ما هي الشحنة السالبة والإيجابية. هل الشحنات المتشابهة تتنافر أم أنها لا تزال تنجذب إلى شحنة ثالثة؟ الخصائص العددية لدرجة الاستقطاب

ملخص عن الهندسة الكهربائية

أكمله: أجافونوف رومان

كلية لوغا للصناعات الزراعية

من المستحيل إعطاء تعريف مختصر للتهمة يكون مرضيا من جميع النواحي. لقد اعتدنا على إيجاد تفسيرات مفهومة للتكوينات والعمليات المعقدة للغاية مثل الذرة والبلورات السائلة وتوزيع الجزيئات حسب السرعة وما إلى ذلك. لكن المفاهيم الأساسية والأساسية، التي لا يمكن تقسيمها إلى مفاهيم أبسط، والتي تخلو، وفقًا للعلم اليوم، من أي آلية داخلية، لم يعد من الممكن شرحها بإيجاز بطريقة مرضية. خاصة إذا كانت الأشياء لا تدركها حواسنا مباشرة. هذه هي المفاهيم الأساسية التي تشير إليها الشحنة الكهربائية.

دعونا أولا نحاول معرفة ليس ما هي الشحنة الكهربائية، ولكن ما هو مخفي وراء العبارة: هذا الجسم أو الجسيم لديه شحنة كهربائية.

أنت تعلم أن جميع الأجسام مبنية من جزيئات صغيرة، غير قابلة للتجزئة إلى جزيئات أبسط (بقدر ما يعرفه العلم الآن)، والتي تسمى بالتالي أولية. جميع الجسيمات الأولية لها كتلة، ونتيجة لذلك تنجذب إلى بعضها البعض. ووفقاً لقانون الجذب العام، فإن قوة الجذب تتناقص ببطء نسبياً مع زيادة المسافة بينهما: بما يتناسب عكسياً مع مربع المسافة. بالإضافة إلى ذلك، فإن معظم الجسيمات الأولية، وإن لم تكن كلها، لديها القدرة على التفاعل مع بعضها البعض بقوة تتناقص أيضًا عكسيًا مع مربع المسافة، لكن هذه القوة أكبر بعدد هائل من المرات من قوة الجاذبية. . وهكذا، في ذرة الهيدروجين، الموضحة تخطيطيًا في الشكل 1، ينجذب الإلكترون إلى النواة (البروتون) بقوة أكبر 1039 مرة من قوة الجاذبية.

إذا تفاعلت الجسيمات مع بعضها البعض بقوى تتناقص ببطء مع زيادة المسافة وتكون أكبر بعدة مرات من قوى الجاذبية، فيقال إن هذه الجسيمات لها شحنة كهربائية. تسمى الجسيمات نفسها مشحونة. هناك جسيمات بدون شحنة كهربائية، لكن لا توجد شحنة كهربائية بدون جسيم.

التفاعلات بين الجسيمات المشحونة تسمى الكهرومغناطيسية. عندما نقول أن الإلكترونات والبروتونات مشحونة كهربائيا، فهذا يعني أنها قادرة على تفاعلات من نوع معين (الكهرومغناطيسية)، وليس أكثر. إن قلة الشحن على الجزيئات تعني أنها لا تكتشف مثل هذه التفاعلات. الشحنة الكهربائيةتحدد شدة التفاعلات الكهرومغناطيسية، تمامًا كما تحدد الكتلة شدة التفاعلات الجاذبية. الشحنة الكهربائية هي ثاني أهم خاصية (بعد الكتلة) للجسيمات الأولية، والتي تحدد سلوكها في العالم المحيط.

هكذا

الشحنة الكهربائية هي كمية عددية فيزيائية تميز خاصية الجسيمات أو الأجسام للدخول في تفاعلات القوة الكهرومغناطيسية.

يُرمز للشحنة الكهربائية بالحرفين q أو Q.

تمامًا كما هو الحال في الميكانيكا غالبًا ما يتم استخدام مفهوم النقطة المادية، مما يجعل من الممكن تبسيط حل العديد من المشكلات بشكل كبير، عند دراسة تفاعل الشحنات، تكون فكرة الشحنة النقطية فعالة. الشحنة النقطية هي جسم مشحون تكون أبعاده أقل بكثير من المسافة من هذا الجسم إلى نقطة المراقبة والأجسام المشحونة الأخرى. على وجه الخصوص، إذا تحدثوا عن تفاعل رسوم نقطتين، فإنهم يفترضون أن المسافة بين الجثث المشحونة قيد النظر أكبر بكثير من أبعادها الخطية.

إن الشحنة الكهربائية لجسيم أولي ليست "آلية" خاصة في الجسيم يمكن إزالتها منه وتحللها إلى الأجزاء المكونة له وإعادة تجميعها. فوجود شحنة كهربائية على الإلكترون والجسيمات الأخرى لا يعني إلا وجود تفاعلات معينة بينها.

توجد في الطبيعة جسيمات ذات شحنات ذات إشارات متضادة. تسمى شحنة البروتون موجبة، وشحنة الإلكترون تسمى سالبة. إن الإشارة الإيجابية لشحنة ما على الجسيم لا تعني بالطبع أن لها أي مزايا خاصة. إن إدخال شحنات من علامتين يعبر ببساطة عن حقيقة أن الجسيمات المشحونة يمكن أن تجتذب وتتنافر. إذا كانت إشارات الشحنة واحدة، تتنافر الجزيئات، وإذا كانت إشارات الشحنة مختلفة، تتجاذب.

لا يوجد حاليًا أي تفسير لأسباب وجود نوعين من الشحنات الكهربائية. وعلى أية حال، لا توجد فروق جوهرية بين الشحنات الإيجابية والسلبية. ولو تغيرت إشارات الشحنات الكهربائية للجسيمات إلى العكس فإن طبيعة التفاعلات الكهرومغناطيسية في الطبيعة لن تتغير.

الشحنات الموجبة والسالبة متوازنة بشكل جيد للغاية في الكون. وإذا كان الكون محدودًا، فإن إجمالي شحنته الكهربائية، على الأرجح، يساوي الصفر.

والأمر الأكثر روعة هو أن الشحنة الكهربائية لجميع الجسيمات الأولية لها نفس الحجم تمامًا. هناك حد أدنى من الشحنة، يُسمى بالشحنة الأولية، تمتلكه جميع الجسيمات الأولية المشحونة. يمكن أن تكون الشحنة موجبة مثل البروتون، أو سالبة مثل الإلكترون، ولكن معامل الشحن هو نفسه في جميع الحالات.

فمن المستحيل فصل جزء من الشحنة، على سبيل المثال، عن الإلكترون. ربما يكون هذا هو الشيء الأكثر إثارة للدهشة. لا توجد نظرية حديثة يمكنها تفسير سبب تشابه شحنات جميع الجسيمات، كما أنها غير قادرة على حساب قيمة الحد الأدنى للشحنة الكهربائية. يتم تحديده تجريبيا باستخدام تجارب مختلفة.

في ستينيات القرن العشرين، بعد أن بدأ عدد الجسيمات الأولية المكتشفة حديثًا في النمو بشكل مثير للقلق، تم الافتراض بأن جميع الجسيمات المتفاعلة بقوة هي مركبات. المزيد من الجسيمات الأساسية كانت تسمى الكواركات. ما كان ملفتًا للنظر هو أن الكواركات يجب أن تحتوي على شحنة كهربائية كسرية: 1/3 و2/3 من الشحنة الأولية. لبناء البروتونات والنيوترونات، يكفي نوعان من الكواركات. ويبدو أن الحد الأقصى لعددهم لا يتجاوز ستة.

من المستحيل إنشاء معيار مجهري لوحدة الشحنة الكهربائية، مشابهًا لمعيار الطول - المتر، وذلك بسبب التسرب الحتمي للشحنة. سيكون من الطبيعي اعتبار شحنة الإلكترون واحدة (وهذا ما يتم فعله الآن في الفيزياء الذرية). لكن في زمن كولوم، لم يكن وجود الإلكترونات في الطبيعة معروفًا بعد. بالإضافة إلى ذلك، فإن شحنة الإلكترون صغيرة جدًا وبالتالي يصعب استخدامها كمعيار.

هناك نوعان من الشحنات الكهربائية، تسمى تقليديًا الإيجابية والسلبية. الأجسام المشحونة بشكل إيجابي هي تلك التي تعمل على الأجسام المشحونة الأخرى بنفس الطريقة التي يعمل بها الزجاج المكهرب عن طريق الاحتكاك بالحرير. تسمى الأجسام التي تعمل بنفس طريقة عمل الإيبونيت المكهرب عن طريق الاحتكاك بالصوف بشحنة سالبة. إن اختيار الاسم "إيجابي" للشحنات الناشئة على الزجاج، و"سلبي" للشحنات الناشئة عن الإيبونيت، هو أمر عشوائي تمامًا.

يمكن نقل الرسوم (على سبيل المثال، عن طريق الاتصال المباشر) من هيئة إلى أخرى. على عكس كتلة الجسم، فإن الشحنة الكهربائية ليست سمة أساسية لجسم معين. نفس الجسم في ظل ظروف مختلفة يمكن أن يكون له شحنة مختلفة.

مثل الشحنات تتنافر، على عكس الشحنات تتجاذب. ويكشف هذا أيضًا الفرق الأساسي بين القوى الكهرومغناطيسية وقوى الجاذبية. قوى الجاذبية هي دائمًا قوى جاذبة.

من الخصائص المهمة للشحنة الكهربائية انفصالها. هذا يعني أن هناك شحنة أولية أصغر وشاملة وغير قابلة للتجزئة، بحيث تكون شحنة q لأي جسم من مضاعفات هذه الشحنة الأولية:

حيث N عدد صحيح، e هي قيمة الشحنة الأولية. ووفقا للمفاهيم الحديثة، فإن هذه الشحنة تساوي عدديا شحنة الإلكترون e = 1.6∙10-19 C. نظرًا لأن قيمة الشحنة الأولية صغيرة جدًا، بالنسبة لمعظم الأجسام المشحونة التي تمت ملاحظتها واستخدامها عمليًا، فإن الرقم N كبير جدًا، ولا تظهر الطبيعة المنفصلة لتغير الشحنة. لذلك، يُعتقد أنه في الظروف العادية تتغير الشحنة الكهربائية للأجسام بشكل مستمر تقريبًا.

