Atrofimizdagi dunyoning barcha jismlari ikki turdagi barqaror zarrachalardan iborat - musbat zaryadlangan protonlar va bir xil manfiy zaryadli elektronlar e. Elektronlar soni protonlar soniga teng. Shuning uchun koinot elektr neytraldir.

Chunki elektron va proton hech qachon ( kamida oxirgi 14 milliard yil davomida) parchalanmasa, u holda Koinot hech qanday inson ta'siri bilan o'zining betarafligini buzolmaydi. Barcha jismlar odatda elektr neytral bo'ladi, ya'ni ular bir xil miqdordagi elektron va protonlarni o'z ichiga oladi.

Jismni zaryadlangan qilish uchun undan olib tashlash, uni boshqa jismga o'tkazish yoki boshqa jismdan ma'lum miqdordagi N elektron yoki protonni qo'shish kerak. Tananing zaryadi Nega teng bo'ladi. Shu bilan birga, eslash kerak odatda nima unutiladi) qarama-qarshi belgining bir xil zaryadi (Ne) muqarrar ravishda boshqa jismda (yoki jismlarda) hosil bo'ladi. Ebonit tayoqchasini jun bilan ishqalab, biz nafaqat ebonitni, balki junni ham zaryad qilamiz, elektronlarning bir qismini biridan ikkinchisiga o'tkazamiz.

Tekshirish va soxtalashtirish tamoyillariga ko'ra bir xil qarama-qarshi zaryadga ega bo'lgan ikkita jismni jalb qilish haqidagi bayonot ilmiydir, chunki u printsipial jihatdan eksperimental ravishda tasdiqlanishi yoki rad etilishi mumkin. Bu erda tajriba uchinchi jismlarni jalb qilmasdan, elektron yoki protonlarning bir qismini bitta jismdan oddiygina o'tkazish orqali amalga oshirilishi mumkin. eksperimental organ boshqasiga.

O'xshash ayblovlarni qaytarish haqidagi bayonot bilan butunlay boshqacha rasm mavjud. Gap shundaki faqat ikkita, masalan, musbat, tajriba uchun q1, q2 zaryad yaratish mumkin emas, chunki ularni yaratishga harakat qilganda, bu har doim muqarrar uchinchisi paydo bo'ladi, manfiy zaryad q3 = -(qi + q2). Shuning uchun ikkita emas, va uchta ayblov. Aslida, ikkita o'xshash zaryad bilan tajriba o'tkazish mumkin emas.

Shuning uchun Kulonning o'xshash zaryadlarni yuqorida ko'rsatilgan printsiplarga ko'ra qaytarilishi haqidagi bayonoti ilmiy asosga to'g'ri kelmaydi.

Xuddi shu sababga ko'ra, q1, - q2 belgilari har xil bo'lgan ikkita zaryad bilan tajriba o'tkazish ham mumkin emas, agar bu zaryadlar bir-biriga teng bo'lmasa. Bu erda o'zaro ta'sirda ishtirok etadigan uchinchi zaryad muqarrar ravishda q3 = q1 - q2 paydo bo'ladi. va hosil bo'lgan kuchga ta'sir qiladi.

Uchinchi ayblovning mavjudligi unutilgan va Coulombning ko'r tarafdorlari tomonidan hisobga olinmaydi. Ikki tana bilan bir xil to'lovlar atomlarni ikkita zaryadlangan qismga bo'lish va bu qismlarni bir jismdan ikkinchisiga o'tkazish orqali turli belgilar hosil bo'lishi mumkin. Bunday bo'shliq bilan ishni bajarish va energiya sarflash kerak. Tabiiyki, zaryadlangan qismlar kamroq energiya bilan asl holatiga qaytishga moyil bo'ladi va birlashadi, ya'ni ular bir-biriga tortilishi kerak.

Qisqa masofali o'zaro ta'sir nuqtai nazaridan, har qanday o'zaro ta'sir o'zaro ta'sir qiluvchi jismlar o'rtasida moddiy narsa bilan almashinuv mavjudligini nazarda tutadi va masofadagi bir lahzali ta'sir va telekinez mumkin emas. Zaryadlar orasidagi elektrostatik o'zaro ta'sir doimiy elektr maydoni tomonidan amalga oshiriladi. Biz bu nima ekanligini bilmaymiz, lekin biz ishonch bilan aytishimiz mumkinki, maydon moddiy, chunki u energiya, massa, impuls va cheklangan tarqalish tezligiga ega.

rasmga olingan elektr maydoni kuch chiziqlari bir zaryaddan (ijobiy) chiqadi va bo'shliqda buzilmaydi, lekin har doim boshqa (salbiy) zaryadni kiriting. Ular bir zaryaddan ikkinchisiga cho'zilgan, ularni bog'laydigan chodirlarga o'xshaydi. Zaryadlar tizimining energiyasini kamaytirish uchun maydon egallagan hajm minimal darajaga intiladi. Shu sababli, elektr maydonining cho'zilgan "tentacles" har doim zaryadlash paytida cho'zilgan elastik tasmalar kabi qisqarishga moyil bo'ladi. Ana shu qisqarish tufayli qarama-qarshi zaryadlarni jalb qilish amalga oshiriladi. Jozibadorlik kuchini eksperimental tarzda o'lchash mumkin. U Coulomb qonunini beradi.

Shunga o'xshash ayblovlar bo'lsa, bu butunlay boshqacha masala. Ikkita zaryadning umumiy elektr maydoni ularning har biridan chiqadi va cheksizlikka boradi va bir va boshqa zaryadlar maydonlarining aloqasiga erishilmaydi. Bir zaryadning elastik "tentacles" boshqasiga etib bormaydi. Shunday qilib, bir zaryadning boshqasiga bevosita moddiy ta'siri yo'q, ular bilan aloqa qiladigan hech narsa yo'q. Biz telekinezni tan olmaganimiz sababli, hech qanday itarish bo'lishi mumkin emas.

Biroq, Kulon tajribalarida kuzatilgan eleroskop gulbarglarining bir-biridan farqlanishini va zaryadlarning qaytarilishini qanday tushuntirish mumkin? Eslatib o'tamiz, tajribamiz uchun ikkita ijobiy zaryad hosil qilganimizda, biz muqarrar ravishda atrofdagi kosmosda ham salbiy zaryad hosil qilamiz.

Bu erda unga jalb qilish noto'g'ri va uni qaytarish uchun qabul qilinadi.

Ta'rif 1

Atrofimizdagilarning ko'pchiligi jismoniy hodisalar tabiatda uchraydi, mexanika, termodinamika va molekulyar-kinetik nazariya qonunlarida tushuntirish topa olmaydi. Bunday hodisalar jismlar o'rtasida masofada va o'zaro ta'sir qiluvchi jismlarning massalaridan mustaqil ravishda ta'sir qiluvchi kuchlarning ta'siriga asoslanadi, bu ularning mumkin bo'lgan tortishish xususiyatini darhol inkor etadi. Bu kuchlar deyiladi elektromagnit.

Hatto qadimgi yunonlar ham elektromagnit kuchlar haqida bir oz tasavvurga ega edilar. Biroq, faqat 18-asrning oxirida tizimli, miqdoriy o'rganish jismlarning elektromagnit o'zaro ta'siri bilan bog'liq fizik hodisalar.

Ta'rif 2

19-asrda ko'plab olimlarning mashaqqatli mehnati tufayli magnit va elektr hodisalarini o'rganadigan mutlaqo yangi uyg'un fanni yaratish yakunlandi. Shunday qilib, fizikaning eng muhim sohalaridan biri deb nomlandi elektrodinamika.

Elektr zaryadlari va oqimlari tomonidan yaratilgan, elektr va magnit maydonlar uning asosiy o‘rganish predmetiga aylandi.

Elektrodinamikadagi zaryad tushunchasi Nyuton mexanikasidagi tortishish massasi bilan bir xil rol o'ynaydi. U bo'limning poydevoriga kiritilgan va u uchun asosiy hisoblanadi.

Ta'rif 3

Elektr zaryadi zarralar yoki jismlarning elektromagnit kuchlarning o'zaro ta'siriga kirishi xususiyatini tavsiflovchi fizik miqdor.

Elektrodinamikadagi q yoki Q harflari odatda elektr zaryadini bildiradi.

Barcha ma'lum bo'lgan eksperimental tasdiqlangan faktlar birgalikda quyidagi xulosalar chiqarishga imkon beradi:

Ta'rif 4

Ikki xil elektr zaryadlari mavjud. Bular an'anaviy tarzda nomlanadi ijobiy va manfiy zaryadlar .

Ta'rif 5

Zaryadlar jismlar o'rtasida o'tkazilishi mumkin (masalan, to'g'ridan-to'g'ri aloqa orqali). Elektr zaryadi, tana massasidan farqli o'laroq, uning ajralmas xususiyati emas. Muayyan tana turli sharoitlar turli zaryad qiymatlarini olishi mumkin.

Ta'rif 6

Zaryadlar qaytaradi, zaryadlardan farqli o'laroq tortadi. Bu fakt elektromagnit va tortishish kuchlari o'rtasidagi yana bir asosiy farqni ochib beradi. Gravitatsion kuchlar har doim tortishish kuchlaridir.

saqlash qonuni elektr zaryadi tabiatning asosiy qonunlaridan biridir.

DA izolyatsiya qilingan tizim Barcha jismlarning zaryadlarining algebraik yig'indisi o'zgarmaydi:

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

Ta'rif 7

Elektr zaryadining saqlanish qonuni shuni ko'rsatadiki, jismlarning yopiq tizimida faqat bitta belgili zaryadlarning tug'ilishi yoki yo'qolishi jarayonlari kuzatilmaydi.

Nuqtai nazaridan zamonaviy fan, zaryad tashuvchilar elementar zarralardir. Har qanday oddiy ob'ekt atomlardan iborat. Ular musbat zaryadlangan protonlar, manfiy zaryadlangan elektronlar va neytral zarrachalar - neytronlardan tashkil topgan. Protonlar va neytronlar ajralmas qismi atom yadrolari, elektronlar esa hosil bo'ladi elektron qobiq atomlar. Modul bo'yicha proton va elektronning elektr zaryadlari ekvivalent va elementar zaryad e ning qiymatiga teng.

Neytral atomda qobiqdagi elektronlar va yadrodagi protonlar soni bir xil bo'ladi. Berilgan har qanday zarrachaning soni atom raqami deb ataladi.

Bunday atom bir yoki bir nechta elektronni yo'qotish va olish qobiliyatiga ega. Bu sodir bo'lganda, neytral atom musbat yoki manfiy zaryadlangan ionga aylanadi.

Zaryad bir jismdan ikkinchisiga faqat elementar zaryadlarning butun sonini o'z ichiga olgan qismlarda o'tishi mumkin. Ma'lum bo'lishicha, tananing elektr zaryadi diskret miqdordir:

q = ±n e (n = 0, 1, 2, ..).

Ta'rif 8

Faqat diskret qiymatlar qatorini olish qobiliyatiga ega bo'lgan jismoniy miqdorlar deyiladi. kvantlangan.

Ta'rif 9

elementar zaryad e kvantni, ya'ni elektr zaryadining mumkin bo'lgan eng kichik qismini ifodalaydi.

