasayı kurdu:

Tanım 13

Sabit yüklerin etkileşim kuvvetleri, yük modüllerinin çarpımı ile doğru orantılı ve aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır: F = k q 1 · q 2 r 2 .

Etkileşim kuvvetleri, aynı yük işaretlerine sahip itici kuvvetler ve farklı işaretlere sahip çekici kuvvetlerdir (Şekil 1.1.3) ve ayrıca Newton'un üçüncü yasasına uyar:
F 1 → = - F 2 →.

Tanım 14

Coulomb veya elektrostatik etkileşim, sabit elektrik yüklerinin birbirleri üzerindeki etkisidir.

Tanım 15

Coulomb etkileşiminin çalışmasına ayrılan elektrodinamik bölümüne denir. elektrostatik.

Coulomb yasası, yüklü nokta cisimlerine uygulanabilir. Uygulamada, etkileşim nesneleri arasındaki mesafenin onlardan çok daha büyük olması nedeniyle yüklü cisimlerin boyutları ihmal edilebilirse tam olarak yerine getirilir.

Coulomb yasasındaki orantı katsayısı k, birim sisteminin seçimine bağlıdır.

AT uluslararası sistem C Ve elektrik yükünün ölçü birimi pandantiftir (K l).

Tanım 16

Kolye- bu, 1 A akım gücünde iletkenin enine kesitinden 1 s içinde geçen bir yüktür. C I'deki akım gücü (amper) birimi, uzunluk, zaman ve kütle birimleriyle birlikte ana birimdir. ölçüm.

C sistemindeki k katsayısı Ve çoğu durumda aşağıdaki ifade olarak yazılır:

k = 1 4 π ε 0 .

ε 0 \u003d 8, 85 10 - 12 K l 2 N m 2 bir elektrik sabitidir.

C AND sisteminde, temel yük e şöyledir:

e \u003d 1.602177 10 - 19 K l ≈ 1,6 10 - 19 K l.

Deneyime dayanarak, Coulomb etkileşiminin kuvvetlerinin süperpozisyon ilkesine uyduğunu söyleyebiliriz.

Teorem 1

Yüklü bir cisim aynı anda birkaç yüklü cisimle etkileşirse, bu cisim üzerine etkiyen sonuçta ortaya çıkan kuvvet, diğer tüm yüklü cisimlerden bu cisme etki eden kuvvetlerin vektör toplamına eşittir.

Şekil 1. bir . Şekil 4'te, üç yüklü cismin elektrostatik etkileşimi örneği kullanılarak, süperpozisyon ilkesi açıklanmıştır.

Resim 1. bir . dört Elektrostatik kuvvetlerin süperpozisyon prensibi F → = F 21 → + F 31 → ; F 2 → = F 12 → + F 32 →; F 3 → = F 13 → + F 23 →.

Resim 1. bir . 5. etkileşim modeli nokta ücretleri.

Süperpozisyon ilkesi doğanın temel bir yasası olmasına rağmen, sonlu büyüklükteki yüklü cisimlerin etkileşimine uygulandığında kullanımı biraz dikkat gerektirir. İki iletken yüklü top 1 ve 2 bunun bir örneği olabilir. İki şarjlı toptan oluşan bir sisteme başka bir şarjlı top getirilirse, ücretlerin yeniden dağıtılması nedeniyle 1 ile 2 arasındaki etkileşim değişecektir.

Süperpozisyon ilkesi, herhangi iki cisim arasındaki elektrostatik etkileşim kuvvetlerinin, yük dağılımının sabit (verilmiş) olması koşuluyla, yüklü diğer cisimlerin varlığına bağlı olmadığını varsayar.

Metinde bir hata fark ederseniz, lütfen vurgulayın ve Ctrl+Enter tuşlarına basın.

Elektrik şarjı- vücutların elektromanyetik etkileşimlere girme yeteneğini karakterize eden fiziksel bir nicelik. Coulomb'da ölçüldü.

temel elektrik yükü- temel parçacıkların sahip olduğu minimum yük (bir proton ve bir elektronun yükü).

e= Cl

Vücudun bir yükü var, fazla veya eksik elektronları olduğu anlamına gelir. Bu ücret belirtilir q = ne. (temel ücretlerin sayısına eşittir).

vücudu elektriklendirmek- fazlalık ve elektron eksikliği yaratmak. yollar: sürtünme ile elektriklenme ve temasla elektrifikasyon.

şafak vakti e - maddi bir nokta olarak alınabilecek vücudun yükü.

deneme ücreti () - bir nokta, küçük yük, mutlaka pozitif - elektrik alanını incelemek için kullanılır.

Yükün korunumu yasası: izole bir sistemde, tüm cisimlerin yüklerinin cebirsel toplamı, bu cisimlerin birbirleriyle herhangi bir etkileşimi için sabit kalır..

Coulomb yasası: iki nokta yükün etkileşim kuvvetleri, bu yüklerin çarpımı ile orantılıdır, aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılıdır, ortamın özelliklerine bağlıdır ve merkezlerini birleştiren düz çizgi boyunca yönlendirilir..

, nerede
F / m, C 2 / nm 2 - dielektrik. hızlı. vakum

- ilgili. dielektrik sabiti (>1)

- mutlak dielektrik geçirgenlik. ortamlar

Elektrik alanı- elektrik yüklerinin etkileşiminin gerçekleştiği maddi ortam.

Elektrik alan özellikleri:

Elektrik alanının özellikleri:

tansiyon (E) bir vektör miktarıdır, güce eşit belirli bir noktaya yerleştirilen bir birim test yükü üzerinde hareket eder.

N/C olarak ölçüldü.

Yön aktif kuvvet ile aynıdır.

gerilim bağlı değildir ne gücü ne de yargılama suçlamasının büyüklüğü.

Elektrik alanlarının süperpozisyonu: birkaç yük tarafından oluşturulan alanın gücü, her bir yükün alan güçlerinin vektör toplamına eşittir:

grafiksel olarak Elektronik alan, gerilim çizgileri kullanılarak tasvir edilmiştir.

gerilim hattı- her noktada teğeti gerilim vektörünün yönü ile çakışan bir çizgi.

Gerilme Çizgisi Özellikleri: kesişmezler, her noktadan yalnızca bir doğru çizilebilir; kapalı değildirler, pozitif bir yük bırakıp negatif bir yüke girerler veya sonsuza kadar dağılırlar.

Alan türleri:

düzgün elektrik alanı- yoğunluk vektörü her noktada mutlak değer ve yönde aynı olan bir alan.

Düzgün olmayan elektrik alanı- yoğunluk vektörü her noktada mutlak değer ve yönde aynı olmayan bir alan.

Sabit elektrik alanı– gerilim vektörü değişmez.

Sabit olmayan elektrik alanı- gerilim vektörü değişir.

Yükü hareket ettirmek için elektrik alanın işi.

, burada F kuvvet, S yer değiştirmedir, - F ve S arasındaki açı.

İçin tek tip alan: kuvvet sabittir.

İş, yörüngenin şekline bağlı değildir; kapalı bir yolda ilerlemek için yapılan iş sıfırdır.

Homojen olmayan bir alan için:

Elektrik alan potansiyeli- deneme elektrik yükünü sonsuza hareket ettirerek alanın yaptığı işin, bu yükün büyüklüğüne oranı.

- potansiyel alanın enerji özelliğidir. Volt cinsinden ölçülür

Potansiyel fark:

Eğer bir
, sonra

, anlamına geliyor

- potansiyel gradyan.

Homojen bir alan için: potansiyel fark - Gerilim:

. Volt, cihazlar - voltmetre cinsinden ölçülür.

Elektrik kapasitesi- vücutların bir elektrik yükü biriktirme yeteneği; belirli bir iletken için her zaman sabit olan yükün potansiyele oranı.

.

Yüke bağlı değildir ve potansiyele bağlı değildir. Ancak iletkenin boyutuna ve şekline bağlıdır; ortamın dielektrik özellikleri.

, r boyuttur,
- vücudun etrafındaki ortamın geçirgenliği.

Yakınlarda herhangi bir cisim varsa - iletkenler veya dielektrikler - elektrik kapasitesi artar.

kondansatör- bir ücret biriktirmek için bir cihaz. Elektrik kapasitesi:

Düz kapasitör- aralarında bir dielektrik bulunan iki metal plaka. Düz bir kapasitörün kapasitansı:

, S plakaların alanıdır, d plakalar arasındaki mesafedir.

Yüklü bir kapasitörün enerjisi elektrik alanının bir levhadan diğerine yük aktarırken yaptığı işe eşittir.