قانون حفظ الشحنة الكهربائية.

داخل نظام مغلق مع أي تفاعلات مجموع جبريالشحنات الكهربائية تبقى ثابتة:

سوف نطلق على النظام المعزول (أو المغلق) نظام الأجسام التي لا يتم إدخال الشحنات الكهربائية إليها من الخارج ولا يتم إزالتها منها.

لا تظهر أو تختفي شحنة كهربائية تحمل نفس الإشارة في أي مكان ولا في الطبيعة أبدًا. إن ظهور الشحنة الكهربائية الموجبة يكون دائمًا مصحوبًا بظهور شحنة سالبة متساوية. لا يمكن لأي من الشحنات الموجبة أو السالبة أن تختفي بشكل منفصل، بل يمكنها تحييد بعضها البعض فقط إذا كانت متساوية في المعامل.

هذه هي الطريقة التي يمكن أن تتحول بها الجسيمات الأولية إلى بعضها البعض. ولكن دائمًا أثناء ولادة الجزيئات المشحونة، يُلاحظ ظهور زوج من الجزيئات بشحنات ذات علامة معاكسة. ويمكن أيضًا ملاحظة الولادة المتزامنة للعديد من هذه الأزواج. تختفي الجزيئات المشحونة، وتتحول إلى جزيئات محايدة، أيضًا في أزواج فقط. كل هذه الحقائق لا تترك مجالا للشك في التنفيذ الصارم لقانون الحفاظ على الشحنة الكهربائية.

ولا يزال سبب حفظ الشحنة الكهربائية غير معروف.

كهربة الجسم

الأجسام العيانية، كقاعدة عامة، محايدة كهربائيا. تعتبر ذرة أي مادة متعادلة لأن عدد الإلكترونات فيها يساوي عدد البروتونات الموجودة في النواة. ترتبط الجسيمات المشحونة إيجابيا وسلبيا ببعضها البعض عن طريق القوى الكهربائية وتشكل أنظمة محايدة.

يتم شحن الجسم الكبير عندما يحتوي على عدد زائد من الجسيمات الأولية التي لها نفس علامة الشحنة. ترجع الشحنة السالبة للجسم إلى زيادة الإلكترونات مقارنة بالبروتونات، أما الشحنة الموجبة فترجع إلى نقصها.

من أجل الحصول على جسم مجهري مشحون كهربائياً، أو كما يقولون، كهربته، من الضروري فصل جزء من الشحنة السالبة عن الشحنة الموجبة المرتبطة بها.

أسهل طريقة للقيام بذلك هي الاحتكاك. إذا قمت بتمرير مشط خلال شعرك، فإن جزءًا صغيرًا من الجزيئات المشحونة الأكثر حركةً - الإلكترونات - سينتقل من الشعر إلى المشط ويشحنه سلبيًا، وسيصبح الشعر مشحونًا بشكل إيجابي. عند كهربة الاحتكاك، يكتسب كلا الجسمين شحنات متعاكسة ولكن متساوية في الحجم.

من السهل جدًا كهربة الأجسام باستخدام الاحتكاك. لكن تبين أن شرح كيفية حدوث ذلك مهمة صعبة للغاية.

1 نسخة. عند كهربة الهيئات، فإن الاتصال الوثيق بينهما مهم. القوى الكهربائية تحتفظ بالإلكترونات داخل الجسم. ولكن بالنسبة للمواد المختلفة فإن هذه القوى مختلفة. أثناء الاتصال الوثيق، ينتقل جزء صغير من إلكترونات المادة التي يكون فيها اتصال الإلكترونات بالجسم ضعيفًا نسبيًا إلى جسم آخر. ولا تتجاوز حركات الإلكترون المسافات بين الذرية (10-8 سم). أما إذا تفرقت الجثث فيتهم كلاهما. نظرًا لأن أسطح الأجسام ليست ناعمة تمامًا أبدًا، فإن الاتصال الوثيق بين الأجسام الضروري للانتقال يتم فقط على مساحات صغيرة من الأسطح. عندما تحتك الأجسام ببعضها البعض، يزداد عدد المناطق ذات الاتصال الوثيق، وبالتالي يزداد العدد الإجمالي للجسيمات المشحونة التي تنتقل من جسم إلى آخر. لكن ليس من الواضح كيف يمكن للإلكترونات أن تتحرك في المواد غير الموصلة (العوازل) مثل الإيبونيت والزجاج الشبكي وغيرها. فهي مرتبطة بجزيئات محايدة.

الإصدار 2. باستخدام مثال بلورة LiF الأيونية (العازل)، يبدو هذا التفسير هكذا. عندما تتشكل البلورة، أنواع مختلفةالعيوب، ولا سيما الشواغر - المساحات الشاغرة في العقد من الشبكة البلورية. إذا كان عدد الشواغر لأيونات الليثيوم الموجبة وأيونات الفلور السالبة ليس هو نفسه، فسيتم شحن البلورة من حيث الحجم عند التكوين. لكن الشحنة ككل لا يمكن أن تحتفظ بها البلورة لفترة طويلة. توجد دائمًا كمية معينة من الأيونات في الهواء، وسوف تقوم البلورة بسحبها من الهواء حتى يتم تحييد شحنة البلورة بواسطة طبقة من الأيونات على سطحها. العوازل المختلفة لها شحنات فضائية مختلفة، وبالتالي تختلف شحنات الطبقات السطحية للأيونات. أثناء الاحتكاك تختلط الطبقات السطحية للأيونات، وعندما تنفصل العوازل تصبح كل واحدة منها مشحونة.

هل يمكن كهربة عازلين متماثلين، على سبيل المثال نفس بلورات LiF، عن طريق الاحتكاك؟ إذا كان لديهم نفس رسوم المساحة الخاصة بهم، فلا. ولكن يمكن أيضًا أن يكون لها رسوم مختلفة إذا كانت ظروف التبلور مختلفة وظهر عدد مختلف من الوظائف الشاغرة. كما أظهرت التجربة، يمكن أن تحدث بالفعل كهربة أثناء احتكاك بلورات متطابقة من الياقوت والعنبر وما إلى ذلك. ومع ذلك، فمن غير المرجح أن يكون التفسير أعلاه صحيحا في جميع الحالات. فإذا كانت الأجسام تتكون مثلاً من بلورات جزيئية، فإن ظهور فراغات فيها لا ينبغي أن يؤدي إلى شحن الجسم.

هناك طريقة أخرى لكهربة الأجسام وهي تعريضها لإشعاعات مختلفة (على وجه الخصوص، الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما). هذه الطريقة هي الأكثر فعالية لكهربة المعادن عندما يتم إخراج الإلكترونات من سطح المعدن تحت تأثير الإشعاع ويكتسب الموصل شحنة موجبة.

كهربة من خلال التأثير. يتم شحن الموصل ليس فقط عند ملامسته لجسم مشحون، ولكن أيضًا عندما يكون على مسافة ما. دعونا نستكشف هذه الظاهرة بمزيد من التفصيل. دعونا نعلق أوراقًا خفيفة من الورق على موصل معزول (الشكل 3). إذا لم يتم شحن الموصل في البداية، فستكون الأوراق في وضع غير منحرف. دعونا الآن نحضر كرة معدنية معزولة مشحونة للغاية إلى الموصل، على سبيل المثال، باستخدام قضيب زجاجي. سنرى أن الصفائح المعلقة في طرفي الجسم، عند النقطتين a وb، تنحرف، على الرغم من أن الجسم المشحون لا يلمس الموصل. تم شحن الموصل من خلال التأثير، ولهذا السبب سميت الظاهرة نفسها "بالكهربة من خلال التأثير" أو "الحث الكهربائي". تسمى الشحنات التي يتم الحصول عليها من خلال الحث الكهربائي المستحثة أو المستحثة. الأوراق المعلقة في منتصف الجسم عند النقطتين أ و ب لا تنحرف. وهذا يعني أن الشحنات المستحثة تنشأ فقط في أطراف الجسم، ويظل وسطه محايدًا، أو غير مشحون. من خلال إحضار قضيب زجاجي مكهرب إلى الصفائح المعلقة عند النقطتين أ و ب، فمن السهل التحقق من أن الصفائح عند النقطة ب تتنافر منه، وأن الصفائح عند النقطة أ تنجذب. وهذا يعني أنه عند الطرف البعيد للموصل تظهر شحنة تحمل نفس العلامة كما على الكرة، وعلى الأجزاء المجاورة تنشأ شحنات تحمل علامة مختلفة. من خلال إزالة الكرة المشحونة، سنرى أن الأوراق سوف تنخفض. تستمر الظاهرة بطريقة مشابهة تمامًا إذا كررنا التجربة عن طريق شحن الكرة سلبيًا (على سبيل المثال، باستخدام شمع الختم).

من وجهة نظر النظرية الإلكترونية، يمكن تفسير هذه الظواهر بسهولة من خلال وجود إلكترونات حرة في الموصل. عند تطبيق شحنة موجبة على موصل، تنجذب الإلكترونات إليه وتتراكم في أقرب نهاية للموصل. يظهر عليه عدد معين من الإلكترونات "الزائدة"، ويصبح هذا الجزء من الموصل مشحونًا سالبًا. في الطرف البعيد يوجد نقص في الإلكترونات، وبالتالي زيادة في الأيونات الموجبة: تظهر هنا شحنة موجبة.

عندما يتم تقريب جسم مشحون بشحنة سالبة من موصل، تتراكم الإلكترونات في الطرف البعيد، ويتم إنتاج فائض من الأيونات الموجبة في الطرف القريب. وبعد إزالة الشحنة التي تسبب حركة الإلكترونات، يتم توزيعها مرة أخرى في جميع أنحاء الموصل، بحيث تظل جميع أجزائه غير مشحونة.

