Kokius mokesčius jie turi. Ar to paties pavadinimo krūviai atstumia vienas kitą, ar juos traukia trečias? USE kodifikatoriaus temos: kūnų elektrifikacija, krūvių sąveika, du krūvio tipai, elektros krūvio likimo dėsnis

« Fizika – 10 klasė

Pirmiausia panagrinėkime paprasčiausią atvejį, kai elektra įkrauti kūnai yra ramybės būsenoje.

Elektrodinamikos skyrius, skirtas elektra įkrautų kūnų pusiausvyros sąlygoms tirti, vadinamas elektrostatika.

Kas yra elektros krūvis?
Kokie mokesčiai?

Su žodžiais elektra, elektros krūvis, elektros srovė jūs daug kartų susitikote ir sugebėjote prie jų priprasti. Bet pabandykite atsakyti į klausimą: „Kas yra elektros krūvis? Pati koncepcija mokestis- tai pagrindinė, pirminė sąvoka, kuri dabartiniame mūsų žinių išsivystymo lygyje negali būti redukuojama į jokias paprastesnes, elementarias sąvokas.

Pirmiausia pabandykime išsiaiškinti, ką reiškia teiginys: „Duotas kūnas ar dalelė turi elektros krūvį“.

Visi kūnai yra pastatyti iš mažiausių dalelių, kurios nedalomos į paprastesnes ir todėl vadinamos elementarus.

Elementariosios dalelės turi masę ir dėl to pagal dėsnį traukia viena kitą gravitacija. Didėjant atstumui tarp dalelių, gravitacinė jėga mažėja atvirkščiai proporcingai šio atstumo kvadratui. Dauguma elementariųjų dalelių, nors ir ne visos, taip pat turi savybę sąveikauti viena su kita jėga, kuri taip pat mažėja atvirkščiai atstumo kvadratui, tačiau ši jėga yra daug kartų didesnė už gravitacijos jėgą.

Taigi vandenilio atome, schematiškai parodytame 14.1 paveiksle, elektronas traukiamas į branduolį (protoną) jėga, 10 39 kartus didesne už gravitacinės traukos jėgą.

Jei dalelės sąveikauja tarpusavyje jėgomis, kurios mažėja didėjant atstumui taip pat, kaip ir visuotinės gravitacijos jėgos, bet daug kartų viršija gravitacijos jėgas, tada sakoma, kad šios dalelės turi elektros krūvį. Pačios dalelės vadinamos apmokestintas.

Yra dalelių be elektros krūvio, bet nėra elektros krūvio be dalelės.

Įkrautų dalelių sąveika vadinama elektromagnetinis.

Elektros krūvis lemia elektromagnetinės sąveikos intensyvumą, lygiai kaip masė lemia intensyvumą gravitacinės sąveikos.

Elementariosios dalelės elektros krūvis nėra specialus dalelės mechanizmas, kurį būtų galima pašalinti iš jos, suskaidyti į sudedamąsias dalis ir vėl surinkti. Elektros krūvio buvimas elektrone ir kitose dalelėse reiškia tik tam tikros jėgų sąveikos tarp jų egzistavimą.

Mes iš esmės nieko nežinome apie krūvį, jei nežinome šios sąveikos dėsnių. Žinios apie sąveikos dėsnius turėtų būti įtrauktos į mūsų supratimą apie krūvį. Šie dėsniai nėra paprasti ir jų neįmanoma išdėstyti keliais žodžiais. Todėl neįmanoma pateikti pakankamai patenkinamo trumpas apibrėžimas sąvoka elektros krūvis.

Du elektros krūvio požymiai.

Visi kūnai turi masę ir todėl traukia vienas kitą. Įkrauti kūnai gali vienas kitą ir pritraukti, ir atstumti. Šis jums žinomas svarbiausias faktas reiškia, kad gamtoje yra dalelių su priešingų ženklų elektros krūviais; Esant to paties ženklo krūviams, dalelės atstumia, o skirtingų ženklų atveju – traukia.

Elementariųjų dalelių krūvis - protonų, kurie yra visų atomų branduolių dalis, vadinami teigiamais, o krūvis elektronų- neigiamas. Vidinių skirtumų tarp teigiamų ir neigiamų krūvių nėra. Jei dalelių krūvių ženklai būtų atvirkštiniai, elektromagnetinės sąveikos pobūdis visiškai nepasikeistų.

elementarus krūvis.

Be elektronų ir protonų, yra dar keletas įkrautų elementariųjų dalelių tipų. Tačiau laisvoje būsenoje neribotą laiką gali egzistuoti tik elektronai ir protonai. Likusios įkrautos dalelės gyvena mažiau nei milijonines sekundės dalis. Jie gimsta greitų elementariųjų dalelių susidūrimo metu ir, egzistavę nežymiai, suyra, virsdami kitomis dalelėmis. Su šiomis dalelėmis susipažinsite 11 klasėje.

Dalelės, kurios neturi elektros krūvio, apima neutronas. Jo masė tik šiek tiek viršija protono masę. Neutronai kartu su protonais yra atomo branduolio dalis. Jei elementarioji dalelė turi krūvį, tai jos vertė yra griežtai apibrėžta.

įkrauti kūnai Elektromagnetinės jėgos gamtoje vaidina didžiulį vaidmenį dėl to, kad visų kūnų sudėtyje yra elektra įkrautų dalelių. Sudedamosios atomų dalys – branduoliai ir elektronai – turi elektros krūvį.

Tiesioginis elektromagnetinių jėgų poveikis tarp kūnų neaptinkamas, nes įprastos būsenos kūnai yra elektriškai neutralūs.

Bet kurios medžiagos atomas yra neutralus, nes jame esančių elektronų skaičius yra lygus protonų skaičiui branduolyje. Teigiamai ir neigiamai įkrautos dalelės yra sujungtos viena su kita elektros jėgomis ir sudaro neutralias sistemas.

Makroskopinis kūnas yra elektriškai įkrautas, jei jame yra perteklinis elementariųjų dalelių skaičius, turintis vieną krūvio ženklą. Taigi, neigiamas kūno krūvis atsiranda dėl elektronų skaičiaus pertekliaus, palyginti su protonų skaičiumi, o teigiamas krūvis atsiranda dėl elektronų trūkumo.

Norint gauti elektros krūvį turintį makroskopinį kūną, t.y., jį elektrifikuoti, reikia atskirti dalį neigiamo krūvio nuo su juo susieto teigiamo krūvio arba neigiamą krūvį perkelti į neutralų kūną.

Tai galima padaryti naudojant trintį. Jei šukomis pervesite sausus plaukus, tuomet nedidelė dalis judriausių įkrautų dalelių – elektronų pereis iš plauko į šukas ir įkraus jas neigiamai, o plaukai – teigiamai.

Mokesčių lygybė elektrifikuojant

Pasitelkiant patirtį galima įrodyti, kad įelektrinus trinties, abu kūnai įgyja priešingo ženklo, bet identiško dydžio krūvius.

Paimkime elektrometrą, ant kurio strypo pritvirtintas metalinis rutulys su skylute ir dvi plokšteles ant ilgų rankenų: viena iš ebonito, kita iš organinio stiklo. Trinantis viena į kitą plokštelės elektrinasi.

Įveskime vieną iš plokščių į sferą, neliesdami jos sienelių. Jei plokštelė yra teigiamai įkrauta, dalis elektronų iš adatos ir elektrometro strypo bus pritraukti prie plokštelės ir susikaupti vidiniame sferos paviršiuje. Tokiu atveju rodyklė bus teigiamai įkrauta ir atstumta nuo elektrometro strypo (14.2 pav., a).

Jei į rutulio vidų įvedama kita plokštelė, prieš tai pašalinus pirmąją, tada sferos ir strypo elektronai bus atstumti nuo plokštelės ir kaupsis pertekliumi ant rodyklės. Dėl to rodyklė nukryps nuo strypo, be to, tokiu pat kampu, kaip ir pirmame eksperimente.

Nuleidę abi plokštes į sferos vidų, rodyklės nukrypimo visai nerasime (14.2 pav., b). Tai įrodo, kad plokščių krūviai yra vienodo dydžio ir priešingo ženklo.

Kūnų elektrifikacija ir jos apraiškos. Sintetinių audinių trinties metu įvyksta žymi elektrifikacija. Nusirengus iš sintetinės medžiagos pagamintus marškinius sausame ore, galima išgirsti būdingą traškėjimą. Mažos kibirkštys šokinėja tarp įkrautų trinamųjų paviršių sričių.

Spaustuvėse spausdinant popierius įsielektrina, lapai sulimpa. Kad taip nenutiktų, įkrovimui nuleisti naudojami specialūs įtaisai. Tačiau artimai besiliečiančių kūnų elektrifikavimas kartais naudojamas, pavyzdžiui, įvairiose elektrokopijavimo mašinose ir kt.

Elektros krūvio tvermės dėsnis.

Patirtis elektrifikuojant plokštes įrodo, kad elektrifikuojant trintį, esami krūviai perskirstomi tarp kūnų, kurie anksčiau buvo neutralūs. Nedidelė dalis elektronų pereina iš vieno kūno į kitą. Tokiu atveju naujų dalelių neatsiranda, o anksčiau buvusios – neišnyksta.

Kai elektrifikuojamas kėbulas, elektros krūvio tvermės dėsnis. Šis dėsnis galioja sistemai, kuri neįeina iš išorės ir iš kurios neišeina įelektrintos dalelės, t.y. izoliuota sistema.

Izoliuotoje sistemoje išsaugoma algebrinė visų kūnų krūvių suma.

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

kur q 1, q 2 ir tt yra atskirų įkrautų kūnų krūviai.