Ta'rif 10

Zamonaviy elementar zarrachalar fizikasida mavjud bo'lgan fakt kvarklar– kasr zaryadi ± 1 3 e va ± 2 3 e bo'lgan zarralar.

Biroq olimlar hech qachon kvarklarni erkin holatda kuzata olmagan.

Ta'rif 11

Laboratoriyada elektr zaryadlarini aniqlash va o'lchash uchun odatda elektrometr ishlatiladi - metall novda va gorizontal o'q atrofida aylana oladigan o'qdan iborat qurilma (1. 1. 1-rasm).

Ok uchi metall korpusdan izolyatsiya qilingan. Elektrometrning tayog'i bilan aloqa qilganda, zaryadlangan tana novda va igna bo'ylab bir xil belgining elektr zaryadlarini taqsimlashni qo'zg'atadi. Elektr itarish kuchlarining ta'siri ignaning ma'lum bir burchakka og'ishiga olib keladi, buning yordamida elektrometr tayog'iga o'tkazilgan zaryadni aniqlash mumkin.

1-rasm. bitta. bitta. Zaryadlangan jismdan elektrometrga zaryadni o'tkazish.

Elektrometr juda qo'pol asbobdir. Uning sezgirligi zaryadlarning o'zaro ta'sir kuchlarini tekshirishga imkon bermaydi. 1785 yilda qo'zg'almas zaryadlarning o'zaro ta'siri qonuni birinchi marta kashf etilgan. Fransuz fizigi Ch. Kulon kashfiyotchi bo'ldi. U oʻz tajribalarida oʻzi elektr zaryadini oʻlchash uchun moʻljallangan qurilma - buralish balansi (1. 1. 2-rasm) yordamida juda yuqori sezuvchanlikka ega boʻlgan zaryadlangan sharlarni tortish va itarish kuchlarini oʻlchagan. Tarozi rokeri taxminan 10-9 N kuch ta'sirida 1 ° ga aylandi.

O'lchovlar g'oyasi fizikning taxminiga asoslanib, zaryadlangan to'p bir xil zaryadsiz bilan aloqa qilganda, birinchisining mavjud zaryadi jismlar o'rtasida teng qismlarga bo'linadi. Shunday qilib, to'pning zaryadini ikki yoki undan ortiq marta o'zgartirish usuli qo'lga kiritildi.

Ta'rif 12

Kulon o'z tajribalarida to'plar orasidagi o'zaro ta'sirni o'lchadi, ularning o'lchamlari ularni ajratib turadigan masofadan ancha kichik edi, shuning uchun ularni e'tiborsiz qoldirish mumkin edi. Bunday zaryadlangan jismlar deyiladi ball to'lovlari.

1-rasm. bitta. 2. Coulomb qurilmasi.

1-rasm. bitta. 3 . O'xshash va farqli zaryadlarning o'zaro ta'sir kuchlari.

Ko'plab tajribalar asosida Kulon quyidagi qonunni o'rnatdi:

Ta'rif 13

Ruxsat etilgan zaryadlarning o'zaro ta'sir kuchlari zaryad modullarining mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proportsionaldir: F = k q 1 · q 2 r 2 .

O'zaro ta'sir kuchlari - bir xil zaryad belgilariga ega bo'lgan itaruvchi kuchlar va turli xil belgilarga ega bo'lgan tortishish kuchlari (1.1.3-rasm), shuningdek Nyutonning uchinchi qonuniga bo'ysunadi:
F 1 → = - F 2 →.

Ta'rif 14

Kulon yoki elektrostatik o'zaro ta'sir - statsionar elektr zaryadlarining bir-biriga ta'siri.

Ta'rif 15

Kulon o'zaro ta'sirini o'rganishga bag'ishlangan elektrodinamika bo'limi deyiladi elektrostatika.

Kulon qonuni zaryadlangan nuqta jismlariga nisbatan qo'llanilishi mumkin. Amalda, agar zaryadlangan jismlarning o'lchamlari ulardan ancha katta bo'lgan o'zaro ta'sir ob'ektlari orasidagi masofa tufayli e'tiborsiz qolishi mumkin bo'lsa, u to'liq bajariladi.

Kulon qonunidagi proportsionallik koeffitsienti k birliklar tizimini tanlashga bog'liq.

DA xalqaro tizim C Va elektr zaryadining o'lchov birligi - kulon (K l).

Ta'rif 16

Kulon- bu 1 A oqim kuchida o'tkazgichning kesishmasidan 1 s ichida o'tadigan zaryaddir. Tok kuchining birligi (amper) C va uzunlik, vaqt va massa birliklari bilan birga asosiy birlikdir. o'lchov.

C tizimidagi koeffitsient k Va ko'p hollarda quyidagi ifoda sifatida yoziladi:

k = 1 4 p e 0.

Bunda e 0 \u003d 8, 85 10 - 12 K l 2 N m 2 elektr doimiydir.

C AND tizimida elementar zaryad e:

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

Tajribaga asoslanib aytishimiz mumkinki, Kulon o'zaro ta'sir kuchlari superpozitsiya tamoyiliga bo'ysunadi.

Teorema 1

Agar zaryadlangan jism bir vaqtning o'zida bir nechta zaryadlangan jismlar bilan o'zaro ta'sir qilsa, u holda bu jismga ta'sir qiluvchi kuch boshqa barcha zaryadlangan jismlardan ushbu jismga ta'sir qiluvchi kuchlarning vektor yig'indisiga teng bo'ladi.

1-rasm. bitta. 4, uchta zaryadlangan jismning elektrostatik o'zaro ta'siri misolidan foydalanib, superpozitsiya printsipi tushuntiriladi.

1-rasm. bitta. to'rtta. Elektrostatik kuchlarning superpozitsiyasi printsipi F → = F 21 → + F 31 → ; F 2 → = F 12 → + F 32 →; F 3 → = F 13 → + F 23 →.

1-rasm. bitta. 5 . O'zaro ta'sir modeli ball to'lovlari.

Superpozitsiya printsipi tabiatning asosiy qonuni bo'lsa-da, uni qo'llash cheklangan o'lchamdagi zaryadlangan jismlarning o'zaro ta'siriga nisbatan ehtiyotkorlik bilan munosabatda bo'lishni talab qiladi. Bunga misol sifatida ikkita o'tkazuvchan zaryadlangan sharlar 1 va 2 xizmat qilishi mumkin. Agar ikkita zaryadlangan shardan iborat bunday tizimga boshqa zaryadlangan shar keltirilsa, u holda zaryadlarning qayta taqsimlanishi tufayli 1 va 2 o'rtasidagi o'zaro ta'sir o'zgaradi.

Superpozitsiya printsipi, har qanday ikki jism o'rtasidagi elektrostatik o'zaro ta'sir kuchlari, zaryadlarning taqsimlanishi qat'iy (berilgan) bo'lsa, zaryadga ega bo'lgan boshqa jismlarning mavjudligiga bog'liq emasligini nazarda tutadi.

Agar siz matnda xatolikni sezsangiz, uni belgilab, Ctrl+Enter tugmalarini bosing

Elektr zaryadi- jismlarning elektromagnit o'zaro ta'sirga kirish qobiliyatini tavsiflovchi fizik miqdor. Kulonda o'lchanadi.

elementar elektr zaryadi- elementar zarrachalarning minimal zaryadi (proton va elektronning zaryadi).

e= Cl

Tananing zaryadi bor, unda ortiqcha yoki etishmayotgan elektronlar borligini bildiradi. Ushbu to'lov belgilanadi q = yo'q. (u elementar zaryadlar soniga teng).

tanani elektrlashtiring- elektronlarning ortiqcha va taqchilligini hosil qilish. Yo'llari: ishqalanish orqali elektrlashtirish va kontakt orqali elektrlashtirish.

tongni aniq belgilash e - moddiy nuqta sifatida qabul qilinishi mumkin bo'lgan tananing zaryadi.

sinov to'lovi () - nuqta, kichik zaryad, majburiy musbat - elektr maydonini o'rganish uchun ishlatiladi.

Zaryadning saqlanish qonuni: Izolyatsiya qilingan tizimda barcha jismlarning zaryadlarining algebraik yig'indisi ushbu jismlarning bir-biri bilan har qanday o'zaro ta'siri uchun doimiy bo'lib qoladi..

Coulomb qonuni: Ikki nuqtaviy zaryadning o'zaro ta'sir kuchlari bu zaryadlarning mahsulotiga proportsional, ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proportsional, muhitning xususiyatlariga bog'liq va ularning markazlarini bog'laydigan to'g'ri chiziq bo'ylab yo'naltirilgan..

, qayerda
F / m, C 2 / nm 2 - dielektrik. tez. vakuum

- bog'laydi. dielektrik doimiy (>1)

- mutlaq dielektrik o'tkazuvchanlik. muhitlar

Elektr maydoni- elektr zaryadlarining o'zaro ta'siri sodir bo'ladigan moddiy muhit.

Elektr maydonining xususiyatlari:

Elektr maydonining xususiyatlari:

kuchlanish (E) vektor kattalik, kuchiga teng ma'lum bir nuqtada joylashtirilgan birlik sinov zaryadiga ta'sir qilish.

N/C da o'lchanadi.

Yo'nalish faol kuch bilan bir xil bo'ladi.

kuchlanish bog'liq emas na kuchga, na sinov ayblovining kattaligiga.

Elektr maydonlarining superpozitsiyasi: bir nechta zaryad tomonidan yaratilgan maydon kuchi har bir zaryadning maydon kuchlarining vektor yig'indisiga teng:

Grafik jihatdan Elektron maydon kuchlanish chiziqlari yordamida tasvirlangan.

kuchlanish chizig'i- har bir nuqtada tangensi kuchlanish vektorining yo'nalishiga to'g'ri keladigan chiziq.

Stress chizig'ining xususiyatlari: ular kesishmaydi, har bir nuqtadan faqat bitta chiziq o'tkazish mumkin; ular yopiq emas, musbat zaryad qoldirib, manfiy zaryadga kiradi yoki cheksizlikka tarqaladi.

Maydon turlari:

Yagona elektr maydoni- har bir nuqtada intensivlik vektori mutlaq qiymat va yo'nalishda bir xil bo'lgan maydon.

Bir xil bo'lmagan elektr maydoni- har bir nuqtada intensivlik vektori mutlaq qiymat va yo'nalishda bir xil bo'lmagan maydon.

Doimiy elektr maydoni- kuchlanish vektori o'zgarmaydi.

Doimiy bo'lmagan elektr maydoni- kuchlanish vektori o'zgaradi.

Zaryadni ko'chirish uchun elektr maydonining ishi.

, bu erda F - kuch, S - siljish, - F va S orasidagi burchak.

Uchun yagona maydon: kuch doimiy.

Ish traektoriyaning shakliga bog'liq emas; yopiq yo'l bo'ylab harakatlanish uchun bajarilgan ish nolga teng.

Bir hil bo'lmagan maydon uchun:

Elektr maydon potentsiali- sinov elektr zaryadini cheksizlikka ko'chiradigan maydon bajaradigan ishning ushbu zaryadning kattaligiga nisbati.

- salohiyat maydonning energiya xarakteristikasi hisoblanadi. Voltlarda o'lchanadi

Potensial farq:

Agar a
, keyin

, degan ma'noni anglatadi

- potentsial gradient.