Küçük ücret transferi
, voltaj değişecek
, iş yapılacak
. Çünkü
, ve С = sabit,
. O zamanlar
. Entegre ediyoruz:

Elektrik alan enerjisi:
, burada V=Sl elektrik alanın kapladığı hacimdir

Homojen olmayan bir alan için:
.

Hacimsel elektrik alan yoğunluğu:
. J / m3 olarak ölçülmüştür.

elektrik dipol- birbirinden belirli bir mesafede bulunan iki eşit, ancak zıt işaretli nokta elektrik yükünden oluşan bir sistem (dipol kolu - l).

Bir dipolün temel özelliği, dipol momenti negatif bir yükten pozitif bir yüke yönlendirilen, yükün ve dipolün kolunun ürününe eşit bir vektördür. belirtilen
. Coulomb metre cinsinden ölçülür.

Düzgün bir elektrik alanında dipol.

Dipolün yüklerinin her birine etki eden kuvvetler:
ve
. Bu kuvvetler zıt yönlüdür ve bir çift kuvvet momenti yaratır - tork: , burada

M - tork F - dipole etki eden kuvvetler

d – kuvvet kolu l – dipol kolu

p - dipol momenti E - yoğunluk

- p ve E q arasındaki açı - yük

Bir torkun etkisi altında dipol, gerilim çizgileri yönünde dönecek ve yerleşecektir. p ve E vektörleri paralel ve tek yönlü olacaktır.

Homojen olmayan bir elektrik alanında dipol.

Bir tork var, bu yüzden dipol dönecek. Ancak kuvvetler eşit olmayacak ve dipol kuvvetin daha büyük olduğu yere hareket edecektir.

- güç gradyanı. Gerilim gradyanı ne kadar yüksek olursa, dipolü çeken yanal kuvvet o kadar yüksek olur. Dipol kuvvet çizgileri boyunca yönlendirilir.

Dipol'ün kendi alanı.

Fakat . O zamanlar:

.

Dipol O noktasında olsun ve kolu küçük olsun. O zamanlar:

.

Formül dikkate alınarak elde edildi:

Böylece potansiyel fark, dipol noktalarının görünür olduğu yarım açının sinüsüne ve dipol momentinin bu noktaları birleştiren düz çizgiye izdüşümüne bağlıdır.

Bir elektrik alanında dielektrikler.

Dielektrik- ücretsiz yükü olmayan ve bu nedenle iletken olmayan bir madde elektrik. Bununla birlikte, aslında iletkenlik vardır, ancak ihmal edilebilir.

Dielektrik sınıfları:

polar moleküllerle (su, nitrobenzen): moleküller simetrik değildir, pozitif ve negatif yüklerin kütle merkezleri çakışmaz, bu da elektrik alanı olmadığında bile bir dipol momentine sahip oldukları anlamına gelir.

polar olmayan moleküllerle (hidrojen, oksijen): moleküller simetriktir, pozitif ve negatif yüklerin kütle merkezleri çakışır, bu da elektrik alanının yokluğunda dipol momentine sahip olmadıkları anlamına gelir.

kristal (sodyum klorür): biri pozitif, diğeri negatif yüklü iki alt örgünün bir kombinasyonu; elektrik alanının yokluğunda toplam dipol momenti sıfırdır.

polarizasyon- yüklerin uzamsal olarak ayrılması süreci, dielektrik yüzeyindeki bağlı yüklerin görünümü, bu da dielektrik içindeki alanın zayıflamasına yol açar.

Polarizasyon yolları:

1 yol - elektrokimyasal polarizasyon:

Elektrotlarda - katyonların ve anyonların kendilerine doğru hareketi, maddelerin nötralizasyonu; pozitif ve negatif yük alanları oluşur. Akım yavaş yavaş azalır. Nötralizasyon mekanizmasının kuruluş hızı, gevşeme süresi ile karakterize edilir - bu, alan uygulandığı andan itibaren polarizasyon EMF'sinin 0'dan maksimuma yükseleceği süredir. = 10 -3 -10 -2 sn.

Yöntem 2 - yönelimsel polarizasyon:

Dielektrik yüzeyinde dengelenmemiş polar olanlar oluşur, yani. polarizasyon oluşur. Dielektrik içindeki gerilim, dış gerilimden daha azdır. Rahatlama vakti: = 10 -13 -10 -7 sn. Frekans 10 MHz.

3 yollu - elektronik polarizasyon:

Dipol haline gelen polar olmayan moleküllerin karakteristiği. Rahatlama vakti: = 10 -16 -10 -14 s. Frekans 10 8 MHz.

4 yollu - iyonik polarizasyon:

İki kafes (Na ve Cl) birbirine göre yer değiştirir.

Rahatlama vakti:

Yöntem 5 - mikroyapısal polarizasyon:

Yüklü ve yüksüz katmanların değişmesi biyolojik yapılar için tipiktir. Yarı geçirgen veya iyon geçirgen olmayan bölmelerde iyonların yeniden dağılımı vardır.

Rahatlama vakti: \u003d 10 -8 -10 -3 sn. Frekans 1 kHz

Polarizasyon derecesinin sayısal özellikleri:

Elektrik maddede veya boşlukta serbest yüklerin düzenli hareketidir.

Bir elektrik akımının varlığı için koşullar:

ücretsiz ücretlerin varlığı

bir elektrik alanının varlığı, yani. bu yüklere etki eden kuvvetler

Mevcut güç- birim zamanda (1 saniye) iletkenin herhangi bir kesitinden geçen yüke eşit bir değer

Amper cinsinden ölçülür.

n, yüklerin konsantrasyonudur

q yük miktarıdır

S, iletkenin kesit alanıdır

- parçacıkların yönlendirilmiş hareketinin hızı.

Yüklü parçacıkların bir elektrik alanındaki hareket hızı küçüktür - 7 * 10 -5 m / s, elektrik alanının yayılma hızı 3 * 108 m / s'dir.

akım yoğunluğu- 1 m2'lik bir bölümden 1 saniyede geçen şarj miktarı.

. A / m2 olarak ölçülmüştür.

- elektrik alanının yanından iyona etki eden kuvvet, sürtünme kuvvetine eşittir.

- iyon hareketliliği

- iyonların yönlendirilmiş hareket hızı = hareketlilik, alan gücü

Elektrolitin özgül iletkenliği ne kadar büyükse, iyonların konsantrasyonu, yükleri ve hareketlilikleri o kadar büyük olur. Sıcaklık arttıkça iyonların hareketliliği artar ve elektriksel iletkenlik artar.

Elektrik mühendisliği ile ilgili kompozisyon

Tamamlayan: Roman Agafonov

Luga Tarımsal Sanayi Koleji

Her bakımdan tatmin edici kısa bir ücret tanımı vermek mümkün değildir. Atom, sıvı kristaller, moleküllerin hızlara göre dağılımı vb. gibi çok karmaşık oluşumlar ve süreçler için anlaşılır açıklamalar bulmaya alışkınız. Ancak, bugün bilime göre herhangi bir iç mekanizmadan yoksun, daha basit olanlara bölünmeyen en temel, temel kavramlar, tatmin edici bir şekilde kısaca açıklanamaz. Özellikle nesneler duyularımız tarafından doğrudan algılanmıyorsa. Elektrik yükü böyle temel kavramlara aittir.

Önce elektrik yükünün ne olduğunu değil, belirli bir cismin veya parçacığın elektrik yüküne sahip olduğu ifadesinin arkasında ne olduğunu bulmaya çalışalım.

Biliyorsunuz ki tüm cisimler en küçük, bölünemez olandan daha basit (bilimin şu anki bilindiği kadarıyla) parçacıklara dönüştürülür ve bu nedenle temel olarak adlandırılır. Tüm temel parçacıkların kütlesi vardır ve bu nedenle birbirlerine çekilirler. Yasaya göre Yerçekimi Aralarındaki mesafe arttıkça çekim kuvveti nispeten yavaş azalır: uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Ek olarak, çoğu temel parçacık, hepsi olmasa da, mesafenin karesiyle ters orantılı olarak azalan bir kuvvetle birbirleriyle etkileşime girme yeteneğine sahiptir, ancak bu kuvvet çok büyük bir sayıdır, yerçekimi kuvvetinden kat daha fazladır. Böylece, Şekil 1'de şematik olarak gösterilen hidrojen atomunda elektron, yerçekimi çekim kuvvetinden 1039 kat daha büyük bir kuvvetle çekirdeğe (proton) çekilir.