ستستمر حركة الشحنات على طول الموصل وتراكمها عند أطرافه حتى يؤدي تأثير الشحنات الزائدة المتكونة في نهايات الموصل إلى موازنة القوى الكهربائية المنبعثة من الكرة، والتي تحت تأثير إعادة توزيع الإلكترونات. يوضح غياب الشحنة في منتصف الجسم أن القوى المنبعثة من الكرة والقوى التي تعمل بها الشحنات الزائدة المتراكمة في نهايات الموصل على الإلكترونات الحرة متوازنة هنا.

يمكن فصل الشحنات المستحثة إذا تم تقسيم الموصل إلى أجزاء في وجود جسم مشحون. تظهر هذه التجربة في الشكل. 4. في هذه الحالة، لن تتمكن الإلكترونات النازحة من العودة مرة أخرى بعد إزالة الكرة المشحونة؛ نظرًا لوجود عازل (هواء) بين جزئي الموصل. يتم توزيع الإلكترونات الزائدة في جميع أنحاء الجانب الأيسر. يتم تعويض نقص الإلكترونات عند النقطة b جزئيًا من منطقة النقطة b'، بحيث يتم شحن كل جزء من الموصل: اليسار - بشحنة معاكسة لشحنة الكرة، صحيح - بشحنة تحمل نفس اسم شحنة الكرة. لا تتباعد الأوراق عند النقطتين a وb فحسب، بل تتباعد أيضًا الأوراق الثابتة سابقًا عند النقطتين a' وb'.

بوروف إل آي، ستريلتشينيا في إم. الفيزياء من الألف إلى الياء: للطلاب والمتقدمين والمدرسين. – من .: المفارقة، 2000. – 560 ص.

مياكيشيف جي.يا. الفيزياء: الديناميكا الكهربائية. الصفوف 10-11: كتاب مدرسي. ل دراسة متعمقةفيزيائيون / ج.يا. مياكيشيف، أ.ز. سينياكوف، ب. سلوبودسكوف. – م.ز.حبارى، 2005. – 476 ص.

الفيزياء: كتاب مدرسي. بدل الصف العاشر. مدرسة والطبقات المتقدمة درس الفيزيائيون/ O. F. Kabardin، V. A. Orlov، E. E. Evenchik وآخرون؛ إد. أ.أ.بينسكي. – الطبعة الثانية. – م: التربية، 1995. – 415 ص.

كتاب الفيزياء الابتدائي: دليل الدراسة. في 3 مجلدات / إد. جي إس. لاندسبيرج: T. 2. الكهرباء والمغناطيسية. – م: فيزماتليت، 2003. – 480 ص.

إذا قمت بفرك قضيب زجاجي على قطعة من الورق، فسوف يكتسب القضيب القدرة على جذب أوراق الشجر والزغب وتيارات الماء الرقيقة. عند تمشيط الشعر الجاف بمشط بلاستيكي، ينجذب الشعر إلى المشط. في هذه الأمثلة البسيطة نواجه مظهر القوى التي تسمى الكهربائية.

تسمى الأجسام أو الجسيمات التي تعمل على الأجسام المحيطة بقوى كهربائية مشحونة أو مكهربة. على سبيل المثال، القضيب الزجاجي المذكور أعلاه، بعد فركه بقطعة من الورق، يصبح مكهربًا.

تمتلك الجسيمات شحنة كهربائية إذا تفاعلت مع بعضها البعض من خلال القوى الكهربائية. تتناقص القوى الكهربائية مع زيادة المسافة بين الجزيئات. القوى الكهربائية أكبر بعدة مرات من قوى الجاذبية العالمية.

الشحنة الكهربائية هي كمية فيزيائية تحدد شدة التفاعلات الكهرومغناطيسية.

التفاعلات الكهرومغناطيسية هي تفاعلات بين الجسيمات أو الأجسام المشحونة.

وتنقسم الشحنات الكهربائية إلى موجبة وسالبة. الجسيمات الأولية المستقرة - البروتونات والبوزيترونات، وكذلك أيونات ذرات المعادن، وما إلى ذلك، لها شحنة موجبة. حاملات الشحنة السالبة المستقرة هي الإلكترون والبروتون المضاد.

هناك جسيمات غير مشحونة كهربائيا، أي محايدة: النيوترون، النيوترينو. ولا تشارك هذه الجسيمات في التفاعلات الكهربائية، لأن شحنتها الكهربائية صفر. هناك جسيمات بدون شحنة كهربائية، لكن لا توجد شحنة كهربائية بدون جسيم.

تظهر شحنات موجبة على الزجاج المدلك بالحرير. فرك الإيبونيت على الفراء له شحنة سالبة. تتنافر الجسيمات بشحنات لها نفس العلامات (مثل الشحنات)، وبعلامات مختلفة (شحنات متضادة) تتجاذب الجسيمات.

جميع الأجسام مصنوعة من الذرات. تتكون الذرات من نواة ذرية موجبة الشحنة وإلكترونات سالبة الشحنة تتحرك حول النواة الذرية. تتكون النواة الذرية من بروتونات موجبة الشحنة وجسيمات محايدة - النيوترونات. يتم توزيع الشحنات في الذرة بحيث تكون الذرة ككل محايدة، أي أن مجموع الشحنات الموجبة والسالبة في الذرة يساوي صفر.

تعد الإلكترونات والبروتونات جزءًا من أي مادة وهي أصغر الجسيمات الأولية المستقرة. يمكن لهذه الجسيمات أن توجد في حالة حرة لفترة غير محدودة. تسمى الشحنة الكهربائية للإلكترون والبروتون بالشحنة الأولية.

الشحنة الأولية هي الحد الأدنى من الشحنة التي تمتلكها جميع الجسيمات الأولية المشحونة. الشحنة الكهربائية للبروتون تساوي القيمة المطلقة لشحنة الإلكترون:

ه = 1.6021892(46) * 10-19 ج

حجم أي شحنة هو مضاعف القيمة المطلقة للشحنة الأولية، أي شحنة الإلكترون. إلكترون مترجم من اليونانية إلكترون - كهرمان، بروتون - من اليونانية بروتوس - أولًا، نيوترون من اللاتينية نيوتروم - لا هذا ولا ذاك.

تجارب بسيطة على كهربة الهيئات المختلفة توضح النقاط التالية.

1. هناك نوعان من الشحنات: موجبة (+) وسالبة (-). تحدث الشحنة الموجبة عندما يحتك الزجاج بالجلد أو الحرير، وتحدث الشحنة السالبة عندما يحتك العنبر (أو الإيبونيت) بالصوف.

2. الرسوم (أو الهيئات المشحونة) تتفاعل مع بعضها البعض. نفس التهمادفع بعيدا، و على عكس الاتهاماتتنجذب.

3. يمكن أن تنتقل حالة الكهربة من جسم إلى آخر والتي ترتبط بنقل الشحنة الكهربائية. وفي هذه الحالة يمكن نقل شحنة أكبر أو أصغر إلى الجسم، أي أن الشحنة لها حجم. عند كهربة الاحتكاك، يكتسب كلا الجسمين شحنة، أحدهما موجب والآخر سالب. ويجب التأكيد على أن القيم المطلقة لشحنات الأجسام المكهربة بالاحتكاك متساوية، وهو ما تؤكده قياسات عديدة للشحنات باستخدام أجهزة القياس الكهربائية.

أصبح من الممكن تفسير سبب كهربة الأجسام (أي مشحونة) أثناء الاحتكاك بعد اكتشاف الإلكترون ودراسة بنية الذرة. كما تعلم، فإن جميع المواد تتكون من ذرات؛ تتكون الذرات بدورها من جسيمات أولية سالبة الشحنة الإلكترونات، مشحونة بشكل إيجابي البروتوناتوالجسيمات المحايدة - النيوترونات. الإلكترونات والبروتونات هي حاملات للشحنات الكهربائية الأولية (الحد الأدنى).

الشحنة الكهربائية الأولية ( ه) - هذه هي أصغر شحنة كهربائية موجبة أو سالبة تساوي قيمة شحنة الإلكترون:

ه = 1.6021892(46) 10 -19 ج.

هناك العديد من الجسيمات الأولية المشحونة، وجميعها تقريبًا لها شحنة +هأو -هومع ذلك، فإن هذه الجسيمات قصيرة العمر للغاية. إنهم يعيشون أقل من مليون من الثانية. فقط الإلكترونات والبروتونات موجودة في حالة حرة إلى أجل غير مسمى.

تشكل البروتونات والنيوترونات (النيوكليونات) نواة الذرة موجبة الشحنة، تدور حولها إلكترونات سالبة الشحنة، عددها يساوي عدد البروتونات، بحيث تكون الذرة ككل بمثابة محطة طاقة.

في الظروف العادية، تكون الأجسام المكونة من ذرات (أو جزيئات) متعادلة كهربائيًا. ومع ذلك، أثناء عملية الاحتكاك، يمكن لبعض الإلكترونات التي تركت ذراتها أن تنتقل من جسم إلى آخر. لا تتجاوز حركات الإلكترون المسافات بين الذرات. أما إذا انفصلت الأجسام بعد الاحتكاك، فإنها سوف تتحول إلى مشحونة؛ فالجسم الذي تخلى عن بعض إلكتروناته سيكون مشحونًا بشحنة موجبة، والجسم الذي اكتسبها سيكون سالبًا.

لذلك تصبح الأجسام مكهربة، أي أنها تستقبل شحنة كهربائية عندما تفقد أو تكتسب إلكترونات. في بعض الحالات، يحدث الكهربة بسبب حركة الأيونات. في هذه الحالة، لا تنشأ أي شحنات كهربائية جديدة. لا يوجد سوى تقسيم للشحنات الموجودة بين الأجسام المكهربة: جزء من الشحنات السالبة ينتقل من جسم إلى آخر.

تحديد التهمة.