Bir hil maydon uchun: potentsial farq - Kuchlanishi:

. U Voltlarda, qurilmalarda - voltmetrlarda o'lchanadi.

Elektr quvvati- jismlarning elektr zaryadini to'plash qobiliyati; ma'lum bir o'tkazgich uchun doimo doimiy bo'lgan zaryadning potentsialga nisbati.

.

Zaryadga bog'liq emas va potentsialga bog'liq emas. Lekin bu o'tkazgichning o'lchamiga va shakliga bog'liq; muhitning dielektrik xossalari haqida.

, bu erda r - o'lcham,
- tananing atrofidagi muhitning o'tkazuvchanligi.

Har qanday jismlar - o'tkazgichlar yoki dielektriklar yaqinida bo'lsa, elektr quvvati ortadi.

Kondensator- zaryadni to'plash uchun qurilma. Elektr quvvati:

Yassi kondansatör- ular orasida dielektrik bo'lgan ikkita metall plastinka. Yassi kondensatorning sig'imi:

, bu erda S - plitalarning maydoni, d - plitalar orasidagi masofa.

Zaryadlangan kondensatorning energiyasi zaryadni bir plastinkadan ikkinchisiga o'tkazishda elektr maydoni bajargan ishiga teng.

Kichik to'lovni o'tkazish
, kuchlanish ga o'zgaradi
, ish bajariladi
. Chunki
, va S = const,
. Keyin
. Biz birlashtiramiz:

Elektr maydoni energiyasi:
, bu yerda V=Sl elektr maydoni egallagan hajm

Bir hil bo'lmagan maydon uchun:
.

Volumetrik elektr maydon zichligi:
. J / m 3 da o'lchanadi.

elektr dipol- ikkita teng, lekin ishorasi qarama-qarshi bo'lgan, bir-biridan ma'lum masofada joylashgan nuqta elektr zaryadlaridan tashkil topgan tizim (dipol qo'li - l).

Dipolning asosiy xarakteristikasi dipol moment manfiy zaryaddan musbat zaryadga yo'naltirilgan zaryad va dipolning qo'li mahsulotiga teng vektor. Belgilangan
. Kulon metrlarda o'lchanadi.

Yagona elektr maydonidagi dipol.

Dipolning har bir zaryadiga ta'sir qiluvchi kuchlar:
va
. Bu kuchlar qarama-qarshi yo'nalgan va bir juft kuch momentini hosil qiladi - moment: , bu erda

M - moment F - dipolga ta'sir qiluvchi kuchlar

d – kuch qo‘li l – dipol qo‘l

p - dipol momenti E - intensivlik

- p va E q orasidagi burchak - zaryad

Moment ta'sirida dipol buriladi va kuchlanish chiziqlari yo'nalishi bo'yicha joylashadi. p va E vektorlari parallel va bir yo'nalishli bo'ladi.

Bir jinsli bo'lmagan elektr maydonidagi dipol.

Moment bor, shuning uchun dipol aylanadi. Ammo kuchlar teng bo'lmaydi va dipol kuch katta bo'lgan joyga o'tadi.

- kuch gradienti. Kuchlanish gradienti qanchalik baland bo'lsa, dipolni tortib oladigan lateral kuch shunchalik yuqori bo'ladi. Dipol kuch chiziqlari bo'ylab yo'naltirilgan.

Dipolning o'z maydoni.

Lekin . Keyin:

.

Dipol O nuqtada va uning qo'li kichik bo'lsin. Keyin:

.

Formulani hisobga olgan holda olingan:

Shunday qilib, potentsiallar farqi dipol nuqtalari ko'rinadigan yarim burchak sinusiga va dipol momentining bu nuqtalarni bog'laydigan to'g'ri chiziqqa proyeksiyasiga bog'liq.

Elektr maydonidagi dielektriklar.

Dielektrik- erkin zaryadga ega bo'lmagan va shuning uchun o'tkazmaydigan modda elektr toki. Biroq, aslida, o'tkazuvchanlik mavjud, ammo u ahamiyatsiz.

Dielektrik sinflar:

qutbli molekulalar (suv, nitrobenzol) bilan: molekulalar simmetrik emas, musbat va manfiy zaryadlarning massa markazlari bir-biriga to‘g‘ri kelmaydi, ya’ni ular elektr maydoni bo‘lmagan taqdirda ham dipol momentga ega.

qutbsiz molekulalar (vodorod, kislorod) bilan: molekulalar simmetrik, musbat va manfiy zaryadlarning massa markazlari bir-biriga toʻgʻri keladi, yaʼni ular elektr maydoni boʻlmaganda dipol momentga ega emas.

kristall (natriy xlorid): biri musbat zaryadlangan, ikkinchisi esa manfiy zaryadlangan ikkita pastki panjaraning birikmasi; elektr maydoni bo'lmaganda, umumiy dipol moment nolga teng.

Polarizatsiya- zaryadlarning fazoviy ajralish jarayoni, dielektrik yuzasida bog'langan zaryadlarning paydo bo'lishi, bu dielektrik ichidagi maydonning zaiflashishiga olib keladi.

Polarizatsiya usullari:

1 yo'l - elektrokimyoviy polarizatsiya:

Elektrodlarda - kationlar va anionlarning ularga qarab harakatlanishi, moddalarni neytrallash; musbat va manfiy zaryadlar maydonlari hosil bo'ladi. Oqim asta-sekin kamayadi. Neytrallash mexanizmini o'rnatish tezligi gevşeme vaqti bilan tavsiflanadi - bu maydon qo'llanilgan paytdan boshlab qutblanish EMF 0 dan maksimalgacha ko'tariladigan vaqt. = 10 -3 -10 -2 s.

2-usul - orientatsion polarizatsiya:

Dielektrik yuzasida kompensatsiyalanmagan qutblar hosil bo'ladi, ya'ni. polarizatsiya sodir bo'ladi. Dielektrik ichidagi kuchlanish tashqi kuchlanishdan kamroq. Dam olish vaqti: = 10 -13 -10 -7 s. Chastotasi 10 MGts.

3 yo'l - elektron polarizatsiya:

Dipolga aylanadigan qutbsiz molekulalarning xarakteristikasi. Dam olish vaqti: = 10 -16 -10 -14 s. Chastotasi 10 8 MGts.

4 yo'l - ion polarizatsiyasi:

Ikkita panjara (Na va Cl) bir-biriga nisbatan siljiydi.

Dam olish vaqti:

5-usul - mikrostruktura polarizatsiyasi:

Zaryadlangan va zaryadsiz qatlamlar almashinganda, bu biologik tuzilmalar uchun xosdir. Yarim o'tkazuvchan yoki ion o'tkazmaydigan qismlarda ionlarning qayta taqsimlanishi mavjud.

Dam olish vaqti: \u003d 10 -8 -10 -3 s. Chastotasi 1 kHz

Polarizatsiya darajasining raqamli xususiyatlari:

Elektr toki erkin zaryadlarning moddada yoki vakuumda tartibli harakatidir.

Elektr tokining mavjudligi uchun shartlar:

bepul to'lovlarning mavjudligi

elektr maydonining mavjudligi, ya'ni. bu zaryadlar asosida harakat qiluvchi kuchlar

Hozirgi kuch- vaqt birligida o'tkazgichning istalgan kesimidan o'tadigan zaryadga teng qiymat (1 soniya)

Amperda o'lchanadi.

n - zaryadlarning konsentratsiyasi

q - to'lov miqdori

S - o'tkazgichning tasavvurlar maydoni

- zarralarning yo'naltirilgan harakati tezligi.

Elektr maydonida zaryadlangan zarrachalarning harakat tezligi kichik - 7 * 10 -5 m / s, elektr maydonining tarqalish tezligi 3 * 10 8 m / s.

oqim zichligi- 1 m 2 kesimdan 1 soniyada o'tadigan zaryad miqdori.

. A / m 2 da o'lchanadi.

- ionga elektr maydon tomonidan ta'sir etuvchi kuch ishqalanish kuchiga teng

- ionlarning harakatchanligi

- ionlarning yo'naltirilgan harakati tezligi = harakatchanlik, maydon kuchi

Elektrolitning o'ziga xos o'tkazuvchanligi qanchalik katta bo'lsa, ionlarning kontsentratsiyasi, ularning zaryadi va harakatchanligi shunchalik katta bo'ladi. Haroratning oshishi bilan ionlarning harakatchanligi oshadi va elektr o'tkazuvchanligi ortadi.

Elektrotexnika bo'yicha insho

To'ldiruvchi: Roman Agafonov

Luga agrosanoat kolleji

Har tomonlama qoniqarli zaryadga qisqacha ta'rif berish mumkin emas. Biz juda murakkab shakllanishlar va jarayonlar, masalan, atom, suyuq kristallar, molekulalarning tezliklar bo'yicha taqsimlanishi va hokazolar uchun tushunarli tushuntirishlarni topishga odatlanganmiz. Ammo bugungi kunda fanga ko'ra, hech qanday ichki mexanizmdan mahrum bo'lgan eng oddiy, asosiy tushunchalarni qoniqarli tarzda qisqacha tushuntirib bo'lmaydi. Ayniqsa, agar ob'ektlar bizning hislarimiz tomonidan bevosita idrok etilmasa. Elektr zaryadi ana shunday fundamental tushunchalarga tegishli.

Keling, avval elektr zaryadi nima ekanligini emas, balki berilgan jism yoki zarrachaning elektr zaryadiga ega bo'lgan bayonot ortida nima yashiringanligini aniqlashga harakat qilaylik.

Bilasizki, barcha jismlar eng kichik, bo'linmaydigan oddiy (ilm-fanga ma'lum bo'lgan) zarrachalarga qurilgan, shuning uchun ular elementar deb ataladi. Barcha elementar zarralar massaga ega va shuning uchun ular bir-biriga tortiladi. Qonunga ko'ra tortishish kuchi tortishish kuchi ular orasidagi masofa oshgani sayin nisbatan sekin kamayadi: masofa kvadratiga teskari proportsional. Bundan tashqari, elementar zarralarning ko'pchiligi, garchi hammasi bo'lmasa ham, bir-biri bilan masofa kvadratiga teskari kamayib boruvchi kuch bilan ta'sir o'tkazish qobiliyatiga ega, ammo bu kuch juda katta son, tortishish kuchidan bir necha baravar katta. Shunday qilib, 1-rasmda sxematik ko'rsatilgan vodorod atomida elektron yadroga (proton) tortishish kuchidan 1039 marta kattaroq kuch bilan tortiladi.

Agar zarralar bir-biri bilan masofaga qarab asta-sekin kamayib boruvchi va universal tortishish kuchlaridan ko'p marta katta bo'lgan kuchlar bilan o'zaro ta'sir qilsa, bu zarralar elektr zaryadiga ega deyiladi. Zarrachalarning o'zi zaryadlangan deb ataladi. Elektr zaryadsiz zarralar bor, lekin zarrasiz elektr zaryadi yo'q.