Krūvio išsaugojimo įstatymas turi gilią prasmę. Jeigu įkrautų elementariųjų dalelių skaičius nekinta, tai krūvio tvermės dėsnis akivaizdus. Tačiau elementarios dalelės gali transformuotis viena į kitą, gimti ir išnykti, suteikdamos gyvybę naujoms dalelėms.

Tačiau visais atvejais įkrautos dalelės susidaro tik poromis, kurių krūviai yra vienodo modulio ir priešingo ženklo; įkrautos dalelės taip pat išnyksta tik poromis, virsdamos neutraliomis. Ir visais šiais atvejais algebrinė krūvių suma išlieka ta pati.

Krūvio tvermės dėsnio pagrįstumą patvirtina daugybės elementariųjų dalelių virsmų stebėjimai. Šis įstatymas išreiškia vieną iš labiausiai pagrindinės savybės elektros krūvis. Užtaiso išsaugojimo priežastis vis dar nežinoma.

Esė apie elektros inžineriją

Užbaigė: Romanas Agafonovas

Lugos agropramonės koledžas

Neįmanoma pateikti trumpo įkrovimo apibrėžimo, kuris būtų patenkinamas visais atžvilgiais. Esame įpratę rasti suprantamų paaiškinimų labai sudėtingiems dariniams ir procesams, tokiems kaip atomas, skystieji kristalai, molekulių pasiskirstymas greičiais ir pan. Tačiau pagrindinės, pagrindinės sąvokos, nedalomos į paprastesnes, kurios, pasak šiandienos mokslo, neturi jokio vidinio mechanizmo, negali būti trumpai paaiškinamos patenkinamai. Ypač jei objektai nėra tiesiogiai suvokiami mūsų pojūčiais. Būtent tokioms pagrindinėms sąvokoms priklauso elektros krūvis.

Pirmiausia pabandykime išsiaiškinti ne kas yra elektros krūvis, o kas slepiasi už teiginio, duotas kūnas ar dalelė turi elektros krūvį.

Jūs žinote, kad visi kūnai yra pastatyti iš mažiausių, nedalomų į paprastesnes (kiek dabar žinomas mokslas) daleles, kurios todėl vadinamos elementariomis. Visos elementarios dalelės turi masę ir dėl to jos traukia viena kitą. Pagal visuotinės gravitacijos dėsnį, traukos jėga mažėja santykinai lėtai, kai atstumas tarp jų didėja: atvirkščiai proporcingas atstumo kvadratui. Be to, dauguma elementariųjų dalelių, nors ir ne visos, turi savybę sąveikauti viena su kita jėga, kuri taip pat mažėja atvirkščiai, atsižvelgiant į atstumo kvadratą, tačiau ši jėga yra didžiulis skaičius, kelis kartus didesnis už gravitacijos jėgą. Taigi vandenilio atome, schematiškai parodytame 1 paveiksle, elektronas traukiamas į branduolį (protoną) jėga, 1039 kartus didesne už gravitacinės traukos jėgą.

Jei dalelės sąveikauja tarpusavyje jėgomis, kurios lėtai mažėja didėjant atstumui ir yra daug kartų didesnės už visuotinės gravitacijos jėgas, tada sakoma, kad šios dalelės turi elektros krūvį. Pačios dalelės vadinamos įkrautomis. Yra dalelių be elektros krūvio, bet nėra elektros krūvio be dalelės.

Sąveika tarp įkrautų dalelių vadinama elektromagnetine. Kai sakome, kad elektronai ir protonai yra elektriškai įkrauti, tai reiškia, kad jie gali sąveikauti tam tikro tipo (elektromagnetiniu), ir nieko daugiau. Dalelių krūvio nebuvimas reiškia, kad jis neaptinka tokios sąveikos. Elektros krūvis lemia elektromagnetinės sąveikos intensyvumą, lygiai kaip masė – gravitacinės sąveikos intensyvumą. Elektros krūvis yra antra pagal svarbą elementariųjų dalelių charakteristika (po masės), nulemianti jų elgesį aplinkiniame pasaulyje.

Šiuo būdu

Elektros krūvis yra fizinis skaliarinis dydis, apibūdinantis dalelių ar kūnų savybę sąveikauti su elektromagnetinėmis jėgomis.

Elektros krūvis žymimas raidėmis q arba Q.

Kaip ir mechanikoje dažnai vartojama materialaus taško sąvoka, leidžianti gerokai supaprastinti daugelio problemų sprendimą, taip ir tiriant krūvių sąveiką taškinio krūvio sąvoka pasirodo esanti efektyvi. Taškinis krūvis yra įkrautas kūnas, kurio matmenys yra daug mažesni už atstumą nuo šio kūno iki stebėjimo taško ir kitų įkrautų kūnų. Visų pirma, jei kalbame apie dviejų taškinių krūvių sąveiką, tada darome prielaidą, kad atstumas tarp dviejų nagrinėjamų įkrautų kūnų yra daug didesnis nei jų linijiniai matmenys.

Elementariosios dalelės elektros krūvis nėra specialus dalelės „mechanizmas“, kurį būtų galima iš jos pašalinti, suskaidyti į sudedamąsias dalis ir vėl surinkti. Elektros krūvio buvimas elektrone ir kitose dalelėse reiškia tik tam tikros sąveikos tarp jų egzistavimą.

Gamtoje yra dalelių su priešingų ženklų krūviais. Protono krūvis vadinamas teigiamu, o elektrono – neigiamu. Teigiamas dalelės krūvio ženklas, žinoma, nereiškia, kad jis turi ypatingų pranašumų. Dviejų ženklų krūvių įvedimas tiesiog išreiškia faktą, kad įkrautos dalelės gali ir pritraukti, ir atstumti. Dalelės, turinčios tą patį krūvio ženklą, atstumia viena kitą, o skirtingais ženklais – traukia.

Nėra paaiškinimo, kodėl dabar egzistuoja dviejų tipų elektros krūviai. Bet kokiu atveju esminių skirtumų tarp teigiamų ir neigiamų krūvių nerasta. Jei dalelių elektrinių krūvių ženklai būtų atvirkštiniai, elektromagnetinės sąveikos prigimtis gamtoje nepasikeistų.

Teigiami ir neigiami krūviai visatoje yra labai gerai kompensuojami. Ir jei Visata yra baigtinė, tada jos bendras elektros krūvis, greičiausiai, yra lygus nuliui.

Įspūdingiausias dalykas yra tai, kad visų elementariųjų dalelių elektros krūvis yra visiškai vienodas absoliučia verte. Yra minimalus krūvis, vadinamas elementariuoju, kurį turi visos įkrautos elementarios dalelės. Krūvis gali būti teigiamas, kaip protonas, arba neigiamas, kaip elektronas, tačiau krūvio modulis visais atvejais yra vienodas.

Neįmanoma atskirti dalies krūvio, pavyzdžiui, nuo elektrono. Tai turbūt pats nuostabiausias dalykas. Jokia šiuolaikinė teorija negali paaiškinti, kodėl visų dalelių krūviai yra vienodi, ir negali apskaičiuoti minimalaus elektros krūvio vertės. Jis nustatomas eksperimentiškai įvairių eksperimentų pagalba.

1960-aisiais, kai naujai atrastų elementariųjų dalelių skaičius pradėjo grėsmingai augti, buvo iškelta hipotezė, kad visos stipriai sąveikaujančios dalelės yra sudėtinės. Daugiau pagrindinės dalelės buvo vadinami kvarkais. Įspūdingai pasirodė, kad kvarkai turėtų turėti dalinį elektros krūvį: 1/3 ir 2/3 elementariojo krūvio. Protonams ir neutronams sukurti pakanka dviejų rūšių kvarkų. O didžiausias jų skaičius, matyt, neviršija šešių.

Neįmanoma sukurti makroskopinio elektros krūvio vieneto etalono, panašaus į ilgio etaloną – metrą, dėl neišvengiamo krūvio nutekėjimo. Būtų natūralu elektronų krūvį imti kaip vienetą (taip dabar daroma atomų fizikoje). Tačiau Kulono laikais elektrono egzistavimas gamtoje dar nebuvo žinomas. Be to, elektronų krūvis yra per mažas, todėl jį sunku naudoti kaip atskaitą.

Yra dviejų rūšių elektros krūviai, paprastai vadinami teigiamais ir neigiamais. Teigiamai įkrauti kūnai yra tie, kurie veikia kitus įkrautus kūnus taip pat, kaip stiklas, elektrifikuotas dėl trinties prieš šilką. Neigiamai įkrauti kūnai yra tie, kurie veikia taip pat, kaip ebonitas, elektrifikuotas dėl trinties su vilna. Pavadinimas „teigiamas“ stiklo krūviams ir „neigiamas“ ebonito įkrovoms pasirinkti yra visiškai atsitiktinis.

Krūvis gali būti perduodamas (pavyzdžiui, tiesioginio kontakto būdu) iš vieno kūno į kitą. Skirtingai nuo kūno masės, elektros krūvis nėra būdinga tam tikro kūno savybė. Tas pats kūnas skirtingomis sąlygomis gali turėti skirtingą krūvį.

Kaip krūviai atstumia, kitaip nei krūviai traukia. Tai taip pat parodo esminį skirtumą tarp elektromagnetinių ir gravitacinių jėgų. Gravitacinės jėgos visada yra traukos jėgos.

Svarbi elektros krūvio savybė yra jo diskretiškumas. Tai reiškia, kad yra koks nors mažiausias, universalus, toliau nedalomas elementarus krūvis, todėl bet kurio kūno krūvis q yra šio elementariojo krūvio kartotinis:

kur N yra sveikas skaičius, e yra elementariojo krūvio reikšmė. Remiantis šiuolaikinėmis koncepcijomis, šis krūvis skaitine prasme yra lygus elektronų krūviui e = 1,6∙10-19 C. Kadangi elementariojo krūvio dydis yra labai mažas, daugumos stebimų ir praktikoje naudojamų įkrautų kūnų skaičius N yra labai didelis, o diskretiškas krūvio kitimo pobūdis nepasireiškia. Todėl manoma, kad normaliomis sąlygomis kūnų elektros krūvis kinta beveik nuolat.

