Содержание

Единицы измерения 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 Закон Кулона.

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.

Планковский заряд

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.

Планковский заряд обозначается qp. Основная единица измерения, которая определяется в терминах фундаментальных констант. Определяется следующим образом:

Дата: 24.05.2015

© Valentin Grigoryev (Валентин Григорьев)

electricity-automation.com

Кулон — единица измерения электрического заряда (кратко) | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Раздел:

Единицы измерения электрического заряда

Единицей измерения электрического за­ряда, которой пользуется современная наука и которая входит в СИ, является кулон (Кл). Название единицы электрического заряда происходит от фамилии французского физика Ш. О. Кулона, который провел фундаменталь­ные исследования в области электричества.

В метрологии нет эталона единицы электрического заряда. Она является про­изводной от единицы силы тока. То есть,

1 кулон — это электрический заряд всех частиц, которые пройдут через поперечное сечение проводника за 1 секунду, если в нем будет ток в 1 ампер.




Заряд, значение которого равно 1 кулону,— очень большой. В практике измерений и рас­четов пользуются дольными единицами:

1 милликулон = 1 мКл = 10-3 Кл.

1 микрокулон = 1 мкКл = 10-6 Кл.

1 нанокулон = 1 нКл = 10-9 Кл. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Названия кратных единиц электричес­кого заряда образуются известным спосо­бом:

1 килокулон = 1 кКл = 103 Кл.

1 мегакулон = 1 МКл = 106 Кл.


На этой странице материал по темам:

  • Электрические заряды закон кулона кратко

  • Электрические заряды. . закон кулона.кратко

  • Kak nazibaetsya edinici elekticheskogo zaryada

  • Значение 1 куло

  • Как называется единица заряда?

Вопросы по этому материалу:

  • Как называется единица измерения электрического заряда?

  • Какая основная единица измерения электрического заряда в СИ?

  • Какой заряд имеет значение 1 кулон?

  • Какие дольные и кратные единицы измерения электрического заряда в СИ?


worldofschool.ru

что это такое и как он измеряется

В природе не все можно объяснить с точки зрения механики, МКТ и термодинамики, есть и электромагнитные явления, которые воздействуют на тело, при этом не зависят от их массы. Способность тел быть источником электромагнитных полей характеризуется физической скалярной величиной – электрическим зарядом. Его впервые вывели в законе Кулона в 1785 году, но обратили внимание на его существование еще до нашей эры. В этой статье мы простыми словами расскажем о том, что такое электрический заряд и как он измеряется.

История открытий

Еще в древности было замечено, что если потереть янтарь о шелковую материю, то камень начнет притягивать к себе легкие предметы. Уильям Гильберт изучал эти опыты до конца XVI века. В отчете о проделанной работе предметы, которые могут притягивать другие тела, назвал наэлектризованными.

Следующие открытия в 1729 году сделал Шарль Дюфе, наблюдая за поведением тел при их трении об разные материи. Таким образом он доказал существование двух видов зарядов: первые образуются при трении смолы о шерсть, а вторые – при трении стекла о шелк. Следуя логике, он назвал их «смоляными» и «стеклянными». Бенджамин Франклин также исследовал этот вопрос и ввел понятия положительного и отрицательного заряда. На иллюстрации – Б. Франклин ловит молнию.

Шарлем Кулоном, портрет которого изображен ниже, был открыт закон, который впоследствии был назван Законом Кулона. Он описывал взаимодействие двух точечных зарядов. Также смог измерить величину и изобрел для этого крутильные весы, о которых мы расскажем позже.

И уже в начале прошлого века Роберт Милликен, в результате проведенных опытов, доказал их дискретность. Это значит, что заряд каждого тела равен целому кратному элементарного электрического заряда, а элементарным является электрон.

Теоретические сведения

Электрическим зарядом называется способность тел создавать электромагнитное поле. В физике раздел электростатики изучает взаимодействия неподвижных относительно выбранной инерциальной системы отчета зарядов.

В чем измеряется

Единица измерения в системе СИ называется «Кулон» – это электрический заряд, проходящий через сечение проводника 1 Ампер за 1 секунду.

Буквенное обозначение – Q или q. Может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Название носит в честь физика Шарля Кулона, он вывел формулу для нахождения сил взаимодействия между ними, она называется «Закон Кулона»:

В ней q1, q2 – модули зарядов, r – расстояние между ними, k – коэф-т пропорциональности.

Формула похожа на закон притяжения, в принципе она и описывает подобное взаимодействие. Он имеет наименьшую массу. Его электрический заряд отрицателен и он равен:

-1.6*10^(-19) Кл

Позитрон – это противоположная величина электрону, также состоит из одного положительного элементарного заряда.