Zaryadlangan zarralar orasidagi o'zaro ta'sirga elektromagnit deyiladi. Elektronlar va protonlar elektr zaryadlangan deb aytsak, bu ularning ma'lum bir turdagi (elektromagnit) o'zaro ta'sir qilish qobiliyatiga ega ekanligini anglatadi va boshqa hech narsa emas. Zarrachalarda zaryadning yo'qligi uning bunday o'zaro ta'sirlarni aniqlamasligini anglatadi. Elektr zaryadi intensivlikni belgilaydi elektromagnit o'zaro ta'sirlar, xuddi massa gravitatsion o'zaro ta'sirlarning intensivligini aniqlaganidek. Elektr zaryadi elementar zarrachalarning (massadan keyin) ikkinchi muhim xususiyati bo'lib, bu ularning atrofdagi dunyoda xatti-harakatlarini belgilaydi.

Shunday qilib

Elektr zaryadi - bu zarralar yoki jismlarning elektromagnit kuchlarning o'zaro ta'siriga kirishish xususiyatini tavsiflovchi fizik skaler miqdor.

Elektr zaryadi q yoki Q harflari bilan belgilanadi.

Mexanikada moddiy nuqta tushunchasi tez-tez qo'llanilganidek, bu ko'plab muammolarni hal qilishni sezilarli darajada soddalashtirishga imkon beradi, zaryadlarning o'zaro ta'sirini o'rganishda nuqtaviy zaryad tushunchasi samarali bo'lib chiqadi. Nuqtaviy zaryad - bu o'lchamlari bu jismdan kuzatuv nuqtasi va boshqa zaryadlangan jismlargacha bo'lgan masofadan ancha kichik bo'lgan zaryadlangan jism. Xususan, agar ikkita nuqtaviy zaryadning o'zaro ta'siri haqida gapiradigan bo'lsak, u holda biz ko'rib chiqilayotgan ikkita zaryadlangan jism orasidagi masofa ularning chiziqli o'lchamlaridan ancha katta deb taxmin qilamiz.

Elementar zarrachaning elektr zaryadi undan olib tashlanishi, uning tarkibiy qismlariga parchalanishi va qayta yig'ilishi mumkin bo'lgan zarrachadagi maxsus "mexanizm" emas. Elektron va boshqa zarrachalarda elektr zaryadining mavjudligi faqat ular o'rtasida ma'lum o'zaro ta'sirlarning mavjudligini anglatadi.

Tabiatda qarama-qarshi belgilarga ega bo'lgan zarralar mavjud. Protonning zaryadi musbat, elektronniki esa manfiy deyiladi. Zarracha zaryadining ijobiy belgisi uning alohida afzalliklarga ega ekanligini anglatmaydi, albatta. Ikki belgili zaryadlarning kiritilishi, zaryadlangan zarralar ham tortishi, ham qaytara olishi haqiqatini ifodalaydi. Zaryad belgisi bir xil bo'lgan zarralar bir-birini itaradi va har xil belgilar bilan tortadi.

Hozirgi vaqtda ikki turdagi elektr zaryadlarining mavjudligi sabablari haqida hech qanday izoh yo'q. Har holda, musbat va manfiy zaryadlar o'rtasida fundamental farqlar topilmaydi. Agar zarrachalarning elektr zaryadlarining belgilari teskari bo'lsa, tabiatdagi elektromagnit o'zaro ta'sirlarning tabiati o'zgarmas edi.

Koinotda musbat va manfiy zaryadlar juda yaxshi kompensatsiyalangan. Va agar koinot chekli bo'lsa, unda uning umumiy elektr zaryadi, ehtimol, nolga teng.

Eng diqqatga sazovor tomoni shundaki, barcha elementar zarrachalarning elektr zaryadi mutlaq qiymatda mutlaqo bir xil. Barcha zaryadlangan elementar zarralar ega bo'lgan elementar deb ataladigan minimal zaryad mavjud. Zaryad proton kabi ijobiy yoki elektron kabi manfiy bo'lishi mumkin, ammo zaryad moduli barcha holatlarda bir xil bo'ladi.

Zaryadning bir qismini, masalan, elektrondan ajratish mumkin emas. Bu, ehtimol, eng hayratlanarli narsa. Hech bir zamonaviy nazariya nima uchun barcha zarrachalarning zaryadlari bir xil ekanligini tushuntirib bera olmaydi va minimal elektr zaryadining qiymatini hisoblay olmaydi. Turli tajribalar yordamida eksperimental tarzda aniqlanadi.

1960-yillarda, yangi kashf etilgan elementar zarralar soni qo'rqinchli darajada o'sishni boshlaganidan so'ng, barcha kuchli o'zaro ta'sir qiluvchi zarralar kompozitdir, degan gipoteza ilgari surildi. Eng asosiy zarralar kvarklar deb ataldi. Ajablanarlisi shundaki, kvarklar kasr elektr zaryadiga ega bo'lishi kerak: elementar zaryadning 1/3 va 2/3 qismi. Proton va neytronlarni qurish uchun ikki xil kvark etarli. Va ularning maksimal soni, aftidan, oltidan oshmaydi.

Zaryadning muqarrar ravishda oqishi tufayli uzunlik standarti - metrga o'xshash elektr zaryad birligining makroskopik etalonini yaratish mumkin emas. Elektron zaryadini birlik sifatida qabul qilish tabiiy bo'lar edi (bu endi atom fizikasida amalga oshiriladi). Ammo Kulon davrida tabiatda elektron mavjudligi hali ma'lum emas edi. Bundan tashqari, elektron zaryad juda kichik va shuning uchun mos yozuvlar sifatida foydalanish qiyin.

An'anaviy ravishda musbat va manfiy deb ataladigan ikki turdagi elektr zaryadlari mavjud. Ipakga ishqalanish natijasida elektrlashtirilgan shisha kabi boshqa zaryadlangan jismlarga ham musbat zaryadlangan jismlar kiradi. Salbiy zaryadlangan jismlar - jun bilan ishqalanish natijasida elektrlashtirilgan ebonit kabi harakat qiladigan jismlar. Shishada paydo bo'ladigan to'lovlar uchun "ijobiy" va ebonit uchun "salbiy" nomini tanlash mutlaqo tasodifiydir.

Zaryadlar bir tanadan boshqasiga o'tkazilishi mumkin (masalan, to'g'ridan-to'g'ri aloqa orqali). Tana massasidan farqli o'laroq, elektr zaryadi ma'lum bir tananing o'ziga xos xususiyati emas. Turli xil sharoitlarda bir xil jism boshqa zaryadga ega bo'lishi mumkin.

Zaryadlar qaytaradi, zaryadlardan farqli o'laroq tortadi. Bu elektromagnit kuchlar va tortishish kuchlari o'rtasidagi asosiy farqni ham ko'rsatadi. Gravitatsion kuchlar har doim tortishish kuchlaridir.

Elektr zaryadining muhim xususiyati uning diskretligidir. Bu shuni anglatadiki, eng kichik, universal, keyingi bo'linmas elementar zaryad bor, shuning uchun har qanday jismning zaryadi q ushbu elementar zaryadga ko'paytiriladi:

bu erda N - butun son, e - elementar zaryadning qiymati. Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, bu zaryad son jihatdan elektron zaryadga teng e = 1,6∙10-19 S. Elementar zaryadning kattaligi juda kichik bo'lganligi sababli, amalda kuzatilgan va qo'llaniladigan zaryadlangan jismlarning ko'pchiligi uchun N soni juda katta bo'lib, zaryad o'zgarishining diskret xarakteri o'zini namoyon qilmaydi. Shuning uchun, normal sharoitda jismlarning elektr zaryadi deyarli uzluksiz o'zgaradi, deb ishoniladi.

Elektr zaryadining saqlanish qonuni.

Yopiq tizim ichida har qanday o'zaro ta'sirlar uchun elektr zaryadlarining algebraik yig'indisi doimiy bo'lib qoladi:

Izolyatsiya qilingan (yoki yopiq) tizimni biz tashqi tomondan elektr zaryadlari kiritilmaydigan va undan olib tashlanmaydigan jismlar tizimini chaqiramiz.

Tabiatning hech bir joyida va hech qachon bir xil belgili elektr zaryadi paydo bo'lmaydi va yo'qolmaydi. Musbat elektr zaryadining paydo bo'lishi doimo mutlaq qiymatga teng bo'lgan manfiy zaryadning paydo bo'lishi bilan birga keladi. Na musbat, na manfiy zaryad alohida-alohida yo'qolishi mumkin emas, ular mutlaq qiymatda teng bo'lgan taqdirdagina bir-birini o'zaro neytrallashtira oladi.

Shunday qilib, elementar zarralar bir-biriga aylanishga qodir. Lekin har doim zaryadlangan zarralar tug'ilganda, qarama-qarshi belgili zaryadli juft zarrachalarning paydo bo'lishi kuzatiladi. Bir vaqtning o'zida bir nechta bunday juftlarning tug'ilishi ham kuzatilishi mumkin. Zaryadlangan zarralar yo'qolib, neytral zarralarga aylanadi, faqat juft bo'ladi. Bu faktlarning barchasi elektr zaryadining saqlanish qonunining qat'iy bajarilishiga shubha qoldirmaydi.

Elektr zaryadining saqlanish sababi hali ham noma'lum.

Tananing elektrifikatsiyasi

Makroskopik jismlar, qoida tariqasida, elektr neytral hisoblanadi. Har qanday moddaning atomi neytral hisoblanadi, chunki undagi elektronlar soni yadrodagi protonlar soniga teng. Ijobiy va manfiy zaryadlangan zarralar bir-biri bilan bog'lanadi elektr kuchlari va neytral tizimlarni hosil qiladi.

Katta jismda bir xil zaryad belgisiga ega elementar zarrachalar ortiqcha bo'lsa, zaryadlangan bo'ladi. Tananing manfiy zaryadi protonlarga nisbatan elektronlarning ko'pligi, musbat zaryad esa ularning etishmasligi bilan bog'liq.

Elektr zaryadlangan makroskopik jismni olish yoki ular aytganidek, uni elektrlashtirish uchun manfiy zaryadning bir qismini u bilan bog'langan musbat zaryaddan ajratish kerak.

Buning eng oson yo'li ishqalanishdir. Agar siz taroqni sochingizdan o'tkazsangiz, u holda eng mobil zaryadlangan zarrachalarning kichik bir qismi - elektronlar - sochdan taroqqa o'tadi va uni salbiy zaryad qiladi va sochlar ijobiy zaryadlanadi. Ishqalanish natijasida elektrlashtirilganda ikkala jism ham ishorasi bo'yicha qarama-qarshi, lekin kattaligi bo'yicha bir xil bo'lgan zaryadlarni oladi.

Jismlarni ishqalanish orqali elektrlashtirish juda oson. Ammo bu qanday sodir bo'lishini tushuntirish juda qiyin ish bo'lib chiqdi.

1 versiya. Jismlarni elektrlashtirishda ular orasidagi yaqin aloqa muhim ahamiyatga ega. Elektr kuchlari elektronlarni tananing ichida ushlab turadi. Ammo turli moddalar uchun bu kuchlar boshqacha. Yaqin aloqada, elektronlarning tana bilan aloqasi nisbatan zaif bo'lgan moddaning elektronlarining kichik qismi boshqa jismga o'tadi. Bunda elektronlarning siljishlari atomlararo masofalarning kattaligidan (10-8 sm) oshmaydi. Ammo jasadlar ajratilsa, ikkalasi ham ayblanadi. Jismlarning sirtlari hech qachon mukammal silliq bo'lmaganligi sababli, o'tish uchun zarur bo'lgan jismlar orasidagi yaqin aloqa faqat sirtlarning kichik joylarida o'rnatiladi. Jismlar bir-biriga ishqalanganda, yaqin aloqada bo'lgan joylar soni ortadi va shu bilan bir jismdan ikkinchisiga o'tadigan zaryadlangan zarralarning umumiy soni ortadi. Ammo elektronlar ebonit, pleksiglas va boshqalar kabi o'tkazmaydigan moddalarda (izolyatorlarda) qanday harakat qilishlari aniq emas. Ular neytral molekulalarda bog'langan.