Elektros krūvio tvermės dėsnis.

Uždaroje sistemoje bet kokiai sąveikai algebrinė elektros krūvių suma išlieka pastovi:

Izoliuota (arba uždara) sistema vadinsime kūnų sistemą, į kurią iš išorės neįvedami ir iš jos nepašalinami jokie elektros krūviai.

Niekur ir niekada gamtoje neatsiranda ir neišnyksta to paties ženklo elektros krūvis. Teigiamo elektros krūvio atsiradimą visada lydi neigiamas krūvis, lygus absoliučia verte. Nei teigiamas, nei neigiamas krūvis negali išnykti atskirai, jie gali tik vienas kitą neutralizuoti, jei yra vienodi absoliučia verte.

Taigi elementarios dalelės gali transformuotis viena į kitą. Tačiau visada, kai gimsta įkrautos dalelės, atsiranda poros dalelių su priešingo ženklo krūviais. Taip pat galima stebėti kelių tokių porų gimimą vienu metu. Įkrautos dalelės išnyksta, virsdamos neutraliomis, taip pat tik poromis. Visi šie faktai nekelia abejonių dėl griežto elektros krūvio tvermės dėsnio įgyvendinimo.

Elektros krūvio išsaugojimo priežastis vis dar nežinoma.

Kūno elektrifikacija

Makroskopiniai kūnai, kaip taisyklė, yra elektriškai neutralūs. Bet kurios medžiagos atomas yra neutralus, nes jame esančių elektronų skaičius yra lygus protonų skaičiui branduolyje. Teigiamai ir neigiamai įkrautos dalelės yra sujungtos viena su kita elektros jėgomis ir sudaro neutralias sistemas.

Didelis kūnas įkraunamas, kai jame yra elementariųjų dalelių, turinčių tą patį krūvio ženklą, perteklius. Neigiamas kūno krūvis atsiranda dėl elektronų pertekliaus, palyginti su protonais, o teigiamas – dėl jų trūkumo.

Norint gauti elektra įkrautą makroskopinį kūną arba, kaip sakoma, jį elektrifikuoti, reikia atskirti dalį neigiamo krūvio nuo su juo susieto teigiamo krūvio.

Lengviausias būdas tai padaryti yra trintis. Jei šukomis perbrauksite per plaukus, tada nedidelė dalis judriausių įkrautų dalelių – elektronų – pereis iš plauko į šukas ir įkraus jas neigiamai, o plaukai – teigiamai. Įsielektrinus trinties, abu kūnai įgyja priešingo ženklo krūvius, bet vienodo dydžio.

Trinties būdu labai lengva elektrifikuoti kūnus. Tačiau paaiškinti, kaip tai vyksta, pasirodė labai sudėtinga užduotis.

1 versija. Elektrifikuojant kūnus svarbus glaudus jų kontaktas. Elektros jėgos sulaiko elektronus kūno viduje. Tačiau skirtingoms medžiagoms šios jėgos skiriasi. Glaudžiai kontaktuojant nedidelė dalis elektronų medžiagos, kurioje elektronų ryšys su kūnu gana silpnas, pereina į kitą kūną. Šiuo atveju elektronų poslinkiai neviršija tarpatominių atstumų dydžių (10-8 cm). Bet jei kūnai bus atskirti, bus apmokestinti abu. Kadangi kūnų paviršiai niekada nebūna idealiai lygūs, perėjimui būtinas glaudus kūnų kontaktas užsimezga tik mažose paviršių vietose. Kai kūnai trinasi vienas į kitą, padidėja glaudaus kontakto sričių skaičius, todėl bendras įkrautų dalelių, pereinančių iš vieno kūno į kitą, skaičius. Bet neaišku, kaip elektronai gali judėti tokiose nelaidžiose medžiagose (izoliatoriuose), kaip ebonitas, organinis stiklas ir kt. Jie yra sujungti neutraliomis molekulėmis.

2 versija. Joninio kristalo LiF (izoliatoriaus) pavyzdyje šis paaiškinimas atrodo taip. Formuojantis kristalui atsiranda įvairių defektų, ypač laisvos vietos – neužpildytos vietos kristalinės gardelės mazguose. Jei teigiamų ličio jonų ir neigiamų fluoro jonų laisvų vietų skaičius nėra vienodas, tada formuojantis kristalas bus įkraunamas pagal tūrį. Tačiau viso krūvio negalima ilgai laikyti kristale. Ore visada yra tam tikras kiekis jonų, ir kristalas juos ištrauks iš oro, kol kristalo krūvis bus neutralizuotas jonų sluoksniu ant jo paviršiaus. Skirtingi izoliatoriai turi skirtingus erdvės krūvius, todėl ir paviršinių jonų sluoksnių krūviai yra skirtingi. Trinties metu paviršiniai jonų sluoksniai susimaišo, o atsiskyrus izoliatoriams, kiekvienas iš jų pasikrauna.

O ar du identiški izoliatoriai gali įsielektrinti trinties metu, pavyzdžiui, tie patys LiF kristalai? Jei jie turi tuos pačius vidinius erdvės krūvius, tada ne. Tačiau jie taip pat gali turėti skirtingus vidinius krūvius, jei kristalizacijos sąlygos buvo skirtingos ir atsirado skirtingas laisvų darbo vietų skaičius. Kaip parodė patirtis, identiškų rubino, gintaro ir kt. kristalų trinties metu iš tiesų gali įvykti elektrifikacija. Tačiau šis paaiškinimas vargu ar visais atvejais yra teisingas. Jei kūnai susideda, pavyzdžiui, iš molekulinių kristalų, tada laisvų darbo vietų atsiradimas juose neturėtų sukelti kūno įkrovimo.

Kitas kūnų elektrifikavimo būdas yra įvairių spindulių (ypač ultravioletinių, rentgeno ir γ spindulių) poveikis. Šis metodas yra efektyviausias metalams elektrifikuoti, kai veikiant spinduliuotei iš metalo paviršiaus išmušami elektronai, o laidininkas įgauna teigiamą krūvį.

Elektrifikacija per įtaką. Laidininkas įkraunamas ne tik susilietus su įkrautu kūnu, bet ir tada, kai jis yra tam tikru atstumu. Panagrinėkime šį reiškinį išsamiau. Lengvus popieriaus lapus pakabiname ant izoliuoto laidininko (3 pav.). Jei laidininkas iš pradžių nėra įkrautas, lapai bus nenukrypę. Dabar eikime prie laidininko su izoliuotu metaliniu rutuliu, stipriai įkrautu, pavyzdžiui, stikline lazdele. Pamatysime, kad korpuso galuose, taškuose a ir b, pakabinti lakštai yra nukrypę, nors įkrautas kūnas laidininko neliečia. Laidininkas buvo įkraunamas per įtaką, todėl pats reiškinys buvo vadinamas „elektrifikacija per įtaką“ arba „elektrine indukcija“. Elektros indukcijos būdu gauti krūviai vadinami indukuotais arba indukuotais. Lapai, pakabinti netoli kūno vidurio, taškuose a' ir b', nenukrypsta. Tai reiškia, kad indukuoti krūviai atsiranda tik kūno galuose, o jo vidurys lieka neutralus arba neįkrautas. Atnešus elektrifikuoto stiklo strypą prie taškuose a ir b pakabintų lakštų, nesunku įsitikinti, kad taško b lakštai nuo jo atstumiami, o taške a esantys lakštai pritraukiami. Tai reiškia, kad nutolusiame laidininko gale atsiranda to paties ženklo krūvis kaip ir ant rutulio, o kitokio ženklo krūviai – ant šalia esančių dalių. Išėmę įkrautą rutulį pamatysime, kad lakštai nukris. Reiškinys vyksta visiškai analogiškai, jei eksperimentas kartojamas įkraunant kamuoliuką neigiamai (pavyzdžiui, sandarinimo vaško pagalba).

Elektroninės teorijos požiūriu šie reiškiniai lengvai paaiškinami laisvųjų elektronų buvimu laidininke. Kai laidininkas veikia teigiamai, elektronai pritraukiami prie jo ir kaupiasi artimiausiame laidininko gale. Ant jo yra tam tikras skaičius „perteklinių“ elektronų, o ši laidininko dalis įkraunama neigiamai. Tolimajame gale trūksta elektronų, taigi ir teigiamų jonų perteklius: čia atsiranda teigiamas krūvis.

Atvedus neigiamai įkrautą kūną prie laidininko, elektronai kaupiasi atokiame gale, o artimiausiame gale gaunamas teigiamų jonų perteklius. Pašalinus krūvį, sukeliantį elektronų judėjimą, jie vėl paskirstomi per laidininką, kad visos jo dalys vis dar būtų neįkrautos.

Krūvių judėjimas išilgai laidininko ir jų kaupimasis jo galuose tęsis tol, kol laidininko galuose susidarančių perteklinių krūvių poveikis subalansuos tas iš rutulio kylančias elektrines jėgas, kurių įtakoje vyksta elektronų persiskirstymas. Krūvio nebuvimas kūno viduryje rodo, kad jėgos, kylančios iš rutulio, čia yra subalansuotos, o jėgos, kuriomis laidininko galuose susikaupę pertekliniai krūviai veikia laisvuosius elektronus.