Кроме того, что он дискретен, квантуется или измеряется порциями, для него еще и справедлив Закон сохранения зарядов, который говорит о том, что в замкнутой системе могут возникать только одновременно заряды обоих знаков. Простым языком – алгебраическая (с учетом знаков) сумма зарядов частиц и тел, в замкнутой (изолированной) системе всегда остается неизменной. Он не изменяется со временем или при движении частицы, он постоянен в течение её времени жизни. Простейшие заряженные частицы условно сравнивают с электрическими зарядами.

Закон сохранения электрических зарядов впервые подтвердил Майкл Фарадей в 1843 году. Это один из фундаментальных законов физики.

Проводники, полупроводники и диэлектрики

В проводниках есть много свободных зарядов. Они свободно перемещаются по всему объему тела. В полупроводниках свободных носителей почти нет, но если передать телу небольшую энергию они образуются, в результате чего тело начинает проводить электрический ток, т.е. электрические заряды начинают движение. Диэлектриками называют вещества, где число свободных носителей минимально, поэтому ток через них протекать не может или может при определенных условиях, например, очень высокое напряжение.

В чем выражается взаимодействие

Электрические заряды притягиваются и отталкиваются друг от друга. Это похоже на взаимодействие магнитов. Всем знакомо, что если потереть линейку или шариковую ручку о волосы – она наэлектризуется. Если в этом состоянии поднести её к бумаге, то она прилипнет к наэлектризованному пластику. При электризации происходит перераспределение зарядов, так что на одной части тела их становится больше, а на другой меньше.

По этой же причине вас иногда бьёт током шерстяной свитер или другие люди, когда вы их касаетесь.

Вывод: электрические заряды с одним знаком стремятся друг к другу, а с разными – отталкиваются. Они перетекают с одного тела на другое, когда касаются друг друга.

Способы измерения

Существует ряд способов измерения электрического заряда, давайте рассмотрим некоторые из них. Измерительный прибор называется крутильными весами.

Весы Кулона – это крутильные весы его изобретения. Смысл заключается, в том, что в сосуде на кварцевой нити подвешена легкая штанга с двумя шариками на концах, и один неподвижный заряженный шарик. Вторым концом нить закреплена за колпак. Неподвижный шарик вынимается, для того чтобы сообщить ему заряд, после этого нужно установить его обратно в сосуд. После этого подвешенная на нити часть начнет движение. На сосуде нанесена проградуированная шкала. Принцип его действия отражен на видео.

Другой прибор для измерения электрического заряда – электроскоп. Он, как и предыдущие, представляет собой стеклянный сосуд с электродом, на котором закреплено два металлических листочка из фольги. Заряженное тело подносят к верхнему концу электрода, по которому заряд стекает на фольгу, в результате оба листочка окажутся одноименно заряженными и начнут отталкиваться. Величину заряда определяют по тому, насколько сильно они отклонятся.

Электрометр – еще один измерительный прибор. Состоит из металлического стержня и вращающейся стрелки. При прикосновении к электрометру заряженным телом, заряды стекают по стержню к стрелке, стрелка отклоняется и указывает на шкале определенную величину.

Напоследок рекомендуем просмотреть еще одно полезное видео по теме:

Мы рассмотрели важную физическую величину. Учения о ней позволили значительно расширить знания об электричестве в целом. Вклад в науку и технику достаточно весомый, а область применения этих знаний связана и с медициной. Ионизаторы воздуха положительно воздействуют на организм человека: ускоряют процесс доставки кислорода из воздуха к клеткам. Примером такого прибора является люстра Чижевского. Теперь вы знаете, что такое электрический заряд и как его измеряют.

Материалы по теме:

samelectrik.ru

35.3 Единицы измерения электрического заряда. Часть VI. Электростатика.

35.3 Единицы измерения электрического заряда.

