Abstrakts par elektrotehniku

Pabeidza: Agafonovs Romāns

Lugas Agroindustriālā koledža

Nav iespējams sniegt īsu maksas definīciju, kas būtu apmierinoša visos aspektos. Mēs esam pieraduši atrast saprotamus skaidrojumus ļoti sarežģītiem veidojumiem un procesiem, piemēram, atomam, šķidrajiem kristāliem, molekulu sadalījumam pēc ātruma utt. Bet visvienkāršākos, fundamentālos jēdzienus, kas ir nedalāmi vienkāršākos un kuriem, pēc mūsdienu zinātnes domām, nav iekšēja mehānisma, vairs nevar īsi izskaidrot apmierinošā veidā. It īpaši, ja objekti netiek tieši uztverti ar mūsu maņām. Tieši uz šiem pamatjēdzieniem attiecas elektriskais lādiņš.

Vispirms mēģināsim noskaidrot nevis to, kas ir elektriskais lādiņš, bet gan to, kas slēpjas aiz apgalvojuma: šim ķermenim vai daļiņai ir elektriskais lādiņš.

Jūs zināt, ka visi ķermeņi ir veidoti no sīkām daļiņām, kas ir nedalāmas vienkāršākās (cik zinātne tagad zina) daļiņās, kuras tāpēc sauc par elementārām. Visām elementārdaļiņām ir masa, un tāpēc tās tiek piesaistītas viena otrai. Saskaņā ar universālās gravitācijas likumu pievilkšanās spēks samazinās salīdzinoši lēni, palielinoties attālumam starp tiem: apgriezti proporcionāli attāluma kvadrātam. Turklāt lielākajai daļai elementārdaļiņu, lai arī ne visām, ir iespēja savstarpēji mijiedarboties ar spēku, kas arī samazinās apgriezti proporcionāli attāluma kvadrātam, taču šis spēks ir daudz reižu lielāks nekā gravitācijas spēks. . Tādējādi ūdeņraža atomā, kas shematiski parādīts 1. attēlā, elektrons tiek piesaistīts kodolam (protonam) ar spēku, kas 1039 reizes pārsniedz gravitācijas pievilkšanas spēku.

Ja daļiņas mijiedarbojas viena ar otru ar spēkiem, kas lēnām samazinās, palielinoties attālumam un ir daudzkārt lielāki par gravitācijas spēkiem, tad šīm daļiņām ir elektriskais lādiņš. Pašas daļiņas sauc par lādētām. Ir daļiņas bez elektriskā lādiņa, bet nav elektriskā lādiņa bez daļiņas.

Mijiedarbība starp lādētām daļiņām tiek saukta par elektromagnētisko. Kad mēs sakām, ka elektroni un protoni ir elektriski uzlādēti, tas nozīmē, ka tie spēj mijiedarboties noteikta veida (elektromagnētiskā veidā), un nekas vairāk. Daļiņu lādiņa trūkums nozīmē, ka tas nenosaka šādu mijiedarbību. Elektriskais lādiņš nosaka elektromagnētiskās mijiedarbības intensitāti, tāpat kā masa nosaka gravitācijas mijiedarbības intensitāti. Elektriskais lādiņš ir otra (pēc masas) svarīgākā elementārdaļiņu īpašība, kas nosaka to uzvedību apkārtējā pasaulē.

Tādējādi

Elektriskais lādiņš ir fizisks skalārs lielums, kas raksturo daļiņu vai ķermeņu īpašību iesaistīties elektromagnētiskā spēka mijiedarbībā.

Elektrisko lādiņu simbolizē burti q vai Q.

Tāpat kā mehānikā bieži tiek izmantots materiālā punkta jēdziens, kas ļauj ievērojami vienkāršot daudzu problēmu risinājumu, pētot lādiņu mijiedarbību, ideja par punktveida lādiņu ir efektīva. Punkta lādiņš ir uzlādēts ķermenis, kura izmēri ir ievērojami mazāki par attālumu no šī ķermeņa līdz novērošanas punktam un citiem lādētiem ķermeņiem. Jo īpaši, ja viņi runā par divu punktu lādiņu mijiedarbību, tad viņi pieņem, ka attālums starp diviem aplūkotajiem uzlādētajiem ķermeņiem ir ievērojami lielāks par to lineārajiem izmēriem.

Elementārdaļiņas elektriskais lādiņš nav īpašs “mehānisms” daļiņā, ko no tās varētu izņemt, sadalīt sastāvdaļās un atkal salikt. Elektriskā lādiņa klātbūtne uz elektronu un citām daļiņām nozīmē tikai noteiktu mijiedarbību starp tām.

Dabā ir daļiņas ar pretēju zīmju lādiņiem. Protona lādiņu sauc par pozitīvu, bet elektrona lādiņu sauc par negatīvu. Daļiņas lādiņa pozitīvā zīme, protams, nenozīmē, ka tai ir kādas īpašas priekšrocības. Divu zīmju lādiņu ieviešana vienkārši izsaka faktu, ka lādētas daļiņas var gan piesaistīt, gan atvairīt. Ja lādiņa zīmes ir vienādas, daļiņas atgrūž, un, ja lādiņa zīmes atšķiras, tās piesaista.

Pašlaik nav izskaidrojuma divu veidu elektrisko lādiņu pastāvēšanas iemesliem. Jebkurā gadījumā būtiskas atšķirības starp pozitīvajiem un negatīvajiem lādiņiem nav atrodamas. Ja daļiņu elektrisko lādiņu pazīmes mainītos uz pretējo, tad elektromagnētiskās mijiedarbības raksturs dabā nemainītos.

Pozitīvie un negatīvie lādiņi Visumā ir ļoti labi līdzsvaroti. Un, ja Visums ir ierobežots, tad tā kopējais elektriskais lādiņš, visticamāk, ir vienāds ar nulli.

Ievērojamākais ir tas, ka visu elementārdaļiņu elektriskais lādiņš ir stingri vienāds. Ir minimālais lādiņš, ko sauc par elementāru un kas piemīt visām uzlādētajām elementārdaļiņām. Lādiņa var būt pozitīva, piemēram, protona, vai negatīva, piemēram, elektrona, bet lādiņa modulis visos gadījumos ir vienāds.