2 versiya. LiF (izolyator) ionli kristalli misolida bu tushuntirish quyidagicha ko'rinadi. Kristal hosil bo'lganda, turli xil nuqsonlar paydo bo'ladi, xususan, bo'sh joylar - kristall panjara tugunlarida to'ldirilmagan joylar. uchun bo'sh ish o'rinlari soni bo'lsa ijobiy ionlar litiy va manfiy - ftor bir xil emas, keyin kristall hosil bo'lganda hajmda zaryadlanadi. Ammo zaryadni umuman kristallda uzoq vaqt saqlab bo'lmaydi. Havoda har doim ma'lum miqdorda ionlar bo'ladi va kristall zaryadi uning yuzasidagi ionlar qatlami tomonidan neytrallashtirilgunga qadar ularni havodan tortib oladi. Turli izolyatorlar turli xil fazoviy zaryadlarga ega va shuning uchun ionlarning sirt qatlamlarining zaryadlari har xil. Ishqalanish jarayonida ionlarning sirt qatlamlari aralashadi va izolyatorlar ajratilganda ularning har biri zaryadlanadi.

Va ishqalanish paytida ikkita bir xil izolyator elektrlanishi mumkinmi, masalan, bir xil LiF kristallari? Agar ular bir xil ichki fazoviy zaryadlarga ega bo'lsa, unda yo'q. Ammo kristallanish sharoitlari boshqacha bo'lsa va turli xil bo'sh o'rinlar paydo bo'lsa, ular turli xil ichki zaryadlarga ega bo'lishi mumkin. Tajriba shuni ko'rsatadiki, yoqut, kehribar va boshqalarning bir xil kristallarining ishqalanishi paytida elektrlanish haqiqatan ham sodir bo'lishi mumkin. Biroq, bu tushuntirish barcha holatlarda deyarli to'g'ri emas. Agar jismlar, masalan, molekulyar kristallardan iborat bo'lsa, unda ulardagi bo'sh joylarning paydo bo'lishi tananing zaryadlanishiga olib kelmasligi kerak.

Jismlarni elektrlashtirishning yana bir usuli - ularga turli xil nurlanishlarning ta'siri (xususan, ultrabinafsha, rentgen va g-nurlanish). Ushbu usul metallarni elektrlashtirish uchun eng samarali bo'lib, nurlanish ta'sirida elektronlar metall yuzasidan urilganda va o'tkazgich musbat zaryad oladi.

Ta'sir qilish orqali elektrlashtirish. Supero'tkazuvchilar faqat zaryadlangan jism bilan aloqa qilganda emas, balki u bir oz masofada bo'lganda ham zaryadlanadi. Keling, ushbu hodisani batafsilroq ko'rib chiqaylik. Biz engil qog'oz varaqlarini izolyatsiya qilingan o'tkazgichga osib qo'yamiz (3-rasm). Supero'tkazuvchilar dastlab zaryadlanmagan bo'lsa, barglar burilmagan holatda bo'ladi. Keling, o'tkazgichga kuchli zaryadlangan, masalan, shisha tayoq bilan izolyatsiyalangan metall shar bilan yaqinlashaylik. Biz tananing uchlarida, a va b nuqtalarida osilgan choyshablar egilganligini ko'ramiz, garchi zaryadlangan jism o'tkazgichga tegmasa ham. Supero'tkazuvchilar ta'sir orqali zaryadlangan, shuning uchun bu hodisaning o'zi "ta'sir orqali elektrifikatsiya" yoki "elektr induksiyasi" deb nomlangan. Elektr induksiyasi natijasida olingan zaryadlar induksiyalangan yoki induksiyalangan deb ataladi. Tananing o'rtasiga yaqin joyda, a' va b' nuqtalarida osilgan barglar og'ishmaydi. Bu shuni anglatadiki, induktsiyalangan zaryadlar faqat tananing uchlarida paydo bo'ladi, uning o'rtasi neytral yoki zaryadsiz bo'lib qoladi. A va b nuqtalarda osilgan choyshablarga elektrlashtirilgan shisha tayoqchani olib kelish orqali b nuqtadagi choyshablar undan qaytarilishiga va a nuqtadagi choyshablar tortilishiga ishonch hosil qilish oson. Bu shuni anglatadiki, o'tkazgichning uzoq uchida to'pda bo'lgani kabi bir xil belgidagi zaryad paydo bo'ladi va yaqin qismlarda boshqa belgining zaryadlari paydo bo'ladi. Zaryadlangan to'pni olib tashlaganimizdan so'ng, choyshablar tushishini ko'ramiz. Agar tajriba to'pni salbiy zaryadlash orqali takrorlansa (masalan, muhrlangan mum yordamida) hodisa butunlay o'xshash tarzda davom etadi.

Elektron nazariya nuqtai nazaridan, bu hodisalar o'tkazgichdagi erkin elektronlarning mavjudligi bilan osongina izohlanadi. Supero'tkazuvchilarga musbat zaryad qo'llanilganda, elektronlar unga tortiladi va o'tkazgichning eng yaqin uchida to'planadi. Unda ma'lum miqdordagi "ortiqcha" elektronlar mavjud va o'tkazgichning bu qismi manfiy zaryadlangan. Eng oxirida elektronlar etishmovchiligi va natijada musbat ionlarning ko'pligi bor: bu erda musbat zaryad paydo bo'ladi.

Supero'tkazuvchilarga manfiy zaryadlangan jism keltirilsa, elektronlar uzoq uchida to'planadi va yaqin uchida ortiqcha ijobiy ionlar olinadi. Elektronlarning harakatiga olib keladigan zaryad olib tashlanganidan so'ng, ular yana o'tkazgich bo'ylab taqsimlanadi, shunda uning barcha bo'limlari hali ham zaryadsiz qoladi.

O'tkazgich bo'ylab zaryadlarning harakati va ularning uchlarida to'planishi o'tkazgichning uchlarida hosil bo'lgan ortiqcha zaryadlarning ta'siri to'pdan chiqadigan elektr kuchlarini muvozanatlashtirmaguncha davom etadi, ularning ta'siri ostida elektronlarning qayta taqsimlanishi sodir bo'ladi. Tananing o'rtasida zaryadning yo'qligi shuni ko'rsatadiki, bu erda to'pdan chiqadigan kuchlar muvozanatlanadi va o'tkazgichning uchlarida to'plangan ortiqcha zaryadlar erkin elektronlarga ta'sir qiladi.

Zaryadlangan jism ishtirokida o'tkazgich qismlarga bo'lingan bo'lsa, induktsiyalangan zaryadlarni ajratish mumkin. Bunday tajriba rasmda ko'rsatilgan. 4. Bu holda, zaryadlangan to'pni olib tashlangandan so'ng, joy almashgan elektronlar endi orqaga qayta olmaydi; chunki o'tkazgichning ikkala qismi o'rtasida dielektrik (havo) mavjud. Ortiqcha elektronlar butun chap tomonda taqsimlanadi; b nuqtasida elektronlarning etishmasligi b 'nuqtasi hududidan qisman to'ldiriladi, shuning uchun o'tkazgichning har bir qismi zaryadlangan bo'lib chiqadi: chapda - to'pning zaryadiga qarama-qarshi zaryad bilan, o'ngda - to'pning zaryadi bilan bir xil nomdagi zaryad bilan. Barglar nafaqat a va b nuqtalarida, balki a' va b' nuqtalarida ilgari harakatsiz qolgan varaqlar ham ajralib turadi.

Burov L.I., Strelchenya V.M. Fizika A dan Z gacha: talabalar, abituriyentlar, repetitorlar uchun. - Minsk: Paradoks, 2000. - 560 p.

Myakishev G.Ya. Fizika: Elektrodinamika. 10-11 katakchalar: darslik. Uchun chuqur o'rganish fizika /G.Ya. Myakishev, A.Z. Sinyakov, B.A. Slobodskov. - M.J Drofa, 2005. - 476 p.

Fizika: Proc. 10 hujayra uchun ruxsat. maktab va chuqurlashtirilgan sinflar. o'rganish fiziklar / O. F. Kabardin, V. A. Orlov, E. E. Evenchik va boshqalar; Ed. A. A. Pinskiy. - 2-nashr. – M.: Ma’rifat, 1995. – 415 b.

Fizika boshlang'ich darsligi: o'quv qo'llanma. 3 jildda / Ed. G.S. Landsberg: T. 2. Elektr va magnitlanish. - M: FIZMATLIT, 2003. - 480 b.

Agar siz shisha tayoqni qog'oz varag'iga surtsangiz, unda tayoq "sulton" barglarini, paxmoqlarni, nozik suv oqimlarini jalb qilish qobiliyatiga ega bo'ladi. Quruq sochlarni plastik taroq bilan tarashda sochlar taroqqa tortiladi. Ushbu oddiy misollarda biz elektr deb ataladigan kuchlarning namoyon bo'lishi bilan uchrashamiz.

Elektr kuchlari bilan atrofdagi jismlarga ta'sir qiluvchi jismlar yoki zarralar zaryadlangan yoki elektrlashtirilgan deb ataladi. Misol uchun, yuqorida aytib o'tilgan shisha tayoq qog'oz varag'iga surtilgandan so'ng, elektrlashtiriladi.

Zarrachalar bir-biri bilan elektr kuchlari orqali o'zaro ta'sir qilsa, elektr zaryadiga ega bo'ladi. Zarralar orasidagi masofa oshgani sayin elektr kuchlari kamayadi. Elektr kuchlari universal tortishish kuchlaridan ko'p marta katta.

Elektr zaryadi - bu elektromagnit o'zaro ta'sirlarning intensivligini aniqlaydigan jismoniy miqdor.

Elektromagnit o'zaro ta'sirlar - bu zaryadlangan zarralar yoki jismlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir.

Elektr zaryadlari musbat va manfiyga bo'linadi. Barqaror elementar zarralar - proton va pozitronlar, shuningdek, metall atomlarining ionlari va boshqalar musbat zaryadga ega. Barqaror manfiy zaryad tashuvchilar elektron va antiprotondir.

Elektr zaryadsiz zarralar mavjud, ya'ni neytral: neytron, neytrino. Bu zarralar elektr o'zaro ta'sirida qatnashmaydi, chunki ularning elektr zaryadi nolga teng. Elektr zaryadsiz zarralar bor, lekin zarrasiz elektr zaryadi yo'q.

Ipak bilan ishqalangan oynada musbat zaryadlar paydo bo'ladi. Ebonitda, mo'ynada eskirgan - manfiy zaryadlar. Zarrachalar bir xil ishorali zaryadlar bilan (zaryadlar kabi) itaradi va har xil belgilar bilan (qarama-qarshi zaryadlar) zarralar tortadi.