Sukeltus krūvius galima atskirti, jei, esant įkrautam kūnui, laidininkas padalinamas į dalis. Tokia patirtis parodyta fig. 4. Tokiu atveju išstumti elektronai nebegali grįžti atgal, pašalinus įkrautą rutulį; kadangi tarp abiejų laidininko dalių yra dielektrikas (oras). Elektronų perteklius pasiskirsto visoje kairėje pusėje; elektronų trūkumas taške b iš dalies papildomas iš taško b ' srities, kad kiekviena laidininko dalis būtų įkrauta: kairė - su krūviu, priešingu rutulio krūviui, dešinė - su to paties pavadinimo užtaisu kaip ir kamuoliuko užtaisas. Taškuose a ir b skiriasi ne tik lapai, bet ir tie lakštai, kurie anksčiau liko nejudantys taškuose a' ir b'.

Burovas L.I., Strelchenya V.M. Fizika nuo A iki Z: studentams, stojantiesiems, dėstytojams. - Minskas: Paradoksas, 2000. - 560 p.

Myakishev G.Ya. Fizika: elektrodinamika. 10-11 langelių: vadovėlis. Už nuodugnų fizikos tyrimą /G.Ya. Myakishev, A.Z. Sinyakovas, B.A. Slobodskovas. - M.Zh Drofa, 2005. - 476 p.

Fizika: Proc. pašalpa 10 langelių. mokykla ir užsiėmimai su gilinimu. studijuoti fizikai / O. F. Kabardinas, V. A. Orlovas, E. E. Evenčikas ir kt.; Red. A. A. Pinskis. - 2 leidimas. – M.: Švietimas, 1995. – 415 p.

Pradinis fizikos vadovėlis: studijų vadovas. 3 tomuose / Red. G.S. Landsbergis: T. 2. Elektra ir magnetizmas. - M: FIZMATLIT, 2003. - 480 p.

Jei ant popieriaus lapo patrinsite stiklinę lazdelę, lazda įgis savybę pritraukti „sultono“ lapus, pūkus, plonas vandens sroves. Šukuojant sausus plaukus plastikinėmis šukomis plaukai pritraukiami prie šukos. Šiuose paprastuose pavyzdžiuose susiduriame su jėgų, vadinamų elektrinėmis, pasireiškimu.

Kūnai ar dalelės, kurie veikia aplinkinius objektus elektros jėgomis, vadinami įkrautais arba elektrifikuotais. Pavyzdžiui, minėtas stiklo strypas, patrynus į popieriaus lapą, įsielektrina.

Dalelės turi elektrinį krūvį, jei sąveikauja viena su kita per elektros jėgas. Didėjant atstumui tarp dalelių, elektros jėgos mažėja. Elektrinės jėgos yra daug kartų didesnės už visuotinės gravitacijos jėgas.

Elektros krūvis yra fizinis dydis, lemiantis elektromagnetinės sąveikos intensyvumą.

Elektromagnetinė sąveika yra sąveika tarp įkrautų dalelių arba kūnų.

Elektros krūviai skirstomi į teigiamus ir neigiamus. Teigiamą krūvį turi stabilios elementarios dalelės – protonai ir pozitronai, taip pat metalų atomų jonai ir kt. Stabilūs neigiamo krūvio nešėjai yra elektronas ir antiprotonas.

Yra elektriškai neįkrautos dalelės, tai yra neutralios: neutronas, neutrinas. Šios dalelės nedalyvauja elektrinėje sąveikoje, nes jų elektros krūvis lygus nuliui. Yra dalelių be elektros krūvio, bet nėra elektros krūvio be dalelės.

Ant šilku įtrinto stiklo kyla teigiami krūviai. Ant ebonito, nuskuręs ant kailio – neigiami krūviai. Dalelės atstumia to paties ženklo krūviais (kaip ir krūviais), o su skirtingais ženklais (priešingais krūviais) dalelės traukia.

Visi kūnai sudaryti iš atomų. Atomai susideda iš teigiamai įkrauto atomo branduolio ir neigiamo krūvio elektronų, kurie juda aplink atomo branduolį. Atomo branduolys susideda iš teigiamai įkrautų protonų ir neutralių dalelių – neutronų. Krūviai atome pasiskirsto taip, kad visas atomas būtų neutralus, tai yra, atomo teigiamų ir neigiamų krūvių suma yra lygi nuliui.

Elektronai ir protonai yra bet kurios medžiagos dalis ir yra mažiausios stabilios elementarios dalelės. Šios dalelės laisvoje būsenoje gali egzistuoti neribotą laiką. Elektrono ir protono elektrinis krūvis vadinamas elementariuoju krūviu.

Elementarusis krūvis yra mažiausias krūvis, kurį turi visos įkrautos elementarios dalelės. Protono elektros krūvis lygus absoliučioji vertė elektrono krūvis:

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

Bet kurio krūvio vertė yra elementaraus krūvio, tai yra elektrono krūvio, absoliučios vertės kartotinis. Elektronas vertime iš graikų kalbos elektronas – gintaras, protonas – iš graikų protos – pirmasis, neutronas iš lotyniško neutrum – nei vienas, nei kitas.

Paprasti įvairių kūnų elektrifikavimo eksperimentai iliustruoja šiuos dalykus.

1. Yra dviejų tipų krūviai: teigiami (+) ir neigiami (-). Teigiamas krūvis atsiranda, kai stiklas trinamas į odą ar šilką, o neigiamas – kai gintaras (arba ebonitas) trinamas į vilną.

2. Mokesčiai (arba įkrauti kūnai) bendrauti tarpusavyje. Mokesčiai to paties pavadinimo atstumti ir skirtingai nei kaltinimai yra traukiami.

3. Elektrifikacijos būsena gali būti perkelta iš vieno kūno į kitą, kuri yra susijusi su elektros krūvio perkėlimu. Tokiu atveju į kūną gali būti perkeltas didesnis ar mažesnis krūvis, t.y., krūvis turi reikšmę. Įsielektrinus trinties, abu kūnai įgyja krūvį, vienas yra teigiamas, o kitas neigiamas. Reikėtų pabrėžti, kad trinties elektrifikuotų kūnų krūvių absoliučios vertės yra lygios, o tai patvirtina daugybė krūvių matavimų naudojant elektrometrus.

Paaiškinti, kodėl trinties metu kūnai elektrifikuojami (t. y. įkraunami), tapo įmanoma po elektrono atradimo ir atomo sandaros tyrimo. Kaip žinote, visos medžiagos yra sudarytos iš atomų; atomai savo ruožtu susideda iš elementariųjų dalelių – neigiamai įkrautų elektronų, teigiamai įkrautas protonų ir neutralios dalelės - neutronų. Elektronai ir protonai yra elementarių (minimalių) elektros krūvių nešėjai.

elementarus elektros krūvis ( e) - tai mažiausias teigiamas arba neigiamas elektros krūvis, lygus elektrono krūvio dydžiui:

e = 1.6021892(46) 10 -19 C.

Įkrautų elementariųjų dalelių yra daug ir beveik visos turi krūvį. +e arba -e, tačiau šios dalelės yra labai trumpalaikės. Jie gyvena mažiau nei milijonąją sekundės dalį. Laisvoje būsenoje neribotą laiką egzistuoja tik elektronai ir protonai.

Protonai ir neutronai (nukleonai) sudaro teigiamai įkrautą atomo branduolį, aplink kurį sukasi neigiamai įkrauti elektronai, kurių skaičius lygus protonų skaičiui, todėl visas atomas yra elektrinė.

Normaliomis sąlygomis kūnai, susidedantys iš atomų (arba molekulių), yra elektriškai neutralūs. Tačiau trinties procese kai kurie elektronai, palikę savo atomus, gali pereiti iš vieno kūno į kitą. Šiuo atveju elektronų poslinkiai neviršija tarpatominių atstumų dydžių. Bet jei kūnai atsiskiria po trinties, tada jie bus įkrauti; kai kuriuos savo elektronus padovanojęs kūnas bus teigiamai įkrautas, o juos įsigijęs – neigiamai.

Taigi kūnai įsielektrina, tai yra, jie gauna elektros krūvį, kai praranda arba įgyja elektronų. Kai kuriais atvejais elektrifikacija vyksta dėl jonų judėjimo. Nauji elektros krūviai šiuo atveju neatsiranda. Tarp elektrifikuotų kūnų yra tik turimų krūvių padalijimas: dalis neigiamų krūvių pereina iš vieno kūno į kitą.

Mokesčio apibrėžimas.

Reikia pabrėžti, kad krūvis yra neatskiriama dalelės savybė. Galima įsivaizduoti dalelę be krūvio, bet neįmanoma įsivaizduoti krūvio be dalelės.

Įkrautos dalelės pasireiškia traukimu (priešingi krūviai) arba atstūmimu (to paties pavadinimo krūviais) jėgomis, kurios yra daug dydžių kategorijų didesnės nei gravitacinės. Taigi elektrono elektrinio pritraukimo prie branduolio jėga vandenilio atome yra 10 39 kartus didesnė už šių dalelių gravitacinio traukos jėgą. Įkrautų dalelių sąveika vadinama elektromagnetinė sąveika, o elektros krūvis lemia elektromagnetinės sąveikos intensyvumą.

AT šiuolaikinė fizika mokestis apibrėžiamas taip:

Elektros krūvis- tai fizinis dydis, kuris yra elektrinio lauko šaltinis, per kurį vyksta dalelių sąveika su krūviu.

Elektros krūvis- fizikinis dydis, apibūdinantis kūnų gebėjimą įsilieti į elektromagnetinę sąveiką. Matuota Kulonu.

elementarus elektros krūvis- mažiausias elementariųjų dalelių krūvis (protono ir elektrono krūvis).

