Содержание

1. Дискретность электрического заряда. Электрон. Строение атома

Возьмём два одинаковых электрометра и один из них зарядим (рис. а). Его заряд соответствует \(6\) делениям шкалы.

Рис. \(1\). Электрометры

  

Если соединить эти электрометры стеклянной палочкой, то никаких изменений не произойдёт. Это подтверждает тот факт, что стекло является диэлектриком. Если же для соединения электрометров использовать металлический стержень А (рис. б), держа его за не проводящую электричество ручку В, то можно заметить, что первоначальный заряд разделится на две равные части: половина заряда перейдёт с первого шара на второй. Теперь заряд каждого электрометра соответствует \(3\) делениям шкалы. Продолжим опыт. Разъединим электрометры и коснёмся второго шара рукой. От этого он потеряет заряд — разрядится. Соединим его снова с первым шаром, на котором осталась половина первоначального заряда. Оставшийся заряд снова разделится на две равные части, и на первом шаре останется четвёртая часть первоначального заряда.

Таким же образом можно получить одну восьмую часть, одну шестнадцатую часть первоначального заряда и т.д.
Возникает вопрос, до каких пор можно уменьшать заряд? Существует ли предел деления электрического заряда? Чтобы выяснить это, понадобилось выполнить более сложные и точные опыты, чем описанный выше, так как очень скоро оставшийся на шаре заряд оказывается столь малым, что обнаружить его при помощи школьного электрометра не удаётся. Более точные опыты показали, что электрический заряд нельзя уменьшать бесконечно: он имеет предел делимости.

Электрический заряд — это физическая величина, которую обозначают буквой q.

За единицу электрического заряда принят кулон (Кл). Частицу, имеющую самый маленький заряд, назвали электроном. Этот заряд нельзя «снять» с электрона. Заряд электрона обозначают буквой е. Заряд электрона является отрицательным. \(e = -0,00000000000000000016\) Кл = \(-\)1,6 ·10 −19\(\)Кл. Этот заряд в миллиарды раз меньше того, что обычно получают в опытах по электризации тел трением.

Чтобы узнать заряд тела, необходимо заряд электрона умножить на количество зарядов n:
q=e ·n.
Электрон — очень маленькая частица. Его масса \(m =\)9,1 ·10 −31 кг. Крылышко мухи имеет массу примерно в \(5·10²²\) большую, чем масса электрона.

Если тело не заряжено и при электризации оно приобрело электроны, то оно зарядится отрицательно. Его заряд будет равен сумме зарядов полученных электронов.

 

Обрати внимание!

Если тело заряжено отрицательно и при электризации оно ещё приобретает электроны, то отрицательный заряд тела возрастает.

Пример:

Например, до электризации тело с зарядом \(2е\) в ходе электризации приобретает ещё \(4\) заряда электрона. Тогда после электризации заряд тела равен \(2е + 4е = 6е\).

 

Обрати внимание!

Если тело заряжено отрицательно и при электризации оно теряет электроны, то отрицательный заряд тела уменьшается.

Например, до электризации тело с зарядом \(8е\) в ходе электризации теряет \(3\) заряда электрона. Тогда после электризации заряд тела равен \(8е – 3е = 5е\).

 

Все вещества состоят из атомов.

 

Обрати внимание!

Атом состоит из ядра, а вокруг него движутся электроны.

Модель атома можно представить себе следующим образом:

 

 

Рис. \(2\). Модель атома

 

Обрати внимание!

Ядро тоже имеет свой состав: протоны и нейтроны.

 

Информация об этих частицах дана в таблице.

 

Частицы

Обозначение

Заряд 
(условные единицы)

Заряд,
Кл

Масса,
кг

Протон

p

+1

1,6 ·10−19

1,7 ·10−27

Нейтрон

n

0

0

1,7 ·10−27

Электрон

e

-1

minus1,6 ·10−19

9,1 ·10−31

 

 

Рис. \(3\). Состав атома

 

Обрати внимание!

Атом не имеет заряда, т.к. количество электронов в атоме равно количеству протонов.

Количество нейтронов в атомах может быть отлично от количества протонов и электронов.
Атом, потерявший один или несколько электронов, не будет нейтральным, а будет иметь заряд  «+». Его называют положительным ионом.

Атом, потерявший один или несколько электронов, называют положительным ионом.

Атом, к которому присоединился электрон, приобретает заряд «-» и становится отрицательным ионом.

Атом, к которому присоединился один или несколько электронов, называется отрицательным ионом.

Нейтральный атом

Отрицательный ион

Положительный ион

Рис. \(4\). Число протонов и электронов одинаково

Рис. \(5\). Число электронов больше числа протонов

Рис. \(6\). Число электронов меньше числа протонов

 

Узнать, сколько тех или иных частиц содержит нейтральный атом, поможет периодическая система химических элементов (таблица Менделеева). Любой элемент в таблице имеет порядковый номер и относительную атомную массу.

 

 

Рис. \(7\). Обозначение элемента в периодической таблице

 

Обрати внимание!

Количество протонов, а также электронов в нейтральном атоме всегда совпадает с порядковым номером.
Количество нейтронов равно разности относительной атомной массы (выраженной целым числом) и порядкового номера.

Например:

 

Элемент

Порядковый номер

Относительная  атомная масса

Число протонов

Число электронов

Число нейтронов

Медь

29

63,546

29

29

64 – 29=35

 

Зная строение атома, можно объяснить электризацию тел.

 

Обрати внимание!

При трении двух тел электроны переходят с одного тела (где силы притяжения к ядру меньше) на другое (в котором эти силы больше).

Зная строение атома, можно объяснить существование проводников и диэлектриков.

Проводник — это тело, внутри которого содержится достаточное количество свободных электрических зарядов.

Так, в металлах это — электроны, в растворах солей, кислот, щелочей — положительные и отрицательные ионы. Например, когда прикасаются металлической проволокой к отрицательно заряженному электрометру, свободные электроны передвигаются по проволоке, а электрометр разряжается.

Изолятор (или диэлектрик) — тело, не содержащее внутри свободные электрические заряды.

Поэтому прикосновение деревянной линейки к заряженному электрометру не вызывает никаких изменений.
Зная строение атома, можно объяснить явление притяжения ненаэлектризованных тел к наэлектризованным.

 

Рис. \(8\). Воздействие положительно заряженной палочки на гильзу

 

В металлической гильзе есть свободные электроны. Под действием электрического поля палочки они приходят в движение, так как начинают притягиваться к ней. В результате происходит перераспределение заряда. Электроны скапливаются на стороне, которая ближе к палочке, и она заряжается отрицательно. На противоположной стороне недостаток электронов, поэтому она заряжается положительно. Но в целом заряд гильзы равен нулю (в соответствии с законом сохранения заряда).

 

 

Рис. \(9\). Распределение заряда при воздействии на нейтральную гильзу положительно заряженной палочки

 

Если палочка будет заряжена отрицательно, то свободные электроны будут отталкиваться от неё и перемещаться в противоположную сторону.

 

 

Рис. \(10\). Распределение заряда при воздействии на нейтральную гильзу отрицательно заряженной палочки

 

По такому же принципу происходит отклонение листочков незаряженного электроскопа при поднесении к нему (не касаясь) заряженной палочки.

Рис. \(11\). Распределение заряда на электроскопе

 

Электрическое поле палочки вызывает перераспределение зарядов в металлическом стержне электроскопа. В верхней части будет избыток электронов, а в нижней — недостаток. Поэтому оба листочка зарядятся положительно и оттолкнутся друг от друга.

Источники:

Рис. 1. Электрометры. © ЯКласс.
Рис. 2. Модель атома. © ЯКласс.
Рис. 3. Состав атома. © ЯКласс.
Рис. 4. Число протонов и электронов одинаково. © ЯКласс.
Рис. 5. Число электронов больше числа протонов. © ЯКласс.
Рис. 6. Число электронов меньше числа протонов. © ЯКласс.
Рис. 7. Обозначение элемента в периодической таблице. © ЯКласс.

Рис. 8. Воздействие положительно заряженной палочки на гильзу. © ЯКласс.
Рис. 9. Распределение заряда при воздействии на нейтральную гильзу положительно заряженной палочки. © ЯКласс.
Рис. 10. Распределение заряда при воздействии на нейтральную гильзу отрицательно заряженной палочки. © ЯКласс.
Рис. 11. Распределение заряда на электроскопе. © ЯКласс.