 К данному моменту нашего повествования сложилась парадоксальная ситуация − мы сформулировали закон взаимодействия заряженных тел, выразили его в виде формулы, но не определили величины зарядов этих тел. Для такого определения необходимо задать единицу измерения электрического заряда. Проще всего в качестве эталона заряда использовать некоторое, хорошо известное всем заряженное тело, например, электрон1. Как мы увидим в дальнейшем, заряд электрона является естественной единицей измерения заряда. Но, во-первых, электрон был открыт относительно недавно, каких-то сто лет назад, и примерно через сто лет после открытия закона Кулона. Во-вторых, этот заряд мал, поэтому его использование для определения зарядов макроскопических тел не удобно. Заметим, что в ядерной физике и физике элементарных частиц заряд электрона является единицей измерения зарядов других частиц.
 Для задания единиц измерения физических величин необходимо использовать физические законы. С этой точки зрения можно установить величину единицы заряда на основании закона Кулона. Для этого можно положить коэффициент пропорциональности в формулах (1) − (2) равным единице и дать следующее определение единицы заряда: два единичных заряда, находящихся на единичном расстоянии, взаимодействуют с единичной силой. Кстати именно так определяется величина заряда в одной из систем единиц измерения СГСЭ, которой до сих пор с удовольствием пользуются некоторые физики-теоретики. В общепринятой (и обязательной) системе единиц СИ принято другое определение единицы заряда, основанное на другом физическом законе − законе взаимодействия электрических токов Ампера, строгое определение этой единицы мы дадим при изучении взаимодействия токов. Основная причина такого определения заключается в том, что создать эталон силы тока технически намного проще, чем эталон электрического заряда. Поэтому в системе СИ в качестве основной электрической единицы выбрана единица силы тока − Ампер. Единица заряда в этой системе является производной. Эта единица носит название Кулон (сокращенно Кл), в честь автора основного закона электростатики. По определению 1 Кулон это заряд, который протекает через поперечное сечение проводника при силе тока в 1 Ампер за 1 секунду:

 Можно обратится к аналогии с законом всемирного тяготения − как мы упоминали, на основании этого закона можно было бы установить единицы гравитационной массы. Однако оказалось удобней установить эталон инерционной массы − килограмм. Поэтому в законе всемирного тяготения появился размерный коэффициент пропорциональности − гравитационная постоянная.
 Аналогично, так как единица заряда установлена на основании закона Ампера, в законе Кулона коэффициент пропорциональности должен иметь размерность, а его численное значение определяется экспериментально.
 Для упрощения многих формул электростатики коэффициент пропорциональности в системе СИ записывают в несколько непривычной форме

где константа εo называется электрической постоянной. Поэтому формула закона Ш. Кулона в системе СИ имеет вид

 Экспериментально2 определенное численное значение электрической постоянной равно

При расчетах удобно использовать значение константы

 Физический смысл коэффициента k очевиден − два заряда величиной в 1 Кл каждый, находящиеся на расстоянии в 1 метр взаимодействуют с силой 9 × 109 H. Обратите внимание громадность этой силы! Для электростатики заряд в 1 Кулон является очень большим − описанные нами стеклянные и эбонитовые палочки при электризации трением имеют заряды порядка 10−10 Кл.


1Определили же когда-то в качестве единицы массы массу одного литра обыкновенной воды (правда, потом уточнили − дисцилированной и при температуре 4 °С).
2В 1985 году были переопределены основные единицы системы СИ. В частности в качестве точной фундаментальной точной константы принята скорость света в вакууме. В связи с этим электрическая постоянная стала точной константой, так как она связана со скоростью света.

fizportal.ru

Единицы измерения заряда — Справочник химика 21





    Единицей измерения заряда атомного ядра служит заряд ядра атома водорода (протона). Электрон обладает таким же по величине, но противоположным по знаку (отрицательным) зарядом. [c.50]

    Единицей электрического потенциала в Международной системе единиц и практической единицей измерения потенциала является вольт (в) — разность электрических потенциалов между двумя точками электрического поля, при перемещении ме жду которыми заряда в 1 к соверщается работа в 1 дж (1 ед, эл. напр. СГС = 3- 10 в). [c.388]

    Таким образом, в системе СИ атмосфера представляет собой не основную единицу измерения давления, а лишь вспомогательную, производную единицу, подобно тому как литр является вспомогательной единицей измерения объема жидкости, а заряд электрона — вспомогательной единицей измерения ионных зарядов. [c.117]








    Если обменивающиеся ионы имеют одинаковые заряды, то размерность коэффициента селективности не зависит от единиц измерения концентрации в растворе и в ионите, тогда как при различных значениях зарядов ионов численное значение коэффициента селективности зависит от единиц измерения концентрации. [c.103]

    Размерность квадрупольного момента, вообще говоря, определяется произведением заряда на квадрат расстояния, но обычно в качестве единицы измерения используется барн=10″2 м . Все известные величины ядерных квадрупольных моментов невелики и лежат в пределах —2 с eQ с +10 барн. [c.89]

    Единица измерения ЭДС — вольт — представляет собой ту электродвижущую силу, которая необходима, чтобы заряд з [c.261]

    Если центры разноименных зарядов не совпадают, система может рассматриваться как диполь (см. 1.2) и может быть охарактеризована моментом диполя, единицей измерения которого является Кл-м. [c.88]

    Дипольный, или электрический момент л = el, где е — заряд электрона, равный 4,8- Ю эл. стат. ед., а / — длина диполя в см. Единица измерения дипольного момента — дебай ( >) Ш = [c.55]