Kūnas turi krūvį, reiškia, kad jame yra papildomų elektronų arba jų trūksta. Šis mokestis yra pažymėtas q=ne. (jis lygus elementariųjų krūvių skaičiui).

elektrifikuoti kūną- sukurti elektronų perteklių ir trūkumą. Būdai: elektrifikavimas trinties būdu ir elektrifikavimas kontaktiniu būdu.

tiksliai nustatyti aušrą e – kūno krūvis, kurį galima laikyti materialiu tašku.

bandomasis mokestis() – taškas, mažas krūvis, būtinai teigiamas – naudojamas elektriniam laukui tirti.

Krūvio išsaugojimo dėsnis:izoliuotoje sistemoje visų kūnų krūvių algebrinė suma išlieka pastovi bet kokiai šių kūnų tarpusavio sąveikai.

Kulono dėsnis:dviejų taškinių krūvių sąveikos jėgos yra proporcingos šių krūvių sandaugai, atvirkščiai proporcingos atstumo tarp jų kvadratui, priklauso nuo terpės savybių ir yra nukreiptos išilgai tiesės, jungiančios jų centrus.

, kur

F / m, C 2 / nm 2 - dielektrikas. greitas. vakuumas

– susijęs. dielektrinė konstanta (>1)

- absoliutus dielektrinis pralaidumas. aplinkos

Elektrinis laukas- materialioji terpė, per kurią vyksta elektros krūvių sąveika.

Elektrinio lauko savybės:

Elektrinio lauko charakteristikos:

įtampa(E) yra vektorinis dydis, lygus jėgai, veikiančiai tam tikrame taške esantį vienetinį bandomąjį krūvį.

Matuojama N/C.

Kryptis- tas pats kaip ir veikimo jėga.

įtampa nepriklauso nei dėl galios, nei dėl bandomojo kaltinimo dydžio.

Elektrinių laukų superpozicija: kelių krūvių sukuriamo lauko stiprumas lygus kiekvieno krūvio lauko stiprių vektorinei sumai:

Grafiškai Elektroninis laukas vaizduojamas naudojant įtempimo linijas.

įtempimo linija- tiesė, kurios liestinė kiekviename taške sutampa su įtempimo vektoriaus kryptimi.

Streso linijos savybės: jie nesikerta, per kiekvieną tašką galima nubrėžti tik vieną liniją; jie neužsidaro, palieka teigiamą krūvį ir įveda neigiamą arba išsisklaido iki begalybės.

Laukų tipai:

Vienodas elektrinis laukas- laukas, kurio intensyvumo vektorius kiekviename taške yra vienodas absoliučia reikšme ir kryptimi.

Netolygus elektrinis laukas- laukas, kurio intensyvumo vektorius kiekviename taške nėra vienodas absoliučia reikšme ir kryptimi.

Nuolatinis elektrinis laukas– įtempimo vektorius nekinta.

Nepastovus elektrinis laukas- keičiasi įtempimo vektorius.

Elektrinio lauko darbas perkelti krūvį.

, kur F yra jėga, S yra poslinkis, - kampas tarp F ir S.

Vienodam laukui: jėga yra pastovi.

Darbas nepriklauso nuo trajektorijos formos; darbas, atliktas norint judėti uždaru keliu, yra lygus nuliui.

Nehomogeniškam laukui:

Elektrinio lauko potencialas- darbo, kurį atlieka laukas, perkeldamas bandomąjį elektros krūvį į begalybę, santykis su šio krūvio dydžiu.

-potencialus yra lauko charakteristika. Matuojama voltais

Potencialus skirtumas:

, tada

, reiškia

-potencialus gradientas.

Vienalyčiam laukui: potencialų skirtumas - Įtampa:

. Jis matuojamas voltais, prietaisai – voltmetrais.

Elektrinė talpa- kūnų gebėjimas kaupti elektros krūvį; krūvio ir potencialo santykis, kuris tam tikram laidininkui visada yra pastovus.

Nepriklauso nuo įkrovos ir nepriklauso nuo potencialo. Bet tai priklauso nuo laidininko dydžio ir formos; apie terpės dielektrines savybes.

, kur r yra dydis,

- terpės pralaidumas aplink kūną.

Elektrinė talpa padidėja, jei šalia yra kokių nors kūnų – laidininkų ar dielektrikų.

Kondensatorius- įtaisas, skirtas kaupti krūvį. Elektrinė talpa:

Plokščiasis kondensatorius- dvi metalinės plokštės su dielektriku tarp jų. Plokščiojo kondensatoriaus talpa:

, kur S yra plokščių plotas, d yra atstumas tarp plokščių.

Įkrauto kondensatoriaus energija yra lygus darbui, kurį atlieka elektrinis laukas perkeliant krūvį iš vienos plokštės į kitą.

Mažo mokesčio pervedimas

, įtampa pasikeis į

, darbai bus atlikti

. Nes

ir C \u003d const,

. Tada

. Integruojame:

Elektrinio lauko energija:

, kur V = Sl yra tūris, kurį užima elektrinis laukas

Dėl nehomogeniško lauko:

Tūrinio elektrinio lauko tankis:

. Matuojama J/m3.

elektrinis dipolis- sistema, susidedanti iš dviejų vienodų, bet priešingo ženklo taškinių elektros krūvių, esančių tam tikru atstumu vienas nuo kito (dipolio ranka -l).

Pagrindinė dipolio savybė yra dipolio momentas yra vektorius, lygus dipolio krūvio ir rankos sandaugai, nukreiptas iš neigiamo krūvio į teigiamą. Žymima

. Matuojama kulonais.

Dipolis vienodame elektriniame lauke.

Jėgos, veikiančios kiekvieną dipolio krūvį, yra šios:

. Šios jėgos yra nukreiptos priešingai ir sukuria jėgų poros momentą - sukimo momentą:, kur

M – sukimo momentas F – dipolį veikiančios jėgos

d– arm arm l– dipolio ranka

p– dipolio momentas E– intensyvumas

- kampas tarp p Eq - krūvis

Veikiant sukimo momentui, dipolis pasisuks ir nusistovi įtempimo linijų kryptimi. Vektoriai pi ir E bus lygiagretūs ir vienakrypčiai.

Dipolis nehomogeniškame elektriniame lauke.

Yra sukimo momentas, todėl dipolis pasisuks. Tačiau jėgos bus nelygios, o dipolis pasislinks ten, kur jėga didesnė.

-įtampos gradientas. Kuo didesnis įtempimo gradientas, tuo didesnė šoninė jėga, kuri atitraukia dipolį. Dipolis yra orientuotas išilgai jėgos linijų.

Dipolio savas laukas.

Bet. Tada:

Tegul dipolis yra taške O, o jo rankena yra maža. Tada:

Formulė buvo gauta atsižvelgiant į:

Taigi potencialų skirtumas priklauso nuo pusės kampo, kuriame matomi dipolio taškai, sinuso ir dipolio momento projekcijos į tiesę, jungiančią šiuos taškus.

Dielektrikai elektriniame lauke.

Dielektrinis- medžiaga, kuri neturi laisvų krūvių, todėl nelaidžia elektros srovės. Tačiau iš tikrųjų laidumas egzistuoja, tačiau jis yra nereikšmingas.

Dielektrikų klasės:

su polinėmis molekulėmis (vanduo, nitrobenzenas): molekulės nėra simetriškos, teigiamų ir neigiamų krūvių masės centrai nesutampa, vadinasi, jos turi dipolio momentą net ir tuo atveju, kai nėra elektrinio lauko.

su nepolinėmis molekulėmis (vandenilis, deguonis): molekulės yra simetriškos, teigiamų ir neigiamų krūvių masės centrai sutampa, vadinasi, nesant elektrinio lauko jos neturi dipolio momento.

kristalinis (natrio chloridas): dviejų subgardelių, kurių viena yra teigiamai, o kita neigiamai, derinys; nesant elektrinio lauko, suminis dipolio momentas lygus nuliui.

Poliarizacija- erdvinio krūvių atskyrimo procesas, surištų krūvių atsiradimas dielektriko paviršiuje, dėl kurio susilpnėja laukas dielektriko viduje.

Poliarizacijos būdai:

1 būdas – elektrocheminė poliarizacija:

Ant elektrodų - katijonų ir anijonų judėjimas link jų, medžiagų neutralizavimas; susidaro teigiamų ir neigiamų krūvių sritys. Srovė palaipsniui mažėja. Neutralizacijos mechanizmo nustatymo greitis apibūdinamas atsipalaidavimo laiku - tai laikas, per kurį poliarizacijos EML padidės nuo 0 iki didžiausio nuo lauko taikymo momento. = 10 -3 -10 -2 s.

2 būdas – orientacinė poliarizacija:

Dielektriko paviršiuje susidaro nekompensuotos polinės, t.y. atsiranda poliarizacija. Įtempimas dielektriko viduje yra mažesnis nei išorinis. Atsipalaidavimo laikas: = 10 -13 -10 -7 s. Dažnis 10 MHz.

3 krypčių elektroninė poliarizacija:

Būdinga nepolinėms molekulėms, kurios tampa dipoliais. Atsipalaidavimo laikas: = 10 -16 -10 -14 s. Dažnis 10 8 MHz.

4 krypčių joninė poliarizacija:

Dvi gardelės (Na ir Cl) yra pasislinkusios viena kitos atžvilgiu.

Atsipalaidavimo laikas:

5 metodas – mikrostruktūrinė poliarizacija:

Tai būdinga biologinėms struktūroms, kai pakaitomis keičiasi įkrauti ir neįkrauti sluoksniai. Pusiau laidžiose arba jonams nepralaidžiose pertvarose vyksta jonų persiskirstymas.

Atsipalaidavimo laikas: \u003d 10 -8 -10 -3 s. Dažnis 1 kHz

Skaitmeninės poliarizacijos laipsnio charakteristikos:

Elektra yra tvarkingas laisvųjų krūvių judėjimas materijoje arba vakuume.