Füüsika 9. klassile. Elekter

25

Ȏ

ȍȃȁȄȃȄȋ ȇȑȍȂȇ

Ȝ

ȊȄȉȑȏȇȖȄȐȉȇȄ ȆǿȏȞȃȚ ȇ

ȜȊȄȉȑȏȇȖȄȐȉȍȄ ȎȍȊȄ

Ȏ

ǿȏǿȂȏǿȓȚ

͠

• Электрически заряженным

или

наэлектризованным телом

называется тело, обладающее

электрическим зарядом. Тело может получить заряд при трении или при соприкосновении

с заряженным телом. При трении электризуются оба тела.

• Электрический заряд

– это физическая величина, показывающая, насколько интенсивно

заряженные тела участвуют в электрическом взаимодействии. Единицей электрического

заряда служит 1 кулон, обозначается 1 Кл. Существует два вида электрических зарядов. Их

принято называть положительным (+) и отрицательным (–). Тела с одноименными заряда-

ми отталкиваются, тела с разноименными зарядами притягиваются. Электрический заряд

заряженного тела по величине равен сумме элементарных зарядов и кратен целому числу

элементарных зарядов.

• Элементарным зарядом

называется наименьший существующий в природе электриче-

ский заряд. Электрические заряды электрона и протона равны по величине элементарному

заряду. Заряд электрона принято считается отрицательным, а протона положительным.

• Электроскоп

– это устройство, при помощи которого можно определить, наэлектризовано

тело или нет. Работа электроскопа основана на отталкивании одноименно заряженных тел.

• Тело заряжено положительно

, если электронов у него меньше, чем протонов.

Тело заря-

жено отрицательно

, если электронов у него больше, чем протонов. Тело нейтрально, если

в нем равное количество электронов и протонов.

• Тела электризуются трением

, так как при тесном соприкосновении тел, состоящих из раз-

ных веществ, электроны могут переходить от одного тела к другому. Если тела после того,

как их потерли друг о друга, разъединить, у них останутся равные по величине, но разные

по знаку электрические заряды. При электризации тел новые заряженные частицы не воз-

никают и существующие не пропадают.

• Электрическое поле

окружает заряженные тела и является посредником в электрическом

взаимодействии этих тел. В любой точке электрического поля на заряженное тело всегда

действует электрическая сила определенной величины и направления. Человек не ощущает

своими органами чувств электрическое поле неподвижного заряженного тела.

Вещества подразделяются на

проводники

и

диэлектрики

. Электрическим проводником

называется вещество, по которому электрический заряд может переноситься с одного тела

на другое. Диэлектриком называется вещество, по которому электрический заряд не пере-

носится. Земля и тело человека являются проводниками.

Электрический заряд (Q)

Что такое электрический заряд?

Электрический заряд создает электрическое поле. Электрический заряд воздействует на другие электрические заряды с помощью электрической силы и под влиянием других зарядов с той же силой в противоположном направлении.

Различают 2 типа электрического заряда:

Положительный заряд (+)

Положительный заряд имеет больше протонов, чем электронов (Np/ Ne).

Положительный заряд обозначается знаком плюс (+).

Положительный заряд притягивает другие отрицательные заряды и отталкивает другие положительные заряды.

Положительный заряд притягивается другими отрицательными зарядами и отталкивается другими положительными зарядами.

Отрицательный заряд (-)

В отрицательном заряде больше электронов, чем протонов (Ne/ Np).

Отрицательный заряд обозначается знаком минус (-).

Отрицательный заряд притягивает другие положительные заряды и отталкивает другие отрицательные заряды.

Отрицательный заряд притягивается другими положительными зарядами и отталкивается другими отрицательными зарядами.

Направление электрической силы (F) в зависимости от типа заряда
q1 / q2 расходыУсилие на q 1 зарядаУсилие при заряде q 2 
– / –← ⊝⊝ →пополнение
+ / +← ⊕⊕ →пополнение
– / +⊝ →← ⊕достопримечательности
+ / –⊕ →← ⊝достопримечательности
Заряд элементарных частиц
ЧастицыЗаряд (C)Заряд (е)
Электрон1. 602 × 10-19 С

е

Протон1.602 × 10-19 С

+ е

Нейтрон0 С0

Кулоновский блок

Электрический заряд измеряется в кулонах [C].

Один кулон имеет заряд 6,242 × 10 18 электронов:

1С = 6,242 × 10 18 эл.

Расчет электрического заряда

Когда электрический ток течет в течение определенного времени, мы можем вычислить заряд:

Постоянный ток

Q = It

Q – электрический заряд, измеряемый в кулонах [Кл].

I – ток, измеряемый в амперах [A].

t – период времени, измеряемый в секундах [с].

Кратковременный ток

Q – электрический заряд, измеряемый в кулонах [Кл].

i ( t ) – мгновенный ток, измеряемый в амперах [A].

t – период времени, измеряемый в секундах [с].

 


Смотрите также

Электрический заряд, теория и примеры задач

Определение и общие сведения об электрическом заряде

Обозначается электрический заряд буквой q. Существует всего два типа электрических зарядов: положительные и отрицательные. Заряды одного знака отталкиваются друг от друга, а разноименные заряды притягиваются.

Американский ученый Р. Милликен экспериментально показал, что электрический заряд является дискретной величиной. Это означает, что заряд любого тела является, целым кратным элементарному заряду. Элементарным электрическим зарядом считают заряд электрона ( Кл).

Все тела в природе могут приобретать электрический заряд. Это происходит разными способами: соприкосновением, при помощи электростатической индукции и другими способами. Любой процесс получения заряда можно свести к разделению зарядов. При этом на одном из тел возникает избыток положительных зарядов, на другом образуется избыток отрицательного заряда. Общая сумма зарядов, которую имеют при этом тела, не изменяется, заряды просто перераспределяются.

Единицей измерения электрического заряда в международной системе единиц (СИ) является кулон (Кл). Это неосновная единица системы СИ. Кулон определен через единицу силы тока. Одним кулоном называют электрический заряд, который проходит сквозь поперечное сечение проводника, при наличии в нем силы тока, равной одному амперу за одну секунду:

   

Электрический заряд. Закон сохранения заряда

Закон сохранения заряда является фундаментальным законом природы. Его смысл заключается в том, что в любой замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов не изменяется при прохождении любых процессов внутри этой системы.

Электрический заряд не зависит от выбора системы отсчета, не зависит от того покоится ли он или движется. То есть говорят, что электрический заряд является релятивистски инвариантной величиной.

Концентрация свободных зарядов в веществе определяет, к какому виду вещество относят: к проводникам, диэлектрикам или полупроводникам.

Закон Кулона

Законом Кулона в электростатике называют закон взаимодействия неподвижных точечных зарядов. Закон установлен Ш. Кулоном в 1785 г.

Точечным называют заряд, который имеется на теле, размерами которого можно пренебречь, в сравнении с расстояниями до других тел, обладающих зарядом, и с которыми он взаимодействует. Точечный заряд – это физическая абстракция.

Формулировка закона Кулона:

   

– сила, с которой заряд действует на заряд – радиус-вектор, который соединяет и ; r- расстояние между рассматриваемыми зарядами (модуль вектора ). При этом на заряд со стороны заряда действует сила равная по модулю силе , но противоположная по направлению; – электрическая постоянная; – диэлектрическая проницаемость вещества в котором находятся рассматриваемые заряды. Закон в виде (1) записан для системы СИ.

Примеры решения задач

1.1 Электрический заряд

Два вида электрического заряда. В современном представлении электрический заряд является таким же фундаментальным свойством микрочастицы, как, например, спин или её масса, а его существование в двух видах, называемых положительным и отрицательным зарядами, является проявлением фундаментальной симметрии, подобно правому и левому в пространстве или четности и нечетности в микромире.

Квантование электрического заряда. На основании большого числа экспериментов установлено, что электрический заряд квантуется, т. е. заряд любого тела кратен целому числу элементарных зарядов, каждый из которых имеет величину, равную 1,60×1019 Кл. Этот элементарный заряд принято обозначать буквой e. Частицей с отрицательным элементарным зарядом является электрон (me = 9,11×1031 кг). Примером устойчивой частицы с положительным элементарным зарядом служит протон (mр = 1,67×1027 кг). Известна также частица с массой, равной массе электрона, и зарядом, равным заряду протона, получившая название позитрон.

Макроскопические тела, как правило, электрически нейтральны, т. е. в них в равных количествах содержатся как положительные, так и отрицательные заряды. Зарядить тело можно, создав в нем избыток заряженных частиц одного вида, например, трением о другое тело, в котором при этом образуется избыток зарядов противоположного вида. Учитывая наличие элементарного заряда, полный электрический заряд любого тела можно представить как  q = ± N e, где N – целое число.