وينبغي التأكيد بشكل خاص على أن الشحنة هي خاصية متكاملة للجسيم. من الممكن أن نتصور جسيمًا بدون شحنة، لكن من المستحيل أن نتخيل شحنة بدون جسيم.

تتجلى الجسيمات المشحونة في التجاذب (الشحنات المعاكسة) أو التنافر (مثل الشحنات) بقوى أكبر بكثير من قوى الجاذبية. وبالتالي، فإن قوة الجذب الكهربائي للإلكترون إلى النواة في ذرة الهيدروجين أكبر بمقدار 10 39 مرة من قوة جذب هذه الجزيئات. يسمى التفاعل بين الجسيمات المشحونة التفاعل الكهرومغناطيسيوالشحنة الكهربائية تحدد شدة التفاعلات الكهرومغناطيسية.

يتم تعريف الشحنة في الفيزياء الحديثة على النحو التالي:

الشحنة الكهربائية- هذا الكمية الماديةوهو مصدر للمجال الكهربائي الذي يحدث من خلاله تفاعل الجزيئات مع الشحنة.

الشحنة الكهربائية– كمية فيزيائية تميز قدرة الأجسام على الدخول في التفاعلات الكهرومغناطيسية. تقاس بالكولوم.

الشحنة الكهربائية الأولية– الحد الأدنى من الشحنة التي تمتلكها الجسيمات الأولية (شحنة البروتون والإلكترون).

الجسم لديه تهمة، يعني أنه يحتوي على إلكترونات إضافية أو مفقودة. تم تحديد هذه التهمة س=شمال شرق. (وهو يساوي عدد الشحنات الأولية).

كهربة الجسم- خلق فائض ونقص في الإلكترونات. طُرق: كهربة عن طريق الاحتكاكو كهربة عن طريق الاتصال.

نقطة الفجرد هي شحنة الجسم، والتي يمكن اعتبارها نقطة مادية.

تهمة الاختبار() - نقطة، شحنة صغيرة، موجبة دائما - تستخدم لدراسة المجال الكهربائي.

قانون حفظ الشحنة:في النظام المعزول، يظل المجموع الجبري لشحنات جميع الأجسام ثابتًا لأي تفاعلات لهذه الأجسام مع بعضها البعض.

قانون كولوم:تتناسب قوى التفاعل بين شحنتين نقطيتين مع حاصل ضرب هذه الشحنات، وعكسيا مع مربع المسافة بينهما، وتعتمد على خصائص الوسط، وموجهة على طول الخط المستقيم الذي يربط مراكزها.

، أين

F/m، Cl2 /nm2 – عازل. سريع. مكنسة

- يتعلق. ثابت العزل الكهربائي (> 1)

- نفاذية العزل المطلقة. بيئة

الحقل الكهربائي- وسط مادي يحدث من خلاله تفاعل الشحنات الكهربائية.

خصائص المجال الكهربائي:

توتر(ه) هي كمية متجهة تساوي القوة المؤثرة على شحنة اختبار الوحدة الموضوعة عند نقطة معينة.

تقاس في N / C.

اتجاه- نفس القوة المؤثرة.

التوتر لا يعتمدلا على قوة ولا على حجم شحنة الاختبار.

تراكب المجالات الكهربائية: شدة المجال الناتجة عن عدة شحنات تساوي المجموع المتجه لشدة المجال لكل شحنة:

بيانيايتم تمثيل المجال الإلكتروني باستخدام خطوط التوتر.

خط التوتر- الخط الذي يتطابق ظله عند كل نقطة مع اتجاه متجه التوتر.

خصائص خطوط التوتر: لا يتقاطعان، يمكن رسم خط واحد فقط من خلال كل نقطة؛ فهي ليست مغلقة، بل تترك شحنة موجبة وتدخل شحنة سالبة، أو تتبدد إلى ما لا نهاية.

أنواع الحقول:

مجال كهربائي موحد- مجال يكون متجه شدته عند كل نقطة هو نفسه من حيث الحجم والاتجاه.

مجال كهربائي غير منتظم- مجال يكون متجه شدته عند كل نقطة غير متساوي في الحجم والاتجاه.

المجال الكهربائي المستمر- ناقل التوتر لا يتغير.

المجال الكهربائي المتغير- يتغير ناقل التوتر.

الشغل المبذول بواسطة المجال الكهربائي لتحريك الشحنة.

، حيث F هي القوة، S هي الإزاحة، - الزاوية بين F و S.

في مجال منتظم: القوة ثابتة.

العمل لا يعتمد على شكل المسار؛ الشغل المبذول للتحرك على مسار مغلق يساوي صفرًا.

بالنسبة للمجال غير الموحد:

إمكانات المجال الكهربائي– نسبة الشغل الذي يبذله المجال لتحريك شحنة كهربائية اختبارية إلى ما لا نهاية إلى مقدار هذه الشحنة.

-محتمل- خاصية الطاقة للمجال. تقاس بالفولت

التباينات المحتملة:

، الذي - التي

، وسائل

-التدرج المحتمل.

في مجال موحد: فرق الجهد - الجهد االكهربى:

. يتم قياسه بالفولت، والأجهزة هي الفولتميتر.

القدرة الكهربائية- قدرة الأجسام على تجميع الشحنات الكهربائية؛ نسبة الشحنة إلى الجهد، والتي تكون دائمًا ثابتة بالنسبة لموصل معين.

لا يعتمد على الشحن ولا يعتمد على الإمكانات. ولكن ذلك يعتمد على حجم وشكل الموصل؛ على الخواص العازلة للوسط.

، حيث r هو الحجم،

- نفاذية البيئة المحيطة بالجسم.

تزداد القدرة الكهربائية في حالة وجود أي أجسام - موصلات أو عوازل - في مكان قريب.

مكثف- جهاز لتجميع الشحنة. القدرة الكهربائية:

مكثف مسطح– لوحين معدنيين بينهما عازل. السعة الكهربائية للمكثف المسطح:

حيث S هي مساحة الصفائح، وd هي المسافة بين الصفائح.

طاقة مكثف مشحونيساوي الشغل الذي يبذله المجال الكهربائي عند نقل الشحنة من لوحة إلى أخرى.

نقل رسوم صغيرة

، سوف يتغير الجهد إلى

، يتم العمل

. لأن

و C =const،

. ثم

. دعونا ندمج:

طاقة المجال الكهربائي:

حيث V=Sl هو الحجم الذي يشغله المجال الكهربائي

لمجال غير موحد:

كثافة المجال الكهربائي الحجمي:

. تقاس بـ J/m3.

ثنائي القطب الكهربائي- نظام يتكون من شحنتين كهربائيتين متساويتين ولكن متقابلتين في الإشارة، وتقعان على مسافة ما من بعضهما البعض (ذراع ثنائي القطب -l).

السمة الرئيسية لثنائي القطب هي عزم ثنائي الاقطاب- متجه يساوي حاصل ضرب الشحنة والذراع ثنائي القطب، موجه من الشحنة السالبة إلى الشحنة الموجبة. معين

. تقاس في متر كولومب.

ثنائي القطب في مجال كهربائي منتظم.

تؤثر القوى التالية على كل شحنة من ثنائي القطب:

. يتم توجيه هذه القوى بشكل معاكس وتخلق عزمًا لزوج من القوى - عزم الدوران: أين

M - عزم الدوران F - القوى المؤثرة على ثنائي القطب

د – ذراع العتبة – ذراع ثنائي القطب

ع – عزم ثنائي القطب E – التوتر

- الزاوية بين p Eq – الشحنة

تحت تأثير عزم الدوران، سوف يدور ثنائي القطب ويصطف في اتجاه خطوط التوتر. سيكون المتجهان p وE متوازيين وأحادي الاتجاه.

ثنائي القطب في مجال كهربائي غير منتظم.

هناك عزم دوران، مما يعني أن ثنائي القطب سوف يدور. لكن القوى ستكون غير متساوية، وسيتحرك ثنائي القطب إلى حيث القوة أكبر.

-التدرج التوتر. كلما زاد تدرج التوتر، زادت القوة الجانبية التي تسحب ثنائي القطب. يتم توجيه ثنائي القطب على طول خطوط القوة.

المجال الجوهري ثنائي القطب.

لكن. ثم:

دع ثنائي القطب يكون عند النقطة O وذراعه صغيرًا. ثم:

تم الحصول على الصيغة مع الأخذ بعين الاعتبار:

وبالتالي، يعتمد فرق الجهد على جيب نصف الزاوية التي تظهر عندها نقاط ثنائي القطب، وإسقاط عزم ثنائي القطب على الخط المستقيم الذي يربط هذه النقاط.

العوازل في المجال الكهربائي.

عازل- مادة لا تحتوي على شحنات حرة، وبالتالي لا يوصل التيار الكهربائي. ومع ذلك، في الواقع، الموصلية موجودة، لكنها لا تذكر.

فئات عازلة:

مع الجزيئات القطبية (الماء، النيتروبنزين): الجزيئات غير متناظرة، ولا تتطابق مراكز كتلة الشحنات الموجبة والسالبة، مما يعني أن لديهم عزم ثنائي القطب حتى في حالة عدم وجود مجال كهربائي.

مع الجزيئات غير القطبية (الهيدروجين والأكسجين): تكون الجزيئات متناظرة، وتتطابق مراكز كتلة الشحنات الموجبة والسالبة، مما يعني أنه ليس لديهم عزم ثنائي القطب في حالة عدم وجود مجال كهربائي.

بلوري (كلوريد الصوديوم): مزيج من شبكتين فرعيتين، إحداهما موجبة والأخرى سالبة الشحنة؛ في غياب المجال الكهربائي، يكون عزم ثنائي القطب الإجمالي صفرًا.

الاستقطاب– عملية الفصل المكاني للشحنات، ظهور شحنات مقيدة على سطح العازل مما يؤدي إلى إضعاف المجال داخل العازل.