Nav iespējams atdalīt daļu lādiņa, piemēram, no elektrona. Tas, iespējams, ir pārsteidzošākais. Neviena mūsdienu teorija nevar izskaidrot, kāpēc visu daļiņu lādiņi ir vienādi, un nespēj aprēķināt minimālā elektriskā lādiņa vērtību. To nosaka eksperimentāli, izmantojot dažādus eksperimentus.

Sešdesmitajos gados pēc tam, kad jaunatklāto elementārdaļiņu skaits sāka satraucoši pieaugt, tika izvirzīta hipotēze, ka visas spēcīgi mijiedarbojošās daļiņas ir saliktas. Pamatdaļiņas sauca par kvarkiem. Pārsteidzoši bija tas, ka kvarkiem vajadzētu būt daļējam elektriskajam lādiņam: 1/3 un 2/3 no elementārā lādiņa. Lai izveidotu protonus un neitronus, pietiek ar divu veidu kvarkiem. Un to maksimālais skaits, acīmredzot, nepārsniedz sešus.

Neizbēgamas lādiņa noplūdes dēļ nav iespējams izveidot makroskopisku elektriskā lādiņa vienības etalonu, līdzīgu garuma standartam - metram. Būtu dabiski pieņemt elektrona lādiņu kā vienu (to tagad dara atomu fizikā). Bet Kulona laikā elektronu esamība dabā vēl nebija zināma. Turklāt elektrona lādiņš ir pārāk mazs, un tāpēc to ir grūti izmantot kā standartu.

Ir divu veidu elektriskie lādiņi, ko parasti sauc par pozitīvo un negatīvo. Pozitīvi lādēti ķermeņi ir tie, kas iedarbojas uz citiem lādētiem ķermeņiem tāpat kā stikls, kas elektrificēts berzes rezultātā ar zīdu. Ķermeņus, kas darbojas tāpat kā ebonīts, kas elektrificēts berzes rezultātā ar vilnu, sauc par negatīvi lādētiem. Nosaukuma “pozitīvs” lādiņiem, kas rodas uz stikla, izvēle un “negatīvs” lādiņiem uz ebonīta izvēle ir pilnīgi nejauša.

Lādiņus var pārnest (piemēram, tiešā kontaktā) no viena ķermeņa uz otru. Atšķirībā no ķermeņa masas, elektriskais lādiņš nav noteikta ķermeņa neatņemama īpašība. Vienam un tam pašam ķermenim dažādos apstākļos var būt atšķirīgs lādiņš.

Tāpat kā lādiņi atgrūž, atšķirībā no lādiņiem piesaista. Tas arī atklāj fundamentālo atšķirību starp elektromagnētiskajiem spēkiem un gravitācijas spēkiem. Gravitācijas spēki vienmēr ir pievilcīgi spēki.

Svarīga elektriskā lādiņa īpašība ir tā diskrētums. Tas nozīmē, ka ir kāds mazākais, universāls, tālāk nedalāms elementārais lādiņš, tā ka jebkura ķermeņa lādiņš q ir šī elementārā lādiņa daudzkārtnis:

,

kur N ir vesels skaitlis, e ir elementārā lādiņa vērtība. Saskaņā ar mūsdienu koncepcijām šis lādiņš skaitliski ir vienāds ar elektronu lādiņu e = 1,6∙10-19 C. Tā kā elementārā lādiņa vērtība ir ļoti maza, lielākajai daļai praksē novēroto un izmantoto uzlādēto ķermeņu skaitlis N ir ļoti liels, un lādiņa izmaiņu diskrētais raksturs neparādās. Tāpēc tiek uzskatīts, ka normālos apstākļos ķermeņu elektriskais lādiņš mainās gandrīz nepārtraukti.

Elektriskā lādiņa nezūdamības likums.

Slēgtas sistēmas iekšpusē ar jebkādām mijiedarbībām algebriskā summa elektriskie lādiņi paliek nemainīgi:

.

Par izolētu (vai slēgtu) sistēmu sauksim tādu ķermeņu sistēmu, kurā elektriskie lādiņi netiek ievesti no ārpuses un netiek no tās izņemti.

Nekur un nekad dabā tādas pašas zīmes elektriskais lādiņš neparādās un nepazūd. Pozitīva elektriskā lādiņa parādīšanās vienmēr ir saistīta ar vienāda negatīva lādiņa parādīšanos. Ne pozitīvs, ne negatīvs lādiņš nevar pazust atsevišķi; tie var savstarpēji neitralizēt viens otru tikai tad, ja tiem ir vienāds modulis.

Tādā veidā elementārdaļiņas var pārveidoties viena par otru. Bet vienmēr lādētu daļiņu dzimšanas laikā tiek novērots daļiņu pāra parādīšanās ar pretējās zīmes lādiņiem. Var novērot arī vairāku šādu pāru vienlaicīgu piedzimšanu. Uzlādētās daļiņas pazūd, pārvēršoties neitrālos, arī tikai pa pāriem. Visi šie fakti nerada šaubas par elektriskā lādiņa nezūdamības likuma stingru izpildi.

Elektriskā lādiņa saglabāšanās iemesls joprojām nav zināms.

Ķermeņa elektrifikācija

Makroskopiskie ķermeņi, kā likums, ir elektriski neitrāli. Jebkuras vielas atoms ir neitrāls, jo tajā esošo elektronu skaits ir vienāds ar protonu skaitu kodolā. Pozitīvi un negatīvi lādētas daļiņas ir savienotas viena ar otru ar elektriskiem spēkiem un veido neitrālas sistēmas.

Liels ķermenis ir uzlādēts, ja tajā ir pārāk daudz elementārdaļiņu ar vienādu lādiņa zīmi. Ķermeņa negatīvais lādiņš ir saistīts ar elektronu pārpalikumu salīdzinājumā ar protoniem, un pozitīvais lādiņš ir saistīts ar to trūkumu.

Lai iegūtu elektriski lādētu makroskopisku ķermeni vai, kā saka, to elektrificētu, ir nepieciešams atdalīt daļu negatīvā lādiņa no pozitīvā lādiņa, kas ar to saistīts.