Сохранение электрического заряда. В 1747 г. американский физик Б. Франклин установил один из фундаментальных законов природы – закон сохранения электрического заряда, физической основой которого является точное равенство величин положительного и отрицательного элементарных зарядов. Этот закон формулируется так: «Алгебраическая сумма электрических зарядов тел или частиц, образующих электрически изолированную систему, не изменяется при любых процессах, происходящих в этой системе». Электрически изолированной принято считать систему, через поверхность которой нет переноса зарядов.

Релятивистская инвариантность электрического заряда. Фундаментальным свойством электрического заряда является его релятивистская инвариантность. Это свойство тесно связано с сохранением электрического заряда и означает в широком смысле, что в любой инерциальной системе отсчета полный электрический заряд сохраняется. Или в более узком смысле, что находящиеся в различных инерциальных системах наблюдатели, измеряя электрический заряд, получают одно и то же его значение. Таким образом, электрический заряд тела не зависит от того, движется тело или покоится.


Вопросы

1)    В чем заключается закон сохранения заряда. Приведите примеры проявления этого закона

2)    Некоторый заряд имеет в системе отсчета К величину q. Какова будет величина этого заряда q* в системе отсчета К*, движущейся относительно К со скоростью V

3)      Какую систему можно считать электрически изолированной

4)      Металлический шарик имеет 5,0 105 избыточных электронов. Каков его заряд в кулонах? Сколько избыточных электронов останется на шарике после соприкосновения с другим таким же шариком, заряд которого 3,2 10-14 Кл.

Какое обозначение соответствует электрическому заряду. Измерение электрического заряда

Одна из базовых физических величин, которая имеет непосредственное отношение к электричеству и в частности к электротехнике – это электрический заряд . Мы привыкли к тому, что в электротехнике заряд измеряется в кулонах , но мало кто знает, что есть и другие единицы измерения электрического заряда. При расчётах электрических схем, при использовании электроизмерительных приборов применяют международную систему единиц СИ. Но знаете ли вы, что есть и другие системы измерения?

Кулон

Эта единица измерения заряда известна многим ещё со школы. Относится она, как вы уже поняли, к системе единиц СИ. Это производная величина, которая не является в системе СИ базовой. Она выводится из других величин и определяется другими величинами.

Единица измерения носит название учёного – Шарля де Огюстена Кулона, открывшего закон взаимодействия зарядов, и соответственно, электрический заряд. Обозначают сокращённо величину заряда буквами Кл , а когда речь идёт о количестве заряда – пишут его с прописными буквами – кулон .

Определение электрического заряда в системе СИ следующее:

Электрический заряд в один кулон – это такой заряд, который проходит через сечение проводника при силе тока в один ампер за время равное одной секунде.

Между зарядом и единицей в ампер-час существует связь. Один кулон электричества равен 1/3600 ампер-часа.

Франклин

Ещё одна единица и измерения заряда, которая названа в честь американского изобретателя и физика – Бенджамина Франклина. Его портрет можно увидеть на стодолларовой купюре США. Эта единица относится к системе величин СГСЭ, в которой базовыми являются такие единицы как сантиметр, грамм и секунда. По другому эту систему единиц называют абсолютной системой физических единиц и она широко использовалась до принятия системы СИ (принята в 1960 году).

Сокращённо единица измерения записывается как Фр (русское) или Fr (английское).

Определение электрического заряда в системе СГСЭ следующее:

Количество электрического заряда в один Франклин – это такое количество заряда, что два разноимённых заряда по одному франклину, находящихся в вакууме на расстоянии одного сантиметра, будут притягиваться друг к другу с силой в один дин.

Как видно из определения, оно отличается от того, что приведено для системы СИ. Разница прежде всего в том, что в системе СИ заряд выражается через силу тока и исходя из этого определяется, а в системе СГСЭ заряд выражен через .

Система СГСЭ удобна для вычислений и исследований в физике, а система СИ более удобна для практических нужд электротехники.

Закон Кулона, имеющий непосредственное отношение к зарядам, в системе СИ и СГС (СГСЭ), записываются по разному. Единицу заряда в 1 Кл можно перевести в 1 Фр и наоборот.

Существует также планковская система естественных единиц измерения и в ней также имеется электрический заряд. Эта система была впервые предложена немецким физиком Максом Планком 1899 году на основе скорости света и гравитационной постоянной и ещё двух введённых им констант.

Обозначается q p . Основная единица измерения, которая определяется в терминах фундаментальных констант. Определяется следующим образом:

Все тела состоят из неделимых мельчайших частиц, называемых элементарными. Они имеют массу и способны притягиваться друг к другу. По закону всемирного тяготения, при увеличении расстояния между частицами относительно медленно убывает (она обратно пропорциональна квадрату расстояния). Сила взаимодействия частиц превосходит Это взаимодействие и называют «электрический заряд», а частицы – заряженными.

Взаимодействие частиц называют электромагнитным. Оно свойственно большинству элементарных частиц. Если же его между ними нет, то говорят об отсутствии заряда.

Электрический заряд определяет степень интенсивности Он является важнейшей характеристикой элементарных частиц, которая определяет их поведение. Обозначается буквами “q” либо “Q”.

Макроскопического эталона единицы электрического заряда не существует, поскольку создать его не представляется возможным из-за его неизбежной утечки. В атомной физике за единицу принимают заряд электрона. В Международной системе единиц она устанавливается с помощью Заряд в 1 кулон (1 Кл) обозначает, что он проходит при силе тока в 1 А за 1 с через Это довольно высокий заряд. Небольшому телу сообщить его невозможно. Но в нейтральном проводнике привести в движение заряд в 1 Кл вполне реально.

Электрический заряд является скалярной физической величиной, которая характеризует способность частиц или тел вступать в электромагнитное силовое взаимодействие между собой.

При изучении взаимодействия важным является представление о точечном заряде. Он являет собой заряженное тело, размеры которого гораздо меньше расстояния от него до точки наблюдения или других заряженных частиц. При взаимодействии двух точечных зарядов расстояние между ними является гораздо большим, чем их линейные размеры.

Частицы обладают противоположными зарядами: протоны – положительным, электроны – отрицательным. Эти знаки (плюс и минус) отражают способность частиц притягиваться (при разных знаках) и отталкиваться (при одном). В природе положительные показатели и отрицательные скомпенсированы между собой.

Одинаков по модулю, независимо от того, положительный ли он, как у протона, или отрицательный, как у электрона. Минимальный заряд называется элементарным. Им обладают все заряженные частицы. Отделить часть заряда частицы невозможно. Минимальное значение определяется экспериментально.

Электрический заряд и его свойства можно измерять с помощью электрометра. Он состоит из вращающейся вокруг горизонтальной оси стрелки и металлического стержня. Если к стрежню прикоснуться положительно заряженной палочкой, то стрелка отклонится на определенный угол. Это объясняется распределением заряда по стрелке и стержню. Поворот стрелки обусловлен действием силы отталкивания. При увеличении заряда возрастает и угол отклонения от вертикали. То есть он показывает значение заряда, который передается стрежню электрометра.

Выделяют следующие свойства электрического заряда. Они могут быть положительными и отрицательными (выбор названий случаен), которые притягиваются и отталкиваются. Заряды способны передаваться при контакте от одних тел другим. Одно тело в разных условиях может обладать разными зарядами. Важным свойством является дискретность, что означает существование наименьшего, универсального заряда, которому кратны аналогичные показатели любых тел. Внутри замкнутой системы алгебраическая сумма всех зарядов остается постоянной. В природе заряды одного знака не возникают и не исчезают одновременно.

Признаком того, что тело имеет электри-ческий заряд , является его взаимодействие с другими телами. Об этом шла речь в предшествующем параграфе. Но такое вза-имодействие в каждом отдельном случае по интенсивности может быть разным. Это дает основание утверждать, что свойство тела, называющееся электрическим зарядом, мо-жет иметь количественную меру.

Термин «электрический заряд» часто употребляют и просто для обозначения «тела, имеющего электрический заряд».

Количественную меру электрического за-ряда сначала назвали количеством электри-чества . Но со временем эта мера получила название просто электрического заряда . Итак, если говорят о значении электрического заряда, то подразумевают количественную меру свойства тела — электрического заряда.

Электрический заряд — это свойство тела, проявляющее-ся во взаимодействии с элект-ромагнитным полем. Электрический заряд — это также ме-ра свойства тела, имеющего электрический заряд.

Значение заряда про-тяженного тела обозначается буквой Q. Если же речь идет о заряде точечного тела, то он обозначается маленькой буквой q.

Для измерения электрического заряда ис-пользуют специальные приборы. Одним из таких приборов является электрометр .