Elektros srovės egzistavimo sąlygos:

nemokamų mokesčių buvimas

elektrinio lauko buvimas, t.y. šiuos kaltinimus veikiančios jėgos

Srovės stiprumas- vertė, lygi krūviui, praeinančiam per bet kurį laidininko skerspjūvį per laiko vienetą (1 sekundę)

Matuojama amperais.

n – krūvių koncentracija

q yra mokesčio dydis

S- laidininko skerspjūvio plotas

- kryptingo dalelių judėjimo greitis.

Įkrautų dalelių judėjimo greitis elektriniame lauke yra mažas - 7 * 10 -5 m / s, elektrinio lauko sklidimo greitis yra 3 * 10 8 m / s.

srovės tankis- įkrovos kiekis, praeinantis per 1 sekundę per 1 m 2 atkarpą.

. Matuojama A/m2.

- jėga, veikianti joną iš elektrinio lauko pusės, lygi trinties jėgai

- jonų mobilumas

- kryptingo jonų judėjimo greitis = judrumas, lauko stiprumas

Kuo didesnis elektrolito savitasis laidumas, tuo didesnė jonų koncentracija, jų krūvis ir judrumas. Kylant temperatūrai didėja jonų judrumas, didėja elektrinis laidumas.

Remdamasis elektra įkrautų kūnų sąveikos stebėjimais, amerikiečių fizikas Benjaminas Franklinas vienus kūnus pavadino teigiamai įkrautais, kitus neigiamai. Atitinkamai ir elektros krūviai paskambino teigiamas ir neigiamas.

Kūnai su panašiais krūviais atstumia vienas kitą. Priešingų krūvių kūnai traukia.

Šie krūvių pavadinimai yra gana savavališki, ir jų vienintelė reikšmė yra ta, kad kūnai, turintys elektros krūvių, gali pritraukti arba atstumti.

Kūno elektros krūvio ženklą lemia sąveika su sąlyginiu krūvio ženklo etalonu.

Kaip vienas iš šių standartų, buvo imtasi ebonito lazdos, nešiojamos su kailiu, užtaisas. Manoma, kad ebonito lazdelė po trynimo kailiu visada turi neigiamą krūvį.

Jei reikia nustatyti, koks konkretaus kūno krūvio požymis, jis privedamas prie ebonito strypo, nešiojamas su kailiu, tvirtinamas lengvoje pakaboje ir stebima sąveika. Jei lazda atstumiama, tada kūnas turi neigiamą krūvį.

Po elementariųjų dalelių atradimo ir tyrimo paaiškėjo, kad neigiamas krūvis visada turi elementariąją dalį - elektronas.

Elektronas (iš graikų – gintaras) – stabili elementarioji dalelė, turinti neigiamą elektros krūvįe = 1.6021892(46) . 10 -19 C, poilsio masėaš =9.1095. 10-19 kg. 1897 m. atrado anglų fizikas J. J. Thomson.

Kaip teigiamo krūvio etalonas buvo paimtas natūraliu šilku įtrinto stiklinio strypo krūvis. Jei lazda atstumia elektrifikuotą kūną, tada šis kūnas turi teigiamą krūvį.

teigiamas krūvis visada turi protonas, kuri yra atomo branduolio dalis. medžiaga iš svetainės

Naudojant aukščiau pateiktas taisykles kūno krūvio ženklui nustatyti, reikia atsiminti, kad jis priklauso nuo sąveikaujančių kūnų medžiagos. Taigi, ebonito lazdelė gali turėti teigiamą krūvį, jei ji bus patrinta audiniu, pagamintu iš sintetinių medžiagų. Stiklo strypas turės neigiamą krūvį, jei jis bus įtrintas kailiu. Todėl planuodami gauti neigiamą ebonito lazdelės krūvį, trindami būtinai naudokite kailį arba vilnonį audinį. Tas pats pasakytina ir apie stiklinio strypo elektrifikavimą, kuris trinamas audiniu iš natūralaus šilko, kad būtų gautas teigiamas krūvis. Tik elektronas ir protonas visada ir vienareikšmiškai turi atitinkamai neigiamus ir teigiamus krūvius.

Šiame puslapyje yra medžiagos temomis.

Elektros krūvis- fizikinis dydis, apibūdinantis kūnų gebėjimą įsilieti į elektromagnetinę sąveiką. Matuota Kulonu.

elementarus elektros krūvis- mažiausias elementariųjų dalelių krūvis (protono ir elektrono krūvis).

e= Cl

Kūnas turi krūvį, reiškia, kad jame yra papildomų elektronų arba jų trūksta. Šis mokestis yra pažymėtas q = ne. (jis lygus elementariųjų krūvių skaičiui).

elektrifikuoti kūną- sukurti elektronų perteklių ir trūkumą. Būdai: elektrifikavimas trinties būdu ir elektrifikavimas kontaktiniu būdu.

tiksliai nustatyti aušrą e – kūno krūvis, kurį galima laikyti materialiu tašku.

bandomasis mokestis () – taškas, mažas krūvis, būtinai teigiamas – naudojamas elektriniam laukui tirti.

Krūvio išsaugojimo dėsnis: izoliuotoje sistemoje visų kūnų krūvių algebrinė suma išlieka pastovi bet kokiai šių kūnų tarpusavio sąveikai.

Kulono dėsnis: dviejų taškinių krūvių sąveikos jėgos yra proporcingos šių krūvių sandaugai, atvirkščiai proporcingos atstumo tarp jų kvadratui, priklauso nuo terpės savybių ir yra nukreiptos išilgai tiesės, jungiančios jų centrus.

, kur
F / m, C 2 / nm 2 - dielektrikas. greitas. vakuumas

– susijęs. dielektrinė konstanta (>1)

- absoliutus dielektrinis pralaidumas. aplinkos

Elektrinis laukas- materialioji terpė, per kurią vyksta elektros krūvių sąveika.

Elektrinio lauko savybės:

Elektrinio lauko charakteristikos:

įtampa (E) yra vektorinis dydis, lygus jėgai, veikiančiai tam tikrame taške esantį vienetinį bandomąjį krūvį.

Matuojama N/C.

Kryptis yra tokia pati kaip ir aktyviajai jėgai.

įtampa nepriklauso nei dėl galios, nei dėl bandomojo kaltinimo dydžio.

Elektrinių laukų superpozicija: kelių krūvių sukuriamo lauko stiprumas lygus kiekvieno krūvio lauko stiprių vektorinei sumai:

Grafiškai Elektroninis laukas vaizduojamas naudojant įtempimo linijas.

įtempimo linija- tiesė, kurios liestinė kiekviename taške sutampa su įtempimo vektoriaus kryptimi.

Laukų tipai:

Vienodas elektrinis laukas- laukas, kurio intensyvumo vektorius kiekviename taške yra vienodas absoliučia reikšme ir kryptimi.

Netolygus elektrinis laukas- laukas, kurio intensyvumo vektorius kiekviename taške nėra vienodas absoliučia reikšme ir kryptimi.

Nuolatinis elektrinis laukas– įtempimo vektorius nekinta.

Nepastovus elektrinis laukas- keičiasi įtempimo vektorius.

Elektrinio lauko darbas perkelti krūvį.

, kur F yra jėga, S yra poslinkis, - kampas tarp F ir S.

Tolygiam laukui: jėga yra pastovi.

Darbas nepriklauso nuo trajektorijos formos; darbas, atliktas norint judėti uždaru keliu, yra lygus nuliui.

Nehomogeniškam laukui:

Elektrinio lauko potencialas- darbo, kurį atlieka laukas, perkeldamas bandomąjį elektros krūvį į begalybę, santykis su šio krūvio dydžiu.

- potencialus yra lauko charakteristika. Matuojama voltais

Potencialus skirtumas:

Jeigu
, tada

, reiškia

- potencialus gradientas.

Vienalyčiam laukui: potencialų skirtumas - Įtampa:

. Jis matuojamas voltais, prietaisai – voltmetrais.

Elektrinė talpa- kūnų gebėjimas kaupti elektros krūvį; krūvio ir potencialo santykis, kuris tam tikram laidininkui visada yra pastovus.

Nepriklauso nuo įkrovos ir nepriklauso nuo potencialo. Bet tai priklauso nuo laidininko dydžio ir formos; apie terpės dielektrines savybes.

, kur r yra dydis,
- terpės pralaidumas aplink kūną.

Elektrinė talpa padidėja, jei šalia yra kokių nors kūnų – laidininkų ar dielektrikų.

Kondensatorius- įtaisas, skirtas kaupti krūvį. Elektrinė talpa:

Plokščiasis kondensatorius- dvi metalinės plokštės su dielektriku tarp jų. Plokščiojo kondensatoriaus talpa:

, kur S yra plokščių plotas, d yra atstumas tarp plokščių.

Įkrauto kondensatoriaus energija yra lygus darbui, kurį atlieka elektrinis laukas perkeliant krūvį iš vienos plokštės į kitą.

Mažo mokesčio pervedimas
, įtampa pasikeis į
, darbai bus atlikti
. Nes
ir С = const,
. Tada
. Integruojame:

Elektrinio lauko energija:
, kur V = Sl yra tūris, kurį užima elektrinis laukas

Dėl nehomogeniško lauko:
.

Tūrinio elektrinio lauko tankis:
. Matuojama J/m3.

elektrinis dipolis- sistema, susidedanti iš dviejų vienodų, bet priešingų ženklų taškinių elektros krūvių, esančių tam tikru atstumu vienas nuo kito (dipolio ranka - l).

Pagrindinė dipolio savybė yra dipolio momentas yra vektorius, lygus dipolio krūvio ir rankos sandaugai, nukreiptas iš neigiamo krūvio į teigiamą. Žymima
. Matuojama kulonais.

Dipolis vienodame elektriniame lauke.