طرق الاستقطاب:

الطريقة الأولى – الاستقطاب الكهروكيميائي:

على الأقطاب الكهربائية - حركة الكاتيونات والأنيونات تجاههم، وتحييد المواد؛ تتشكل مناطق الشحنات الإيجابية والسلبية. التيار يتناقص تدريجيا. يتميز معدل إنشاء آلية التعادل بزمن الاسترخاء - وهو الوقت الذي يزداد فيه الاستقطاب emf من 0 إلى الحد الأقصى من لحظة تطبيق المجال. = 10 -3 -10 -2 ثانية.

الطريقة الثانية – الاستقطاب الاتجاهي:

تتشكل القطبية غير المعوضة على سطح العازل، أي. تحدث ظاهرة الاستقطاب . الجهد داخل العازل أقل من الجهد الخارجي. وقت الاسترخاء: = 10 -13 -10 -7 ث. التردد 10 ميجا هرتز.

الطريقة الثالثة – الاستقطاب الإلكتروني :

خاصية الجزيئات غير القطبية التي تصبح ثنائيات القطب. وقت الاسترخاء: = 10 -16 -10 -14 ثانية. التردد 10 8 ميجاهيرتز.

الطريقة الرابعة – الاستقطاب الأيوني:

يتم إزاحة شبكتين (Na و Cl) بالنسبة لبعضهما البعض.

وقت الاسترخاء:

الطريقة الخامسة – الاستقطاب المجهري:

سمة من سمات الهياكل البيولوجية عندما تتناوب الطبقات المشحونة وغير المشحونة. هناك إعادة توزيع للأيونات على أقسام شبه منفذة أو غير منفذة للأيونات.

وقت الاسترخاء: =10 -8 -10 -3 ث. التردد 1 كيلو هرتز

الخصائص العددية لدرجة الاستقطاب:

كهرباء- هذه هي الحركة المنظمة للشحنات الحرة في المادة أو في الفراغ.

شروط وجود التيار الكهربائي:

وجود رسوم مجانية

وجود مجال كهربائي، أي. القوات التي تتصرف بناء على هذه الاتهامات

القوة الحالية- قيمة تساوي الشحنة التي تمر عبر أي مقطع عرضي للموصل لكل وحدة زمنية (ثانية واحدة)

تقاس بالأمبير.

ن – تركيز الشحنة

ف - قيمة الشحنة

S - مساحة المقطع العرضي للموصل

- سرعة الحركة الاتجاهية للجزيئات.

سرعة حركة الجزيئات المشحونة في مجال كهربائي صغيرة - 7 * 10 -5 م / ث، وسرعة انتشار المجال الكهربائي هي 3 * 10 8 م / ث.

كثافة التيار- مقدار الشحنة التي تمر عبر مقطع عرضي مساحته 1 م2 في ثانية واحدة.

. تقاس بـ أ/م2.

- القوة المؤثرة على الأيون الناتج عن المجال الكهربائي تساوي قوة الاحتكاك

- التنقل الأيوني

- سرعة الحركة الاتجاهية للأيونات = الحركة، شدة المجال

كلما زاد تركيز الأيونات وشحنتها وحركتها، زادت الموصلية النوعية للكهارل. مع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد حركة الأيونات وتزداد الموصلية الكهربائية.

وبناء على ملاحظات تفاعل الأجسام المشحونة كهربائيا، أطلق الفيزيائي الأمريكي بنجامين فرانكلين على بعض الأجسام اسم المشحونة إيجابيا والبعض الآخر سالبا. وفقا لهذا و الشحنات الكهربائيةمُسَمًّى إيجابيو سلبي.

الأجسام ذات الشحنات المتشابهة تتنافر. الأجسام ذات الشحنات المعاكسة تتجاذب.

أسماء الشحنات هذه تقليدية تمامًا، ومعناها الوحيد هو أن الأجسام ذات الشحنات الكهربائية يمكنها إما أن تتجاذب أو تتنافر.

يتم تحديد علامة الشحنة الكهربائية للجسم من خلال التفاعل مع المعيار التقليدي لعلامة الشحن.

تم اعتبار شحنة عصا الإيبونيت المغطاة بالفراء أحد هذه المعايير. يُعتقد أن عصا الإيبونيت، بعد فركها بالفراء، تحمل دائمًا شحنة سالبة.

إذا كان من الضروري تحديد علامة شحن جسم معين، يتم إحضاره إلى عصا من الإيبونيت، وفركه بالفراء، وتثبيته في تعليق خفيف، ويتم ملاحظة التفاعل. إذا تم صد العصا، فإن الجسم يحمل شحنة سالبة.

وبعد اكتشاف ودراسة الجسيمات الأولية تبين ذلك شحنة سالبةلديه دائمًا جسيم أولي - إلكترون.

الإلكترون (من اليونانية - العنبر) - جسيم أولي مستقر بشحنة كهربائية سالبةه = 1.6021892(46) . 10 - 19 درجة مئوية، كتلة الراحةم ه =9.1095. 10 -19 كجم. اكتشفه الفيزيائي الإنجليزي جي جي طومسون عام 1897.

تم اعتبار شحنة قضيب زجاجي مفروك بالحرير الطبيعي معيارًا للشحنة الموجبة. إذا طردت العصا من جسم مكهرب فإن هذا الجسم يحمل شحنة موجبة.

شحنة موجبةدائما بروتون,الذي هو جزء من نواة الذرة. المواد من الموقع

باستخدام القواعد المذكورة أعلاه لتحديد علامة شحن الجسم، عليك أن تتذكر أن ذلك يعتمد على مادة الأجسام المتفاعلة. وبالتالي، يمكن أن تحتوي عصا الإيبونيت على شحنة موجبة إذا تم فركها بقطعة قماش مصنوعة من مواد اصطناعية. سيكون للقضيب الزجاجي شحنة سالبة إذا تم فركه بالفراء. لذلك، إذا كنت تخطط للحصول على شحنة سالبة على عصا الإيبونيت، فيجب عليك بالتأكيد استخدامها عند فركها بقطعة قماش من الفراء أو الصوف. وينطبق الشيء نفسه على كهربة قضيب زجاجي يتم فركه بقطعة قماش مصنوعة من الحرير الطبيعي للحصول على شحنة موجبة. فقط الإلكترون والبروتون لديهما شحنات سالبة وإيجابية دائمًا وبشكل لا لبس فيه، على التوالي.

تحتوي هذه الصفحة على مواد حسب الموضوع.

« الفيزياء - الصف العاشر"

أولاً، دعونا نفكر في أبسط حالة، عندما تكون الأجسام المشحونة كهربائيًا في حالة سكون.

يسمى فرع الديناميكا الكهربائية المخصص لدراسة ظروف توازن الأجسام المشحونة كهربائيا الكهرباء الساكنة.

ما هي الشحنة الكهربائية؟
ما هي الرسوم هناك؟

مع الكلمات الكهرباء، الشحنة الكهربائية، التيار الكهربائيلقد التقيت عدة مرات وتمكنت من التعود عليها. لكن حاول الإجابة على السؤال: ما هي الشحنة الكهربائية؟ المفهوم نفسه تكلفة- وهذا هو الشيء الرئيسي، المفهوم الأساسيوالتي لا يمكن اختزالها في المستوى الحالي لتطور معرفتنا إلى أي مفاهيم أولية أبسط.

دعونا نحاول أولًا معرفة المقصود بالعبارة: "هذا الجسم أو الجسيم له شحنة كهربائية".

جميع الأجسام مبنية من أصغر الجزيئات التي لا يمكن تجزئتها إلى جزيئات أبسط ولذلك تسمى ابتدائي.

الجسيمات الأولية لها كتلة، ونتيجة لذلك تنجذب إلى بعضها البعض وفقًا لقانون الجذب العام. ومع زيادة المسافة بين الجسيمات، تتناقص قوة الجاذبية بشكل عكسي مع مربع هذه المسافة. كما أن معظم الجسيمات الأولية، وإن لم تكن كلها، لديها القدرة على التفاعل مع بعضها البعض بقوة تتناقص أيضًا عكسيًا مع مربع المسافة، لكن هذه القوة أكبر بعدة مرات من قوة الجاذبية.

لذلك في ذرة الهيدروجين، الموضحة تخطيطيًا في الشكل 14.1، ينجذب الإلكترون إلى النواة (البروتون) بقوة أكبر بمقدار 10 39 مرة من قوة الجذب الثقالي.

إذا تفاعلت الجسيمات مع بعضها البعض بقوى تتناقص مع زيادة المسافة بنفس طريقة قوى الجاذبية العالمية، ولكنها تتجاوز قوى الجاذبية عدة مرات، فيقال إن هذه الجسيمات لها شحنة كهربائية. تسمى الجسيمات نفسها متهم.

هناك جسيمات بدون شحنة كهربائية، لكن لا توجد شحنة كهربائية بدون جسيم.

يسمى تفاعل الجزيئات المشحونة الكهرومغناطيسي.

تحدد الشحنة الكهربائية شدة التفاعلات الكهرومغناطيسية، تمامًا كما تحدد الكتلة شدة التفاعلات الجاذبية.

إن الشحنة الكهربائية للجسيم الأولي ليست آلية خاصة في الجسيم يمكن إزالتها منه وتحللها إلى الأجزاء المكونة له وإعادة تجميعها. فوجود شحنة كهربائية على الإلكترون والجسيمات الأخرى لا يعني إلا وجود تفاعلات قوى معينة بينها.

نحن، في جوهر الأمر، لا نعرف شيئًا عن الشحنة إذا كنا لا نعرف قوانين هذه التفاعلات. ينبغي تضمين معرفة قوانين التفاعلات في أفكارنا حول الشحنة. هذه القوانين ليست بسيطة، ومن المستحيل تلخيصها في بضع كلمات. ولذلك، فإنه من المستحيل إعطاء تعريف مختصر ومرضي بما فيه الكفاية لهذا المفهوم الشحنة الكهربائية.

علامتان للشحنات الكهربائية.