Главная часть электрометра — это метал-лический стержень, закрепленный в метал-лическом корпусе с помощью втулки из непроводящего вещества (рис. 4.4). В нижней части стержня находится легкая металли-ческая стрелка, которая может вращаться на горизонтальной оси. Ось стрелки прохо-дит несколько выше ее центра масс. Под действием только силы тяжести стрелка в обычном состоянии будет находиться в вер-тикальном положении. Материал с сайта

Если верхнего конца стержня коснуться заряженным металлическим шариком, то стержень и стрелка получат электрический заряд. Вследствие взаимодействия одноимен-но заряженных стержня и стрелки возникнет сила, которая повернет стрелку на опреде-ленный угол. Экспериментально установле-но, что угол отклонения стрелки будет за-висеть от значения заряда на стержне и стрелке. Таким образом, измерив угол от-клонения стрелки, можно сделать вывод о значении электрического заряда. Чтобы на стрелку не влияли другие тела, металли-ческий корпус обязательно соединяют с зем-лей.

В технике и научных исследованиях ис-пользуют более сложные и более чувстви-тельные приборы для измерения электри-ческих зарядов, которые называют кулон-метрами (рис. 4.5). Это, как правило, элект-ронные приборы, принцип действия кото-рых основан на явлении изменения пара-метров некоторых элементов электронных систем при сообщении им электрического заряда.

Вопросы по этому материалу:

Электрический заряд единица измерения – Энциклопедия по машиностроению XXL

Новым государственным стандартом установлена также единица измерений экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений. Под экспозиционной дозой этих излучений понимается отнесенная к некоторой массе воздуха А.пг сумма электрических зарядов всех ионов одного знака, образо-  [c.99]

Способность элемента системы накапливать тепло характеризуется произведением массы элемента на его удельную теплоемкость и обычно измеряется в килокалориях, деленных на градус Цельсия. Способность элемента накапливать массу может быть выражена при помощи различных единиц измерения, например в кубических метрах жидкости на метр высоты резервуара и т. д. Подобные емкости аналогичны электрическим емкостям, однако следует подчеркнуть, что их величина определяется скоростью измерения энергии или массы [см. уравнение (3-1)], в то время как величина электрической емкости обычно определяется отношением величины полного заряда к напряжению. Величина электрической емкости обычно не зависит от напряжения. Величины емкостей, аккумулирующих тепло либо массу, часто зависят от 0 и не могут быть подсчитаны по величине отношения Q/Q.[c.37]


Емкостью называется свойство проводников накапливать и удерживать электрический заряд. Емкость проводников обозначается буквой С. Единицей измерения емкости принята фарада, обозначаемая буквами Ф или Р мкф и[c.35]

Если единица измерения заряда е — кулон, концентрация электронов п 1м и подвижность Ь м в сек, то удельная электрическая проводимость у будет в um M Эти формулы приме-  [c.38]

Для характеристики рентгеновского и гамма-излучения принято также понятие экспозиционной дозы, как количественная характеристика, основанная на ионизирующем действии этих излучений в сухом атмосферном воздухе, а характеристика выражается отношением суммарного электрического заряда ионов одного знака, образованного излучением, поглощенным в воздухе, к массе этого воздуха. За единицу измерения экспозиционной дозы принят кулон на килограмм (Кл/кг). Допускается также применение внесистемной единицы рентген 1Р = 2,57976-10″ Кл/кг. Экспозиционная доза в 1Р создает при нормальных условиях в 1 см ионы, несущие одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака (2,08-10 пар ионов). Поглощенная энергия в воздухе, соответствующая экспозиционной дозе 1Р, будет равна 0,88-10 Дж/кг.  [c.80]

Для характеристики электрической цепи одной из основных величин является напряжение и — скалярная величина, равная работе, которая производится при перемещении единицы положительного электричества (одного кулона) между двумя точками цепи и = А/д. Единицей измерения напряжения служит вольт. Это напряжение между двумя точками цепи, когда при перемещении заряда в один кулон совершается работа в один джоуль.  [c.288]

Тенденция капиллярной силы всегда направлена в сторону восстановления сферической фигуры равновесия. Электризуя каплю, мы можем ввести силу, действующую в противоположном направлении. Можно показать 2), что если Я есть электрический заряд, измеренный в электростатических единицах, то формула, соответствующая (9), будет иметь вид  [c. 362]

Основные понятия и единицы измерений. Электрический ток представляет собой перемещение по проводнику электрических зарядов. При протекании тока через металлический проводник носителями заряда являются электроны. Электрон представляет собой первичное, предельно малое количество электричества с отрицательным зарядом. За единицу количества электричества или электрического заряда в практической системе единиц принят 1 кулон, соответствующий по заряду 6,3.10 электронов.  [c.179]


Свойство проводника, которое характеризует его способность хранить электрический заряд, называют ёмкостью и обозначают буквой С, единица измерения фарада (Ф). Единица измерения фарада названа в честь английского учёного Майкла Фарадея, который в 1821 году сконструировал первый электрический мотор.  [c.335]

При измерении электрического заряда Q в кулонах поток электрического смещения фд измеряется в тех же единицах.[c.69]

Коэфф. пропорциональности к зависит от выбора системы ед. измерений (в Гаусса системе единиц к=, в СИ й=1/4 Я8о, Ео— электрическая постоянная). Сила Р направлена по прямой, соединяющей заряды, и соответствует притяжению для разноимённых зарядов и отталкиванию для одноимённых. Если взаимодействующие заряды находятся в однородном диэлектрике с диэлектрической проницаемостью 8, то сила вз-ствия уменьшается в е раз  [c.334]

История физики показывает, что точные опыты, измерения приводят к открытию новых физических явлений, новых физических постоянных. Так, эксперименты Дж. Томсона (1897) по отклонению катодных лучей в электрическом и магнитном полях привели к открытию им первой элементарной частицы— элскгро-на. В физике появились две новые фундаментальные постоянные—элементарный электрический заряд е и масса электрона Эти же данные разру1пили бытовавшее еще со времен Древней Греции представление о том, что атомы представляют собой мельчайшие, не делимые далее структурные единицы материи. Постоянная Планка h обязана своим рождением точным измере-  [c.29]

Принципиально так же можно измерять силы, обусловленные действием полей (гравитационного, электрического и магнитного). Например, общеизвестный метод взвешивания тел на пружинных весах позволяет измерить притяжения этих тел Землей (правда, только приближенно, так как Земля, на которой покоится тело при взвешивании, движется относительйо выбранной неподвижной системы координат и это несколько искажает результаты измерений). Точно так же при помощи динамометров можно измерять силы взаимодействия между неподвижными электрическими зарядами, прикрепив к двум заряженным телам динамометры и подобрав растяжение динамометров так, чтобы тела покоились. Эти же измерения позволяют определять величину зарядов (по силам взаимодействия зарядов) и установить единицу электрического заряда в системе GSE. Наконец, при помощи динамометров можно измерять силы взаимодействия между электрическими токами, текущими в жестких отрезках проводов. Для этого нужно прикрепить динамометры к жестким отрезкам проводов  [c.76]

Если в пространстве за анодом, на пути электронного луча, существует электрическое или магнитное поле, или и то и другое одновременно, то на электроны луча будет действовать сила Лорентца. Зная напряженности этих полей — электрического Е и магнитного Н — и скорость электронов, мы можем определить силу Лорентца, действующую на единицу заряда. Для того чтобы определить силу Лорентца, действующую на электрон, нужно знать величину его заряда. Принципиально заряд электрона может быть измерен, как и всякий электрический заряд, при помощи динамометров, как описано выше. Однако вследствие малости заряда электрона приходится применять специальные методы измерения, описывать которые здесь было бы нецелесообразно. Измеренный с помощью этих методов заряд электрона оказался равным 4,8-Ю GSE. Вместе с тем опытные факты говорят о том, что эта величина заряда электрона при всех условиях остается неизменной.[c.87]

Из многочисленных экспериментальных исследований известно, что средний диаметр атома равен 10 см, масса и положительный электрический заряд сосредоточены в ядре диаметром около 10″ см. Обычный атом электрически нейтралей, каждому положительному электрическому заряду, заключенному в протоне, находящемся в ядре, соответствует отрицательный заряд—электрон, находящийся вне ядра. Химические свойства атома определяются числом электронов и, следовательно, протонов. При химической реакции число электронов, связанных с атомом, обычно может меняться если же изменится число протонов (и это может иметь место ), то должны измениться и свойства. Число протонов ядра равно его атомному номеру. Другой физической характеристикой ядра является его масса. Для измерения массы принята система единиц, в которой масса атома углерода равна точно 12 единицам. Атомная единица массы (а. е. м.) определяется как V12 массы изотопа углерода, 1 а. е. м. = 1,6598-10 2 кг, В этой системе масса атома водорода, состоящего из одного протона и одного электрона, очень близка к 1 а. е. м. Масса электрона равна V2000 массы протона, и поэтому его масса в атомных единицах массы равна 0. Протоны и электроны еще не составляют массу ядра. Большая ее часть  [c.159]