    Если обменивающиеся ионы имеют одинаковый по величине заряд, то величина коэффициента селективности не зависит от единиц измерения концентраций в фазах раствора и ионита, но при обмене ионов с различным числом зарядов вследствие различия показателей (уравнение 11.37) численное значение будет зависеть от еди- [c.92]

    Второй важной характеристикой атома после заряда ядра является его масса. Истинная масса атома элемента, выраженная в граммах, называется абсолютной атомной массой (т ). Так, масса атома углерода равна 1,99 10 кг. Однако выражать значения масс атомов с помощью общепринятых единиц массы — грамм или килограмм — неудобно, поскольку получаются очень малые значения, что затрудняет пользование ими. Поэтому при вычислении атомных масс за единицу массы принимают 712 часть массы атома изотопа углерода с массовым числом 12. Эта единица измерения атомной массы называется углеродной единицей (у. е.) или атомной единицей массы (а. е. м.) 1 а. е. м. = 1,667 10 кг. Она создает единую основу для химических и физических расчетов. [c.11]

    Мера полярности связи — дипольный момент ji его величина определяется произведением jj. = el, где е — заряд электрона, / — расстояние между центрами тяжести положительных и отрицательных зарядов (длина диполя). Единица измерения дипольного момента называется дебаем и обозначается D  [c.93]

    Принимаем е равным заряду электрона (1,6021 10 Кл) и тогда получаем приведенную длину диполя I, которая является условной величиной. В качестве единицы измерения дипольных моментов принят дебай (названный в честь голландского физика П. Дебая, разработавшего теорию полярных молекул). В системе СИ 10-= =0,33-10 Кл-м. Значения дипольных моментов для некоторых связей между разнородными атомами приведены в табл. 23. [c.83]

    В традиционной системе СГС для описания взаимодействия зарядов в вакууме коэффициент К полагается равным 1 при этом два заряда величиной 1 К л, находящиеся на расстоянии 1 см друг от друга, взаимодействуют с силой 1 дина однако в настоящее время дина уже не используется в качестве единицы измерения силы. [c.38]

    Единицей измерения разности потенциальной энергии электронов в двух различных точках пространства является вольт. Для того чтобы между двумя точками пространства возник электрический ток, между ними должно существовать некоторое напряжение. Для определения напряжения электрического поля используется механический эквивалент потенциальной энергии, единицей измерения которого является джоуль эта единица энергии измеряется работой, которую необходимо выполнить, чтобы на пути длиной 1 м придать телу массой 1 кг ускорение 1 м/с . Вольт представляет собой напряжение между двумя точками электрического поля, при перемещении между которыми заряда в 1 Кл выполняется работа в [c.285]

    Открытый в 1834 г. Фарадеем закон, устанавливающий зависимость между количеством электричества, необходимым для электрохимического превращения вещества в процессе окисления или восстановления на электроде, и массой образовавшегося продукта, был положен в свое время в основу кулонометрии — метода электрохимического анализа, название которого связано с единицей измерения электрического заряда. [c.516]

    Практической единицей измерения электрического тока является ампер (А) — основная единица в системе СИ (см. приложение в конце книги). Практической единицей электрического заряда является ампер-секунда (А-с), или кулон (Кл). Если расчеты проводятся в системе СИ, то закон Кулона записывается в форме [c.183]

    Приняв вес заряда нижней звездки равным V,5 веса верхнего заряда, указанного выше, для расчета остальных зарядов Цитович рекомендует пользоваться таблицей, в которой за единицу измерения принимается вес верхнего заряда. [c.124]



Рис. 8. Поверхностные избытки анионов на ртути в 0,1 н. водных растворах при 25°С. Поверхностный избыток выражен в единицах электрического заряда, — валентность иона, потенциал измерен относительно нормального каломельного электрода [15].








    Х/3/2 2 единицы измерения 1 В = 1 кг м /(с -А) = =1 Дж/(А с) =1 Вт/А.] Единица измерения электрического потенциала, вольт, есть разность потенциалов между двумя точками проводящей проволоки, по которой проходит ток 1 ампер, когда мощность, рассеиваемая на участке между этими точками, составляет 1 ватт. Знак э. д. с. определяется в соответствии с правилом, согласно которому положительный заряд должен двигаться от большего потенциала к меньшему. Э. д. с. гальванического элемента — это разность электрических потенциалов между двумя кусками металла одного и того же состава, представляющих собой концы цепи проводящих фаз. Например, в элементе Даниэля (см.) [c.228]

    За единицу поглощенной дозы принят рад. Рад=Ю-2 Дж/кг (100 эрг/г). За единицу измерения экспозиционной дозы излучения принят рентген (Р). Это доза рентгеновского или -излучения, при которой в 1 см сухого воздуха при температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст. образуется такое число пар ионов, суммарный заряд которых составляет одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака. За единицу эквивалентной дозы принят биологический эквивалент рентгена — бэр. Бэр — это количество энергии любого вида излучения, поглощенного в ткани, биологическое действие которого эквивалентно действию 1 рада рентгеновских или у-лучей. [c.61]