Parçacıklar, mesafeyle yavaş yavaş azalan ve evrensel yerçekimi kuvvetlerinden kat kat daha büyük olan kuvvetlerle birbirleriyle etkileşirse, bu parçacıkların bir elektrik yüküne sahip oldukları söylenir. Parçacıkların kendilerine yüklü denir. Elektrik yükü olmayan parçacıklar vardır, ancak parçacık olmadan elektrik yükü yoktur.

Yüklü parçacıklar arasındaki etkileşimlere elektromanyetik denir. Elektronların ve protonların elektriksel olarak yüklü olduğunu söylediğimizde, bu onların belirli bir tipte (elektromanyetik) etkileşimler yapabildikleri anlamına gelir, başka bir şey değil. Parçacıklar üzerinde bir yükün olmaması, bu tür etkileşimleri algılamadığı anlamına gelir. Elektrik yükü yoğunluğu belirler elektromanyetik etkileşimler, tıpkı kütlenin yerçekimi etkileşimlerinin yoğunluğunu belirlemesi gibi. Elektrik yükü, çevredeki dünyadaki davranışlarını belirleyen temel parçacıkların (kütleden sonra) en önemli ikinci özelliğidir.

Böylece

Elektrik yükü, parçacıkların veya cisimlerin elektromanyetik kuvvet etkileşimlerine girme özelliğini karakterize eden fiziksel bir skaler niceliktir.

Elektrik yükü q veya Q harfleriyle gösterilir.

Tıpkı mekanikte, birçok sorunun çözümünü önemli ölçüde basitleştirmeyi mümkün kılan, maddi nokta kavramının sıklıkla kullanıldığı gibi, yüklerin etkileşimini incelerken, nokta yükü kavramının etkili olduğu ortaya çıkıyor. Nokta yükü, boyutları bu cisimden gözlem noktasına ve diğer yüklü cisimlere olan mesafeden çok daha küçük olan yüklü bir cisimdir. Özellikle, iki nokta yükünün etkileşimi hakkında konuşursak, o zaman söz konusu iki yüklü cisim arasındaki mesafenin doğrusal boyutlarından çok daha büyük olduğunu varsayıyoruz.

Temel bir parçacığın elektrik yükü, ondan çıkarılabilen, bileşenlerine ayrılabilen ve yeniden birleştirilebilen bir parçacıktaki özel bir “mekanizma” değildir. Bir elektronda ve diğer parçacıklarda bir elektrik yükünün varlığı, yalnızca aralarında belirli etkileşimlerin varlığı anlamına gelir.

Doğada zıt işaretli parçacıklar vardır. Bir protonun yüküne pozitif, bir elektronun yüküne negatif denir. Bir parçacığın yükünün pozitif işareti, elbette, onun özel avantajları olduğu anlamına gelmez. İki işaretin yükünün eklenmesi, yüklü parçacıkların hem çekebileceği hem de itebileceği gerçeğini basitçe ifade eder. Yük işareti aynı olan parçacıklar birbirini iter ve farklı işaretlerle çekerler.

Şu anda iki tür elektrik yükünün varlığının nedenlerine dair bir açıklama yok. Her durumda, pozitif ve negatif yükler arasında temel bir fark bulunmaz. Parçacıkların elektrik yüklerinin işaretleri tersine çevrilirse, doğadaki elektromanyetik etkileşimlerin doğası değişmezdi.

Evrende pozitif ve negatif yükler çok iyi dengelenir. Ve eğer Evren sonluysa, toplam elektrik yükü her ihtimalde sıfıra eşittir.

En dikkat çekici şey, tüm temel parçacıkların elektrik yükünün mutlak değerde kesinlikle aynı olmasıdır. Tüm yüklü temel parçacıkların sahip olduğu, temel adı verilen bir minimum yük vardır. Yük, bir proton gibi pozitif veya bir elektron gibi negatif olabilir, ancak yük modülü her durumda aynıdır.

Yükün bir kısmını, örneğin bir elektrondan ayırmak imkansızdır. Bu belki de en şaşırtıcı şey. Hiçbir modern teori, tüm parçacıkların yüklerinin neden aynı olduğunu açıklayamaz ve minimum elektrik yükünün değerini hesaplayamaz. Çeşitli deneyler yardımıyla deneysel olarak belirlenir.

1960'larda, yeni keşfedilen temel parçacıkların sayısı tehditkar bir şekilde artmaya başladıktan sonra, güçlü bir şekilde etkileşime giren tüm parçacıkların bileşik olduğu hipotezi ortaya atıldı. Daha temel parçacıklara kuark denirdi. Kuarkların kesirli bir elektrik yüküne sahip olması gerektiği ortaya çıktı: temel yükün 1/3 ve 2/3'ü. Proton ve nötron oluşturmak için iki tür kuark yeterlidir. Ve görünüşe göre maksimum sayıları altıyı geçmiyor.

Kaçınılmaz yük kaçağı nedeniyle, uzunluk standardına benzer bir elektrik yükü biriminin makroskopik bir standardını oluşturmak imkansızdır - bir metre. Elektron yükünü bir birim olarak almak doğaldır (bu artık atom fiziğinde yapılmaktadır). Ancak Coulomb zamanında, doğada bir elektronun varlığı henüz bilinmiyordu. Ayrıca elektron yükü çok küçüktür ve bu nedenle referans olarak kullanılması zordur.

Geleneksel olarak pozitif ve negatif olarak adlandırılan iki tür elektrik yükü vardır. Pozitif yüklü cisimler, camın ipeğe sürtünmeyle elektriklenmesi gibi, diğer yüklü cisimler üzerinde de hareket eden cisimlerdir. Negatif yüklü cisimler, yün ile sürtünme ile elektriklenen ebonit ile aynı şekilde hareket eden cisimlerdir. Camdan kaynaklanan yükler için "pozitif", ebonit üzerindeki yükler için "olumsuz" isminin seçilmesi tamamen tesadüfidir.

Ücretler (örneğin doğrudan temas yoluyla) bir kurumdan diğerine aktarılabilir. Vücut kütlesinden farklı olarak, elektrik yükü belirli bir cismin doğal bir özelliği değildir. Farklı koşullarda aynı vücut farklı bir yüke sahip olabilir.

Tıpkı yükler iter, aksine yükler çeker. Bu aynı zamanda elektromanyetik kuvvetler ile yerçekimi kuvvetleri arasındaki temel farkı da gösterir. Yerçekimi kuvvetleri her zaman çekim kuvvetleridir.

Bir elektrik yükünün önemli bir özelliği, ayrıklığıdır. Bu, herhangi bir cismin q yükünün bu temel yükün katı olduğu şekilde, en küçük, evrensel, daha fazla bölünemez temel yükün olduğu anlamına gelir:

N bir tam sayı olduğunda, e temel yükün değeridir. Modern kavramlara göre, bu yük sayısal olarak elektron yüküne eşittir e = 1,6∙10-19 C. Temel yükün büyüklüğü çok küçük olduğundan, pratikte gözlemlenen ve kullanılan yüklü cisimlerin çoğu için N sayısı çok büyüktür ve yük değişiminin ayrık doğası kendini göstermez. Bu nedenle, normal koşullar altında cisimlerin elektrik yükünün neredeyse sürekli değiştiğine inanılmaktadır.

Elektrik yükünün korunumu yasası.

Kapalı bir sistem içinde, herhangi bir etkileşim için, elektrik yüklerinin cebirsel toplamı sabit kalır:

Yalıtılmış (veya kapalı) bir sistem, dışarıdan hiçbir elektrik yükünün verilmediği ve ondan çıkarılmadığı bir cisim sistemi diyeceğiz.

Doğada hiçbir yerde ve asla aynı işarete sahip bir elektrik yükü ortaya çıkmaz ve kaybolmaz. Pozitif bir elektrik yükünün görünümüne her zaman mutlak değere eşit bir negatif yükün görünümü eşlik eder. Ne pozitif ne de negatif yük ayrı ayrı ortadan kalkamaz, ancak mutlak değerde eşitlerse birbirlerini karşılıklı olarak nötralize edebilirler.

Böylece temel parçacıklar birbirine dönüşebilir. Ancak her zaman yüklü parçacıkların doğuşunda, zıt işaretli bir çift parçacığın görünümü gözlenir. Bu tür birkaç çiftin aynı anda doğumu da gözlemlenebilir. Yüklü parçacıklar, yalnızca çiftler halinde de nötr olanlara dönüşerek kaybolur. Bütün bu gerçekler, elektrik yükünün korunumu yasasının katı bir şekilde uygulanması konusunda hiçbir şüpheye yer bırakmamaktadır.

Elektrik yükünün korunumunun nedeni hala bilinmemektedir.