جميع الأجسام لها كتلة وبالتالي تجذب بعضها البعض. يمكن للأجسام المشحونة أن تجتذب وتتنافر مع بعضها البعض. هذه الحقيقة الأكثر أهمية، والمألوفة لك، تعني أنه يوجد في الطبيعة جسيمات ذات شحنات كهربائية ذات إشارات متعاكسة؛ في حالة الشحنات التي لها نفس الإشارة، تتنافر الجسيمات، وفي حالة وجود علامات مختلفة، تتجاذب.

شحنة الجسيمات الأولية - البروتونات، والتي هي جزء من جميع النوى الذرية، تسمى إيجابية، والشحنة الإلكترونات- سلبي. لا توجد فروق داخلية بين الشحنات الإيجابية والسلبية. ولو انعكست إشارات شحنات الجسيمات، فلن تتغير طبيعة التفاعلات الكهرومغناطيسية على الإطلاق.

تهمة الابتدائية.

بالإضافة إلى الإلكترونات والبروتونات، هناك عدة أنواع أخرى من الجسيمات الأولية المشحونة. لكن الإلكترونات والبروتونات فقط هي التي يمكن أن توجد في حالة حرة إلى أجل غير مسمى. وتعيش بقية الجسيمات المشحونة أقل من جزء من المليون من الثانية. لقد ولدوا أثناء اصطدام الجزيئات الأولية السريعة، وبعد أن كانت موجودة لفترة قصيرة جدًا، تتحلل وتتحول إلى جزيئات أخرى. سوف تتعرف على هذه الجسيمات في الصف الحادي عشر.

تشمل الجسيمات التي لا تحتوي على شحنة كهربائية النيوترون. وكتلته أكبر بقليل من كتلة البروتون. تشكل النيوترونات، مع البروتونات، جزءًا من النواة الذرية. إذا كان للجسيم الأولي شحنة، فإن قيمته محددة بدقة.

أجسام مشحونةتلعب القوى الكهرومغناطيسية في الطبيعة دورًا كبيرًا نظرًا لأن جميع الأجسام تحتوي على جزيئات مشحونة كهربائيًا. الأجزاء المكونة للذرات - النوى والإلكترونات - لها شحنة كهربائية.

لم يتم اكتشاف التأثير المباشر للقوى الكهرومغناطيسية بين الأجسام، لأن الأجسام في حالتها الطبيعية تكون محايدة كهربائيًا.

تعتبر ذرة أي مادة متعادلة لأن عدد الإلكترونات فيها يساوي عدد البروتونات الموجودة في النواة. ترتبط الجسيمات المشحونة إيجابيا وسلبيا ببعضها البعض عن طريق القوى الكهربائية وتشكل أنظمة محايدة.

يكون الجسم العياني مشحونًا كهربائيًا إذا كان يحتوي على كمية زائدة من الجسيمات الأولية مع أي علامة شحن واحدة. وبالتالي فإن الشحنة السالبة للجسم ترجع إلى زيادة عدد الإلكترونات مقارنة بعدد البروتونات، والشحنة الموجبة ترجع إلى نقص الإلكترونات.

من أجل الحصول على جسم مجهري مشحون كهربائياً، أي كهربته، من الضروري فصل جزء من الشحنة السالبة عن الشحنة الموجبة المرتبطة به أو نقل شحنة سالبة إلى جسم محايد.

ويمكن القيام بذلك باستخدام الاحتكاك. إذا قمت بتشغيل مشط من خلال الشعر الجاف، فإن جزءا صغيرا من الجزيئات المشحونة الأكثر متنقلة - الإلكترونات - سوف ينتقل من الشعر إلى المشط ويشحنه سلبا، وسوف يشحن الشعر بشكل إيجابي.

المساواة في الرسوم أثناء الكهرباء

بمساعدة التجربة، يمكن إثبات أنه عند كهربة الاحتكاك، يكتسب كلا الجسمين شحنات متضادة في الإشارة، ولكنها متطابقة في الحجم.

لنأخذ مقياسًا كهربائيًا، يوجد على قضيبه كرة معدنية بها ثقب، ولوحين على مقابض طويلة: أحدهما مصنوع من المطاط الصلب والآخر مصنوع من زجاج شبكي. عندما تحتك الصفائح ببعضها البعض، تصبح مكهربة.

لنقوم بإحضار أحد الألواح داخل الكرة دون لمس جدرانها. إذا كانت اللوحة مشحونة بشكل إيجابي، فسوف تنجذب بعض الإلكترونات من الإبرة وقضيب مقياس الكهربية إلى اللوحة وتتجمع على السطح الداخلي للكرة. في الوقت نفسه، سيتم شحن السهم بشكل إيجابي وسيتم دفعه بعيدًا عن قضيب مقياس الكهربية (الشكل 14.2، أ).

إذا قمت بإحضار لوحة أخرى داخل المجال، فقم بإزالة الأول أولا، فسيتم طرد إلكترونات المجال والقضيب من اللوحة وسوف تتراكم بشكل زائد على السهم. سيؤدي ذلك إلى انحراف السهم عن القضيب، وبنفس الزاوية التي في التجربة الأولى.

بعد أن قمنا بإنزال كلتا الصفيحتين داخل الكرة، لن نكتشف أي انحراف للسهم على الإطلاق (الشكل 14.2، ب). وهذا يثبت أن شحنات اللوحين متساوية في المقدار ومتعاكسة في الإشارة.

كهربة الأجسام ومظاهرها.تحدث كهربة كبيرة أثناء احتكاك الأقمشة الاصطناعية. عند خلع قميص مصنوع من مادة صناعية في الهواء الجاف، يمكنك سماع صوت طقطقة مميز. تقفز شرارات صغيرة بين المناطق المشحونة من أسطح الاحتكاك.

في دور الطباعة، يتم كهربة الورق أثناء الطباعة وتلتصق الأوراق ببعضها البعض. ولمنع حدوث ذلك، يتم استخدام أجهزة خاصة لتصريف الشحنة. ومع ذلك، يتم استخدام كهربة الأجسام على اتصال وثيق في بعض الأحيان، على سبيل المثال، في مختلف منشآت النسخ الكهربائي، وما إلى ذلك.

قانون حفظ الشحنة الكهربائية.

تثبت تجربة كهربة اللوحات أنه أثناء كهربة الاحتكاك، تحدث إعادة توزيع الشحنات الموجودة بين الأجسام التي كانت محايدة سابقًا. ينتقل جزء صغير من الإلكترونات من جسم إلى آخر. وفي هذه الحالة، لا تظهر جسيمات جديدة، ولا تختفي الجسيمات الموجودة مسبقًا.

عندما تصبح الأجسام مكهربة، قانون حفظ الشحنة الكهربائية. هذا القانون صالح لنظام لا تدخل إليه الجسيمات المشحونة من الخارج ولا تخرج منه، أي نظام معزول.

في النظام المعزول، يتم الحفاظ على المجموع الجبري لشحنات جميع الأجسام.

ف 1 + ف 2 + ف 3 + ... + ف ن = ثابت. (14.1)

حيث q 1 و q 2 وما إلى ذلك هي شحنات الأجسام المشحونة الفردية.

قانون حفظ الشحنة له معنى عميق. إذا لم يتغير عدد الجسيمات الأولية المشحونة، فإن تحقيق قانون الحفاظ على الشحنة يكون واضحًا. لكن الجسيمات الأولية يمكن أن تتحول إلى بعضها البعض، وتولد وتختفي، مما يعطي الحياة لجسيمات جديدة.

ومع ذلك، في جميع الحالات، تولد الجسيمات المشحونة فقط في أزواج بشحنات من نفس الحجم ومعاكسة في الإشارة؛ تختفي الجزيئات المشحونة أيضًا في أزواج فقط، وتتحول إلى جزيئات محايدة. وفي جميع هذه الحالات، يظل المجموع الجبري للشحنات كما هو.

يتم تأكيد صحة قانون حفظ الشحنة من خلال ملاحظات عدد كبير من تحولات الجسيمات الأولية. يعبر هذا القانون عن إحدى الخصائص الأساسية للشحنة الكهربائية. ولا يزال سبب حفظ الشحنة غير معروف.

التعريف 1

كثير ممن حولنا الظواهر الفيزيائيةالتي تحدث في الطبيعة لم يتم شرحها في قوانين الميكانيكا والديناميكا الحرارية ونظرية الحركة الجزيئية. تعتمد هذه الظواهر على تأثير القوى المؤثرة بين الأجسام البعيدة والمستقلة عن كتل الأجسام المتفاعلة، مما ينكر على الفور طبيعتها الجاذبية المحتملة. تسمى هذه القوى الكهرومغناطيسي.

حتى الإغريق القدماء كان لديهم بعض الفهم للقوى الكهرومغناطيسية. ومع ذلك، فقط في نهاية القرن الثامن عشر، بدأت دراسة منهجية وكمية للظواهر الفيزيائية المرتبطة بالتفاعل الكهرومغناطيسي للأجسام.

التعريف 2

بفضل العمل الجاد كمية كبيرةأكمل العلماء في القرن التاسع عشر إنشاء علم جديد ومتناغم تمامًا يعمل على دراسة الظواهر المغناطيسية والكهربائية. لذلك حصل أحد أهم فروع الفيزياء على هذا الاسم الديناميكا الكهربائية.

الكهرباء والتيارات الناتجة عن الشحنات والتيارات الكهربائية المجالات المغناطيسيةأصبحت أهدافها الرئيسية للدراسة.

يلعب مفهوم الشحنة في الديناميكا الكهربائية نفس الدور الذي تلعبه كتلة الجاذبية في الميكانيكا النيوتونية. وهو داخل في أساس القسم وهو أساسي له.

التعريف 3

الشحنة الكهربائيةهي كمية فيزيائية تميز خاصية الجسيمات أو الأجسام للدخول في تفاعلات القوة الكهرومغناطيسية.

عادة ما تشير الحروف q أو Q في الديناميكا الكهربائية إلى الشحنة الكهربائية.