Vienkāršākais veids, kā to izdarīt, ir ar berzi. Ja jūs izlaižat ķemmi caur matiem, neliela daļa no viskustīgāk lādētajām daļiņām - elektroniem - pāries no matiem uz ķemmi un lādēs to negatīvi, un mati kļūs pozitīvi uzlādēti. Elektrificējot ar berzi, abi ķermeņi iegūst lādiņus ar pretēju zīmi, bet vienāda lieluma.

Ir ļoti vienkārši elektrificēt ķermeņus, izmantojot berzi. Taču izskaidrot, kā tas notiek, izrādījās ļoti grūts uzdevums.

1 versija. Elektrificējot ķermeņus, svarīgs ir ciešs kontakts starp tiem. Elektriskie spēki notur elektronus ķermeņa iekšienē. Bet dažādām vielām šie spēki ir atšķirīgi. Ciešā kontaktā neliela daļa no vielas elektroniem, kurā elektronu savienojums ar ķermeni ir salīdzinoši vājš, pāriet uz citu ķermeni. Elektronu kustības nepārsniedz starpatomiskos attālumus (10-8 cm). Bet, ja līķi tiks atdalīti, tad apsūdzēs abus. Tā kā ķermeņu virsmas nekad nav ideāli gludas, pārejai nepieciešamais ciešais kontakts starp ķermeņiem tiek izveidots tikai nelielās virsmu vietās. Kad ķermeņi berzē viens pret otru, palielinās to zonu skaits, kurām ir ciešs kontakts, un līdz ar to palielinās kopējais uzlādēto daļiņu skaits, kas pāriet no viena ķermeņa uz otru. Bet nav skaidrs, kā elektroni var pārvietoties tādās nevadošās vielās (izolatoros) kā ebonīts, organiskais stikls un citās. Tie ir saistīti ar neitrālām molekulām.

2. versija. Izmantojot jonu LiF kristāla (izolatora) piemēru, šis skaidrojums izskatās šādi. Kad veidojas kristāls, dažāda veida defekti, jo īpaši vakances - neaizpildītas vietas kristāla režģa mezglos. Ja brīvo vietu skaits pozitīvajiem litija joniem un negatīvajiem fluora joniem nav vienāds, tad kristāla veidošanās laikā tiks uzlādēts tilpums. Bet lādiņu kopumā kristāls nevar noturēt ilgi. Gaisā vienmēr ir noteikts daudzums jonu, un kristāls tos izvilks no gaisa, līdz kristāla lādiņu neitralizēs jonu slānis uz tā virsmas. Dažādiem izolatoriem ir dažādi telpas lādiņi, un tāpēc jonu virsmas slāņu lādiņi ir atšķirīgi. Berzes laikā jonu virsmas slāņi tiek sajaukti, un, atdalot izolatorus, katrs no tiem tiek uzlādēts.

Vai ar berzi var elektrificēt divus identiskus izolatorus, piemēram, tos pašus LiF kristālus? Ja viņiem ir vienādas telpas maksas, tad nē. Bet tiem var būt arī dažādas pašas maksas, ja kristalizācijas apstākļi bija atšķirīgi un parādījās atšķirīgs vakanču skaits. Kā liecina pieredze, identisku rubīna, dzintara uc kristālu berzes laikā var notikt elektrifikācija. Tomēr iepriekš minētais skaidrojums, visticamāk, nebūs pareizs visos gadījumos. Ja ķermeņi sastāv, piemēram, no molekulāriem kristāliem, tad brīvu vietu parādīšanās tajos nedrīkst izraisīt ķermeņa uzlādi.

Vēl viens veids, kā elektrificēt ķermeņus, ir pakļaut tos dažāda starojuma iedarbībai (jo īpaši ultravioletajam, rentgena un γ starojumam). Šī metode ir visefektīvākā metālu elektrifikācijai, kad starojuma ietekmē no metāla virsmas tiek izsisti elektroni un vadītājs iegūst pozitīvu lādiņu.

Elektrifikācija caur ietekmi. Vadītājs tiek uzlādēts ne tikai saskaroties ar uzlādētu ķermeni, bet arī tad, kad tas atrodas kādā attālumā. Izpētīsim šo fenomenu sīkāk. Uzkarināsim vieglas papīra loksnes uz izolēta vadītāja (3. att.). Ja vadītājs sākumā netiek uzlādēts, lapas būs nenovirzītā stāvoklī. Ļaujiet mums tagad, piemēram, izmantojot stikla stieni, pie vadītāja nogādāt izolētu metāla lodi, kas ir ļoti uzlādēta. Mēs redzēsim, ka loksnes, kas piekārtas korpusa galos, punktos a un b, ir novirzītas, lai gan uzlādētais ķermenis neskar vadītāju. Diriģents tika uzlādēts caur ietekmi, tāpēc pati parādība tika saukta par "elektrifikāciju ar ietekmi" vai "elektrisko indukciju". Lādiņus, kas iegūti elektriskās indukcijas rezultātā, sauc par inducētiem vai inducētiem. Lapas, kas piekārtas ķermeņa vidū, punktos a’ un b’, nenovirzās. Tas nozīmē, ka inducētie lādiņi rodas tikai ķermeņa galos, un tā vidus paliek neitrāls vai neuzlādēts. Novietojot elektrificētu stikla stieni pie loksnēm, kas piekārtas punktos a un b, ir viegli pārbaudīt, vai loksnes punktā b to atgrūž un loksnes punktā a tiek piesaistītas. Tas nozīmē, ka diriģenta attālajā galā parādās tādas pašas zīmes lādiņš kā uz lodītes, un blakus esošajās daļās rodas citas zīmes lādiņi. Noņemot uzlādēto bumbiņu, mēs redzēsim, ka lapas nolaidīsies. Parādība notiek pilnīgi līdzīgi, ja atkārtojam eksperimentu, uzlādējot bumbu negatīvi (piemēram, izmantojot blīvējuma vasku).

No elektroniskās teorijas viedokļa šīs parādības ir viegli izskaidrojamas ar brīvo elektronu esamību vadītājā. Kad vadītājam tiek piemērots pozitīvs lādiņš, elektroni tiek piesaistīti tam un uzkrājas vadītāja tuvākajā galā. Uz tā parādās noteikts skaits “lieko” elektronu, un šī vadītāja daļa kļūst negatīvi uzlādēta. Tālākajā galā trūkst elektronu un līdz ar to pozitīvo jonu pārpalikums: šeit parādās pozitīvs lādiņš.