Vücudun elektrifikasyonu

Makroskopik cisimler, kural olarak, elektriksel olarak nötrdür. Herhangi bir maddenin atomu nötrdür, çünkü içindeki elektron sayısı çekirdekteki proton sayısına eşittir. Pozitif ve negatif yüklü parçacıklar birbirine bağlanır elektrik kuvvetleri ve nötr sistemler oluşturur.

Aynı yük işaretine sahip fazla miktarda temel parçacık içerdiğinde büyük bir cisim yüklenir. Vücudun negatif yükü, protonlara kıyasla elektron fazlalığından ve pozitif yük, eksikliklerinden kaynaklanmaktadır.

Elektrik yüklü makroskopik bir gövde elde etmek veya dedikleri gibi, onu elektriklendirmek için, negatif yükün bir kısmını onunla ilişkili pozitif yükten ayırmak gerekir.

Bunu yapmanın en kolay yolu sürtünmedir. Saçınıza bir tarak geçirirseniz, en hareketli yüklü parçacıkların küçük bir kısmı - elektronlar - saçtan tarağa geçerek onu negatif olarak yükleyecek ve saç pozitif olarak yüklenecektir. Sürtünme ile elektrik verildiğinde, her iki cisim de işaret olarak zıt, ancak büyüklük olarak aynı yükler alır.

Sürtünme yoluyla cisimleri elektriklendirmek çok kolaydır. Ancak bunun nasıl olduğunu açıklamak, çok zor bir iş olduğu ortaya çıktı.

1 sürüm. Gövdeleri elektriklendirirken, aralarındaki yakın temas önemlidir. Elektrik kuvvetleri elektronları vücudun içinde tutar. Ancak farklı maddeler için bu kuvvetler farklıdır. Yakın temasta, elektronların vücutla bağlantısı nispeten zayıf olan maddenin elektronlarının küçük bir kısmı başka bir cisme geçer. Bu durumda elektronların yer değiştirmeleri, atomlar arası mesafelerin (10-8 cm) boyutlarını aşmaz. Ama cesetler ayrılırsa, ikisi de suçlanacak. Cisimlerin yüzeyleri hiçbir zaman tam olarak pürüzsüz olmadığından, geçiş için gerekli olan cisimler arasındaki yakın temas, yüzeylerin sadece küçük alanlarında kurulur. Cisimler birbirine sürtündüğünde yakın temas alanlarının sayısı artar ve dolayısıyla bir cisimden diğerine geçen yüklü parçacıkların toplam sayısı artar. Ancak ebonit, pleksiglas ve diğerleri gibi iletken olmayan maddelerde (yalıtkanlarda) elektronların nasıl hareket ettiği açık değildir. Nötr moleküller halinde bağlanırlar.

2 versiyon. İyonik kristal LiF (yalıtkan) örneğinde bu açıklama şöyle görünür. Bir kristalin oluşumu sırasında, özellikle boş yerler - kristal kafesin düğümlerinde doldurulmamış yerler olmak üzere çeşitli kusurlar ortaya çıkar. Açık kontenjan sayısı ise pozitif iyonlar lityum ve negatif - flor aynı değildir, daha sonra oluşum sırasında kristal hacim olarak yüklenecektir. Ancak bir bütün olarak yük kristalde uzun süre saklanamaz. Havada her zaman belirli miktarda iyon vardır ve kristal, yüzeyindeki iyon tabakası tarafından kristalin yükü nötralize edilene kadar onları havadan çeker. Farklı yalıtkanların farklı uzay yükleri vardır ve bu nedenle iyonların yüzey katmanlarının yükleri farklıdır. Sürtünme sırasında iyonların yüzey katmanları karışır ve yalıtkanlar ayrıldığında her biri yüklenir.

Ve iki özdeş yalıtkan, örneğin aynı LiF kristalleri gibi sürtünme sırasında elektriklenebilir mi? Aynı içsel uzay yüklerine sahiplerse, hayır. Ancak, kristalleşme koşulları farklıysa ve farklı sayıda boşluk ortaya çıktıysa, farklı içsel yüklere de sahip olabilirler. Deneyimin gösterdiği gibi, aynı yakut, kehribar vb. kristallerinin sürtünmesi sırasında elektriklenme gerçekten meydana gelebilir. Ancak, bu açıklama her durumda pek doğru değildir. Gövdeler, örneğin moleküler kristallerden oluşuyorsa, içlerindeki boşlukların ortaya çıkması, vücudun yüklenmesine yol açmamalıdır.

Vücutların elektrifikasyonunun başka bir yöntemi, çeşitli radyasyonların (özellikle ultraviyole, x-ışını ve γ-radyasyonu) üzerlerindeki etkisidir. Bu yöntem, elektronlar radyasyonun etkisi altında metal yüzeyinden atıldığında ve iletken pozitif bir yük kazandığında metallerin elektriklenmesi için en etkilidir.

Etki yoluyla elektrifikasyon. İletken, yalnızca yüklü bir cisimle temas halinde değil, aynı zamanda belirli bir mesafedeyken de şarj edilir. Bu fenomeni daha ayrıntılı olarak inceleyelim. Yalıtılmış bir iletken üzerine hafif kağıtlar asıyoruz (Şek. 3). İletken başlangıçta şarjlı değilse, yapraklar bükülmemiş konumda olacaktır. Şimdi iletkene, örneğin bir cam çubuk ile kuvvetli bir şekilde yüklenmiş yalıtılmış bir metal bilye ile yaklaşalım. Yüklü cisim iletkene değmese de, gövdenin uçlarında a ve b noktalarında asılı olan levhaların saptığını göreceğiz. İletken etki yoluyla yüklendi, bu nedenle fenomenin kendisine "etki yoluyla elektriklenme" veya "elektrik indüksiyonu" adı verildi. Elektrik indüksiyonu ile elde edilen yüklere indüklenmiş veya indüklenmiş denir. Vücudun ortasına yakın, a' ve b' noktalarında asılı olan yapraklar sapmaz. Bu, indüklenen yüklerin yalnızca vücudun uçlarında ortaya çıkarken, ortasının nötr veya yüksüz kaldığı anlamına gelir. a ve b noktalarında asılı olan levhalara elektrikli bir cam çubuk getirerek, b noktasındaki levhaların ondan itilmesini ve a noktasındaki levhaların çekilmesini sağlamak kolaydır. Bu, iletkenin uzak ucunda top üzerindeki ile aynı işarete sahip bir yükün ortaya çıktığı ve yakın kısımlarda farklı bir işaretin yüklerinin ortaya çıktığı anlamına gelir. Yüklü topu çıkardıktan sonra çarşafların düşeceğini göreceğiz. Deney, top negatif olarak yüklenerek (örneğin, sızdırmazlık mumu yardımıyla) tekrarlanırsa, fenomen tamamen benzer bir şekilde ilerler.

Elektronik teorisi açısından, bu fenomenler bir iletkende serbest elektronların varlığı ile kolayca açıklanabilir. Bir iletkene pozitif bir yük uygulandığında, elektronlar ona çekilir ve iletkenin en yakın ucunda birikir. Üzerinde belirli sayıda "fazla" elektron bulunur ve iletkenin bu kısmı negatif olarak yüklenir. Uzak uçta elektron eksikliği ve dolayısıyla pozitif iyon fazlalığı vardır: burada pozitif bir yük belirir.

İletkene negatif yüklü bir cisim getirildiğinde, uzak uçta elektronlar birikir ve yakın uçta fazla miktarda pozitif iyon elde edilir. Elektronların hareketine neden olan yükün kaldırılmasından sonra, yine iletken üzerine dağıtılır, böylece tüm bölümleri hala yüksüz kalır.

Yüklerin iletken boyunca hareketi ve uçlarında birikmesi, iletkenin uçlarında oluşan aşırı yüklerin etkisi, etkisi altında elektronların yeniden dağılımının meydana geldiği bilyeden çıkan elektrik kuvvetlerini dengeleyene kadar devam edecektir. Gövdenin ortasında bir yükün olmaması, bilyeden çıkan kuvvetlerin burada dengelendiğini ve iletkenin uçlarında biriken fazla yüklerin serbest elektronlara etki ettiğini gösterir.