إن جميع الحقائق المعروفة والمثبتة تجريبياً مجتمعة تتيح لنا الفرصة لاستخلاص الاستنتاجات التالية:

التعريف 4

هناك نوعان من الشحنات الكهربائية. وتسمى هذه تقليديا الشحنات الإيجابية والسلبية.

التعريف 5

يمكن أن تنتقل الشحنات (على سبيل المثال، من خلال الاتصال المباشر) بين الهيئات. الشحنة الكهربائية، على عكس كتلة الجسم، ليست سمة أساسية لها. يمكن أن تأخذ هيئة واحدة محددة في ظل ظروف مختلفة معنى مختلفتكلفة.

التعريف 6

مثل الشحنات تتنافر، على عكس الشحنات تتجاذب. تكشف هذه الحقيقة عن اختلاف أساسي آخر بين القوى الكهرومغناطيسية وقوى الجاذبية. قوى الجاذبية هي دائمًا قوى جاذبة.

يعد قانون حفظ الشحنة الكهربائية أحد القوانين الأساسية للطبيعة.

في النظام المعزول، يكون المجموع الجبري لشحنات جميع الأجسام ثابتًا:

ف 1 + ف 2 + ف 3 + . . . + ف ن = ج س ن ق ر.

التعريف 7

ينص قانون الحفاظ على الشحنة الكهربائية على أنه في نظام مغلق من الأجسام، لا يمكن ملاحظة عمليات إنشاء أو اختفاء شحنات علامة واحدة فقط.

من وجهة نظر العلم الحديث، حاملات الشحنة هي جسيمات أولية. أي جسم عادي يتكون من ذرات. وهي تتكون من بروتونات تحمل شحنة موجبة وإلكترونات سالبة الشحنة وجسيمات محايدة - النيوترونات. البروتونات والنيوترونات موجودة جزء لا يتجزأالنوى الذرية، وتشكل الإلكترونات الغلاف الإلكتروني للذرات. في المعامل، تكون الشحنات الكهربائية للبروتون والإلكترون متكافئة وتساوي قيمة الشحنة الأولية e.

في الذرة المحايدة، يكون عدد الإلكترونات الموجودة في الغلاف وعدد البروتونات الموجودة في النواة متساويًا. ويسمى عدد أي من الجسيمات المعطاة بالعدد الذري.

مثل هذه الذرة لديها القدرة على فقدان واكتساب إلكترون واحد أو أكثر. وعندما يحدث هذا، تصبح الذرة المحايدة أيونًا موجبًا أو سالبًا.

يمكن أن تنتقل الشحنة من جسم إلى آخر فقط في الأجزاء التي تحتوي على عدد صحيح من الشحنات الأولية. اتضح أن الشحنة الكهربائية للجسم هي كمية منفصلة:

ف = ± ن ه (ن = 0، 1، 2،...).

التعريف 8

تسمى الكميات الفيزيائية التي يمكن أن تأخذ سلسلة منفصلة من القيم محددة.

التعريف 9

تهمة الابتدائيةتمثل e الكم، أي أصغر جزء ممكن من الشحنة الكهربائية.

التعريف 10

إلى حد ما من كل ما سبق هو حقيقة وجود ما يسمى بالجسيمات الأولية في الفيزياء الحديثة جسيمات دون الذرية- الجسيمات ذات الشحنات الجزئية ± 1 3 e و ± 2 3 e.

ومع ذلك، لم يتمكن العلماء أبدًا من مراقبة الكواركات في حالة حرة.

التعريف 11

لكشف وقياس الشحنات الكهربائية في ظروف المختبرعادة ما يتم استخدام مقياس كهربائي - جهاز يتكون من قضيب معدني ومؤشر يمكن أن يدور حول محور أفقي (الشكل 1. 1. 1).

قضيب السهم معزول عن الجسم المعدني. عند ملامسته لقضيب مقياس الكهربية، يقوم جسم مشحون بإثارة توزيع الشحنات الكهربائية بنفس العلامة على طول القضيب والسهم. يؤدي تأثير قوى التنافر الكهربائي إلى انحراف الإبرة بزاوية معينة، ومن خلالها يمكن تحديد الشحنة المنقولة إلى قضيب مقياس الكهربية.

الصورة 1 . 1 . 1 . نقل الشحنة من جسم مشحون إلى جهاز قياس الكهربية.

مقياس الكهربية هو أداة خام إلى حد ما. حساسيتها لا تسمح بدراسة قوى التفاعل بين الشحنات. في عام 1785، تم اكتشاف قانون تفاعل الشحنات الثابتة لأول مرة. وكان المكتشف هو الفيزيائي الفرنسي سي كولومب. في تجاربه، قام بقياس قوى الجذب والتنافر للكرات المشحونة باستخدام جهاز صممه لقياس الشحنة الكهربائية - توازن الالتواء (الشكل 1، 1، 2)، والذي يتمتع بحساسية عالية للغاية. تم تدوير عارضة التوازن بمقدار درجة واحدة تحت قوة تبلغ حوالي 10 - 9 نيوتن.

واستندت فكرة القياسات إلى تخمين الفيزيائي بأنه عندما تتلامس كرة مشحونة مع كرة غير مشحونة بنفس القدر، فإن الشحنة الموجودة للأولى سيتم تقسيمها إلى أجزاء متساوية بين الأجسام. وهكذا تم الحصول على طريقة لتغيير شحنة الكرة مرتين أو أكثر.

التعريف 12

في تجاربه، قام كولومب بقياس التفاعل بين الكرات، التي كانت أحجامها أصغر بكثير من المسافة التي تفصل بينها، ولهذا السبب يمكن إهمالها. وعادة ما تسمى هذه الهيئات المشحونة رسوم النقطة.

الصورة 1 . 1 . 2. جهاز كولومب .

الصورة 1 . 1 . 3. قوى التفاعل بين الشحنات المتشابهة والمختلفة.

وبناء على العديد من التجارب، وضع كولومب القانون التالي:

التعريف 13

تتناسب قوى التفاعل بين الشحنات الثابتة بشكل مباشر مع حاصل ضرب معاملات الشحنة وتتناسب عكسيا مع مربع المسافة بينهما: F = k q 1 · q 2 r 2 .

قوى التفاعل هي قوى تنافر لها نفس إشارات الشحنات وقوى تجاذب ذات إشارات مختلفة (شكل 1، 1، 3)، وتخضع أيضًا لقانون نيوتن الثالث:
ف 1 → = - ف 2 → .

التعريف 14

التفاعل الكولومي أو الكهروستاتيكي هو تأثير الشحنات الكهربائية الثابتة على بعضها البعض.

التعريف 15

يسمى فرع الديناميكا الكهربائية المخصص لدراسة تفاعل كولوم الكهرباء الساكنة.

يمكن تطبيق قانون كولوم على الأجسام المشحونة. من الناحية العملية، يكون راضيا تماما إذا كان من الممكن إهمال أبعاد الأجسام المشحونة بسبب المسافة بين كائنات التفاعل التي تتجاوزها بشكل كبير.

يعتمد معامل التناسب k في قانون كولوم على اختيار نظام الوحدات.

في النظام الدولي للرموز، وحدة قياس الشحنة الكهربائية هي الكولوم (K l).

التعريف 16

قلادةهي شحنة تمر عبر المقطع العرضي للموصل خلال 1 ثانية بقوة تيار 1 A. وحدة شدة التيار (الأمبير) في CI هي، إلى جانب وحدات الطول والوقت والكتلة، وحدة القياس الرئيسية .

تتم كتابة المعامل k في نظام CI في معظم الحالات بالتعبير التالي:

ك = 1 4 π ε 0 .

حيث ε 0 = 8.85 · 10 - 12 K l 2 N · m 2 هو الثابت الكهربائي.

في نظام C I، الشحنة الأولية e تساوي:

ه = 1.602177 10 - 19 ك ل ≈ 1.6 10 - 19 ك ل .

بناءً على التجربة، يمكننا القول أن قوى تفاعل كولوم تخضع لمبدأ التراكب.

النظرية 1

إذا تفاعل جسم مشحون في وقت واحد مع عدة أجسام مشحونة، فإن القوة الناتجة المؤثرة على جسم معين تساوي المجموع المتجه للقوى المؤثرة على هذا الجسم من جميع الأجسام المشحونة الأخرى.

في الشكل 1. 1 . 4، باستخدام مثال التفاعل الكهروستاتيكي لثلاثة أجسام مشحونة، يتم شرح مبدأ التراكب.

الصورة 1 . 1 . 4 . مبدأ تراكب القوى الكهروستاتيكيةو → = ف 21 → + ف 31 → ; ف 2 → = ف 12 → + ف 32 → ; ف 3 → = ف 13 → + ف 23 → .

الصورة 1 . 1 . 5 . نموذج تفاعل رسوم النقطة.

على الرغم من أن مبدأ التراكب هو قانون أساسي في الطبيعة، إلا أن استخدامه يتطلب بعض الحذر عند تطبيقه على تفاعل الأجسام المشحونة ذات الأبعاد المحدودة. ومن الأمثلة على ذلك كرتان مشحونتان موصلتان 1 و 2. إذا تم إحضار كرة مشحونة أخرى إلى نظام مماثل يتكون من كرتين مشحونتين، فإن التفاعل بين 1 و 2 سيخضع لتغييرات بسبب إعادة توزيع الشحنات.

ويفترض مبدأ التراكب أن قوى التفاعل الكهروستاتيكي بين أي جسمين لا تعتمد على وجود أجسام مشحونة أخرى، بشرط أن يكون توزيع الشحنات ثابتا (معطى).

إذا لاحظت وجود خطأ في النص، فيرجى تحديده والضغط على Ctrl+Enter

تجارب بسيطة على كهربة الهيئات المختلفة توضح النقاط التالية.

2. الرسوم (أو الهيئات المشحونة) تتفاعل مع بعضها البعض. نفس التهمادفع بعيدا، و على عكس الاتهاماتتنجذب.

الشحنة الكهربائية الأولية ( ه) هي أصغر شحنة كهربائية موجبة أو سالبة تساوي شحنة الإلكترون:

ه = 1.6021892(46) 10 -19 ج.