Выше ( 1.3) говорилось об условности выбора величин, которые мы Принимаем за основные. Можно при этом, исходя из метрологических соображений точности и воспроизводимости измерений, считать основными одни велшшны, а при построении систем единиц — другие. Эта идея впервые была высказана проф. П.Л. Каланта-ровым, который для описания электрических и электромагнитных явлений предложил систему, в которой основными величинами бьши длина, время, электрический заряд и магнитный поток.  [c.51]

Система СГС охватьшала механические, электрические и магнитные измерения, причем произошло ее разделение на злектростатическую (СГСЭ) и злектромагнитную (СГСМ) системы. В первой за основу принималось взаимодействие электрических зарядов, а во второй -взаимодействие магнитных масс . Впоследствии оказалось целесообразным принять такой вариант системы, в котором величины, относящиеся к электростатическим явлениям, и величины, связанные с прохождением тока (сила тока, сопротивление), измеряются электростатическими единицами, а относящиеся к магнитным явлениям — электромагнитными. Эта система получила название Симметричной, или гауссовой, системы и обозначает СГС.  [c.53]

Укажем, что для измерения электрического заряда ак-хумуляторов (неудачное, но весьма распространенное название емкость аккумуляторов ) применяется единица ампер-час 1 А-ч = 3600 Кл.  [c.213]

После открытия электрона было естественно предположить, что электролитическая единица электричества — минимальное количество электричества, переносимого в процессе электролиза, — равна заряду электрона. Исходя из такого предположения и сравнивая полученное при изучении процесса электролиза отношение электролитической единицы электрического заряда к массе атомов с измеренным значением е/ш для электрона, Томсон нришел к заключению, что электроны в тысячи раз легче атомов.[c.15]

И о в е р X п о с т н а я плотность электрического заряда — количество электричества, приходящееся на едяннцу площади поверхности заряженного тела единица измерения к м .  [c.115]

Экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучений — доза излучения, при которой соп])яженная корпускулярная эмиссия на един1щу массы пли единицу объема сухого атмосферного воздуха производит в воздухе ионы, несущие электрический заряд каждого знака. Единицы измерения кулон па килограмм (к/кг) в системах СИ и М КСА п внесистемная единица рентген >).  [c.123]

Источник электрической энергии производит определенную работу по перемещению электрических зарядов в замкнутой цепи. Работа, соверщаемая источником электрической энергии при перемещении единицы положительного электричества в замкнутой электрической цепи, называется электродвижущей силой источника (ЭДС). Электродвижущая сила источника Е является причиной, поддерживающей разность электрических потенциалов (напряжение) на его зажимах. ЭДС источника вызывает электрический ток в замкнутой цепи, преодолевая ее внешнее и внутреннее сопротивление. Электродвижущая сила источника электроэнергии является одной из важнейших характеристик его. Единицей измерения ЭДС служит волы (В).  [c.4]

ФАРАДА ((/), F) — единица измерения электрической емкости и МКСА систе.ме единиц и Междуна,-родной системе единиц. 1 Ф. равна электрической емкости пролодиика, потенциал к-рого повышается па 1 в при передаче ему электрического заряда в 1 к. Размер и размерность 1 56 = (1 к) (I а), [[c.292]

Много труда было потрачено на то, чтобы установить, за счет каких взаимодействий происходит нарушение СР. Из сравнения интенсивностей процессов (7.188) и (7.189) возникает подозрение, что в них нарушается правило 1АГ = /г (см. п, 6), потому что спин каона равен половине, а в двухпионной системе, получающейся при распаде, велика доля состояния с Т = 2. Поэтому похоже, что вызывающее этот распад взаимодействие не является чисто слабым. Многие склоняются к тому, что за нарушение СР ответственны электромагнитные взаимодействия. Но и здесь есть трудность, состоящая в том, что такое нарушение привело бы к существованию электрического дипольного момента у нейтрона. Между тем тщательные измерения показали, что с точностью до 10 см (в единицах элементарного заряда) этот момент равен нулю. Так что вопрос  [c.414]

Сопротивление (/ , г) — свойство тел препятствовать движению зарядов под действием электрического поля. Практическая единица сопротивления — ом—есть сопротивление проводника, по которому протекает ток в а при приложении к его концам напряжения в 1 в. Сопротивлением в 1 ом обладает при О С столб ртути постоянного сечения длиной 106,3 см, имеющий массу 14,4521 г. Для измерения больших сопротивлений употребляются килоом, равный 1 ком = 10 ом, и мегом, равный 1 мгом = 10 ом.  [c.513]

Как сказано было выше, электростатика и магнитостатика излагались независимо друг от друга. За ними обычно шли законы постоянного тока, и лишь в конце появлялись магнитное действие тока (обычно в виде действия на магнитную стрелку), электромагнитная индукция и т.д. Такой порядок изложения создавал трудности для понимания существа явлений, приводил к путанице основных понятий. В особенности это проявлялось в вопросе о системах единиц. Построенные независимо друг от друга, единицы электрических и магнитных величин образовывали две группы, обе находящиеся в рамках системы СГС. Эти группы не вступали бы друг с другом в противоречие, если бы не существовало магнитного поля тока. Благодаря наличию последнего сила тока входит не только в определяющее соотношение (7.2), но и в выражения для действия тока на магнитную стрелку или для взаимодействия токов. Поскольку в этих выражениях для всех остальных величин существовали ранее установленные единицы СГС, то определялась единица силы тока, отличная от единицы, основанной на формуле (7.2), при измерении заряда электростатическими единицами. Таким образом возникли две СГС системы электрических и магнитных величин — электростатическая (СГСЭ) и электромагнитная (СГСМ), о построении которых сказано будет ниже.  [c.185]



Q, странный выбор для обозначения «заряда»? Слово недели по электронной продукции

Как буква Q означает «заряд» в электричестве? Единицей измерения заряда является кулон, названный в честь французского физика Шарля-Огюстена де Кулона (1736–1806), а кулон обозначается сокращенно C, но Q?

Требуется небольшая предыстория. «Заряд» означает преобладание электронов (отрицательный заряд) или недостаток электронов (положительный заряд).До того, как «электричество» означало просто мощность, которая поступает от подключения прибора к розетке, ученые изучали «электричество», потому что это слово уходит корнями в феномен притяжения, от латинского electrum и греческого electronic (оба означают «Янтарь»), когда древние изучали способность окаменелой древесной смолы, янтаря, притягивать другие вещества. Сегодня слово «электроника» заняло это исследование электронов, как указывает Мерриам-Вебстер, в котором говорится, что это слово относится к «разделу физики, который имеет дело с излучением, поведением и эффектами электронов (как в случае с электронами). лампы и транзисторы) и с электронными устройствами.”

Одним из аспектов «электричества» было его «количество». Цитата с сайта bartleby.com:

«Отрицательное и положительное электричество . Два противоположных состояния электрического состояния тел. Когда-то электричество считалось жидкостью, а тепло считалось калорийным. Считалось, что у каждого есть определенное количество. Если тело содержало больше, чем обычно, оно считалось положительным, если меньше – отрицательным в этом отношении. Другая теория заключалась в том, что существуют две разные электрические жидкости, которые нейтрализуют друг друга при контакте.Электричество теперь считается простым условием, как тепло и движение; но его энергия приводится в действие некоторыми молекулярными возмущениями, такими как трение, разрыв и химическое воздействие. Старые условия остаются в силе ».

Это «преобладание» или «недостаток» электронов, принцип, который мы знаем как «заряд», также называли «количеством электричества». «E» относится к электронам, поэтому «Q» после первого слова этой фразы стало обозначать «заряд». Википедия отмечает, что «термин« количество электричества »когда-то был распространен в научных публикациях.Он часто встречается в трудах Франклина, Фарадея, Максвелла, Милликена и Дж. Дж. Томсона и даже иногда использовался Эйнштейном ». Все эти ученые изучали заряд, и сегодня это слово используется вместо «количество электричества», но Q остается.

Упрощенная формула заряда – в реальном мире расчет может быть довольно сложным –

.

Q = I t

Где

Q – заряд в кулонах (Кл)

I – ток в амперах (A)

t – время в секундах (с)

Узнать больше об электронных продуктах Журнал DigitalElectronic Products

Заряд и ток

Заряд и ток
Далее: Напряжение и работа Up: Копаем глубже Предыдущий: Единицы СИ

Частицы с электрическим зарядом действуют друг на друга. Величина этой силы зависит от заряда на каждая частица. Величина силы обратно пропорциональна пропорционально квадрату расстояния между частицы.