Barcha jismlar atomlardan tashkil topgan. Atomlar musbat zaryadlanganlardan tashkil topgan atom yadrosi va atom yadrosi atrofida harakatlanuvchi manfiy zaryadli elektronlar. Atom yadrosi musbat zaryadlangan protonlar va neytral zarrachalar - neytronlardan iborat. Atomdagi zaryadlar shunday taqsimlanganki, butun atom neytral bo'ladi, ya'ni atomdagi musbat va manfiy zaryadlarning yig'indisi nolga teng bo'ladi.

Elektronlar va protonlar har qanday moddaning bir qismidir va eng kichik barqaror elementar zarralardir. Bu zarralar erkin holatda cheksiz mavjud bo'lishi mumkin. Elektron va protonning elektr zaryadiga elementar zaryad deyiladi.

Elementar zaryad - bu barcha zaryadlangan elementar zarralar ega bo'lgan minimal zaryad. Protonning elektr zaryadi mutlaq qiymatda elektronning zaryadiga teng:

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

Har qanday zaryadning qiymati mutlaq qiymatning ko'paytmasidir elementar zaryad, ya'ni elektronning zaryadi. Elektron yunon tilidan tarjimada elektron - amber, proton - yunoncha protos - birinchi, neytron lotincha neytrumdan - na u, na boshqasi.

Turli jismlarni elektrlashtirish bo'yicha oddiy tajribalar quyidagi fikrlarni ko'rsatadi.

1. Ikki xil zaryad bor: musbat (+) va manfiy (-). Shishani teriga yoki ipakga ishqalaganda musbat zaryad, junga kahrabo (yoki ebonit) surtilganda manfiy zaryad paydo bo'ladi.

2. To'lovlar (yoki zaryadlangan jismlar) bir-biri bilan o'zaro munosabatda bo'lish. Xuddi shu nomdagi to'lovlar qaytarmoq, va to'lovlardan farqli o'laroq jalb qilinadi.

3. Elektrifikatsiya holati bir jismdan ikkinchisiga o'tkazilishi mumkin, bu elektr zaryadini uzatish bilan bog'liq. Bunday holda, kattaroq yoki kichikroq zaryad tanaga o'tkazilishi mumkin, ya'ni zaryad bir qiymatga ega. Ishqalanish natijasida elektrlashtirilganda ikkala jism ham zaryad oladi, biri musbat, ikkinchisi manfiy. Shuni ta'kidlash kerakki, ishqalanish natijasida elektrlashtirilgan jismlar zaryadlarining mutlaq qiymatlari tengdir, bu elektrometrlar yordamida ko'plab zaryadlarni o'lchash bilan tasdiqlanadi.

Jismlarning ishqalanish jarayonida nima uchun elektrlanishini (ya'ni zaryadlanganligini) elektronning kashf etilishi va atom tuzilishini o'rganishdan keyin tushuntirish mumkin bo'ldi. Ma’lumki, barcha moddalar atomlardan tashkil topgan; atomlar, o'z navbatida, elementar zarralardan iborat - manfiy zaryadlangan elektronlar, musbat zaryadlangan protonlar va neytral zarralar - neytronlar. Elektronlar va protonlar elementar (minimal) elektr zaryadlarining tashuvchilari.

elementar elektr zaryadi ( e) - bu elektron zaryadining kattaligiga teng bo'lgan musbat yoki salbiy bo'lgan eng kichik elektr zaryadidir:

e = 1.6021892(46) 10 -19 S.

Zaryadlangan elementar zarralar ko'p va ularning deyarli barchasi zaryadga ega. +e yoki -e, ammo bu zarralar juda qisqa umrga ega. Ular soniyaning milliondan bir qismidan kamroq yashaydilar. Erkin holatda faqat elektronlar va protonlar cheksiz mavjud.

Protonlar va neytronlar (nuklonlar) atomning musbat zaryadlangan yadrosini tashkil qiladi, uning atrofida manfiy zaryadlangan elektronlar aylanadi, ularning soni protonlar soniga teng, shuning uchun atom butun sifatida elektr stantsiyasidir.

Oddiy sharoitlarda atomlardan (yoki molekulalardan) tashkil topgan jismlar elektr neytral hisoblanadi. Biroq, ishqalanish jarayonida atomlarini tark etgan elektronlarning bir qismi bir tanadan ikkinchisiga o'tishi mumkin. Bunday holda, elektronlarning siljishi atomlararo masofalarning o'lchamlaridan oshmaydi. Ammo agar jismlar ishqalanishdan keyin ajratilsa, unda ular zaryadlanadi; elektronlarining bir qismini hadya qilgan tana musbat zaryadlangan bo'ladi va ularni olgan tana manfiy zaryadlanadi.

Shunday qilib, jismlar elektrlanadi, ya'ni elektronni yo'qotganda yoki orttirganda elektr zaryadini oladi. Ba'zi hollarda elektrifikatsiya ionlarning harakati bilan bog'liq. Bu holda yangi elektr zaryadlari paydo bo'lmaydi. Elektrlangan jismlar o'rtasida faqat mavjud zaryadlarning bo'linishi mavjud: manfiy zaryadlarning bir qismi bir tanadan ikkinchisiga o'tadi.

Zaryad ta'rifi.

Shuni ta'kidlash kerakki, zaryad zarrachaning o'ziga xos xususiyatidir. Zarrachani zaryadsiz tasavvur qilish mumkin, lekin zaryadni zarrachasiz tasavvur etib bo'lmaydi.

Zaryadlangan zarralar tortishish kuchidan ko'p kattalikdagi kuchlar bilan tortishish (qarama-qarshi zaryadlar) yoki itarilishda (bir xil nomdagi zaryadlar) namoyon bo'ladi. Shunday qilib, vodorod atomidagi elektronning yadroga elektr tortish kuchi bu zarrachalarning tortishish kuchidan 10 39 marta katta. Zaryadlangan zarralar orasidagi o'zaro ta'sir deyiladi elektromagnit o'zaro ta'sir, va elektr zaryadi elektromagnit o'zaro ta'sirlarning intensivligini aniqlaydi.

Zamonaviy fizikada zaryad quyidagicha ta'riflanadi:

Elektr zaryadi- bu jismoniy miqdor, bu elektr maydonining manbai bo'lib, u orqali zarralarning zaryad bilan o'zaro ta'siri amalga oshiriladi.

Elektr zaryadi- jismlarning elektromagnit o'zaro ta'sirga kirish qobiliyatini tavsiflovchi fizik miqdor. Kulonda o'lchanadi.

elementar elektr zaryadi- elementar zarrachalarning minimal zaryadi (proton va elektronning zaryadi).

Tananing zaryadi bor, unda ortiqcha yoki etishmayotgan elektronlar borligini bildiradi. Ushbu to'lov belgilanadi q=yo'q. (u elementar zaryadlar soniga teng).

tanani elektrlashtiring- elektronlarning ortiqcha va taqchilligini hosil qilish. Yo'llari: ishqalanish orqali elektrlashtirish va kontakt orqali elektrlashtirish.

tongni aniq belgilash e - moddiy nuqta sifatida qabul qilinishi mumkin bo'lgan tananing zaryadi.

sinov to'lovi() - nuqta, kichik zaryad, majburiy musbat - elektr maydonini o'rganish uchun ishlatiladi.

Zaryadning saqlanish qonuni:Izolyatsiya qilingan tizimda barcha jismlarning zaryadlarining algebraik yig'indisi ushbu jismlarning bir-biri bilan har qanday o'zaro ta'siri uchun doimiy bo'lib qoladi..

Coulomb qonuni:Ikki nuqtaviy zaryadning o'zaro ta'sir kuchlari bu zaryadlarning mahsulotiga proportsional, ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proportsional, muhitning xususiyatlariga bog'liq va ularning markazlarini bog'laydigan to'g'ri chiziq bo'ylab yo'naltirilgan..

, qayerda

F / m, C 2 / nm 2 - dielektrik. tez. vakuum

- bog'laydi. dielektrik doimiy (>1)

- mutlaq dielektrik o'tkazuvchanlik. muhitlar

Elektr maydoni- elektr zaryadlarining o'zaro ta'siri sodir bo'ladigan moddiy muhit.

Elektr maydonining xususiyatlari:

Elektr maydonining xususiyatlari:

kuchlanish(E) - berilgan nuqtaga joylashtirilgan birlik sinov zaryadiga ta'sir qiluvchi kuchga teng vektor kattalik.

N/C da o'lchanadi.

Yo'nalish faol kuch bilan bir xil bo'ladi.

kuchlanish bog'liq emas na kuchga, na sinov ayblovining kattaligiga.

Elektr maydonlarining superpozitsiyasi: bir nechta zaryad tomonidan yaratilgan maydon kuchi har bir zaryadning maydon kuchlarining vektor yig'indisiga teng:

Grafik jihatdan Elektron maydon kuchlanish chiziqlari yordamida tasvirlangan.

kuchlanish chizig'i- har bir nuqtada tangensi kuchlanish vektorining yo'nalishiga to'g'ri keladigan chiziq.

Stress chizig'ining xususiyatlari: ular kesishmaydi, har bir nuqtadan faqat bitta chiziq o'tkazish mumkin; ular yopiq emas, musbat zaryad qoldirib, manfiy zaryadga kiradi yoki cheksizlikka tarqaladi.

Maydon turlari:

Yagona elektr maydoni- har bir nuqtada intensivlik vektori mutlaq qiymat va yo'nalishda bir xil bo'lgan maydon.

Bir xil bo'lmagan elektr maydoni- har bir nuqtada intensivlik vektori mutlaq qiymat va yo'nalishda bir xil bo'lmagan maydon.

Doimiy elektr maydoni- kuchlanish vektori o'zgarmaydi.

Doimiy bo'lmagan elektr maydoni- kuchlanish vektori o'zgaradi.

Zaryadni ko'chirish uchun elektr maydonining ishi.

, bu erda F - kuch, S - siljish, - F va S orasidagi burchak.

Yagona maydon uchun: kuch doimiy.

Ish traektoriyaning shakliga bog'liq emas; yopiq yo'l bo'ylab harakatlanish uchun bajarilgan ish nolga teng.

Bir hil bo'lmagan maydon uchun:

Elektr maydon potentsiali- sinov elektr zaryadini cheksizlikka ko'chiradigan maydon bajaradigan ishning ushbu zaryadning kattaligiga nisbati.

-salohiyat maydonning energiya xarakteristikasi hisoblanadi. Voltlarda o'lchanadi

Potensial farq:

, keyin

, degan ma'noni anglatadi

-potentsial gradient.

Bir hil maydon uchun: potentsial farq - Kuchlanishi:

. U Voltlarda, qurilmalarda - voltmetrlarda o'lchanadi.

Elektr quvvati- jismlarning elektr zaryadini to'plash qobiliyati; ma'lum bir o'tkazgich uchun doimo doimiy bo'lgan zaryadning potentsialga nisbati.

.

Zaryadga bog'liq emas va potentsialga bog'liq emas. Lekin bu o'tkazgichning o'lchamiga va shakliga bog'liq; muhitning dielektrik xossalari haqida.

, bu erda r - o'lcham,

- tananing atrofidagi muhitning o'tkazuvchanligi.

Har qanday jismlar - o'tkazgichlar yoki dielektriklar yaqinida bo'lsa, elektr quvvati ortadi.