    В результате избытка или недостатка электронов на поверхности данного тела (проводника) возникает некоторое количество электричества — так называемый заряд тела. Стандартной единицей измерения количества электричества и электрического заряда служит кулон (к, с). Размерность кулона а-сек. Заряд в 1 КУЛОН соответствует заряду 6,24-10 электронов. При силе [c.23]

    Законы сохранения позволяют судить о том, какие изменения р принципе возможны. Уравнения химических реакций в явной форме описывают условия сохранения атомов и зарядов для конкретных превращений, и единицей измерения при этом служит один моль, т. е. 6,02-102 объектов (атомов, молекул, зарядов). Многие химические уравнения содержат также в явной форме описание условий сохранения энергии при конкретном превращении. Вообще говоря, любая реакция, для которой составлено уравнение, не только возможна в принципе, но должна также обязательно осуществляться. Однако на основании одних лишь законов сохранения нельзя судить о том, насколько вероятна та или иная реакция. Эти законы не позволяют установить, какие реакции имеют большую, а какие меньшую вероятность, а также оценить время, необходимое для завершения реакции. Поэтому многие реакции, для которых можно записать уравнение, оказываются слишком мало вероятными и нх невозможно обнаружить. [c.61]

    Величину потока заряженных частиц [единица измерения частиц/(см -сек)] от ускорителя можно определить с помощью цилиндра Фарадея по измерению общего заряда, переносимого [c.90]

    Символы [А+] и [В+] означают молярную или моляльную концентрацию в растворе. Можно использовать эквивалентную концентрацию для обмена ионов разного заряда. Символы с чертой относятся к концентрациям в обменнике. Эти концентрации выражаются в молях или эквивалентах на литр или на килограмм. Квадратные скобки обычно означают молярную или моляльную концентрацию в растворе внутри обменника (гл. 2, разд. Ж-Г). Если обмениваемые ионы имеют равный заряд, то выбор единиц концентрации безразличен, так как единицы измерения при вычислении сокращаются. [c.51]

    Физика изучает преимущественно свойства (например, масса тела, его скорость, температура, заряд, поверхностное натяжение и т. п.), а свойства характеризуются величинами. В этом смысле между свойствами и величинами часто не делают различия и, например, говорят пондеромоторная сила равна произведению электрических зарядов, деленному на квадрат расстояния между ними, хотя, конечно, следует различать электрический заряд или удаленность, как свойства и как величины. Точнее говоря, в формулы физики по существу входят даже не самые величины, а их численные значения. Отсюда, между прочим, видна роль установления абсолютных единиц измерения (например, система GS), облегчающих такую замену. Для классической физики характерно и то, что она оперирует преимущественно непрерывными величинами или такими, которые имеют разрывы непрерывности в немногих точках, не столь существенных для исследования. Поэтому орудие физики — математический анализ, и в частности дифференциальные уравнения. Для направленных величин и их полей были созданы векторные и тензорные алгебра и анализ. Новая физика, перешедшая к изучению строения материи, встретилась с дискретными объектами атомами, электронами, квантами и т. д. Общность объектов изучения приблизила ее к химии. [c.397]

    Коэффициент избирательности можно вычислить из экспериментальных данных. Если обменивающиеся ионы имеют одинаковый по величине заряд, то величина коэффициента избирательности не зависит от единиц измерения концентраций в фазах раствора и смолы, но при обмене ионов с различным числом зарядов вследствие различия показателей (уравнение 2) численное значение /Са/в будет зависеть от единиц, которые использованы для выражения концентраций в обеих фазах. Для выражения концентраций в растворе используют обычно моляльные или эквивалентные концентрации, для фазы ионита — либо молярные, либо эквивалентные доли. При расчете коэффициента избирательности можно пользоваться также графическим способом изображения равновесия. [c.34]

    Коэффициент селективности можно вычислять из экспериментальных данных. Если обменивающиеся ионы имеют одинаковый по значению заряд, то коэффициент селективности не зависит от единиц измерения концентраций в фазах раствора и смолы. При обмене ионов с различающимся значением зарядов вследствие различия показателей в уравнении значение /Св/а зависит от еди- [c.33]

    Счетчики ампер-часов. Поскольку ампер-час служит единицей измерения емкости аккумуляторных батарей, счетчики ампер-часов являются удобным инструментом для контроля заряженности батареи и управления зарядом. [c.314]