Yüklü bir gövdenin varlığında iletken parçalara bölünürse, indüklenen yükler ayrılabilir. Böyle bir deneyim Şekil 2'de gösterilmektedir. 4. Bu durumda, yer değiştiren elektronlar, yüklü topun çıkarılmasından sonra artık geri dönemez; çünkü iletkenin her iki parçası arasında bir dielektrik (hava) vardır. Fazla elektronlar tüm sol tarafa dağıtılır; b noktasında elektron eksikliği, b ' noktası bölgesinden kısmen yenilenir, böylece iletkenin her bir parçası şarj olur: sol - topun yükünün zıt işaretiyle, sağ - topun yüküyle aynı adı taşıyan bir ücretle. Yapraklar sadece a ve b noktalarında değil, daha önce a' ve b' noktalarında hareketsiz kalan yapraklarda da birbirinden uzaklaşır.

Burov L.I., Strelchenya V.M. A'dan Z'ye Fizik: öğrenciler, adaylar, öğretmenler için. - Minsk: Paradoks, 2000. - 560 s.

Myakishev G.Ya. Fizik: Elektrodinamik. 10-11 hücre: ders kitabı. İçin geniş kapsamlı çalışma fizik /G.Ya. Myakishev, A.Z. Sinyakov, B.A. Slobodskov. - M.Zh Drofa, 2005. - 476 s.

Fizik: Proc. 10 hücre için ödenek. okul ve derinleşen sınıflar. ders çalışma fizikçiler / O. F. Kabardin, V. A. Orlov, E. E. Evenchik ve diğerleri; Ed. A. A. Pinsky. - 2. baskı. – M.: Aydınlanma, 1995. – 415 s.

Temel Fizik Ders Kitabı: Bir Çalışma Kılavuzu. 3 ciltte / Ed. GS Landsberg: T. 2. Elektrik ve manyetizma. - M: FİZMATLİT, 2003. - 480 s.

Bir kağıda bir cam çubuk ovalarsanız, çubuk "sultan" yapraklarını, tüyleri, ince su akışlarını çekme yeteneğini kazanacaktır. Kuru saçı plastik tarakla tararken saç tarak tarafından çekilir. Bu basit örneklerde elektrik denen kuvvetlerin tezahürü ile karşılaşıyoruz.

Çevredeki nesnelere elektrik kuvvetleriyle etki eden cisimler veya parçacıklar yüklü veya elektriklenmiş olarak adlandırılır. Örneğin, yukarıda bahsedilen cam çubuk, bir kağıda sürtüldükten sonra elektriklenir.

Parçacıklar birbirleriyle elektriksel kuvvetler yoluyla etkileşirlerse elektrik yüküne sahiptirler. Parçacıklar arasındaki mesafe arttıkça elektrik kuvvetleri azalır. Elektrik kuvvetleri, evrensel yerçekimi kuvvetlerinden birçok kez daha büyüktür.

Elektrik yükü, elektromanyetik etkileşimlerin yoğunluğunu belirleyen fiziksel bir niceliktir.

Elektromanyetik etkileşimler, yüklü parçacıklar veya cisimler arasındaki etkileşimlerdir.

Elektrik yükleri pozitif ve negatif olarak ikiye ayrılır. Kararlı temel parçacıklar - protonlar ve pozitronlar ile metal atomlarının iyonları vb. Pozitif bir yüke sahiptir. Kararlı negatif yük taşıyıcıları elektron ve antiprotondur.

Elektriksel olarak yüksüz parçacıklar vardır, yani nötr: nötron, nötrino. Bu parçacıklar, elektrik yükleri sıfır olduğu için elektriksel etkileşimlere katılmazlar. Elektrik yükü olmayan parçacıklar vardır, ancak parçacık olmadan elektrik yükü yoktur.

İpek ile ovulmuş camda pozitif yükler ortaya çıkar. Ebonit üzerinde, kürk üzerinde perişan - negatif yükler. Parçacıklar aynı işaretli (yükler gibi) yüklerle iterler ve farklı işaretlerle (karşıt yükler) çekerler.

Bütün cisimler atomlardan oluşur. Atomlar pozitif yüklü maddelerden oluşur atom çekirdeği ve bir atomun çekirdeği etrafında hareket eden negatif yüklü elektronlar. Atom çekirdeği, pozitif yüklü protonlardan ve nötr parçacıklardan - nötronlardan oluşur. Bir atomdaki yükler, atom bir bütün olarak nötr olacak şekilde dağılır, yani atomdaki pozitif ve negatif yüklerin toplamı sıfırdır.

Elektronlar ve protonlar herhangi bir maddenin parçasıdır ve en küçük kararlı temel parçacıklardır. Bu parçacıklar süresiz olarak serbest halde var olabilir. Elektron ve protonun elektrik yüküne temel yük denir.

Temel yük, tüm yüklü temel parçacıkların sahip olduğu minimum yüktür. Protonun elektrik yükü, elektronun yüküne mutlak değerde eşittir:

e \u003d 1.6021892 (46) * 10-19 C

Herhangi bir yükün değeri, mutlak değerin bir katıdır. temel ücret yani elektronun yükü. Yunan elektronundan çeviride elektron - kehribar, proton - Yunan protolarından - ilk, Latin nötrumdan nötron - ne biri ne de diğeri.

Çeşitli cisimlerin elektrifikasyonu üzerine basit deneyler aşağıdaki noktaları göstermektedir.

1. İki tür ücret vardır: pozitif (+) ve negatif (-). Cam deriye veya ipeğe sürtüldüğünde pozitif bir yük oluşur ve amber (veya ebonit) yüne sürtüldüğünde negatif bir yük oluşur.

2. Ücretler (veya yüklü cisimler) birbirleriyle etkileşime girer. Aynı adı taşıyan ücretler kovmak ve ücretlerin aksineçekilirler.

3. Elektrifikasyon durumu, elektrik yükünün aktarımı ile ilişkili olarak bir vücuttan diğerine aktarılabilir. Bu durumda vücuda daha büyük veya daha küçük bir yük aktarılabilir, yani yükün bir değeri vardır. Sürtünme ile elektrik verildiğinde, her iki cisim de biri pozitif, diğeri negatif olmak üzere bir yük kazanır. Sürtünme ile elektriklenen cisimlerin yüklerinin mutlak değerlerinin, elektrometreler kullanılarak yapılan çok sayıda yük ölçümü ile onaylanan eşit olduğu vurgulanmalıdır.

Elektronun keşfinden ve atomun yapısının incelenmesinden sonra cisimlerin sürtünme sırasında neden elektriklendiğini (yani yüklendiğini) açıklamak mümkün oldu. Bildiğiniz gibi tüm maddeler atomlardan oluşur; atomlar, sırayla, temel parçacıklardan oluşur - negatif yüklü elektronlar, pozitif yüklü protonlar ve nötr parçacıklar - nötronlar. Elektronlar ve protonlar, temel (minimal) elektrik yüklerinin taşıyıcılarıdır.

temel elektrik yükü ( e) - bu, elektron yükünün büyüklüğüne eşit, pozitif veya negatif en küçük elektrik yüküdür:

e = 1.6021892(46) 10 -19 C.

Birçok yüklü temel parçacık vardır ve hemen hemen hepsinin bir yükü vardır. +e veya -e ancak bu parçacıklar çok kısa ömürlüdür. Saniyenin milyonda birinden daha az yaşarlar. Sadece elektronlar ve protonlar süresiz olarak serbest halde bulunurlar.

Protonlar ve nötronlar (nükleonlar), bir atomun pozitif yüklü çekirdeğini oluşturur, etrafında negatif yüklü elektronların döndüğü, sayısı proton sayısına eşittir, böylece atom bir bütün olarak bir enerji santralidir.

Normal koşullar altında, atomlardan (veya moleküllerden) oluşan cisimler elektriksel olarak nötrdür. Ancak sürtünme sürecinde atomlarından ayrılan elektronların bir kısmı bir cisimden diğerine geçebilir. Bu durumda elektronların yer değiştirmeleri atomlar arası mesafelerin boyutlarını aşmaz. Ancak cisimler sürtünmeden sonra ayrılırsa, yüklenirler; elektronlarının bir kısmını bağışlayan vücut pozitif olarak yüklenir ve onları alan vücut negatif olarak yüklenir.

Böylece cisimler elektriklenir, yani elektron kaybettiklerinde veya kazandıklarında bir elektrik yükü alırlar. Bazı durumlarda, elektriklenme iyonların hareketinden kaynaklanır. Bu durumda yeni elektrik yükleri oluşmaz. Elektrikli cisimler arasında mevcut yüklerin yalnızca bir bölümü vardır: Negatif yüklerin bir kısmı bir cisimden diğerine geçer.

Şarj tanımı.

Yükün, parçacığın doğal bir özelliği olduğu vurgulanmalıdır. Yüksüz bir parçacığı hayal etmek mümkündür, ancak parçacıksız bir yükü hayal etmek imkansızdır.