Базовая единица заряда – это кулон . Один кулон равен заряду электроны. Другими словами, один электрон имеет заряд из кулоны. Символ для заряд есть или.

Электрические цепи перемещают электрический заряд так, что полезная работа сделана.Эти движущиеся заряды создают электрический ток , который мы обозначаем как или. В другими словами, если – сумма заряда на конкретная точка в пространстве во времени, затем текущая проходящая через эту точку равна первой производной по времени из . Другими словами,


Базовая единица измерения тока – ампер (обозначена сокращение). Один ампер равен одному кулону заряд проходит через точку в пространстве за одну секунду. В другими словами, один ампер равен одному кулону в секунду.

Рассмотрим провод, по которому проходит ток в амперы. через определенную точку на этом проводе. Заряд может либо двигаться справа налево, либо слева направо. Так чтобы полностью уточнить природу тока, мы должны также укажите направление, в котором течет ток. путешествия. Это делается путем привязки знака к электрический ток. Другими словами, текущий – это со знаком количество.

Знак, данный току, зависит от того, кем мы являемся. заинтересован в измерении.Движущийся заряд можно представить как либо

  • отрицательно заряженных электронов, движущихся по проводу,
  • или положительно заряженные частицы, движущиеся через провод
В первом случае мы имеем так называемый электрон текущий . Во втором случае имеем так называемый условный ток . Обычной практикой является использование обычные, а не электронные токи. На протяжении всего нашего работать, это соглашение, которое мы будем использовать.

На принципиальных схемах мы обозначаем ток, текущий в элемент схемы стрелкой, обозначающей один из терминалы. Стрелка обычно обозначается размером электрический ток. Стандартное соглашение (называемое пассивным соглашение о маркировке), используемое при маркировке этих стрелок, используйте положительное число, когда ток давит положительный заряжается в устройство. Если число отрицательное, то ток вытягивает положительные заряды из устройства. Рисунок 16 иллюстрирует соглашение о пассивной маркировке резистора.

Рисунок 16: Ток, протекающий в элементе цепи

Напомним, что номер, обозначающий текущий, подписан Стрелка.Это означает, что мы можем получить две разные метки для то же направление обычного тока. Фигура 17 показаны две такие метки. В в первом случае мы выталкиваем положительный заряд из терминал в устройство. Во втором случае мы вытягивая положительный заряд из устройства в терминал. Конечный результат для обеих этикеток одинаковый, а именно: поток положительных зарядов идет слева направо через устройство.

Рисунок 17: Две разные маркировки одного и того же тока

Полный заряд, попадающий в элемент схемы, получается следующим образом: интегрируя дифференциальное уравнение.Предположим, что заряд изначально есть, затем общий заряд, поступающий в устройство между временами и будет




Далее: Напряжение и работа Up: Копаем глубже Предыдущий: Единицы СИ
Майкл Леммон 2009-02-01

Электрический заряд | Основы | Направляющая конденсатора

Что такое электрический заряд?

Электрический заряд – фундаментальное физическое свойство материи.Электрический заряд может быть положительным или отрицательным. Материя отталкивает другую материю с таким же зарядом и притягивает другую материю с противоположным зарядом. Единицей измерения электрического заряда является кулон [Кл]. Хотя точная природа заряда все еще неизвестна на фундаментальном уровне, принято считать, что он представляет собой конкретное состояние материи, которое невозможно объяснить на нынешнем уровне научных знаний.

Электрический заряд квантуется, что означает, что заряд может иметь только дискретные значения.Элементарный заряд обозначается как e и приблизительно равен 1,602 · 10-19 Кл. Электрон несет заряд -e, и это отрицательно заряженная частица. Напротив, протон – это положительно заряженная частица, несущая заряд + e.

Интуитивный способ понять квантованную природу заряда – представить электрически нейтральный объект как коробку, содержащую равное количество протонов (положительные заряды) и электронов (отрицательные заряды). Протоны фиксированы, их нельзя вынуть или добавить в коробку.Поскольку количество протонов и электронов равно, общая сумма электрических зарядов внутри коробки равна нулю для электрически нейтральных объектов.

Чтобы сделать объект отрицательно заряженным, единственный способ сделать это – каким-то образом добавить в ящик больше электронов. Поскольку электроны являются неделимыми частицами, можно добавить только целое число электронов – нельзя добавить половину электрона в ящик. В результате общий заряд объекта в N раз больше заряда одного электрона, что равно -e · N, где N – целое число.Точно так же, чтобы сделать объект положительно заряженным, необходимо удалить N электронов из ящика, и результирующий общий заряд объекта в этом случае будет e · N.

Чистая стоимость объекта

Один из способов сделать объект электрически заряженным – это потереть один предмет о другой непохожий предмет. Этот эффект известен с давних времен. Например, если протереть стеклянный стержень куском ваты, то стеклянный стержень будет заряжен положительно, а кусок шерсти – отрицательно.Это известно как трибоэлектрический эффект, который использует трение для передачи свободных электронов от стеклянного стержня к куску шерсти. Поскольку электроны не создаются и не разрушаются в процессе, количество электронов, покидающих стеклянный стержень, равно количеству электронов, которые достигают куска шерсти. В результате заряд стеклянного стержня равен заряду куска шерсти, но противоположного знака. Другой способ зарядить объект – приложить электрический ток к источнику питания.

Зарядка конденсатора

Конденсаторы – это устройства, предназначенные для хранения электрической энергии путем накопления электрического заряда на своих электродах. В цепи заряд покидает один электрод конденсатора и достигает другого электрода. Следовательно, величина заряда на одном электроде равна величине заряда на другом электроде, но имеет противоположный знак. Чем больше заряда накапливает конденсатор, тем больше энергии хранится в конденсаторе согласно формуле:

где W – запасенная энергия, C – емкость, а V – напряжение на конденсаторе.

Чтобы понять процесс зарядки, рассмотрите полностью разряженный конденсатор в качестве отправной точки. Для зарядки конденсатора к его клеммам подключается источник питания. В момент подачи питания на конденсатор источник питания, например аккумулятор, начинает заставлять электроны перемещаться от одного электрода конденсатора к другому. Когда электроны начинают накапливаться на одном электроде, напряжение на конденсаторе увеличивается. Электроны продолжают накапливаться на электроде конденсатора, который подключен к отрицательному выводу батареи, пока напряжение на конденсаторе не сравняется с напряжением на батарее.Этот процесс не является линейным – напряжение на конденсаторе увеличивается экспоненциально. Уравнение для напряжения на выводах конденсатора как функции времени:

, где V C (t) – напряжение на конденсаторе как функция времени, V BAT – напряжение батареи, R – последовательное сопротивление в цепи, а C – емкость. Природа R определяется внутренним сопротивлением батареи в сочетании с ESR конденсатора и любыми дополнительными резисторами, включенными последовательно между батареей и конденсатором.

Квантование электрического заряда и принцип сохранения зарядов

Наука> Физика> Электростатика> Квантование электрического заряда

В этой статье мы изучим концепцию квантования электрического заряда и принцип сохранения электрических зарядов.

Тот факт, что все наблюдаемые заряды всегда являются некоторым целым кратным элементарного заряда e = 1,6 × 10 -19 C, известен как квантование электрического заряда.

Таким образом, q = ± ne, где n = 1, 2, 3,… ..

e = 1,6 × 10 -19 C – это величина минимально возможного заряда, который несут электрон и протон. Причина квантования электрического заряда связана с тем, что при трении одного тела другим передается целое число электронов. В теории электродинамики и современной физике нет научного объяснения квантованию электрического заряда, но его можно проверить экспериментально.

На микроскопическом уровне Гелл-Манн и Цвейг постулировали, что все элементарные частицы состоят из более элементарных составляющих, называемых кварками. Протоны и нейтроны состоят из кварков двух типов: i) верхние кварки, обозначенные «u», несущие заряд + 2e / 3, и ii) нижние кварки, обозначенные «d», несущие заряд – e / 3. Согласно кварковой модели состав протона (uud) несет заряд (2e / 3 + 2e / 3 – e / 3 = e), а состав нейтрона (udd) несет заряд (2e / 3 – e / 3 – e / 3 = 0). До сих пор существование кварков экспериментально не обнаружено, но их существование косвенно доказано.В будущем, когда они будут обнаружены экспериментально, мы должны изменить определение квантования с e на e / 3. Идея квантования останется прежней.