    Если мы возьмем систему твердое тело—жидкость, то в целом мы всегда найдем ее электронейтральной. Только в том случае, если мы рассмотрим поверхность с одной обкладкой иопов одного знака, мы найдем заряд нескомпенсированным. Соответственно тому, какую мы выберем единицу измерения, будем иметь заряд или объемный, если рассматривается единица объема (1 см с основанием 1 см в плоскости двойного слоя), или поверхностный, если он относится к единице поверхности раздела, или, наконец, линейный. Сообразно с этим можно говорить о плотности заряда объемной, поверхностной или линейной (например, по ребру грани кристалла). Математическая запись величины заряда может быть различной. Например, [c.15]

    За единицу измерения магнитного момента принята величина М/4лт = о=9,17 10 21 гаусс1см , называемая магнетоном Бора, где е — заряд электрона, т — его масса, к — постоянная Планка. Магнетон Бора равен магнитному орбитальному моменту, р-электрона. [c.341]

    В системе единиц СИ единицей энергии (теплота, работа) является джоуль (Дж), равный работе силы в 1 ньютон (Н) на пути в 1 м, 1 Дж=1 Н-1 м. Другая важная единица измерения энергии— электронвольт/моль. Один эВ/моль равен энергии, приобретаемой Л/ элементарными электрическими зарядами (Л/д — постоянная Авогадро, е —заряд электрона) при л-охождении через поле с разностью потении алов 1В 1 эВ = 9б 487 Дж. [c.40]

    Абсолютная симметричная система электрических и магнитных единиц измерения (система Гаусса) возникла в результате объединения абсолютной электростатической системы СГСЭ и абсолютной электромагнитной системы СГСМ, В первой из них, основанной на законе электростатического взаимодействия электрических зарядов (закон Кулона), электрическая постоянная принята равной единице. Во второй, основанной на законе электродинамического взаимодействия токов (закон Ампера), магнитная постоянная принята равной единице. В связи с этим в системе СГС электрические единицы соответствуют электрическим единицам системы СГСЭ, а магнитные единицы — магнитным единицам системы СГСМ. [c.591]

    Неравномерное распределение электроиной плотности в ковалент-лой связи создает диполь связи, в качестве единицы измерения которого служит Произведение заряда иа расстояние (для более детального обсуждения см. (И)), вязи со значительными дняолями называют полярными. Днпольные моменты связей и групп для некоторых типичных заместителей приведены в табл. 1.7. [c.22]

    Исследования с круксовыми трубками, определение отношения заряда электрона к его массе е/т и, наконец, установление Милликеном заряда электрона г позволили прочно обосновать понятие электрона. Хотя измеренное значение величины заряда электрона найдено равным 4,80-10 эл.-ст. ед., его обычно рассматривают как единицу отрицательного электрического заряда и приписьшают ему значение -1. Эта единица электрического заряда играет чрезвычайно важную роль при обсуждении строения атома и химических соединений, а также большей части их химических свойств. Перейдем теперь к рассмотрению других элементарных частиц, входящих в состав атома, а именно протона и нейтрона. [c.59]

    Количество работы (в эргах), необходимое для перемещения единичного положительного заряда от отрицательно заряженной пластинЕл к положительно заряженной пластине на расстояние [c.50]

    Существенно, что при обмене ионов с одинаковым числом зарядов величина коэффициента избирательности не зависит от единиц измерения концентрации в обеих фазах г-экв1л, моляльность, эквивалентная доля способных к обмену ионов и т. п.). При обмене двух ионов с равными зарядами коэффициент избирательности характеризует относительное сродство двух противоионов. Очевидно, что > 1, если ионит поглощает ионы А предпочтительнее, чем ионы В. Если [c.59]

    Л—дебай, единица динольио-го момента молекулы (Д=1 единиц СГС) Е—внутренняя энергия Р— заряд протона е— основание натурального логарифма, с = 2,71828 ЭЛ. ед.— электростатическая единица заряда эн. ед.— единица измерения энтропии, кал/(моль °С) эм. с. ед.—электромагнитная система единиц О— свободная энергия Гиббса g— корреляционный параметр Кирквуда Н— энтальпия Н— ностоя1П1ая Плапка /— мо.меит инерции к— постоянная Больцмана. Разлнчт.ш константы силы [c.6]

    Экспериментальные измерения показывают, что если молекулы обладают несимметричным расположением атомов, то они характеризуются также несимметричным распределением электрического заряда. У таких несимметричных молекул имеются дипольные моменты. Единицами измерения дипольных моментов являются либо произведение электростатической единицы заряда на расстояние, либо дебай — едивица, которая больше первой в 10 раз. Таким образом, записывают, например, что дипольный момент НС1 равен 1,07-10 эл.-ст. ед.Хсм, или 1,07 Д. Экоперимбнтальная методика измерения дипольных моментов обсуждается в следующей главе. [c.422]