Jėgos, veikiančios kiekvieną dipolio krūvį, yra šios:
ir
. Šios jėgos nukreiptos priešingai ir sukuria jėgų poros momentą – sukimo momentą: , kur

M – sukimo momentas F – dipolį veikiančios jėgos

d – jėgos ranka l – dipolio ranka

p – dipolio momentas E – intensyvumas

- kampas tarp p ir E q - krūvis

Veikiant sukimo momentui, dipolis pasisuks ir nusistovi įtempimo linijų kryptimi. Vektoriai p ir E bus lygiagretūs ir vienakrypčiai.

Dipolis nehomogeniškame elektriniame lauke.

Yra sukimo momentas, todėl dipolis pasisuks. Tačiau jėgos bus nelygios, o dipolis pasislinks ten, kur jėga didesnė.

- įtampos gradientas. Kuo didesnis įtempimo gradientas, tuo didesnė šoninė jėga, kuri atitraukia dipolį. Dipolis yra orientuotas išilgai jėgos linijų.

Dipolio savas laukas.

Bet . Tada:

Tegul dipolis yra taške O, o jo rankena yra maža. Tada:

Formulė buvo gauta atsižvelgiant į:

Taigi potencialų skirtumas priklauso nuo pusės kampo, kuriame matomi dipolio taškai, sinuso ir dipolio momento projekcijos į tiesę, jungiančią šiuos taškus.

Dielektrikai elektriniame lauke.

Dielektrinis Medžiaga, kuri neturi laisvų krūvių ir todėl nelaidi elektros. Tačiau iš tikrųjų laidumas egzistuoja, tačiau jis yra nereikšmingas.

Dielektrikų klasės:

su nepolinėmis molekulėmis (vandenilis, deguonis): molekulės yra simetriškos, teigiamų ir neigiamų krūvių masės centrai sutampa, vadinasi, nesant elektrinio lauko jos neturi dipolio momento.

kristalinis (natrio chloridas): dviejų subgardelių, kurių viena yra teigiamai, o kita neigiamai, derinys; nesant elektrinio lauko, suminis dipolio momentas lygus nuliui.

Poliarizacija- erdvinio krūvių atskyrimo procesas, surištų krūvių atsiradimas dielektriko paviršiuje, dėl kurio susilpnėja laukas dielektriko viduje.

Poliarizacijos būdai:

1 būdas – elektrocheminė poliarizacija:

2 būdas – orientacinė poliarizacija:

3 krypčių elektroninė poliarizacija:

Būdinga nepolinėms molekulėms, kurios tampa dipoliais. Atsipalaidavimo laikas: = 10 -16 -10 -14 s. Dažnis 10 8 MHz.

4 krypčių joninė poliarizacija:

Dvi gardelės (Na ir Cl) yra pasislinkusios viena kitos atžvilgiu.

Atsipalaidavimo laikas:

5 metodas – mikrostruktūrinė poliarizacija:

Tai būdinga biologinėms struktūroms, kai pakaitomis keičiasi įkrauti ir neįkrauti sluoksniai. Pusiau laidžiose arba jonams nepralaidžiose pertvarose vyksta jonų persiskirstymas.

Atsipalaidavimo laikas: \u003d 10 -8 -10 -3 s. Dažnis 1 kHz

Skaitmeninės poliarizacijos laipsnio charakteristikos:

Elektra yra tvarkingas laisvųjų krūvių judėjimas materijoje arba vakuume.

Elektros srovės egzistavimo sąlygos:

nemokamų mokesčių buvimas

elektrinio lauko buvimas, t.y. šiuos kaltinimus veikiančios jėgos

Srovės stiprumas- vertė, lygi krūviui, praeinančiam per bet kurį laidininko skerspjūvį per laiko vienetą (1 sekundę)

Matuojama amperais.

n – krūvių koncentracija

q yra mokesčio dydis

S yra laidininko skerspjūvio plotas

- kryptingo dalelių judėjimo greitis.

Įkrautų dalelių judėjimo greitis elektriniame lauke yra mažas - 7 * 10 -5 m / s, elektrinio lauko sklidimo greitis yra 3 * 10 8 m / s.

srovės tankis- įkrovos kiekis, praeinantis per 1 sekundę per 1 m 2 atkarpą.

. Matuojama A/m2.

- jėga, veikianti joną iš elektrinio lauko pusės, lygi trinties jėgai

- jonų mobilumas

- kryptingo jonų judėjimo greitis = judrumas, lauko stiprumas

Kuo didesnis elektrolito savitasis laidumas, tuo didesnė jonų koncentracija, jų krūvis ir judrumas. Kylant temperatūrai didėja jonų judrumas, didėja elektrinis laidumas.

Susijęs su materialiniu nešikliu; vidinė elementariosios dalelės charakteristika, kuri lemia jos elektromagnetinę sąveiką.

Elektros krūvis yra fizinis kiekis, kuris apibūdina kūnų ar dalelių savybę įsilieti į elektromagnetinę sąveiką ir nustato jėgų bei energijos vertes tokiose sąveikose. Elektros krūvis yra viena iš pagrindinių elektros doktrinos sąvokų. Visa elektrinių reiškinių visuma yra elektros krūvių egzistavimo, judėjimo ir sąveikos apraiška. Elektros krūvis yra neatskiriama kai kurių elementariųjų dalelių savybė.

Yra dviejų tipų elektros krūviai, paprastai vadinami teigiamais ir neigiamais. To paties ženklo krūviai vienas kitą atstumia, priešingų – traukia. Elektrifikuoto stiklo strypo įkrovimas sąlyginai buvo laikomas teigiamu, o dervos (ypač gintaro) - neigiamas. Pagal šią sąlygą elektrono elektros krūvis yra neigiamas (gr. „elektronas“ – gintaras).

Makroskopinio kūno krūvis nustatomas pagal bendrą elementariųjų dalelių, sudarančių šį kūną, krūvį. Norint įkrauti makroskopinį kūną, reikia pakeisti jame esančių įkrautų elementariųjų dalelių skaičių, tai yra perkelti į jį arba pašalinti iš jo tam tikrą kiekį to paties ženklo krūvių. Realiomis sąlygomis toks procesas dažniausiai siejamas su elektronų judėjimu. Kūnas laikomas įkrautu tik tuo atveju, jei ant jo yra perteklius to paties ženklo krūvių, sudarančių kūno krūvį, paprastai žymimas raide q arba K.Jeigu pateikiami kaltinimai taškiniai kūnai, tada jų sąveikos jėgą galima nustatyti Kulono dėsniu. Krūvio vienetas SI sistemoje yra pakabukas - C.

Elektros krūvis q bet koks kūnas yra atskiras, yra minimalus elementarus elektros krūvis - e, kuris yra visų kūnų elektrinių krūvių kartotinis:

\(q = ne\)

Minimalus gamtoje egzistuojantis krūvis yra elementariųjų dalelių krūvis. SI vienetais šio krūvio modulis yra: e= 1, 6,10 -19 C. Bet koks elektros krūvis yra sveikasis skaičius kartų didesnis už elementarųjį. Visos įkrautos elementarios dalelės turi elementarų elektros krūvį. pabaigoje – XIX a buvo atrastas elektronas – neigiamo elektros krūvio nešiklis, o XX amžiaus pradžioje – protonas, turintis tokį patį teigiamą krūvį; taigi buvo įrodyta, kad elektros krūviai neegzistuoja patys, o yra susiję su dalelėmis, tai yra vidinė dalelių savybė (vėliau buvo atrastos ir kitos elementariosios dalelės, turinčios tokio pat dydžio teigiamą ar neigiamą krūvį). Visų elementariųjų dalelių krūvis (jei jis nelygus nuliui) yra vienodas absoliučia reikšme. Elementariosios hipotetinės dalelės – kvarkai, kurių krūvis yra 2/3 e arba +1/3 e, nebuvo pastebėtos, tačiau elementariųjų dalelių teorijoje manoma, kad jos egzistuoja.

Elektros krūvio nekintamumas nustatytas eksperimentiškai: krūvio dydis nepriklauso nuo jo judėjimo greičio (t.y. krūvio dydis yra nekintamas inercinių atskaitos sistemų atžvilgiu ir nepriklauso nuo to, ar jis juda arba ilsisi).

Elektros krūvis yra adityvus, t.y. bet kurios kūnų (dalelių) sistemos krūvis yra lygus į sistemą įtrauktų kūnų (dalelių) krūvių sumai.

Elektros krūvis paklūsta išsaugojimo įstatymui, kuris buvo nustatytas po daugelio eksperimentų. Elektra uždarytoje sistemoje bendras bendras krūvis išsaugomas ir išlieka pastovus bet kokiems sistemoje vykstantiems fiziniams procesams. Šis įstatymas galioja izoliuotoms elektrinėms uždaroms sistemoms, į kurias neįvedami krūviai ir iš kurių jie nepašalinami. Šis dėsnis galioja ir elementariosioms dalelėms, kurios gimsta ir naikina poromis, kurių bendras krūvis lygus nuliui.

Elektros krūvis yra fizinis dydis, būdingas kai kurioms elementarioms dalelėms. Jis pasireiškia per traukos ir atstūmimo jėgas tarp įkrautų kūnų per elektromagnetinis laukas. Apsvarstykite fizines krūvio savybes ir įkrovų tipus.

Bendra elektros krūvio idėja

Medžiaga, kurios elektros krūvis skiriasi nuo nulio, aktyviai sąveikauja su elektromagnetiniu lauku ir savo ruožtu sukuria šį lauką. Įkrauto kūno sąveika su elektromagnetiniu lauku yra viena iš keturių žmogui žinomų jėgų sąveikos rūšių. Kalbant apie krūvius ir krūvių rūšis, reikia pastebėti, kad standartinio modelio požiūriu elektros krūvis atspindi kūno ar dalelės gebėjimą keistis elektromagnetinio lauko nešėjais – fotonais – su kitu įkrautu kūnu ar elektromagnetiniu lauku.