Кулон не является практичной единицей или очень большой единицей:

Давайте рассмотрим тело, производящее 1 миллиард (10 9 ) электронов в секунду. Разрешите нам рассчитать время для создания заряда 1 К

Имеем q = ne

∴ Количество необходимых электронов = n = q / e = 1 / 1,6 × 10 -19 = 6.25 × 10 18

Время получения этих электронов = t = 6,25 × 10 18 / 10 9

= 6,25 × 10 9 секунды = 6,25 × 10 9 / (365 × 24 × 60 × 60) = 198,2 года

Это указывает на то, что кулон – очень большая единица измерения, поэтому используются такие практические единицы, как милликулон (мкКл), микрокулон (мкКл), нанокулон (нКл).

Принцип сохранения сборов:

Электрический заряд нельзя ни создать, ни уничтожить, но он переносится с одного часть системы в другую часть системы, так что общий заряд Изолированная система остается постоянной.

Иллюстрация – 1:

Когда стеклянный стержень (электрически нейтральный) протирают шелковой тканью (электрически нейтральный), слабо прикрепленные валентные электроны стеклянного стержня переносятся на шелковую ткань. Таким образом, стеклянный стержень становится электронодефицитным и приобретает положительный заряд, в то время как шелковая ткань имеет избыток отрицательного заряда и приобретает отрицательный заряд. Общий заряд системы, то есть стеклянного стержня и шелковой ткани, остается нулевым.

Иллюстрация – 2:

Когда гамма-фотон имеет энергию, равную или превышающую 1.01 МэВ проходит очень близко к ядру, электрическое поле, создаваемое ядром, аннигилирует фотон γ-квантов и создает пару из электрона и позитрона. Это явление известно как образование пар. Он представлен как

γ → e + e +

Мы видим, что общий заряд с обеих сторон равен (ноль)

Иллюстрация – 3:

Когда электрон и позитрон подходят очень близко друг к другу, они исчезают, образуя два γ-кванта с энергией o.51 МэВ. Это явление известно как аннигиляция вещества. Он представлен как

е + е + → γ + Γ

Мы видим, что общий заряд с обеих сторон равен (ноль)

Иллюстрация – 4:

Рассмотрим следующую реакцию, показывающую α-распад урана.

92 U 238 90 U 234 + 2 He 4

Мы видим, что общий заряд с обеих сторон равен (+ 92e)

Иллюстрация – 5:

Рассмотреть реакцию ядерного деления

92 U 235 + 0 n 1 156 Ba 141 + 36 Kr 92 + 3 0 n 1 + Энергия

Мы видим, что общий заряд с обеих сторон равен (+ 92e)

Электрические заряды имеют аддитивный характер. Полный электрический заряд на теле равен алгебраической сумме всех электрических зарядов, находящихся в любом месте тела. При выполнении алгебраической суммы следует уделять должное внимание знаку (положительному или отрицательному).

Числовые задачи:

Пример – 01:

Сколько электронного заряда требуется для создания 1 кулона.

Дано: Общий заряд = q = 1 Кл, Электронный заряд = e = 1,6 × 10 -19 С

Кому найти: Количество электронного заряда = n =?

Решение:

Имеем q = ne

∴ n = q / e = 1/1.6 × 10 -19 = 6,25 × 10 18

Ответ: Количество электронных зарядов 6,25 × 10 18

Пример – 02:

Сколько электронов нужно удалить с проводника, чтобы что он приобретает положительный заряд 3,5 мкКл.

Дано: Общий заряд = q = 3,5 мкКл = 3,5 × 10 -6 Кл, Величина заряда электрона = e = 1,6 × 10 -19 C

Кому найти: Количество удаленных электронов = n =?

Решение:

Имеем q = ne

∴ п = д / е = 3. 5 × 10 -6 / 1,6 × 10 -19 = 2,1875 × 10 13

Ответ: Количество удаленных электронов 2,1875 × 10 13

Пример – 03:

Рассчитайте положительный заряд и отрицательный заряд на вода в чашке, содержащей 250 г воды.

Дано: Масса воды

Кому найти: Количество электронов = n =?

Решение:

Молекулярная формула воды H 2 O.Его молекулярная масса 18 г моль -1

Количество молей воды = заданная масса / молекулярная масса = 250 / 18 = 13,89

1 моль воды содержит 6,022 × 10²³ молекул. воды

Число молекул в 13,89 моль воды = 13,89 × 6.022 × 10²³

Число молекул в 13,89 моль воды = 83,66 × 10²³

Каждая молекула воды содержит 2 атома водорода (1 электрон каждый) и 1 кислород (8 электронов)

Количество электронов в каждой молекуле воды = 1 × 2 + 8 × 1 = 10

Общее количество электронов в чашке = 83. 66 × 10²³ × 10 = 83,66 × 10 24

Общий отрицательный заряд воды = 83,66 × 10 24 × 1,6 × 10 -19 = 1,34 × 10 7 C

Поскольку вода электрически нейтральна, общий положительный заряд = 1,34 × 10 7 С

Ответ: Всего отрицательный заряд – 1,34 × 10 7 Кл, а общий положительный заряд + 1,34 × 10 7 C

Пример – 04:

Найдите количество электронов, проходящих через электрическую лампочку в секунду, номинальная мощность 100 Вт при 230 В.

Дано: Мощность лампы = P = 100 Вт, напряжение = V = 230 В

Кому найти: Количество прошедших электронов = n =?

Решение:

P = VI = V кв / т

∴ q = P t / V = ​​(100 × 1) / 230 = 0,4348 C

∴ n = q / e = 0,4348 / 1,6 × 10 -19 = 2,72 × 10 18

Ответ: Число прошедших электронов 2,72 × 10 18

Пример – 05:

Две одинаковые сферы, несущие заряд -2 мкКл и 14 мкКл, являются заставили вступить в контакт друг с другом, а затем расстались. Найдите заряд на каждой сфере после разделение

Дано: Заряд на первой сфере q 1 = -2 мкКл, Заряд на второй сфере = q 2 = 14 мкКл

Кому найти: Заряд на каждой сфере =?

Решение:

Общий заряд в системе = -2 + 14 = 12 мкКл

Поскольку две сферы идентичны, заряд будет одинаковым. распределено между ними

Следовательно, заряд на каждой сфере = 12/2 = 6 мкКл

Наука> Физика> Электростатика> Квантование электрического заряда

Электрический заряд – определение, единица измерения, основные свойства и часто задаваемые вопросы

Определение электрического заряда

Как и протоны, в атоме связаны электроны, но не все электроны .Электроны, расположенные дальше от ядра, могут быть удалены из атома. Когда часть электронов удаляется из атома, количество протонов становится больше, чем количество электронов из-за дефицита электронов. После удаления электронов электрически нейтральное тело заряжается положительно.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

В противном случае тело также может получать электроны от внешнего источника. В этом случае количество электронов в теле увеличивается, и оно становится отрицательно заряженным.

Дефицит или избыток электронов в теле называется электрическим зарядом.

Единица электрического заряда

Материя всегда заряжена положительно, отрицательно или нейтрально. Заряд обозначается буквой q, а единица измерения электрического заряда в системе СИ – кулон. Заряд частицы – это в основном совокупные заряды всех находящихся в ней электронов. Математически это представлено как

Q = ne

, где

q = заряд,

n = количество электронов и

e = заряд 1 электрона, который равен 1.6 × 10-19С. Это величина электрического заряда электрона. Две основные природы электрического заряда:

  • Подобные заряды отталкиваются друг от друга.

  • В отличие от зарядов, они притягиваются друг к другу.

Это означает, что протоны отталкивают протоны, а они притягивают электроны. Точно так же электроны отталкивают электроны и притягивают протоны. Силы, действующие на заряд, напрямую связаны с природой заряда. Величина заряда электрона и протона одинакова и равна 1.6 × 10-19С. Заряд электрона отрицательный «-», заряд протона положительный «+».

Как измеряется электрический заряд?

Электрический заряд измеряется в кулонах. Считается, что заряд равен 1 кулону, когда ток в 1 ампер протекает через единицу площади поперечного сечения в течение одной секунды. Формула электрического заряда имеет следующий вид:

Q = I.t

Где,

  • Q = электрический заряд

  • I = электрический ток

  • t = время.

Основные свойства электрического заряда

Электрический заряд обладает большим количеством свойств. Ниже приведены некоторые из основных свойств электрического заряда.

  • Электрический заряд носит аддитивный характер.

  • Электрический заряд – это сохраняемая величина.

  • Электрический заряд можно квантовать.

  • Из-за наличия электрического заряда тело либо притягивает, либо отталкивает другое тело в зависимости от характера заряда.

  • Трение между двумя разными типами объектов создает положительный заряд на одном объекте и отрицательный заряд на другом. Когда стекло натирают пластиком, оно приобретает избыточные электроны и становится отрицательно заряженным, тогда как пластик теряет электроны и становится положительно заряженным.