Kad negatīvi lādētu ķermeni tuvina vadītājam, elektroni uzkrājas tālākajā galā, un tuvākajā galā rodas pozitīvo jonu pārpalikums. Pēc lādiņa noņemšanas, kas izraisa elektronu kustību, tie atkal tiek sadalīti pa visu vadītāju, lai visas tā daļas joprojām būtu neuzlādētas.

Lādiņu kustība pa vadītāju un to uzkrāšanās tā galos turpināsies, līdz vadītāja galos izveidojušos lieko lādiņu ietekme līdzsvaros no lodītes izplūstošos elektriskos spēkus, kuru ietekmē notiek elektronu pārdale. Lādiņa neesamība ķermeņa vidū liecina, ka šeit ir līdzsvaroti spēki, kas rodas no lodītes, un spēki, ar kuriem vadītāja galos uzkrātie liekie lādiņi iedarbojas uz brīvajiem elektroniem.

Inducētos lādiņus var atdalīt, ja lādēta ķermeņa klātbūtnē vadītājs tiek sadalīts daļās. Šāda pieredze ir attēlota attēlā. 4. Šajā gadījumā pārvietotie elektroni vairs nevar atgriezties atpakaļ pēc uzlādētās lodītes noņemšanas; jo starp abām vadītāja daļām ir dielektriķis (gaiss). Elektronu pārpalikums tiek sadalīts pa kreiso pusi; elektronu trūkums punktā b tiek daļēji papildināts no punkta b' apgabala tā, ka katra vadītāja daļa izrādās uzlādēta: kreisā - ar lādiņu, kas ir pretējs lodes lādiņam, pa labi - ar tāda paša nosaukuma lādiņu kā bumbas lādiņš. Atšķiras ne tikai lapas punktos a un b, bet arī iepriekš stacionārās lapas punktos a’ un b’.

Burovs L.I., Streļčenija V.M. Fizika no A līdz Z: studentiem, reflektantiem, pasniedzējiem. – Mn.: Paradokss, 2000. – 560 lpp.

Mjakiševs G.Ya. Fizika: elektrodinamika. 10-11 klase: mācību grāmata. Priekš padziļināta izpēte fiziķi /G.Ya. Mjakiševs, A.Z. Sinjakovs, B.A. Slobodskovs. – M.Ž.Bustards, 2005. – 476 lpp.

Fizika: mācību grāmata. pabalsts par 10.klasi. skola un uzlabotas klases pētīta fiziķi/ O. F. Kabardins, V. A. Orlovs, E. E. Evenčiks un citi; Ed. A. A. Pinskis. – 2. izd. – M.: Izglītība, 1995. – 415 lpp.

Pamatfizikas mācību grāmata: Mācību ceļvedis. 3 sējumos / Red. G.S. Landsbergs: T. 2. Elektrība un magnētisms. – M: FIZMATLIT, 2003. – 480 lpp.

Ja berzēsiet stikla stieni uz papīra lapas, stienis iegūs spēju piesaistīt spalvu lapas, pūkas un plānas ūdens strūklas. Kad ķemmējat sausus matus ar plastmasas ķemmi, mati tiek piesaistīti ķemmei. Šajos vienkāršajos piemēros mēs sastopamies ar spēku izpausmēm, ko sauc par elektriskiem.

Ķermeņus vai daļiņas, kas iedarbojas uz apkārtējiem objektiem ar elektriskiem spēkiem, sauc par uzlādētiem vai elektrificētiem. Piemēram, iepriekš minētais stikla stienis pēc tam, kad tas ir noberzts uz papīra lapas, elektrizējas.

Daļiņām ir elektriskais lādiņš, ja tās savstarpēji mijiedarbojas ar elektrisko spēku palīdzību. Elektriskie spēki samazinās, palielinoties attālumam starp daļiņām. Elektriskie spēki ir daudzkārt lielāki par universālā gravitācijas spēkiem.

Elektriskais lādiņš ir fizisks lielums, kas nosaka elektromagnētiskās mijiedarbības intensitāti.

Elektromagnētiskā mijiedarbība ir mijiedarbība starp lādētām daļiņām vai ķermeņiem.

Elektriskie lādiņi ir sadalīti pozitīvajos un negatīvajos. Stabilām elementārdaļiņām - protoniem un pozitroniem, kā arī metālu atomu joniem utt., ir pozitīvs lādiņš. Stabili negatīvā lādiņa nesēji ir elektrons un antiprotons.

Ir elektriski neuzlādētas daļiņas, tas ir, neitrālas: neitroni, neitrīno. Šīs daļiņas nepiedalās elektriskā mijiedarbībā, jo to elektriskais lādiņš ir nulle. Ir daļiņas bez elektriskā lādiņa, bet elektriskais lādiņš neeksistē bez daļiņas.

Uz stikla, kas berzts ar zīdu, parādās pozitīvi lādiņi. Ebonītam, kas ierīvēts kažokā, ir negatīvi lādiņi. Daļiņas atgrūž ar vienādu pazīmju lādiņiem (piemēram, lādiņiem), un ar dažādām zīmēm (pretēju lādiņu) daļiņas piesaista.

Visi ķermeņi ir izgatavoti no atomiem. Atomi sastāv no pozitīvi lādēta atoma kodola un negatīvi lādētiem elektroniem, kas pārvietojas ap atoma kodolu. Atomu kodols sastāv no pozitīvi lādētiem protoniem un neitrālām daļiņām – neitroniem. Lādiņi atomā ir sadalīti tā, lai atoms kopumā būtu neitrāls, tas ir, atoma pozitīvo un negatīvo lādiņu summa ir nulle.

Elektroni un protoni ir jebkuras vielas daļa un ir mazākās stabilās elementārdaļiņas. Šīs daļiņas var pastāvēt brīvā stāvoklī neierobežotu laiku. Elektrona un protona elektrisko lādiņu sauc par elementāro lādiņu.