Kondensator- zaryadni to'plash uchun qurilma. Elektr quvvati:

Yassi kondansatör- ular orasida dielektrik bo'lgan ikkita metall plastinka. Yassi kondensatorning sig'imi:

, bu erda S - plitalarning maydoni, d - plitalar orasidagi masofa.

Zaryadlangan kondensatorning energiyasi zaryadni bir plastinkadan ikkinchisiga o'tkazishda elektr maydoni bajargan ishiga teng.

Kichik to'lovni o'tkazish

, kuchlanish ga o'zgaradi

, ish bajariladi

. Chunki

, va C \u003d const,

. Keyin

. Biz birlashtiramiz:

Elektr maydoni energiyasi:

, bu yerda V=Sl elektr maydoni egallagan hajm

Bir hil bo'lmagan maydon uchun:

.

Volumetrik elektr maydon zichligi:

. J / m 3 da o'lchanadi.

elektr dipol- ikkita teng, lekin ishorasi qarama-qarshi bo'lgan, bir-biridan ma'lum masofada joylashgan nuqta elektr zaryadidan iborat tizim (dipol qo'li -l).

Dipolning asosiy xarakteristikasi dipol moment manfiy zaryaddan musbat zaryadga yo'naltirilgan zaryad va dipolning qo'li mahsulotiga teng vektor. Belgilangan

. Kulon metrlarda o'lchanadi.

Yagona elektr maydonidagi dipol.

Dipolning har bir zaryadiga ta'sir qiluvchi kuchlar:

va

. Bu kuchlar qarama-qarshi yo'naltiriladi va bir juft kuch momentini hosil qiladi - moment:, bu erda

M - moment F - dipolga ta'sir qiluvchi kuchlar

d– qo‘l qo‘li l– dipolning qo‘li

p – dipol moment E – intensivlik

- p Eq - zaryad orasidagi burchak

Moment ta'sirida dipol buriladi va kuchlanish chiziqlari yo'nalishi bo'yicha joylashadi. Pi va E vektorlari parallel va bir yo'nalishli bo'ladi.

Bir jinsli bo'lmagan elektr maydonidagi dipol.

Moment bor, shuning uchun dipol aylanadi. Ammo kuchlar teng bo'lmaydi va dipol kuch katta bo'lgan joyga o'tadi.

-kuch gradienti. Kuchlanish gradienti qanchalik baland bo'lsa, dipolni tortib oladigan lateral kuch shunchalik yuqori bo'ladi. Dipol kuch chiziqlari bo'ylab yo'naltirilgan.

Dipolning o'z maydoni.

Lekin. Keyin:

.

Dipol O nuqtada va uning qo'li kichik bo'lsin. Keyin:

.

Formulani hisobga olgan holda olingan:

Shunday qilib, potentsiallar farqi dipol nuqtalari ko'rinadigan yarim burchak sinusiga va dipol momentining bu nuqtalarni bog'laydigan to'g'ri chiziqqa proyeksiyasiga bog'liq.

Elektr maydonidagi dielektriklar.

Dielektrik- erkin zaryadga ega bo'lmagan va shuning uchun elektr tokini o'tkazmaydigan modda. Biroq, aslida, o'tkazuvchanlik mavjud, ammo u ahamiyatsiz.

Dielektrik sinflar:

qutbli molekulalar (suv, nitrobenzol) bilan: molekulalar simmetrik emas, musbat va manfiy zaryadlarning massa markazlari bir-biriga to‘g‘ri kelmaydi, ya’ni ular elektr maydoni bo‘lmagan taqdirda ham dipol momentga ega.

qutbsiz molekulalar (vodorod, kislorod) bilan: molekulalar simmetrik, musbat va manfiy zaryadlarning massa markazlari bir-biriga toʻgʻri keladi, yaʼni ular elektr maydoni boʻlmaganda dipol momentga ega emas.

kristall (natriy xlorid): biri musbat zaryadlangan, ikkinchisi esa manfiy zaryadlangan ikkita pastki panjaraning birikmasi; elektr maydoni bo'lmaganda, umumiy dipol moment nolga teng.

Polarizatsiya- zaryadlarning fazoviy ajralish jarayoni, dielektrik yuzasida bog'langan zaryadlarning paydo bo'lishi, bu dielektrik ichidagi maydonning zaiflashishiga olib keladi.

Polarizatsiya usullari:

1 yo'l - elektrokimyoviy polarizatsiya:

Elektrodlarda - kationlar va anionlarning ularga qarab harakatlanishi, moddalarni neytrallash; musbat va manfiy zaryadlar maydonlari hosil bo'ladi. Oqim asta-sekin kamayadi. Neytrallash mexanizmini o'rnatish tezligi gevşeme vaqti bilan tavsiflanadi - bu maydon qo'llanilgan paytdan boshlab qutblanish EMF 0 dan maksimalgacha ko'tariladigan vaqt. = 10 -3 -10 -2 s.

2-usul - orientatsion polarizatsiya:

Dielektrik yuzasida kompensatsiyalanmagan qutblar hosil bo'ladi, ya'ni. polarizatsiya sodir bo'ladi. Dielektrik ichidagi kuchlanish tashqi kuchlanishdan kamroq. Dam olish vaqti: = 10 -13 -10 -7 s. Chastotasi 10 MGts.

3 yo'l - elektron polarizatsiya:

Dipolga aylanadigan qutbsiz molekulalarning xarakteristikasi. Dam olish vaqti: = 10 -16 -10 -14 s. Chastotasi 10 8 MGts.

4 yo'l - ion polarizatsiyasi:

Ikkita panjara (Na va Cl) bir-biriga nisbatan siljiydi.

Dam olish vaqti:

5-usul - mikrostruktura polarizatsiyasi:

Zaryadlangan va zaryadsiz qatlamlar almashinganda, bu biologik tuzilmalar uchun xosdir. Yarim o'tkazuvchan yoki ion o'tkazmaydigan qismlarda ionlarning qayta taqsimlanishi mavjud.

Dam olish vaqti: \u003d 10 -8 -10 -3 s. Chastotasi 1 kHz

Polarizatsiya darajasining raqamli xususiyatlari:

Elektr toki erkin zaryadlarning moddada yoki vakuumda tartibli harakatidir.

Elektr tokining mavjudligi uchun shartlar:

bepul to'lovlarning mavjudligi

elektr maydonining mavjudligi, ya'ni. bu zaryadlar asosida harakat qiluvchi kuchlar

Hozirgi kuch- vaqt birligida o'tkazgichning istalgan kesimidan o'tadigan zaryadga teng qiymat (1 soniya)

Amperda o'lchanadi.

n - zaryadlarning konsentratsiyasi

q - to'lov miqdori

S - o'tkazgichning tasavvurlar maydoni

- zarralarning yo'naltirilgan harakati tezligi.

Elektr maydonida zaryadlangan zarrachalarning harakat tezligi kichik - 7 * 10 -5 m / s, elektr maydonining tarqalish tezligi 3 * 10 8 m / s.

oqim zichligi- 1 m 2 kesimdan 1 soniyada o'tadigan zaryad miqdori.

. A / m 2 da o'lchanadi.

- ionga elektr maydon tomonidan ta'sir etuvchi kuch ishqalanish kuchiga teng

- ionlarning harakatchanligi

- ionlarning yo'naltirilgan harakati tezligi = harakatchanlik, maydon kuchi

Elektrolitning o'ziga xos o'tkazuvchanligi qanchalik katta bo'lsa, ionlarning kontsentratsiyasi, ularning zaryadi va harakatchanligi shunchalik katta bo'ladi. Haroratning oshishi bilan ionlarning harakatchanligi oshadi va elektr o'tkazuvchanligi ortadi.

Elektr zaryadlangan jismlarning o'zaro ta'sirini kuzatishlariga asoslanib, amerikalik fizik Benjamin Franklin ba'zi jismlarni musbat zaryadlangan, boshqalari esa manfiy deb atadi. Shunga ko'ra, va elektr zaryadlari chaqirdi ijobiy va salbiy.

O'xshash zaryadli jismlar bir-birini qaytaradi. Qarama-qarshi zaryadli jismlar o'ziga tortadi.

Zaryadlarning bu nomlari juda o'zboshimchalik bilan bo'lib, ularning yagona ma'nosi shundaki, elektr zaryadlari bo'lgan jismlar o'ziga tortadi yoki qaytara oladi.

Tananing elektr zaryadining belgisi zaryad belgisining shartli standarti bilan o'zaro ta'siri bilan belgilanadi.

Ushbu standartlardan biri sifatida, mo'yna bilan kiyilgan ebonit tayoqning zaryadi olingan. Mo'yna bilan ishqalangandan keyin ebonit tayoq har doim manfiy zaryadga ega ekanligiga ishonishadi.

Agar berilgan jism zaryadining qaysi belgisini aniqlash zarur bo'lsa, uni mo'yna bilan kiyiladigan, engil suspenziyaga mahkamlangan ebonit tayoqchaga keltiriladi va o'zaro ta'sir kuzatiladi. Agar tayoq qaytarilsa, u holda tananing manfiy zaryadi bor.

Elementar zarrachalarni kashf qilish va o'rganishdan keyin ma'lum bo'ldi manfiy zaryad har doim elementar qismga ega - elektron.

Elektron (yunoncha - amber) - manfiy elektr zaryadli barqaror elementar zarrachae = 1.6021892 (46) . 10 -19 C, dam olish massasimen =9.1095. 10-19 kg. 1897 yilda ingliz fizigi J. J. Tomson tomonidan kashf etilgan.

Standart kabi musbat zaryad tabiiy ipak bilan taqilgan shisha tayoqning zaryadi olinadi. Agar tayoq elektrlashtirilgan tanadan qaytarilsa, u holda bu tana ijobiy zaryadga ega.

musbat zaryad har doim bor proton, atom yadrosining bir qismi bo'lgan. saytdan olingan material

Jismning zaryad belgisini aniqlash uchun yuqoridagi qoidalardan foydalangan holda, u o'zaro ta'sir qiluvchi jismlarning moddasiga bog'liqligini unutmaslik kerak. Shunday qilib, ebonit tayoq, agar u sintetik materiallardan tayyorlangan mato bilan ishqalansa, ijobiy zaryadga ega bo'lishi mumkin. Agar shisha tayoq mo'yna bilan ishqalansa, manfiy zaryadga ega bo'ladi. Shuning uchun, ebonit tayoqchasida salbiy zaryad olishni rejalashtirayotganda, ishqalanishda siz albatta mo'yna yoki jun matodan foydalanishingiz kerak. Xuddi shu narsa musbat zaryad olish uchun tabiiy ipakdan qilingan mato bilan ishqalanadigan shisha tayoqni elektrlashtirishga ham tegishli. Faqat elektron va proton har doim manfiy va musbat zaryadga ega.

Ushbu sahifada mavzular bo'yicha materiallar mavjud.

« Fizika - 10-sinf

Keling, birinchi navbatda elektr zaryadlangan jismlar tinch holatda bo'lgan eng oddiy holatni ko'rib chiqaylik.

Elektrodinamikaning elektr zaryadlangan jismlar uchun muvozanat sharoitlarini o'rganishga bag'ishlangan bo'limi deyiladi. elektrostatika.

Elektr zaryadi nima?
Qanday ayblovlar bor?