Yüklü parçacıklar kendilerini çekim (zıt yükler) veya itme (aynı adı taşıyan yükler) ile yerçekimsel olanlardan çok daha büyük olan kuvvetlerle gösterirler. Böylece, bir hidrojen atomundaki bir elektronun çekirdeğe elektriksel çekim kuvveti, bu parçacıkların yerçekimi çekim kuvvetinden 10 39 kat daha fazladır. Yüklü parçacıklar arasındaki etkileşime denir. elektromanyetik etkileşim, ve elektrik yükü elektromanyetik etkileşimlerin yoğunluğunu belirler.

Modern fizikte yük şu şekilde tanımlanır:

Elektrik şarjı- bu fiziksel miktar parçacıkların bir yük ile etkileşiminin gerçekleştirildiği elektrik alanının kaynağı olan .

Elektrik şarjı- vücutların elektromanyetik etkileşimlere girme yeteneğini karakterize eden fiziksel bir nicelik. Coulomb'da ölçüldü.

temel elektrik yükü- temel parçacıkların sahip olduğu minimum yük (bir proton ve bir elektronun yükü).

Vücudun bir yükü var, fazla veya eksik elektronları olduğu anlamına gelir. Bu ücret belirtilir q=ne. (temel ücretlerin sayısına eşittir).

vücudu elektriklendirmek- fazlalık ve elektron eksikliği yaratmak. yollar: sürtünme ile elektriklenme ve temasla elektrifikasyon.

şafak vakti e - maddi bir nokta olarak alınabilecek vücudun yükü.

deneme ücreti() - bir nokta, küçük yük, mutlaka pozitif - elektrik alanını incelemek için kullanılır.

Yükün korunumu yasası:izole bir sistemde, tüm cisimlerin yüklerinin cebirsel toplamı, bu cisimlerin birbirleriyle herhangi bir etkileşimi için sabit kalır..

Coulomb yasası:iki nokta yükün etkileşim kuvvetleri, bu yüklerin çarpımı ile orantılıdır, aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılıdır, ortamın özelliklerine bağlıdır ve merkezlerini birleştiren düz çizgi boyunca yönlendirilir..

, nerede

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

- ilgili. dielektrik sabiti (>1)

- mutlak dielektrik geçirgenlik. ortamlar

Elektrik alanı- elektrik yüklerinin etkileşiminin gerçekleştiği maddi ortam.

Elektrik alan özellikleri:

Elektrik alanının özellikleri:

tansiyon(E), belirli bir noktaya yerleştirilen birim test yüküne etkiyen kuvvete eşit bir vektör miktarıdır.

N/C olarak ölçüldü.

Yön aktif kuvvet ile aynıdır.

gerilim bağlı değildir ne gücü ne de yargılama suçlamasının büyüklüğü.

Elektrik alanlarının süperpozisyonu: birkaç yük tarafından oluşturulan alanın gücü, her bir yükün alan güçlerinin vektör toplamına eşittir:

grafiksel olarak Elektronik alan, gerilim çizgileri kullanılarak tasvir edilmiştir.

gerilim hattı- her noktada teğeti gerilim vektörünün yönü ile çakışan bir çizgi.

Gerilme Çizgisi Özellikleri: kesişmezler, her noktadan yalnızca bir doğru çizilebilir; kapalı değildirler, pozitif bir yük bırakıp negatif bir yüke girerler veya sonsuza kadar dağılırlar.

Alan türleri:

düzgün elektrik alanı- yoğunluk vektörü her noktada mutlak değer ve yönde aynı olan bir alan.

Düzgün olmayan elektrik alanı- yoğunluk vektörü her noktada mutlak değer ve yönde aynı olmayan bir alan.

Sabit elektrik alanı– gerilim vektörü değişmez.

Sabit olmayan elektrik alanı- gerilim vektörü değişir.

Yükü hareket ettirmek için elektrik alanın işi.

, burada F kuvvet, S yer değiştirmedir, - F ve S arasındaki açı.

Düzgün bir alan için: kuvvet sabittir.

İş, yörüngenin şekline bağlı değildir; kapalı bir yolda ilerlemek için yapılan iş sıfırdır.

Homojen olmayan bir alan için:

Elektrik alan potansiyeli- deneme elektrik yükünü sonsuza hareket ettirerek alanın yaptığı işin, bu yükün büyüklüğüne oranı.

-potansiyel alanın enerji özelliğidir. Volt cinsinden ölçülür

Potansiyel fark:

, sonra

, anlamına geliyor

-potansiyel gradyan.

Homojen bir alan için: potansiyel fark - Gerilim:

. Volt, cihazlar - voltmetre cinsinden ölçülür.

Elektrik kapasitesi- vücutların bir elektrik yükü biriktirme yeteneği; belirli bir iletken için her zaman sabit olan yükün potansiyele oranı.

.

Yüke bağlı değildir ve potansiyele bağlı değildir. Ancak iletkenin boyutuna ve şekline bağlıdır; ortamın dielektrik özellikleri.

, r boyuttur,

- vücudun etrafındaki ortamın geçirgenliği.

Yakınlarda herhangi bir cisim varsa - iletkenler veya dielektrikler - elektrik kapasitesi artar.

kondansatör- bir ücret biriktirmek için bir cihaz. Elektrik kapasitesi:

Düz kapasitör- aralarında bir dielektrik bulunan iki metal plaka. Düz bir kapasitörün kapasitansı:

, S plakaların alanıdır, d plakalar arasındaki mesafedir.

Yüklü bir kapasitörün enerjisi elektrik alanının bir levhadan diğerine yük aktarırken yaptığı işe eşittir.

Küçük ücret transferi

, voltaj değişecek

, iş yapılacak

. Çünkü

ve C \u003d const,

. O zamanlar

. Entegre ediyoruz:

Elektrik alan enerjisi:

, burada V=Sl elektrik alanın kapladığı hacimdir

Homojen olmayan bir alan için:

.

Hacimsel elektrik alan yoğunluğu:

. J / m3 olarak ölçülmüştür.

elektrik dipol- birbirinden belirli bir mesafede bulunan iki eşit, ancak zıt işaretli nokta elektrik yüklerinden oluşan bir sistem (dipol kolu -l).

Bir dipolün temel özelliği, dipol momenti negatif bir yükten pozitif bir yüke yönlendirilen, yükün ve dipolün kolunun ürününe eşit bir vektördür. belirtilen

. Coulomb metre cinsinden ölçülür.

Düzgün bir elektrik alanında dipol.

Dipolün yüklerinin her birine etki eden kuvvetler:

ve

. Bu kuvvetler zıt yönlüdür ve bir çift kuvvet momenti yaratır - tork:, nerede

M - tork F - dipole etki eden kuvvetler

d– kol kolu l– dipolün kolu

p– dipol momenti E– yoğunluk

- p Eq - şarj arasındaki açı

Bir torkun etkisi altında dipol, gerilim çizgileri yönünde dönecek ve yerleşecektir. pi ve E vektörleri paralel ve tek yönlü olacaktır.

Homojen olmayan bir elektrik alanında dipol.

Bir tork var, bu yüzden dipol dönecek. Ancak kuvvetler eşit olmayacak ve dipol kuvvetin daha büyük olduğu yere hareket edecektir.

-güç gradyanı. Gerilim gradyanı ne kadar yüksek olursa, dipolü çeken yanal kuvvet o kadar yüksek olur. Dipol kuvvet çizgileri boyunca yönlendirilir.

Dipol'ün kendi alanı.

Fakat. O zamanlar:

.

Dipol O noktasında olsun ve kolu küçük olsun. O zamanlar:

.

Formül dikkate alınarak elde edildi:

Böylece potansiyel fark, dipol noktalarının görünür olduğu yarım açının sinüsüne ve dipol momentinin bu noktaları birleştiren düz çizgiye izdüşümüne bağlıdır.

Bir elektrik alanında dielektrikler.

Dielektrik- serbest yükü olmayan ve bu nedenle elektrik akımı iletmeyen bir madde. Bununla birlikte, aslında iletkenlik vardır, ancak ihmal edilebilir.

Dielektrik sınıfları:

polar moleküllerle (su, nitrobenzen): moleküller simetrik değildir, pozitif ve negatif yüklerin kütle merkezleri çakışmaz, bu da elektrik alanı olmadığında bile bir dipol momentine sahip oldukları anlamına gelir.

polar olmayan moleküllerle (hidrojen, oksijen): moleküller simetriktir, pozitif ve negatif yüklerin kütle merkezleri çakışır, bu da elektrik alanının yokluğunda dipol momentine sahip olmadıkları anlamına gelir.

kristal (sodyum klorür): biri pozitif, diğeri negatif yüklü iki alt örgünün bir kombinasyonu; elektrik alanının yokluğunda toplam dipol momenti sıfırdır.

polarizasyon- yüklerin uzamsal olarak ayrılması süreci, dielektrik yüzeyindeki bağlı yüklerin görünümü, bu da dielektrik içindeki alanın zayıflamasına yol açar.