Elementārais lādiņš ir minimālais lādiņš, kas piemīt visām uzlādētajām elementārdaļiņām. Protona elektriskais lādiņš pēc absolūtās vērtības ir vienāds ar elektrona lādiņu:

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

Jebkura lādiņa lielums ir daudzkārtējs elementārā lādiņa absolūtajā vērtībā, tas ir, elektrona lādiņam. Elektrons tulkots no grieķu valodas elektrons - dzintars, protons - no grieķu protos - pirmais, neitrons no latīņu valodas neitrum - ne viens, ne otrs.

Vienkārši eksperimenti par dažādu ķermeņu elektrifikāciju ilustrē šādus punktus.

1. Ir divu veidu lādiņi: pozitīvs (+) un negatīvs (-). Pozitīvs lādiņš rodas, kad stikls berzē pret ādu vai zīdu, un negatīvs lādiņš rodas, dzintaram (vai ebonītam) berzējoties pret vilnu.

2. Maksas (vai uzlādēti ķermeņi) mijiedarboties savā starpā. Tās pašas maksas atstumt, un atšķirībā no apsūdzībām tiek piesaistīti.

3. Elektrifikācijas stāvokli var pārnest no viena ķermeņa uz otru, kas ir saistīts ar elektriskā lādiņa pārnesi. Šajā gadījumā uz ķermeni var pārnest lielāku vai mazāku lādiņu, t.i., lādiņam ir lielums. Elektrificējot ar berzi, abi ķermeņi iegūst lādiņu, viens ir pozitīvs, bet otrs negatīvs. Jāuzsver, ka ar berzi elektrificēto ķermeņu lādiņu absolūtās vērtības ir vienādas, ko apstiprina daudzi lādiņu mērījumi, izmantojot elektrometrus.

Kādēļ ķermeņi berzes laikā elektrizējas (t.i., uzlādējas), kļuva iespējams izskaidrot pēc elektrona atklāšanas un atoma uzbūves izpētes. Kā zināms, visas vielas sastāv no atomiem; atomi savukārt sastāv no elementārdaļiņām – negatīvi lādētām elektroni, pozitīvi uzlādēts protoni un neitrālas daļiņas - neitroni. Elektroni un protoni ir elementāru (minimālu) elektrisko lādiņu nesēji.

Elementārais elektriskais lādiņš ( e) - tas ir mazākais pozitīvais vai negatīvais elektriskais lādiņš, kas vienāds ar elektronu lādiņa vērtību:

e = 1.6021892(46) 10–19 C.

Ir daudz lādētu elementārdaļiņu, un gandrīz visām tām ir lādiņš +e vai -e tomēr šīs daļiņas ir ļoti īslaicīgas. Viņi dzīvo mazāk par sekundes miljondaļu. Tikai elektroni un protoni pastāv brīvā stāvoklī bezgalīgi.

Protoni un neitroni (nukleoni) veido pozitīvi lādētu atoma kodolu, ap kuru griežas negatīvi lādēti elektroni, kuru skaits ir vienāds ar protonu skaitu, tādējādi atoms kopumā ir spēkstacija.

Normālos apstākļos ķermeņi, kas sastāv no atomiem (vai molekulām), ir elektriski neitrāli. Tomēr berzes procesā daži elektroni, kas atstājuši savus atomus, var pārvietoties no viena ķermeņa uz otru. Elektronu kustības nepārsniedz starpatomiskos attālumus. Bet, ja ķermeņi tiek atdalīti pēc berzes, tie izrādīsies uzlādēti; ķermenis, kurš atteicās no dažiem elektroniem, tiks uzlādēts pozitīvi, un ķermenis, kas tos ieguvis, būs negatīvi.

Tātad ķermeņi elektrizējas, tas ir, tie saņem elektrisko lādiņu, kad tie zaudē vai iegūst elektronus. Dažos gadījumos elektrifikāciju izraisa jonu kustība. Šajā gadījumā jauni elektriskie lādiņi nerodas. Pastāv tikai esošo lādiņu sadalījums starp elektrizējošajiem ķermeņiem: daļa negatīvo lādiņu pāriet no viena ķermeņa uz otru.

Maksas noteikšana.

Īpaši jāuzsver, ka lādiņš ir daļiņas neatņemama īpašība. Ir iespējams iedomāties daļiņu bez lādiņa, bet nav iespējams iedomāties lādiņu bez daļiņas.

Uzlādētas daļiņas izpaužas kā pievilkšanās (pretēji lādiņi) vai atgrūšanās (piemēram, lādiņi) ar spēkiem, kas ir daudzkārt lielāki par gravitācijas spēkiem. Tādējādi elektrona elektriskās pievilkšanās spēks pie kodola ūdeņraža atomā ir 10 39 reizes lielāks par šo daļiņu gravitācijas pievilkšanas spēku. Mijiedarbība starp lādētām daļiņām tiek saukta elektromagnētiskā mijiedarbība, un elektriskais lādiņš nosaka elektromagnētiskās mijiedarbības intensitāti.

Mūsdienu fizikā lādiņš tiek definēts šādi:

Elektriskais lādiņš-Šo fiziskais daudzums, kas ir elektriskā lauka avots, caur kuru notiek daļiņu mijiedarbība ar lādiņu.

Elektriskais lādiņš– fizikāls lielums, kas raksturo ķermeņu spēju iesaistīties elektromagnētiskajā mijiedarbībā. Mērīts kulonos.

Elementārais elektriskais lādiņš– minimālais elementārdaļiņu lādiņš (protonu un elektronu lādiņš).

Ķermenim ir lādiņš, nozīmē, ka tajā ir papildu vai trūkst elektronu. Šī maksa ir noteikta q=ne. (tas ir vienāds ar elementāro lādiņu skaitu).

Elektrificējiet ķermeni– radīt elektronu pārpalikumu un deficītu. Metodes: elektrifikācija ar berzi Un elektrifikācija ar kontaktu.

Punkta rītausma d ir ķermeņa lādiņš, ko var uzskatīt par materiālu punktu.

Pārbaudes maksa() – punkts, neliels lādiņš, vienmēr pozitīvs – izmanto elektriskā lauka pētīšanai.

Lādiņa nezūdamības likums:izolētā sistēmā visu ķermeņu lādiņu algebriskā summa paliek nemainīga jebkurai šo ķermeņu savstarpējai mijiedarbībai.