So'zlar bilan elektr toki, elektr zaryadi, elektr toki Siz ko'p marta uchrashdingiz va ularga ko'nikishga muvaffaq bo'ldingiz. Ammo savolga javob berishga harakat qiling: "Elektr zaryadi nima?" Kontseptsiyaning o'zi zaryad- bu bizning bilimlarimiz rivojlanishining hozirgi darajasida oddiyroq, elementar tushunchalarga tushirib bo'lmaydigan asosiy, birlamchi tushunchadir.

Keling, avvalo, "Ma'lum bir jism yoki zarracha elektr zaryadiga ega" degan gap nimani anglatishini aniqlashga harakat qilaylik.

Barcha jismlar eng kichik zarrachalardan qurilgan bo'lib, ular oddiyroqlarga bo'linmaydi va shuning uchun deyiladi boshlang'ich.

Elementar zarralar massaga ega va shuning uchun ular butun dunyo tortishish qonuniga ko'ra bir-biriga tortiladi. Zarrachalar orasidagi masofa oshgani sayin tortishish kuchi bu masofaning kvadratiga teskari mutanosib ravishda kamayadi. Ko'pgina elementar zarralar, garchi hammasi bo'lmasa ham, bir-biri bilan masofa kvadratiga teskari ravishda kamayib boruvchi kuch bilan ham ta'sir qilish qobiliyatiga ega, ammo bu kuch tortishish kuchidan ko'p marta kattaroqdir.

Shunday qilib, 14.1-rasmda sxematik ko'rsatilgan vodorod atomida elektron yadroga (proton) tortishish kuchidan 10 39 marta kattaroq kuch bilan tortiladi.

Agar zarrachalar bir-biri bilan umumiy tortishish kuchlari kabi masofa ortib borishi bilan kamayib boruvchi, lekin tortishish kuchlaridan ko'p marta oshib ketadigan kuchlar bilan o'zaro ta'sir qilsa, bu zarralar elektr zaryadiga ega deyiladi. Zarrachalarning o'zi deyiladi zaryadlangan.

Elektr zaryadsiz zarralar bor, lekin zarrasiz elektr zaryadi yo'q.

Zaryadlangan zarralarning o'zaro ta'siri deyiladi elektromagnit.

Elektr zaryadi elektromagnit o'zaro ta'sirlarning intensivligini aniqlaydi, xuddi massa gravitatsiyaviy o'zaro ta'sirlarning intensivligini aniqlaydi.

Elementar zarrachaning elektr zaryadi undan olib tashlanishi, uning tarkibiy qismlariga parchalanishi va qayta yig'ilishi mumkin bo'lgan zarrachadagi maxsus mexanizm emas. Elektron va boshqa zarralarda elektr zaryadining mavjudligi faqat ma'lumlarning mavjudligini anglatadi kuch o'zaro ta'siri ular orasida.

Agar biz ushbu o'zaro ta'sirlarning qonunlarini bilmasak, biz, aslida, zaryad haqida hech narsa bilmaymiz. O'zaro ta'sir qonunlari haqidagi bilim bizning zaryadni tushunishimizga kiritilishi kerak. Bu qonunlar oddiy emas va ularni bir necha so'z bilan aytib bo'lmaydi. Shuning uchun kontseptsiyaga etarlicha qoniqarli qisqacha ta'rif berish mumkin emas elektr zaryadi.

Elektr zaryadlarining ikkita belgisi.

Barcha jismlarning massasi bor va shuning uchun bir-birini tortadi. Zaryadlangan jismlar bir-birini ham tortadi, ham qaytara oladi. Sizga tanish bo'lgan bu eng muhim fakt tabiatda qarama-qarshi belgilarning elektr zaryadlari bo'lgan zarralar mavjudligini anglatadi; Bir xil ishorali zaryadlar bo'lsa, zarralar itaradi, har xil belgilarda esa ular tortadi.

Elementar zarrachalarning zaryadi - protonlar, barcha atom yadrolarining bir qismi bo'lgan musbat va zaryad deb ataladi elektronlar- salbiy. Ijobiy va manfiy zaryadlar o'rtasida ichki farqlar yo'q. Agar zarracha zaryadlarining belgilari teskari bo'lsa, elektromagnit o'zaro ta'sirlarning tabiati umuman o'zgarmas edi.

elementar zaryad.

Elektron va protonlardan tashqari zaryadlangan elementar zarralarning yana bir qancha turlari mavjud. Lekin faqat elektronlar va protonlar erkin holatda cheksiz mavjud bo'lishi mumkin. Qolgan zaryadlangan zarrachalar soniyaning milliondan bir qismidan kamroq yashaydi. Ular tez elementar zarralarning to'qnashuvi paytida tug'iladi va ahamiyatsiz vaqt davomida mavjud bo'lib, parchalanib, boshqa zarrachalarga aylanadi. Bu zarralar bilan 11-sinfda tanishasiz.

Elektr zaryadiga ega bo'lmagan zarrachalarga kiradi neytron. Uning massasi protonning massasidan biroz oshadi. Neytronlar protonlar bilan birga atom yadrosining bir qismidir. Agar elementar zarracha zaryadga ega bo'lsa, unda uning qiymati qat'iy belgilangan.

zaryadlangan jismlar Tabiatdagi elektromagnit kuchlar juda katta rol o'ynaydi, chunki barcha jismlarning tarkibi elektr zaryadlangan zarralarni o'z ichiga oladi. Atomlarning tarkibiy qismlari - yadrolar va elektronlar elektr zaryadiga ega.

Jismlar orasidagi elektromagnit kuchlarning to'g'ridan-to'g'ri ta'siri aniqlanmaydi, chunki normal holatdagi jismlar elektr neytraldir.

Har qanday moddaning atomi neytral hisoblanadi, chunki undagi elektronlar soni yadrodagi protonlar soniga teng. Ijobiy va manfiy zaryadlangan zarralar bir-biri bilan elektr kuchlari bilan bog'lanadi va neytral tizimlarni hosil qiladi.

Makroskopik jismda bitta zaryad belgisi bo'lgan ortiqcha miqdordagi elementar zarrachalar bo'lsa, u elektr zaryadlangan hisoblanadi. Demak, jismning manfiy zaryadi protonlar soniga nisbatan elektronlar sonining ortib ketishi, musbat zaryad esa elektronlarning etishmasligi bilan bog'liq.

Elektr zaryadlangan makroskopik jismni olish, ya'ni uni elektrlashtirish uchun manfiy zaryadning bir qismini u bilan bog'langan musbat zaryaddan ajratish yoki manfiy zaryadni neytral jismga o'tkazish kerak.

Bu ishqalanish bilan amalga oshirilishi mumkin. Agar siz taroqni quruq sochlarga o'tkazsangiz, u holda eng mobil zaryadlangan zarralarning kichik bir qismi - elektronlar sochdan taroqqa o'tadi va uni salbiy zaryad qiladi va sochlar ijobiy zaryadlanadi.

Elektrizatsiya paytida to'lovlarning tengligi

Tajriba yordamida shuni isbotlash mumkinki, ishqalanish natijasida elektrlashtirilganda ikkala jism ham ishorasi qarama-qarshi, lekin kattaligi bir xil bo'lgan zaryadlarni oladi.

Keling, elektrometrni olaylik, uning tayog'ida teshikli metall shar o'rnatilgan va uzun tutqichlarda ikkita plastinka: biri ebonitdan, ikkinchisi pleksiglasdan. Bir-biriga ishqalanganda, plitalar elektrlashtiriladi.

Plitalardan birini sfera ichiga uning devorlariga tegmasdan olib kelamiz. Agar plastinka musbat zaryadlangan bo'lsa, u holda igna va elektrometr tayoqchasidagi elektronlarning bir qismi plastinkaga tortiladi va sharning ichki yuzasida to'planadi. Bunday holda, o'q musbat zaryadlanadi va elektrometr tayoqchasidan qaytariladi (14.2-rasm, a).

Agar sfera ichiga boshqa plastinka kiritilsa, birinchisini olib tashlagan bo'lsa, unda shar va novda elektronlari plastinkadan qaytariladi va o'qda ortiqcha to'planadi. Bu o'qning tayoqdan chetlanishiga olib keladi, bundan tashqari, birinchi tajribada bo'lgani kabi bir xil burchak ostida.

Ikkala plitani sharning ichiga tushirib, biz o'qning hech qanday burilishini topa olmaymiz (14.2-rasm, b). Bu plitalarning zaryadlari kattalik jihatidan teng va ishoraga qarama-qarshi ekanligini isbotlaydi.

Jismlarni elektrlashtirish va uning namoyon bo'lishi. Sintetik matolarning ishqalanishi paytida sezilarli elektrifikatsiya sodir bo'ladi. Quruq havoda sintetik materialdan tikilgan ko'ylakni yechayotganda siz xarakterli shitirlashni eshitishingiz mumkin. Kichik uchqunlar ishqalanish yuzalarining zaryadlangan joylari orasidan sakrab chiqadi.

Bosmaxonalarda qog'oz bosib chiqarish vaqtida elektrlashtiriladi va varaqlar bir-biriga yopishadi. Buning oldini olish uchun zaryadni to'kish uchun maxsus qurilmalar qo'llaniladi. Biroq, ba'zida yaqin aloqada bo'lgan jismlarni elektrlashtirish, masalan, turli xil elektrokopiya mashinalarida va hokazolarda qo'llaniladi.

Elektr zaryadining saqlanish qonuni.

Plitalarni elektrlashtirish tajribasi shuni ko'rsatadiki, ishqalanish orqali elektrlashtirilganda mavjud zaryadlar ilgari neytral bo'lgan jismlar o'rtasida qayta taqsimlanadi. Elektronlarning kichik bir qismi bir tanadan ikkinchisiga o'tadi. Bunday holda, yangi zarralar paydo bo'lmaydi va ilgari mavjud bo'lganlar yo'qolmaydi.

Jismlarni elektrlashtirganda, elektr zaryadining saqlanish qonuni. Bu qonun tashqaridan kirmaydigan va zaryadlangan zarrachalar chiqmaydigan tizim uchun amal qiladi, ya'ni. izolyatsiya qilingan tizim.

Izolyatsiya qilingan tizimda barcha jismlar zaryadlarining algebraik yig'indisi saqlanadi.

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

bu yerda q 1, q 2 va boshqalar alohida zaryadlangan jismlarning zaryadlari.

Zaryadning saqlanish qonuni chuqur ma'noga ega. Agar zaryadlangan elementar zarrachalar soni o'zgarmasa, u holda zaryadning saqlanish qonuni aniq bo'ladi. Ammo elementar zarralar bir-biriga o'zgarishi, tug'ilishi va yo'q bo'lib ketishi, yangi zarralarga hayot berishi mumkin.

Biroq, barcha holatlarda zaryadlangan zarralar faqat bir xil modulli va qarama-qarshi ishorali zaryadli juft bo'lib hosil bo'ladi; zaryadlangan zarralar ham faqat juft bo'lib yo'qolib, neytralga aylanadi. Va bu barcha holatlarda to'lovlarning algebraik yig'indisi bir xil bo'lib qoladi.

Zaryadning saqlanish qonunining to'g'riligi elementar zarrachalarning ko'p sonli o'zgarishlarini kuzatish bilan tasdiqlanadi. Bu qonun elektr zaryadining eng asosiy xususiyatlaridan birini ifodalaydi. Zaryadning saqlanib qolishi sababi hozircha noma'lum.