Polarizasyon yolları:

1 yol - elektrokimyasal polarizasyon:

Elektrotlarda - katyonların ve anyonların kendilerine doğru hareketi, maddelerin nötralizasyonu; pozitif ve negatif yük alanları oluşur. Akım yavaş yavaş azalır. Nötralizasyon mekanizmasının kuruluş hızı, gevşeme süresi ile karakterize edilir - bu, alan uygulandığı andan itibaren polarizasyon EMF'sinin 0'dan maksimuma yükseleceği süredir. = 10 -3 -10 -2 sn.

Yöntem 2 - yönelimsel polarizasyon:

Dielektrik yüzeyinde dengelenmemiş polar olanlar oluşur, yani. polarizasyon oluşur. Dielektrik içindeki gerilim, dış gerilimden daha azdır. Rahatlama vakti: = 10 -13 -10 -7 sn. Frekans 10 MHz.

3 yollu - elektronik polarizasyon:

Dipol haline gelen polar olmayan moleküllerin karakteristiği. Rahatlama vakti: = 10 -16 -10 -14 s. Frekans 10 8 MHz.

4 yollu - iyonik polarizasyon:

İki kafes (Na ve Cl) birbirine göre yer değiştirir.

Rahatlama vakti:

Yöntem 5 - mikroyapısal polarizasyon:

Yüklü ve yüksüz katmanların değişmesi biyolojik yapılar için tipiktir. Yarı geçirgen veya iyon geçirgen olmayan bölmelerde iyonların yeniden dağılımı vardır.

Rahatlama vakti: \u003d 10 -8 -10 -3 sn. Frekans 1 kHz

Polarizasyon derecesinin sayısal özellikleri:

Elektrik maddede veya boşlukta serbest yüklerin düzenli hareketidir.

Bir elektrik akımının varlığı için koşullar:

ücretsiz ücretlerin varlığı

bir elektrik alanının varlığı, yani. bu yüklere etki eden kuvvetler

Mevcut güç- birim zamanda (1 saniye) iletkenin herhangi bir kesitinden geçen yüke eşit bir değer

Amper cinsinden ölçülür.

n, yüklerin konsantrasyonudur

q yük miktarıdır

S- iletkenin kesit alanı

- parçacıkların yönlendirilmiş hareketinin hızı.

Yüklü parçacıkların bir elektrik alanındaki hareket hızı küçüktür - 7 * 10 -5 m / s, elektrik alanının yayılma hızı 3 * 108 m / s'dir.

akım yoğunluğu- 1 m2'lik bir bölümden 1 saniyede geçen şarj miktarı.

. A / m2 olarak ölçülmüştür.

- elektrik alanının yanından iyona etki eden kuvvet, sürtünme kuvvetine eşittir.

- iyon hareketliliği

- iyonların yönlendirilmiş hareket hızı = hareketlilik, alan gücü

Elektrolitin özgül iletkenliği ne kadar büyükse, iyonların konsantrasyonu, yükleri ve hareketlilikleri o kadar büyük olur. Sıcaklık arttıkça iyonların hareketliliği artar ve elektriksel iletkenlik artar.

Amerikalı fizikçi Benjamin Franklin, elektrik yüklü cisimlerin etkileşimine ilişkin gözlemlerine dayanarak, bazı cisimleri pozitif yüklü, diğerleri ise negatif olarak adlandırdı. Buna göre ve elektrik ücretleri aranan pozitif ve olumsuz.

Benzer yüklere sahip cisimler birbirini iter. Zıt yüklü cisimler çeker.

Bu yük isimleri oldukça keyfidir ve bunların tek anlamı, elektrik yüklü cisimlerin ya çekebileceği ya da itebileceğidir.

Vücudun elektrik yükünün işareti, yükün işaretinin koşullu standardı ile etkileşimi ile belirlenir.

Bu standartlardan biri olarak kürkle giyilen bir ebonit çubuğun ücreti alındı. Kürkle ovalandıktan sonra bir ebonit çubuğun her zaman negatif bir yüke sahip olduğuna inanılır.

Belirli bir cismin yükünün hangi işareti olduğunu belirlemek gerekirse, bir ebonit çubuğa getirilir, kürkle giyilir, hafif bir süspansiyona sabitlenir ve etkileşim gözlemlenir. Çubuk itilirse, vücudun negatif bir yükü vardır.

Temel parçacıkların keşfinden ve incelenmesinden sonra, ortaya çıktı. negatif yük her zaman temel bir parça-ca'ya sahiptir - elektron.

Elektron (Yunanca - kehribar) - negatif elektrik yükü olan kararlı bir temel parçacıke = 1.6021892(46) . 10 -19 C, dinlenme kütlesiben =9.1095. 10 -19 kg. 1897'de İngiliz fizikçi J. J. Thomson tarafından keşfedildi.

bir standart gibi pozitif yük doğal ipekle giyilen bir cam çubuğun yükü alınır. Çubuk elektrikli bir cisimden itilirse, bu cisim pozitif yüke sahiptir.

pozitif yük her zaman vardır proton, atom çekirdeğinin bir parçasıdır. siteden malzeme

Bir cismin yükünün işaretini belirlemek için yukarıdaki kuralları kullanarak, bunun etkileşen cisimlerin özüne bağlı olduğu unutulmamalıdır. Bu nedenle, bir ebonit çubuk, sentetik malzemelerden yapılmış bir bezle ovulursa pozitif bir yüke sahip olabilir. Kürk ile ovulursa, bir cam çubuk negatif yüke sahip olacaktır. Bu nedenle, bir ebonit çubuğa negatif yük almayı planlarken, ovarken mutlaka kürk veya yünlü bez kullanmalısınız. Aynısı, pozitif bir yük elde etmek için doğal ipekten yapılmış bir bezle ovulan bir cam çubuğun elektrifikasyonu için de geçerlidir. Yalnızca elektron ve proton her zaman ve benzersiz bir şekilde sırasıyla negatif ve pozitif yüklere sahiptir.

Bu sayfa konularla ilgili materyaller içerir.

« Fizik - Sınıf 10 "

Önce, elektrik yüklü cisimlerin hareketsiz olduğu en basit durumu ele alalım.

Elektrik yüklü cisimler için denge koşullarının incelenmesine ayrılmış elektrodinamik bölümüne denir. elektrostatik.

Elektrik yükü nedir?
Suçlamalar nelerdir?

Kelimelerle elektrik, elektrik yükü, elektrik akımı birçok kez karşılaştınız ve onlara alışmayı başardınız. Ancak şu soruyu cevaplamaya çalışın: “Elektrik yükü nedir?” kavramın kendisi şarj- bu, bilgimizin şu andaki gelişme düzeyinde daha basit, temel kavramlara indirgenemeyen ana, birincil kavramdır.

Önce, "Belirli bir cisim veya parçacığın elektrik yükü vardır" ifadesinin ne anlama geldiğini bulmaya çalışalım.

Tüm cisimler, daha basit olanlara bölünmeyen en küçük parçacıklardan yapılır ve bu nedenle denir. temel.

Temel parçacıkların kütlesi vardır ve bu nedenle evrensel yerçekimi yasasına göre birbirlerine çekilirler. Parçacıklar arasındaki mesafe arttıkça yerçekimi kuvveti bu uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak azalır. Temel parçacıkların çoğu, hepsi olmasa da, birbirleriyle mesafenin karesiyle ters orantılı olarak azalan bir kuvvetle etkileşime girme yeteneğine de sahiptir, ancak bu kuvvet yerçekimi kuvvetinden birçok kez daha büyüktür.

Böylece Şekil 14.1'de şematik olarak gösterilen hidrojen atomunda elektron, yerçekimi çekim kuvvetinden 10 39 kat daha büyük bir kuvvetle çekirdeğe (proton) çekilir.

Parçacıklar, evrensel yerçekimi kuvvetleriyle aynı şekilde artan mesafe ile azalan, ancak yerçekimi kuvvetlerini birçok kez aşan kuvvetlerle birbirleriyle etkileşirse, bu parçacıkların bir elektrik yükü olduğu söylenir. Parçacıkların kendilerine denir ücretli.