Kulona likums:divu punktu lādiņu mijiedarbības spēki ir proporcionāli šo lādiņu reizinājumam, apgriezti proporcionāli attāluma kvadrātam starp tiem, ir atkarīgi no vides īpašībām un ir vērsti pa taisni, kas savieno to centrus.

, Kur

F/m, Cl 2 /nm 2 – dielektrisks. ātri. vakuums

- attiecas. dielektriskā konstante (>1)

- absolūtā dielektriskā caurlaidība. vidi

Elektriskais lauks– materiāla vide, caur kuru notiek elektrisko lādiņu mijiedarbība.

Elektriskā lauka īpašības:

Elektriskā lauka raksturlielumi:

Spriedze(E) ir vektora lielums, kas vienāds ar spēku, kas iedarbojas uz testa vienības lādiņu, kas novietots noteiktā punktā.

Mērīts N/C.

Virziens– tāds pats kā darbības spēkam.

Spriedze nav atkarīga ne pēc pārbaudes lādiņa stipruma, ne lieluma.

Elektrisko lauku superpozīcija: vairāku lādiņu radītais lauka stiprums ir vienāds ar katra lādiņa lauka intensitātes vektoru summu:

Grafiski Elektroniskais lauks tiek attēlots, izmantojot spriegojuma līnijas.

Spriegojuma līnija– taisne, kuras pieskare katrā punktā sakrīt ar spriedzes vektora virzienu.

Spriegojuma līniju īpašības: tie nekrustojas, caur katru punktu var novilkt tikai vienu līniju; tie nav slēgti, tie atstāj pozitīvu lādiņu un ieiet negatīvā vai izkliedējas bezgalībā.

Lauku veidi:

Vienmērīgs elektriskais lauks– lauks, kura intensitātes vektors katrā punktā ir vienāds pēc lieluma un virziena.

Nevienmērīgs elektriskais lauks– lauks, kura intensitātes vektors katrā punktā ir nevienāds pēc lieluma un virziena.

Pastāvīgs elektriskais lauks– spriedzes vektors nemainās.

Mainīgs elektriskais lauks– mainās spriedzes vektors.

Darbs, ko veic elektriskais lauks, lai pārvietotu lādiņu.

, kur F ir spēks, S ir pārvietojums, - leņķis starp F un S.

Vienmērīgam laukam: spēks ir nemainīgs.

Darbs nav atkarīgs no trajektorijas formas; darbs, kas veikts, lai pārvietotos pa slēgtu ceļu, ir nulle.

Neviendabīgam laukam:

Elektriskā lauka potenciāls– darba, ko lauks veic, pārvietojot testa elektrisko lādiņu uz bezgalību, attiecība pret šī lādiņa lielumu.

-potenciāls– laukam raksturīgā enerģija. Mērīts voltos

Iespējamā atšķirība:

, Tas

, Līdzekļi

-potenciālais gradients.

Vienmērīgam laukam: potenciālu starpība – spriegums:

. To mēra voltos, ierīces ir voltmetri.

Elektriskā jauda– ķermeņu spēja uzkrāt elektrisko lādiņu; lādiņa attiecība pret potenciālu, kas konkrētajam vadītājam vienmēr ir nemainīga.

.

Nav atkarīgs no uzlādes un nav atkarīgs no potenciāla. Bet tas ir atkarīgs no vadītāja izmēra un formas; par barotnes dielektriskajām īpašībām.

, kur r ir izmērs,

- vides caurlaidība ap ķermeni.

Elektriskā jauda palielinās, ja tuvumā atrodas kādi ķermeņi - vadītāji vai dielektriķi.

Kondensators– ierīce lādiņa uzkrāšanai. Elektriskā jauda:

Plakans kondensators– divas metāla plāksnes ar dielektriķi starp tām. Plakanā kondensatora elektriskā jauda:

, kur S ir plākšņu laukums, d ir attālums starp plāksnēm.

Uzlādēta kondensatora enerģija vienāds ar elektriskā lauka veikto darbu, pārnesot lādiņu no vienas plāksnes uz otru.

Mazas maksas pārskaitījums

, spriegums mainīsies uz

, darbs ir padarīts

. Jo

, un C = nemainīgs,

. Tad

. Integrēsim:

Elektriskā lauka enerģija:

, kur V = Sl ir elektriskā lauka aizņemtais tilpums

Nevienmērīgam laukam:

.

Tilpuma elektriskā lauka blīvums:

. Mērīts J/m 3.

Elektriskais dipols– sistēma, kas sastāv no diviem vienādiem, bet pēc zīmes pretējiem punktveida elektriskiem lādiņiem, kas atrodas zināmā attālumā viens no otra (dipola plecs -l).

Dipola galvenā īpašība ir dipola moments– vektors, kas vienāds ar lādiņa un dipola pleca reizinājumu, kas virzīts no negatīvā lādiņa uz pozitīvo. Norādīts

. Mērīts kulonu metros.

Dipols vienmērīgā elektriskajā laukā.

Uz katru dipola lādiņu iedarbojas šādi spēki:

Un

. Šie spēki ir vērsti pretēji un rada spēku pāra momentu - griezes momentu:, kur

M – griezes moments F – spēki, kas iedarbojas uz dipolu

d – sliekšņa roka – dipola plecs

p – dipola moments E – spriegums

- leņķis starp p Eq – lādiņš

Griezes momenta ietekmē dipols griezīsies un izlīdzinās spriegojuma līniju virzienā. Vektori p un E būs paralēli un vienvirziena.

Dipols nevienmērīgā elektriskā laukā.

Ir griezes moments, kas nozīmē, ka dipols griezīsies. Bet spēki būs nevienlīdzīgi, un dipols pārvietosies tur, kur spēks ir lielāks.

-spriedzes gradients. Jo augstāks ir spriedzes gradients, jo lielāks ir sānu spēks, kas velk dipolu. Dipols ir orientēts pa spēka līnijām.

Dipola iekšējais lauks.

Bet. Pēc tam:

.

Ļaujiet dipolam atrasties punktā O un tā plecs ir mazs. Pēc tam:

.

Formula tika iegūta, ņemot vērā:

Tādējādi potenciālu starpība ir atkarīga no pusleņķa sinusa, pie kura ir redzami dipola punkti, un dipola momenta projekcijas uz taisnes, kas savieno šos punktus.