  • Одинаковые заряды отталкивают друг друга, то есть положительные заряды отталкивают положительные заряды, а отрицательные заряды отталкивают отрицательные заряды.

  • В отличие от зарядов притягиваются друг к другу, т.е.е., положительные и отрицательные заряды притягиваются друг к другу.

  • Отталкивание – верный тест для определения характера заряда на теле.

Что такое положительный и отрицательный заряд?

Есть два типа заряда:

  • Положительный заряд

  • Отрицательный заряд

Положительный заряд

Когда объект теряет несколько электронов, количество протонов в объекте становится больше, чем количество электронов. Следовательно, объект становится заряженным положительно.

Отрицательный заряд

Когда объект получает некоторое количество электронов, количество электронов в объекте становится больше, чем количество протонов, и, следовательно, он становится отрицательно заряженным.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Электрическая потенциальная энергия (U) и электрический потенциал (V): (Примечания из C

Электрическая потенциальная энергия (U) и электрический потенциал (V): ( Примечания от К.Лекции Эркалса PHYS 221 )

Рассмотрим конденсатор с параллельными пластинами, который производит однородную электрическое поле между его большими пластинами. Это достигается путем подключения каждой пластины к одному из выводов источник питания (например, аккумулятор).

Рисунок 1: Электрическое поле создается заряженными пластинами. разделенные расстоянием l. Обвинения на пластинах есть + Q и Q.

Рисунок 2: Электрический заряд q перемещается из точки A в сторону точка B с внешней силой T против электрической силы qE.

Рис. 3, 4: Когда он перемещается на расстояние d, его потенциальная энергия в точке B равна qEd относительно точки A.

Рисунок 5: Когда он выпущен из B (T = 0), он будет ускоряться к нижней пластине. Как он движется по направлению к нижней пластине его потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая энергия увеличивается.Когда он достигает нижнего пластина (где мы можем выбрать потенциальную энергию равной нулю), ее потенциал энергия в точке A полностью преобразуется в кинетическую энергию в точке B:

Обратите внимание, что qEd – это работа, выполняемая полем в качестве заряда движется под действием силы qE от B к A. Здесь m – масса заряда q, а v – его скорость при достижении точка А. Здесь мы предположили, что электрическая поле однородное! Выполнено работ по E field:

Давайте вспомним теорему о кинетической энергии и работе (Work Energy принцип):

, где мы ввели понятие потенциальной энергии и консервативная сила (сила, под которой можно определить потенциальную энергию так что проделанная работа зависит только от разницы потенциальной энергии функция оценивается в конечных точках).

Практическое правило определения того, является ли EPE увеличение:

Если заряд движется в том направлении, при нормальном движении его электрическая потенциальная энергия уменьшается. Если заряд движется в направлении, противоположном к тому, что он обычно двигался бы, его электрическая потенциальная энергия увеличивается. Эта ситуация похожа на ситуацию постоянное гравитационное поле (g = 9,8 м / с 2 ). Когда вы поднимаете предмет, вы увеличивая его гравитационную потенциальную энергию.Аналогичным образом, когда вы опускаете объект, его гравитационная энергия равна уменьшается.

Общая формула потенциальной разницы:

Работа, выполняемая полем E, когда оно действует на заряд q, чтобы переместиться. он от точки A до точки B определяется как разность электрических потенциалов между точки A и B:

Ясно, что потенциальную функцию V можно сопоставить каждому точка в пространстве, окружающем распределение заряда (например, параллельное тарелки).Приведенная выше формула обеспечивает простой рецепт для расчета работы, проделанной при перемещении заряда между двумя точками где мы знаем значение разности потенциалов. Приведенные выше утверждения и формула действительны независимо от путь, по которому перемещается заряд. Особый интерес представляет потенциал точечного заряда Q. Его можно найти, просто выполнив интегрирование по простому пути (например, по прямой) из точки A расстояние от Q которого равно r до бесконечности. Путь выбирается по радиальной линии, так что становится просто Edr. Поскольку электрическое поле Q равно kQ / r 2 ,


Этот процесс определяет электрический потенциал точечного обвинение. Обратите внимание, что потенциальная функция скалярная величина в отличие от электрического поля, являющегося векторной величиной. Теперь мы можем определить электрический потенциал энергия системы зарядов или зарядовых распределений.Предположим, мы вычисляем проделанную работу относительно электрические силы при перемещении заряда q из бесконечности в точку на расстоянии r от заряд Q. Работу выдал:

Обратите внимание, что если q отрицательное, его знак должен использоваться в уравнение! Следовательно, система состоящий из отрицательного и положительного точечного заряда, имеет отрицательный потенциальная энергия.

Отрицательная потенциальная энергия означает, что работа должна быть выполнена против электрического поля при раздвижении зарядов!

Теперь рассмотрим более общий случай, связанный с потенциал в окрестности ряда зарядов, как показано на рисунке ниже:

Пусть r 1 , r 2 , r 3 будет расстояния зарядов до точки поля А, а r 12 , r 13 , r 23 представляют собой расстояние между зарядами. Электрический потенциал в точке А равен:

.

Пример:

Если мы принесем заряд Q из бесконечности и поместим его в точку A проделанная работа будет:

Суммарная электрическая потенциальная энергия этой системы обвинения, а именно, работа, необходимая для того, чтобы привести их на свои нынешние должности, может быть рассчитывается следующим образом: сначала приведите q1 (нулевая работа, так как нет заряда еще), затем в поле q1 вывести q2, затем в поля q1 и q2 принести q3.Добавьте всю работу, необходимую для вычислить общую работу. Результат будет:

Обнаружение электрического поля по электрическому потенциалу:

Компонент E в любом направлении является отрицательным скорость изменения потенциала с расстоянием в этом направлении:

Символ называется Градиент. Электрическое поле – это градиент электрического потенциала.Линии электрического поля всегда перпендикулярно эквипотенциальным поверхностям.

Поверхности равнополостного хвоста:

Это воображаемые поверхности, окружающие заряд. распределение. В частности, если распределение заряда сферическое (точечный заряд или однородно заряженная сфера), поверхности сферические, концентрические с центром заряда распределение. Силовые линии электрического поля всегда перпендикулярно эквипотенциальным поверхностям.Уравнение означает, что из-за отрицательный знак, направление E противоположно направлению, в котором V увеличивается; E направлен с более высоких уровней V на более низкие (с более высоких потенциал для снижения потенциала). Другой словами, градиент скаляра (в данном случае E-поля) нормален к поверхности постоянного значения (эквипотенциальная поверхность) скаляра и в направлении максимальная скорость изменения постоянного скаляра. Запомните это утверждение, когда мы проводим эксперимент.

________ – это поток электрического заряда или скорость потока электрического заряда, обозначается буквой I и измеряется в амперах (A).

Лиза Л.

задано • 10.01.19

Импеданс

Напряжение

Ток

Сопротивление

Лорен Х.ответил • 11.01.19

Опытный учитель химии в старших классах

Это определение тока.

Все еще ищете помощь? Получите правильный ответ быстро.

ИЛИ
Найдите онлайн-репетитора сейчас

Выберите эксперта и познакомьтесь онлайн. Никаких пакетов или подписок, платите только за необходимое время.


¢ € £ ¥ ‰ µ · • § ¶ SS ‹ › « » < > ≤ ≥ – – ¯ ‾ ¤ ¦ ¨ ¡ ¿ ˆ ˜ ° – ± ÷ ⁄ × ƒ ∫ ∑ ∞ √ ∼ ≅ ≈ ≠ ≡ ∈ ∉ ∋ ∏ ∧ ∨ ¬ ∩ ∪ ∂ ∀ ∃ ∅ ∇ * ∝ ∠ ´ ¸ ª º † ‡ А Á Â Ã Ä Å Æ Ç È É Ê Ë Я Я Я Я Ð Ñ Ò Ó Ô Õ Ö Ø Œ Š Ù Ú Û Ü Ý Ÿ Þ à á â ã ä å æ ç è é ê ë я я я я ð ñ ò ó ô х ö ø œ š ù ú û ü ý þ ÿ Α Β Γ Δ Ε Ζ Η Θ Ι Κ Λ Μ Ν Ξ Ο Π Ρ Σ Τ Υ Φ Χ Ψ Ω α β γ δ ε ζ η θ ι κ λ μ ν ξ ο π ρ ς σ τ υ φ χ ψ ω ℵ ϖ ℜ ϒ ℘ ℑ ← ↑ → ↓ ↔ ↵ ⇐ ⇑ ⇒ ⇓ ⇔ ∴ ⊂ ⊃ ⊄ ⊆ ⊇ ⊕ ⊗ ⊥ ⋅ ⌈ ⌉ ⌊ ⌋ 〈 〉 ◊

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.