    В большинстве случаев для измерения дипольного момента образец вещества помещают между параллельными пластинами конденсатора. Если при условии, что между пластинами конденсатора находится вакуум, его емкость (т. е. заряд, накапливаемый при изменении приложенного к пластинам потенциала на одну единицу) равна Со, то, когда в конденсатор вводят непроводящее вещество, его емкость становится равной С = еСо, где е—диэлектрическая проницаемость вещества, которая всегда больше единицы. Измерения обычно выполняют с переменным током, чтобы свести к минимуму электродные эффекты. Повышение способности конденсатора накапливать заряд можно объяснить упорядочением зарядов в веществе. Это явление приписывают двум эффектам 1) ориентации полярных молекул между заряженными пластинами конденсатора, которая называется ориентационной поляризуемостью Рор, и 2) деформации электрических полей молекул, неполярных в естественном состоянии, под действием приложенного поля конденсатора, которая называется деформационной, или индуцированной, поляризуемостью Рлня- [c.469]


chem21.info

Электрический заряд. Закон Кулона | ЭТО ФИЗИКА

Подобно понятию гравитационной массы тела в механике Ньютона, понятие заряда в электродинамике является первичным, основным понятием.

Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.

Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q.

Совокупность всех известных экспериментальных фактов позволяет сделать следующие выводы:

•             Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.

•             Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.

•             Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. В этом также проявляется принципиальное отличие электромагнитных сил от гравитационных. Гравитационные силы всегда являются силами притяжения.

Одним из фундаментальных законов природы является экспериментально установленный закон сохранения электрического заряда.

В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:

q1 + q2 + q3 + … +qn = const.

Закон сохранения электрического заряда утверждает, что в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака.

С современной точки зрения, носителями зарядов являются элементарные частицы. Все обычные тела состоят из атомов, в состав которых входят положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные частицы – нейтроны. Протоны и нейтроны входят в состав атомных ядер, электроны образуют электронную оболочку атомов. Электрические заряды протона и электрона по модулю в точности одинаковы и равны элементарному заряду e.

В нейтральном атоме число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке. Это число называется атомным номером. Атом данного вещества может потерять один или несколько электронов или приобрести лишний электрон. В этих случаях нейтральный атом превращается в положительно или отрицательно заряженный ион.

Заряд может передаваться от одного тела к другому только порциями, содержащими целое число элементарных зарядов. Таким образом, электрический заряд тела – дискретная величина:

Физические величины, которые могут принимать только дискретный ряд значений, называются квантованными. Элементарный заряд e является квантом (наименьшей порцией) электрического заряда. Следует отметить, что в современной физике элементарных частиц предполагается существование так называемых кварков – частиц с дробным зарядом   и   Однако, в свободном состоянии кварки до сих пор наблюдать не удалось.

В обычных лабораторных опытах для обнаружения и измерения электрических зарядов используется электрометр (или электроскоп) – прибор, состоящий из металлического стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси (рис. 1.1.1). Стержень со стрелкой изолирован от металлического корпуса. При соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра, электрические заряды одного знака распределяются по стержню и стрелке. Силы электрического отталкивания вызывают поворот стрелки на некоторый угол, по которому можно судить о заряде, переданном стержню электрометра.

Рисунок 1.1.1.

Перенос заряда с заряженного тела на электрометр

Электрометр является достаточно грубым прибором; он не позволяет исследовать силы взаимодействия зарядов. Впервые закон взаимодействия неподвижных зарядов был открыт французским физиком Шарлем Кулоном в 1785 г. В своих опытах Кулон измерял силы притяжения и отталкивания заряженных шариков с помощью сконструированного им прибора – крутильных весов (рис. 1.1.2), отличавшихся чрезвычайно высокой чувствительностью. Так, например, коромысло весов поворачивалось на 1° под действием силы порядка 10–9 Н.

Идея измерений основывалась на блестящей догадке Кулона о том, что если заряженный шарик привести в контакт с точно таким же незаряженным, то заряд первого разделится между ними поровну. Таким образом, был указан способ изменять заряд шарика в два, три и т. д. раз. В опытах Кулона измерялось взаимодействие между шариками, размеры которых много меньше расстояния между ними. Такие заряженные тела принято называть точечными зарядами.

Точечным зарядом называют заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь.

Рисунок 1.1.2.

Прибор Кулона

 

Рисунок 1.1.3.

Силы взаимодействия одноименных и разноименных зарядов

На основании многочисленных опытов Кулон установил следующий закон:

Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:

Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона:

Они являются силами отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках (рис. 1.1.3). Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием. Раздел электродинамики, изучающий кулоновское взаимодействие, называют электростатикой.

Закон Кулона справедлив для точечных заряженных тел. Практически закон Кулона хорошо выполняется, если размеры заряженных тел много меньше расстояния между ними.

Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона зависит от выбора системы единиц. В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон (Кл).

Кулон – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А. Единица силы тока (Ампер) в СИ является наряду с единицами длины, времени и массы основной единицей измерения.

Коэффициент k в системе СИ обычно записывают в виде:

Где   – электрическая постоянная.

В системе СИ элементарный заряд e равен:

Опыт показывает, что силы кулоновского взаимодействия подчиняются принципу суперпозиции:

Если заряженное тело взаимодействует одновременно с несколькими заряженными телами, то результирующая сила, действующая на данное тело, равна векторной сумме сил, действующих на это тело со стороны всех других заряженных тел.

Рис. 1.1.4 поясняет принцип суперпозиции на примере электростатического взаимодействия трех заряженных тел.

Рисунок 1.1.4.

Принцип суперпозиции электростатических сил

 

Принцип суперпозиции является фундаментальным законом природы. Однако, его применение требует определенной осторожности, в том случае, когда речь идет о взаимодействии заряженных тел конечных размеров (например, двух проводящих заряженных шаров 1 и 2). Если к системе из двух заряженных шаров поднсти третий заряженный шар, то взаимодействие между 1 и 2 изменится из-за перераспределения зарядов.

Принцип суперпозиции утверждает, что при заданном (фиксированном) распределении зарядов на всех телах силы электростатического взаимодействия между любыми двумя телами не зависят от наличия других заряженных тел.

www.its-physics.org

Слободянюк А.И. Физика 10/8.3 — PhysBook

Содержание книги

Предыдующая страница

§8. Электростатические взаимодействия. Электрический заряд. Закон Кулона

8.3. Единицы измерения электрического заряда

Сейчас нам проще всего установить величину единицы заряда на основании закона Кулона. Для этого можно положить коэффициент пропорциональности в формулах (1)-(2) равным единице и дать следующее определение единицы заряда: два единичных заряда, находящихся на единичном расстоянии, взаимодействуют с единичной силой. Кстати именно так определяется величина заряда в одной из систем единиц измерения СГСЭ, которой до сих пор с удовольствием пользуются некоторые физики-теоретики. В общепринятой (и обязательной) системе единиц СИ принято другое определение единицы заряда, основанное на другом физическом законе – законе взаимодействия электрических токов Ампера, строгое определение этой единицы мы дадим при изучении взаимодействия токов. Основная причина такого определения заключается в том, что создать эталон силы тока технически намного проще, чем эталон электрического заряда. Поэтому в системе СИ в качестве основной электрической единицы выбрана единица силы тока – Ампер. Единица заряда в этой системе является производной. Эта единица носит название Кулон (сокращенно Кл), в честь автора основного закона электростатики. По определению 1 Кулон это заряд, который протекает через поперечное сечение проводника при силе тока в 1 Ампер за 1 секунду: [Кл] = [А]•[с].

Можно обратится к аналогии с законом всемирного тяготения — как мы упоминали, на основании этого закона можно было бы установить единицы гравитационной массы. Однако оказалось удобней установить эталон инерционной массы – килограмм. Поэтому в законе всемирного тяготения появился размерный коэффициент пропорциональности — гравитационная постоянная.

Аналогично, так как единица заряда установлена на основании закона Ампера, в законе Кулона коэффициент пропорциональности должен иметь размерность, а его численное значение определяется экспериментально.

Для упрощения многих формул электростатики коэффициент пропорциональности в системе СИ записывают в несколько непривычной форме

\(k = \frac{1}{4 \pi \cdot \varepsilon_0},\qquad(1)\)

где константа ε0 называется электрической постоянной. Поэтому формула закона Ш. Кулона в системе СИ имеет вид

\(F = \frac{1}{4 \pi \cdot \varepsilon_0} \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2},\qquad(2)\)

Экспериментально[1] определенное численное значение электрической постоянной равно ε0 ≈ 8,85•10-12 Кл2/(Н•м2). При расчетах удобно использовать значение константы k ≈ 9•109 (Н•м2)/Кл2.

Физический смысл коэффициента k очевиден – два заряда величиной в 1 Кл каждый, находящиеся на расстоянии в 1 метр взаимодействуют с силой 9•109 H. Обратите внимание громадность этой силы! Для электростатики заряд в 1 Кулон является очень большим – описанные нами стеклянные и эбонитовые палочки при электризации трением имеют заряды порядка 10-10 Кл.

Примечания

  1. ↑ В 1985 году были переопределены основные единицы системы СИ. В частности в качестве точной фундаментальной точной константы принята скорость света в вакууме. В связи с этим электрическая постоянная стала точной константой, так как она связана со скоростью света.

Следующая страница

www.physbook.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о