Dielektriķi elektriskajā laukā.

Dielektrisks- viela, kurai nav brīvu lādiņu, un tāpēc tā nevada elektrisko strāvu. Tomēr patiesībā vadītspēja pastāv, taču tā ir niecīga.

Dielektriskās klases:

ar polārām molekulām (ūdens, nitrobenzols): molekulas nav simetriskas, pozitīvo un negatīvo lādiņu masas centri nesakrīt, kas nozīmē, ka tām ir dipola moments arī tad, ja nav elektriskā lauka.

ar nepolārām molekulām (ūdeņradis, skābeklis): molekulas ir simetriskas, pozitīvo un negatīvo lādiņu masas centri sakrīt, kas nozīmē, ka tām nav dipola momenta, ja nav elektriskā lauka.

kristālisks (nātrija hlorīds): divu apakšrežģu kombinācija, no kurām viena ir pozitīvi, bet otra negatīvi lādēta; ja nav elektriskā lauka, kopējais dipola moments ir nulle.

Polarizācija– lādiņu telpiskās atdalīšanas process, saistīto lādiņu parādīšanās uz dielektriķa virsmas, kas noved pie lauka pavājināšanās dielektriķa iekšpusē.

Polarizācijas metodes:

1. metode – elektroķīmiskā polarizācija:

Uz elektrodiem – katjonu un anjonu kustība pret tiem, vielu neitralizācija; veidojas pozitīvo un negatīvo lādiņu apgabali. Strāva pakāpeniski samazinās. Neitralizācijas mehānisma izveidošanas ātrumu raksturo relaksācijas laiks - tas ir laiks, kurā polarizācijas emf palielinās no 0 līdz maksimumam no lauka iedarbināšanas brīža. = 10 -3 -10 -2 s.

2. metode – orientācijas polarizācija:

Uz dielektriķa virsmas veidojas nekompensēti polārie, t.i. notiek polarizācijas fenomens. Spriegums dielektriķa iekšpusē ir mazāks par ārējo spriegumu. Atpūtas laiks: = 10 -13 -10 -7 s. Frekvence 10 MHz.

3. metode – elektroniskā polarizācija:

Raksturīgas nepolārām molekulām, kas kļūst par dipoliem. Atpūtas laiks: = 10 -16 -10 -14 s. Frekvence 10 8 MHz.

4. metode – jonu polarizācija:

Divi režģi (Na un Cl) ir pārvietoti viens pret otru.

Atpūtas laiks:

5. metode – mikrostrukturālā polarizācija:

Raksturīgs bioloģiskajām struktūrām, kad mainās uzlādēti un neuzlādēti slāņi. Notiek jonu pārdale uz daļēji caurlaidīgām vai jonu necaurlaidīgām starpsienām.

Atpūtas laiks: =10 -8 -10 -3 s. Frekvence 1KHz

Polarizācijas pakāpes skaitliskās īpašības:

Elektrība– tā ir pasūtīta bezmaksas maksas kustība matērijā vai vakuumā.

Elektriskās strāvas pastāvēšanas nosacījumi:

bezmaksas maksas klātbūtne

elektriskā lauka klātbūtne, t.i. spēki, kas iedarbojas uz šiem lādiņiem

Pašreizējais spēks- vērtība, kas vienāda ar lādiņu, kas iet caur jebkuru vadītāja šķērsgriezumu laika vienībā (1 sekunde)

Mērīts ampēros.

n – lādiņa koncentrācija

q – lādiņa vērtība

S – vadītāja šķērsgriezuma laukums

- daļiņu virziena kustības ātrums.

Lādētu daļiņu kustības ātrums elektriskajā laukā ir neliels - 7 * 10 -5 m/s, elektriskā lauka izplatīšanās ātrums ir 3 * 10 8 m/s.

Strāvas blīvums– lādiņa daudzums, kas 1 sekundē iziet cauri 1 m2 šķērsgriezumam.

. Mērīts A/m2.

- spēks, kas iedarbojas uz jonu no elektriskā lauka, ir vienāds ar berzes spēku

- jonu mobilitāte

- jonu virziena kustības ātrums = mobilitāte, lauka stiprums

Jo lielāka ir jonu koncentrācija, to lādiņš un kustīgums, jo lielāka ir elektrolīta īpatnējā vadītspēja. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās jonu kustīgums un palielinās elektrovadītspēja.

Pamatojoties uz elektriski lādētu ķermeņu mijiedarbības novērojumiem, amerikāņu fiziķis Bendžamins Franklins dažus ķermeņus nosauca par pozitīvi, bet citus par negatīvi. Atbilstoši šim un elektriskie lādiņi sauca pozitīvs Un negatīvs.

Ķermeņi ar līdzīgiem lādiņiem atgrūž. Ķermeņi ar pretēju lādiņu piesaista.

Šie lādiņu nosaukumi ir diezgan tradicionāli, un to vienīgā nozīme ir tāda, ka ķermeņi ar elektriskajiem lādiņiem var piesaistīt vai atvairīt.

Ķermeņa elektriskā lādiņa zīmi nosaka mijiedarbība ar parasto lādiņa zīmes standartu.

Kā viens no šiem standartiem tika uzskatīts ar kažokādu noberztas ebonīta nūjas lādiņš. Tiek uzskatīts, ka ebonīta nūjai pēc tam, kad tā ir berzēta ar kažokādu, vienmēr ir negatīvs lādiņš.

Ja nepieciešams noteikt, kāda ir konkrētā ķermeņa lādiņa pazīme, to pieved pie ebonīta nūjas, noberž ar kažokādu, fiksē vieglā suspensijā un novēro mijiedarbību. Ja nūju atgrūž, tad ķermenim ir negatīvs lādiņš.

Pēc elementārdaļiņu atklāšanas un izpētes izrādījās, ka negatīvs lādiņš vienmēr ir elementārdaļiņa - elektrons.

Elektrons (no grieķu - dzintars) - stabila elementārdaļiņa ar negatīvu elektrisko lādiņue = 1,6021892(46) . 10 -19 C, atpūtas masam e =9.1095. 10-19 kg. 1897. gadā atklāja angļu fiziķis J. J. Tomsons.