تحديد التهمة.

وينبغي التأكيد بشكل خاص على أن الشحنة هي خاصية متكاملة للجسيم. يمكنك أن تتخيل جسيمًا بدون شحنة، لكن لا يمكنك أن تتخيل شحنة بدون جسيم.

يتم تعريف الشحنة في الفيزياء الحديثة على النحو التالي:

الشحنة الكهربائيةهي كمية فيزيائية تكون مصدر المجال الكهربائي الذي يحدث من خلاله تفاعل الجزيئات مع الشحنة.

3.1. الشحنة الكهربائية

حتى في العصور القديمة، لاحظ الناس أن قطعة من العنبر مع الصوف بدأت تجذب أشياء صغيرة مختلفة: بقع من الغبار، وخيوط، وما شابه ذلك. يمكنك بسهولة أن ترى بنفسك أن المشط البلاستيكي، الذي تم فركه على شعرك، يبدأ في جذب قطع صغيرة من الورق. وتسمى هذه الظاهرة كهربةوالقوى المؤثرة في هذه الحالة هي القوى الكهربائية. كلا الاسمين يأتي من الكلمة اليونانية إلكترون، وتعني العنبر.
عند فرك المشط على الشعر أو عصا الإيبونيت على الأشياء الصوفية الشحن، أنها تشكل الشحنات الكهربائية. تتفاعل الأجسام المشحونة مع بعضها البعض وتنشأ بينها قوى كهربائية.
لا يمكن كهربة المواد الصلبة فحسب، بل يمكن أيضًا كهربة السوائل وحتى الغازات عن طريق الاحتكاك.
عندما تكهرب الأجسام فإن المواد التي تتكون منها الأجسام المكهربة لا تتحول إلى مواد أخرى. وبالتالي فإن الكهرباء هي ظاهرة فيزيائية.
هناك نوعان مختلفان من الشحنات الكهربائية. تم تسميتهم بشكل تعسفي " إيجابي"تهمة و" سلبي"(ويمكن للمرء أن يطلق عليهم "أسود" و"أبيض"، أو "جميل" و"رهيب"، أو أي شيء آخر).
مشحونة بشكل إيجابيتسمى الأجسام التي تؤثر على الأجسام المشحونة الأخرى بنفس الطريقة التي يعمل بها الزجاج المكهرب عن طريق الاحتكاك بالحرير.
مشحون سلبياتسمى الأجسام التي تعمل على الأجسام المشحونة الأخرى بنفس الطريقة التي يعمل بها الشمع المكهرب عن طريق الاحتكاك بالصوف.
الخاصية الرئيسية للأجسام والجسيمات المشحونة: الأجسام والجسيمات المشحونة المحتملة تتنافر، والأجسام المشحونة بشكل معاكس تتجاذب. في التجارب التي أجريت على مصادر الشحنات الكهربائية، سوف تتعرف على بعض الخصائص الأخرى لهذه الشحنات: يمكن أن "تتدفق" الشحنات من جسم إلى آخر، وتتراكم، ويمكن أن يحدث تفريغ كهربائي بين الأجسام المشحونة، وما إلى ذلك. سوف تدرس هذه الخصائص بالتفصيل في دورة الفيزياء.

3.2. قانون كولوم

الشحنة الكهربائية ( سأو س) هي كمية فيزيائية، يمكن أن تكون أكبر أو أصغر، وبالتالي يمكن قياسها. لكن الفيزيائيين لم يتمكنوا بعد من مقارنة الشحنات مع بعضها البعض بشكل مباشر، لذا فهم لا يقارنون الشحنات نفسها، بل تأثير الأجسام المشحونة على بعضها البعض، أو على الأجسام الأخرى، على سبيل المثال، القوة التي يؤثر بها جسم مشحون واحد آخر.

إن القوى (F) المؤثرة على كل من الجسمين النقطيين المشحونتين تكون موجهة بشكل معاكس على طول الخط المستقيم الذي يربط بين هذين الجسمين. قيمها متساوية مع بعضها البعض، وتتناسب طرديا مع منتج شحنات هذه الهيئات (س1 ) و (ف 2 ) وتتناسب عكسيا مع مربع المسافة (ل) بينهما.

وتسمى هذه العلاقة "قانون كولوم" تكريما للفيزيائي الفرنسي تشارلز كولومب (1763-1806) الذي اكتشفها عام 1785. يظهر بوضوح في الشكل اعتماد قوى كولوم على إشارة الشحنة والمسافة بين الأجسام المشحونة، وهو الأمر الأكثر أهمية في الكيمياء. 3.1.

وحدة قياس الشحنة الكهربائية هي الكولوم (تعريف في مقرر الفيزياء). تتدفق شحنة 1 C عبر مصباح كهربائي بقدرة 100 واط في حوالي ثانيتين (بجهد 220 فولت).

3.3. الشحنة الكهربائية الأولية

حتى نهاية القرن التاسع عشر، ظلت طبيعة الكهرباء غير واضحة، لكن التجارب العديدة قادت العلماء إلى استنتاج مفاده أن حجم الشحنة الكهربائية لا يمكن أن يتغير بشكل مستمر. لقد وجد أن هناك جزءًا أصغر وغير قابل للتجزئة من الكهرباء. تسمى شحنة هذا الجزء "الشحنة الكهربائية الأولية" (يُشار إليها بالحرف ه). اتضح أنه 1.6. 10-19 درجات هذه قيمة صغيرة جدًا - ما يقرب من 3 مليارات مليار شحنة كهربائية أولية تمر عبر فتيل المصباح الكهربائي نفسه في ثانية واحدة.
أي شحنة هي مضاعف للشحنة الكهربائية الأولية، لذلك من الملائم استخدام الشحنة الكهربائية الأولية كوحدة قياس للشحنات الصغيرة. هكذا،

1ه= 1.6. 10-19 درجات

في مطلع القرنين التاسع عشر والعشرين، أدرك الفيزيائيون أن حامل الشحنة الكهربائية السلبية الأولية هو جسيم صغير يسمى إلكترون(جوزيف جون طومسون، 1897). حامل الشحنة الموجبة الأولية هو جسيم دقيق يسمى بروتون- تم اكتشافه بعد ذلك بقليل (إرنست رذرفورد، 1919). وفي الوقت نفسه ثبت أن الشحنات الكهربائية الأولية الموجبة والسالبة متساوية في القيمة المطلقة

وبالتالي، فإن الشحنة الكهربائية الأولية هي شحنة البروتون.
سوف تتعلم عن الخصائص الأخرى للإلكترون والبروتون في الفصل التالي.

على الرغم من أن تكوين الأجسام المادية يتضمن جسيمات مشحونة، إلا أنه في الحالة الطبيعية تكون الأجسام غير مشحونة، أو محايد كهربائيا. العديد من الجسيمات المعقدة، مثل الذرات أو الجزيئات، تكون أيضًا محايدة كهربائيًا. ويتبين أن الشحنة الإجمالية لمثل هذا الجسيم أو مثل هذا الجسم تساوي صفرًا لأن عدد الإلكترونات وعدد البروتونات الداخلة في تكوين الجسيم أو الجسم متساويان.

تصبح الأجسام أو الجزيئات مشحونة إذا تم فصل الشحنات الكهربائية: يوجد على جسم واحد (أو جسيم) فائض من الشحنات الكهربائية لعلامة واحدة، وعلى الجانب الآخر - لعلامة أخرى. في الظواهر الكيميائية، لا يمكن لشحنة كهربائية من أي علامة واحدة (موجبة أو سلبية) أن تظهر أو تختفي، حيث أن حاملات الشحنات الكهربائية الأولية من علامة واحدة فقط لا يمكن أن تظهر أو تختفي.

الشحنة الكهربائية الموجبة، الشحنة الكهربائية السالبة، الخواص الأساسية للأجسام المشحونة والجسيمات، قانون كولوم، الشحنة الكهربائية الأولية
1. كيف يتم شحن الحرير عند فركه على الزجاج؟ ماذا عن الصوف عند فركه بالشمع؟
2. ما عدد الشحنات الكهربائية الأولية التي يتكون منها الكولوم الواحد؟
3. حدد القوة التي ينجذب بها جسمان بشحنتين +2 C و -3 C، يقعان على مسافة 0.15 متر عن بعضهما البعض.
4. جسمان شحنتهما +0.2 C و -0.2 C على مسافة 1 سم من بعضهما البعض. حدد القوة التي تجذب بها.
5. ما هي القوة التي يتنافر بها جسيمان يحملان نفس الشحنة وتساوي +3؟ ه، وتقع على مسافة 2E؟ قيمة الثابت في معادلة قانون كولوم ك= 9. 10 9 ن. م 2 / الكلور 2.
6. ما القوة التي ينجذب بها الإلكترون إلى البروتون إذا كانت المسافة بينهما 0.53 E؟ ماذا عن البروتون إلى الإلكترون؟
7. يتم توصيل كرتين متشابهتين ومشحونتين بشكل متماثل بواسطة خيط غير موصل. تم إصلاح منتصف الخيط بشكل ثابت. ارسم كيف سيتم وضع هذه الكرات في الفضاء في ظل ظروف يمكن فيها إهمال قوة الجاذبية.
8. في ظل نفس الظروف، كيف يمكن وضع ثلاث كرات متطابقة، مربوطة بخيوط متساوية الطول في دعامة واحدة، في الفضاء؟ ماذا عن أربعة؟
تجارب جذب وتنافر الأجسام المشحونة

ما هي الشحنة السالبة والإيجابية. هل الشحنات المتشابهة تتنافر أم أنها لا تزال تنجذب إلى شحنة ثالثة؟ الخصائص العددية لدرجة الاستقطاب

تحديد التهمة.

تحديد التهمة.

نشأة الكتابة وتطورها – ملخص

الملحن ريمون بولس: السيرة الذاتية والحياة الشخصية والإبداع ريمون بولس - السيرة الذاتية