Elektrik yükü olmayan parçacıklar vardır, ancak parçacık olmadan elektrik yükü yoktur.

Yüklü parçacıkların etkileşimine denir. elektromanyetik.

Kütlenin yerçekimi etkileşimlerinin yoğunluğunu belirlemesi gibi, elektrik yükü de elektromanyetik etkileşimlerin yoğunluğunu belirler.

Temel bir parçacığın elektrik yükü, parçacıktan çıkarılabilen, bileşenlerine ayrılabilen ve yeniden birleştirilebilen özel bir mekanizma değildir. Bir elektronda ve diğer parçacıklarda bir elektrik yükünün varlığı, yalnızca belirli bir elektrik yükünün varlığı anlamına gelir. kuvvet etkileşimleri onların arasında.

Bu etkileşimlerin yasalarını bilmiyorsak, özünde, suçlama hakkında hiçbir şey bilmiyoruz. Etkileşim yasaları bilgisi, suçlamayı anlamamıza dahil edilmelidir. Bu yasalar basit değildir ve onları birkaç kelimeyle ifade etmek imkansızdır. Bu nedenle, kavramın yeterince tatmin edici ve özlü bir tanımını vermek mümkün değildir. elektrik şarjı.

İki elektrik yükü belirtisi.

Tüm cisimlerin kütlesi vardır ve bu nedenle birbirlerini çekerler. Yüklü cisimler birbirini hem çekebilir hem de itebilir. Size tanıdık gelen bu en önemli gerçek, doğada zıt işaretli elektrik yüklü parçacıklar olduğu anlamına gelir; Aynı işaretin yükleri durumunda parçacıklar iter ve farklı işaretler olması durumunda çekerler.

Temel parçacıkların yükü - protonlar Tüm atom çekirdeklerinin bir parçası olan , pozitif olarak adlandırılır ve yük elektronlar- olumsuz. Pozitif ve negatif ücretler arasında içsel bir fark yoktur. Parçacık yüklerinin işaretleri tersine çevrilirse, elektromanyetik etkileşimlerin doğası hiç değişmezdi.

temel yük.

Elektronlara ve protonlara ek olarak, birkaç tane daha yüklü temel parçacık türü vardır. Ancak yalnızca elektronlar ve protonlar sonsuza kadar serbest durumda var olabilir. Yüklü parçacıkların geri kalanı saniyenin milyonda birinden daha az yaşar. Hızlı temel parçacıkların çarpışmaları sırasında doğarlar ve ihmal edilebilir bir süre boyunca var olduklarından bozunurlar, diğer parçacıklara dönüşürler. Bu parçacıklarla 11. sınıfta tanışacaksınız.

Elektrik yükü olmayan parçacıklar şunları içerir: nötron. Kütlesi bir protonun kütlesini sadece biraz aşıyor. Nötronlar, protonlarla birlikte atom çekirdeğinin bir parçasıdır. Temel bir parçacığın yükü varsa, değeri kesin olarak tanımlanır.

yüklü cisimler Doğadaki elektromanyetik kuvvetler, tüm cisimlerin bileşiminin elektrik yüklü parçacıklar içermesi nedeniyle büyük bir rol oynar. Atomları oluşturan parçalar - çekirdekler ve elektronlar - bir elektrik yüküne sahiptir.

Normal durumdaki cisimler elektriksel olarak nötr olduğundan, cisimler arasındaki elektromanyetik kuvvetlerin doğrudan etkisi tespit edilmez.

Herhangi bir maddenin atomu nötrdür, çünkü içindeki elektron sayısı çekirdekteki proton sayısına eşittir. Pozitif ve negatif yüklü parçacıklar elektriksel kuvvetlerle birbirine bağlanır ve nötr sistemler oluşturur.

Makroskopik bir gövde, herhangi bir şarj işaretine sahip fazla sayıda temel parçacık içeriyorsa elektrik yüklüdür. Bu nedenle, vücudun negatif yükü, proton sayısına kıyasla elektron sayısının fazlalığından ve pozitif yük, elektron eksikliğinden kaynaklanmaktadır.

Elektrik yüklü bir makroskopik gövde elde etmek, yani onu elektriklendirmek için, negatif yükün bir kısmını onunla ilişkili pozitif yükten ayırmak veya negatif bir yükü nötr bir gövdeye aktarmak gerekir.

Bu sürtünme ile yapılabilir. Kuru saç üzerinde bir tarak çalıştırırsanız, en hareketli yüklü parçacıkların küçük bir kısmı - elektronlar saçtan tarağa geçer ve onu negatif olarak yükler ve saç pozitif olarak yüklenir.

Elektrifikasyon sırasında ücretlerin eşitliği

Deneyimin yardımıyla, sürtünme ile elektrik verildiğinde, her iki cismin de işaret olarak zıt, ancak büyüklük olarak aynı yükler kazandığı kanıtlanabilir.

Çubuğun üzerinde delikli metal bir kürenin sabitlendiği bir elektrometre ve uzun saplarda iki plaka alalım: biri ebonit, diğeri pleksiglas. Birbirine sürtündüğünde, plakalar elektriklenir.

Plakalardan birini duvarlarına dokunmadan kürenin içine getirelim. Plaka pozitif yüklüyse, iğneden ve elektrometre çubuğundan gelen elektronların bir kısmı plakaya çekilecek ve kürenin iç yüzeyinde toplanacaktır. Bu durumda, ok pozitif olarak yüklenecek ve elektrometre çubuğundan itilecektir (Şekil 14.2, a).

Kürenin içine, daha önce birincisini çıkarmış olan başka bir plaka sokulursa, kürenin ve çubuğun elektronları plakadan itilecek ve ok üzerinde fazla birikecektir. Bu, ayrıca ilk deneydekiyle aynı açıyla okun çubuktan sapmasına neden olacaktır.

Her iki plakayı da kürenin içine indirdikten sonra, okun herhangi bir sapmasını bulamayacağız (Şekil 14.2, b). Bu, plakaların yüklerinin büyüklük olarak eşit ve işaret olarak zıt olduğunu kanıtlar.

Vücutların elektrifikasyonu ve tezahürleri. Sentetik kumaşların sürtünmesi sırasında önemli ölçüde elektriklenme meydana gelir. Sentetik malzemeden yapılmış bir gömleği kuru havada çıkarırken karakteristik bir çatırtı duyabilirsiniz. Sürtünen yüzeylerin yüklü alanları arasında küçük kıvılcımlar atlar.

Matbaalarda, baskı sırasında kağıt elektriklenir ve sayfalar birbirine yapışır. Bunun olmasını önlemek için, şarjı boşaltmak için özel cihazlar kullanılır. Bununla birlikte, yakın temas halindeki cisimlerin elektrifikasyonu bazen örneğin çeşitli elektrokopyalama makinelerinde vb. kullanılır.

Elektrik yükünün korunumu yasası.

Plakaların elektrifikasyonu ile ilgili deneyimler, sürtünme ile elektrik verildiğinde, mevcut yüklerin daha önce nötr olan cisimler arasında yeniden dağıtıldığını kanıtlıyor. Elektronların küçük bir kısmı bir cisimden diğerine geçer. Bu durumda, yeni parçacıklar ortaya çıkmaz ve daha önce var olanlar kaybolmaz.

Vücutları elektriklendirirken, elektrik yükünün korunumu yasası. Bu yasa, dışarıdan içeri girmeyen ve içinden yüklü parçacıkların çıkmadığı bir sistem için geçerlidir. yalıtılmış sistem.

Yalıtılmış bir sistemde, tüm cisimlerin yüklerinin cebirsel toplamı korunur.

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

burada q 1, q 2, vb. bireysel yüklü cisimlerin yükleridir.

Yükün korunumu yasasının derin bir anlamı vardır. Yüklü temel parçacıkların sayısı değişmezse, yük korunumu yasası açıktır. Ancak temel parçacıklar birbirine dönüşebilir, doğup kaybolabilir, yeni parçacıklara hayat verebilir.

Bununla birlikte, her durumda, yüklü parçacıklar yalnızca aynı modüle ve zıt işaretli yüklere sahip çiftler halinde üretilir; yüklü parçacıklar da sadece çiftler halinde kaybolur ve nötr olanlara dönüşür. Ve tüm bu durumlarda, yüklerin cebirsel toplamı aynı kalır.

Yükün korunumu yasasının geçerliliği, temel parçacıkların çok sayıda dönüşümünün gözlemlenmesiyle doğrulanır. Bu yasa, elektrik yükünün en temel özelliklerinden birini ifade eder. Yükün korunumu nedeni hala bilinmiyor.