Vienas iš svarbias savybes skirtingų tipų krūviai – jų sumos išsaugojimas izoliuotoje sistemoje. Tai reiškia, kad bendras mokestis yra saugomas savavališkai ilgą laiką, neatsižvelgiant į sistemos viduje vykstančios sąveikos tipą.

Elektros įkrovimas nėra nuolatinis. Roberto Millikeno eksperimentuose buvo įrodyta diskretiška elektros krūvio prigimtis. Gamtoje egzistuojantys krūvių tipai gali būti teigiami arba neigiami.

Teigiami ir neigiami krūviai

Dviejų tipų krūvių nešėjai yra protonai ir elektronai. Dėl istorinių priežasčių elektronų krūvis laikomas neigiamu, jo reikšmė yra -1 ir žymima -e. Protonas turi teigiamą krūvį +1 ir žymimas +e.

Jei kūne yra daugiau protonų nei elektronų, tada sakoma, kad jis yra teigiamai įkrautas. Ryškus teigiamo krūvio gamtoje pavyzdys yra stiklinio strypo įkrovimas po to, kai jis įtrinamas šilko audiniu. Atitinkamai, jei kūne yra daugiau elektronų nei protonų, manoma, kad jis yra neigiamai įkrautas. Toks elektros krūvis pastebimas ant plastikinės liniuotės, kai ją trinama su vilna.

Atkreipkite dėmesį, kad protono ir elektrono krūvis, nors ir labai mažas, nėra elementarus. Buvo atrasti kvarkai – „plytos“, kurios sudaro elementarias daleles, kurių krūviai yra ±1/3 ir ±2/3, palyginti su elektrono ir protono krūviu.

Matavimo vienetas

Krūvių tipai, tiek teigiami, tiek neigiami, tarptautinėje vienetų SI sistemoje matuojami kulonais. 1 kulono krūvis yra labai didelis krūvis, kuris apibrėžiamas kaip per 1 sekundę praeinantis laidininko, kurio srovės stipris yra 1 amperas, skerspjūvį. Vienas pakabukas atitinka 6,242*10 18 laisvųjų elektronų. Tai reiškia, kad vieno elektrono krūvis yra -1/(6,242*10 18) = -1,602*10 -19 kulonų. Ta pati reikšmė, tik su pliuso ženklu, būdinga ir kitam krūvio tipui gamtoje – teigiamam protono krūviui.

Trumpa elektros krūvio istorija

Nuo senovės Graikijos buvo žinoma, kad patrinus odą į gintarą, jis įgyja savybę pritraukti prie savęs lengvus kūnus, tokius kaip šiaudų ar paukščių plunksnos. Šis atradimas priklauso graikų filosofui Taliui iš Mileto, gyvenusiam prieš 2500 metų.

1600 m. anglų gydytojas Williamas Gilbertas pastebėjo, kad daugelis medžiagų trinant elgiasi kaip gintaras. Žodis „gintaras“ senovės graikų kalboje skamba kaip „elektronas“. Gilbertas pradėjo vartoti terminą visiems tokiems reiškiniams. Vėliau atsirado kiti terminai, tokie kaip „elektra“ ir „elektros krūvis“. Savo darbe Gilbertas taip pat sugebėjo atskirti magnetinius ir elektrinius reiškinius.

Elektra įkrautų kūnų traukos ir atstūmimo egzistavimo atradimas priklauso fizikui Stephenui Gray. Pirmasis mokslininkas, siūlęs dviejų tipų elektros krūvių egzistavimą, buvo prancūzų chemikas ir fizikas Charlesas Francois Dufay. Elektros krūvio reiškinį išsamiai ištyrė ir Benjaminas Franklinas. XVIII amžiaus pabaigoje prancūzų fizikas Šarlis Augustinas de Kulonas atrado savo garsųjį dėsnį.

Nepaisant to, visi šie stebėjimai nuoseklioje elektros teorijoje galėjo susiformuoti tik XIX amžiaus viduryje. Čia reikėtų atkreipti dėmesį į Michaelo Faradėjaus darbų, susijusių su elektrolizės procesų tyrimu, ir Jameso Maxwello, kuris išsamiai aprašė elektromagnetinius reiškinius, svarbą.

Šiuolaikinės idėjos apie elektros prigimtį ir atskirąjį elektros krūvį atsirado dėl Josepho Thomsono, kuris atrado elektroną, ir Roberto Millikeno, kuris išmatavo jo krūvį.

Magnetinis momentas ir elektros krūvis

Mokesčių tipus nustatė Benjaminas Franklinas. Yra du iš jų: teigiami ir neigiami. Du to paties ženklo krūviai atstumia, o priešingi – traukia.

Atsiradus kvantinei mechanikai ir elementariųjų dalelių fizikai, buvo įrodyta, kad, be elektros krūvio, dalelės turi ir magnetinį momentą, kuris vadinamas sukimu. Dėl elektrinių ir magnetinių elementariųjų dalelių savybių gamtoje egzistuoja elektromagnetinis laukas.

Elektros krūvio išsaugojimo principas

Remiantis daugelio eksperimentų rezultatais, elektros krūvio išsaugojimo principas teigia, kad nėra jokio būdo nei sunaikinti krūvio, nei iš nieko jo sukurti, o bet kokiuose elektromagnetiniuose procesuose izoliuotoje sistemoje bendras elektros krūvis yra lygus. konservuoti.

Dėl elektrifikacijos proceso bendras protonų ir elektronų skaičius nekinta, vyksta tik krūvių atskyrimas. Elektros krūvis gali atsirasti tam tikroje sistemos dalyje, kur jo anksčiau nebuvo, tačiau bendras sistemos krūvis vis tiek nepasikeis.

Elektros krūvio tankis

Krūvio tankis suprantamas kaip jo dydis erdvės ilgio, ploto ar tūrio vienetui. Šiuo atžvilgiu kalbama apie tris jo tankio tipus: linijinį, paviršinį ir tūrinį. Kadangi yra dviejų rūšių krūvis, tankis taip pat gali būti teigiamas ir neigiamas.

Nepaisant to, kad elektros krūvis yra kvantuotas, tai yra, jis yra diskretiškas, daugelyje eksperimentų ir procesų jo nešėjų skaičius yra toks didelis, kad galime manyti, kad jie yra tolygiai paskirstyti visame kūne. Šis geras aproksimavimas leidžia gauti daugybę svarbių eksperimentinių elektrinių reiškinių dėsnių.

Tyrinėdamas dviejų taškinių krūvių elgseną torsioniniame balanse, ty tų, kurių atstumas tarp jų gerokai viršija jų matmenis, Charlesas Kulonas 1785 m. atrado elektros krūvių sąveikos dėsnį. Mokslininkas suformulavo šį dėsnį taip:

Kiekvienos jėgos, su kuria sąveikauja du taškiniai krūviai ramybės būsenoje, dydis yra tiesiogiai proporcingas jų elektros krūvių sandaugai ir atvirkščiai proporcingas juos skiriančio atstumo kvadratui. Sąveikos jėgos nukreiptos išilgai linijos, jungiančios įkrautus kūnus.

Atkreipkite dėmesį, kad Kulono dėsnis nepriklauso nuo krūvių tipo: pakeitus krūvio ženklą, tik keičiasi veikiančios jėgos kryptis į priešingą, išlaikant jos modulį. Kulono dėsnio proporcingumo koeficientas priklauso nuo terpės, kurioje atsižvelgiama į krūvius, dielektrinės konstantos.

Taigi Kulono jėgos formulė parašyta taip: F \u003d k * q 1 * q 2 / r 2, kur q 1, q 2 yra krūvių dydžiai, r yra atstumas tarp krūvių, k = 9 * 10 9 N * m 2 /Cl 2 - proporcingumo koeficientas vakuumui.

Konstanta k per universaliąją dielektrinę konstantą ε 0 ir medžiagos ε dielektrinę konstantą išreiškiama taip: k = 1/(4*pi*ε*ε 0), čia pi yra skaičius pi, o ε > 1 bet kokia terpė.

Kulono dėsnis negalioja šiais atvejais:

kai įkrautos dalelės pradeda judėti, o ypač kai jų greičiai artėja prie šviesos greičio;
kai atstumas tarp krūvių yra mažas, palyginti su jų geometriniais matmenimis.

Įdomu pastebėti, kad Kulono dėsnio matematinė forma sutampa su visuotinės gravitacijos dėsniu, kuriame kūno masė atlieka elektros krūvio vaidmenį.

Elektros krūvio perdavimo ir elektrifikavimo būdai

Elektrizacija yra procesas, kurio metu elektriškai neutralus kūnas įgyja nulinį krūvį. Šis procesas yra susijęs su elementariųjų krūvininkų, dažniausiai elektronų, judėjimu. Galite elektrifikuoti kūną šiais būdais:

kaip kontakto rezultatas. Jei įkrautas kūnas paliečia kitą kūną, susidedantį iš laidžios medžiagos, pastarasis įgis elektros krūvį.
Izoliatoriaus trintis į kitą medžiagą.
Elektrinė indukcija. Šio reiškinio esmė – elektros krūvių persiskirstymas kūno viduje dėl elektrinio išorinio lauko įtakos.
Fotoelektrinis efektas, kurio metu elektronai išmetami iš tvirtas kūnas darydami tai įtaką elektromagnetinė radiacija.
Elektrolizė. Fizikinis ir cheminis procesas, vykstantis druskų, rūgščių ir šarmų lydaluose ir tirpaluose.
termoelektrinis efektas. Šiuo atveju elektrifikacija įvyksta dėl kūno temperatūros gradientų.