Par pozitīvā lādiņa etalonu tika pieņemts ar dabīgo zīdu berzēta stikla stieņa lādiņš. Ja nūju atgrūž no elektrificēta ķermeņa, tad šim ķermenim ir pozitīvs lādiņš.

Pozitīvs lādiņš vienmēr ir protons, kas ir daļa no atoma kodola. Materiāls no vietnes

Izmantojot iepriekš minētos noteikumus, lai noteiktu ķermeņa lādiņa zīmi, jums jāatceras, ka tas ir atkarīgs no mijiedarbojošo ķermeņu vielas. Tādējādi ebonīta kociņam var būt pozitīvs lādiņš, ja to berzē ar audumu, kas izgatavots no sintētiskiem materiāliem. Stikla stienim būs negatīvs lādiņš, ja to berzēs ar kažokādu. Tāpēc, ja plānojat iegūt negatīvu lādiņu uz ebonīta kociņa, tas noteikti jāizmanto, berzējot to ar kažokādu vai vilnas audumu. Tas pats attiecas uz stikla stieņa elektrifikāciju, ko, lai iegūtu pozitīvu lādiņu, noberzē ar audumu no dabīgā zīda. Tikai elektronam un protonam vienmēr un nepārprotami ir attiecīgi negatīvs un pozitīvais lādiņš.

Šajā lapā ir materiāli pa tēmām.

« Fizika - 10. klase"

Vispirms apskatīsim vienkāršāko gadījumu, kad elektriski uzlādēti ķermeņi atrodas miera stāvoklī.

Tiek saukta elektrodinamikas nozare, kas veltīta elektriski lādētu ķermeņu līdzsvara apstākļu izpētei elektrostatika.

Kas ir elektriskais lādiņš?
Kādas maksas ir?

Ar vārdiem elektrība, elektriskais lādiņš, elektriskā strāva tu esi tikusies daudzas reizes un spējusi pie viņiem pierast. Bet mēģiniet atbildēt uz jautājumu: "Kas ir elektriskais lādiņš?" Pati koncepcija maksas- tas ir galvenais, primārais jēdziens, ko mūsu zināšanu pašreizējā attīstības līmenī nevar reducēt uz vienkāršākiem, elementāriem jēdzieniem.

Vispirms mēģināsim noskaidrot, kas ir domāts ar apgalvojumu: "Šim ķermenim vai daļiņai ir elektriskais lādiņš."

Visi ķermeņi ir uzbūvēti no mazākajām daļiņām, kuras ir nedalāmas vienkāršākās un tāpēc tiek sauktas elementārs.

Elementārdaļiņām ir masa, un tāpēc tās tiek piesaistītas viena otrai saskaņā ar universālās gravitācijas likumu. Palielinoties attālumam starp daļiņām, gravitācijas spēks samazinās apgriezti proporcionāli šī attāluma kvadrātam. Lielākajai daļai elementārdaļiņu, lai gan ne visām, ir arī spēja savstarpēji mijiedarboties ar spēku, kas arī samazinās apgriezti proporcionāli attāluma kvadrātam, taču šis spēks ir daudzkārt lielāks par gravitācijas spēku.

Tātad ūdeņraža atomā, kas shematiski parādīts 14.1. attēlā, elektrons tiek piesaistīts kodolam (protonam) ar spēku, kas 10 39 reizes pārsniedz gravitācijas pievilkšanas spēku.

Ja daļiņas savstarpēji mijiedarbojas ar spēkiem, kas, palielinoties attālumam, samazinās tāpat kā universālā gravitācijas spēki, bet daudzkārt pārsniedz gravitācijas spēkus, tad šīm daļiņām ir elektriskais lādiņš. Pašas daļiņas sauc uzlādēts.

Ir daļiņas bez elektriskā lādiņa, bet nav elektriskā lādiņa bez daļiņas.

Lādētu daļiņu mijiedarbību sauc elektromagnētiskais.

Elektriskais lādiņš nosaka elektromagnētiskās mijiedarbības intensitāti, tāpat kā masa nosaka gravitācijas mijiedarbības intensitāti.

Elementārdaļiņas elektriskais lādiņš nav īpašs mehānisms daļiņā, ko no tās varētu izņemt, sadalīt sastāvdaļās un atkal salikt. Elektriskā lādiņa klātbūtne uz elektronu un citām daļiņām nozīmē tikai noteiktu spēku mijiedarbības esamību starp tām.

Mēs būtībā neko nezinām par lādiņu, ja nezinām šīs mijiedarbības likumus. Mūsu idejās par lādiņu ir jāiekļauj zināšanas par mijiedarbības likumiem. Šie likumi nav vienkārši, un tos nav iespējams ieskicēt dažos vārdos. Tāpēc nav iespējams sniegt pietiekami apmierinošu jēdziena definīciju elektriskais lādiņš.

Divas elektrisko lādiņu pazīmes.

Visiem ķermeņiem ir masa, un tāpēc tie piesaista viens otru. Uzlādēti ķermeņi var viens otru gan piesaistīt, gan atgrūst. Šis vissvarīgākais jums pazīstamais fakts nozīmē, ka dabā ir daļiņas ar pretēju zīmju elektrisko lādiņu; vienas zīmes lādiņu gadījumā daļiņas atgrūž, un dažādu zīmju gadījumā tās piesaista.

Elementārdaļiņu lādiņš - protoni, kas ir daļa no visiem atomu kodoliem, tiek saukti par pozitīviem un lādiņiem elektroni- negatīvs. Nav iekšēju atšķirību starp pozitīvajiem un negatīvajiem lādiņiem. Ja daļiņu lādiņu pazīmes būtu apgrieztas, tad elektromagnētiskās mijiedarbības raksturs nemaz nemainītos.

Elementārā maksa.

Papildus elektroniem un protoniem ir arī vairāki citi lādētu elementārdaļiņu veidi. Bet tikai elektroni un protoni var pastāvēt brīvā stāvoklī bezgalīgi. Pārējās lādētās daļiņas dzīvo mazāk nekā sekundes miljonā. Tie dzimst ātro elementārdaļiņu sadursmes laikā un, pastāvējuši nenozīmīgi īsu laiku, sadalās, pārvēršoties citās daļiņās. Ar šīm daļiņām jūs iepazīsities 11. klasē.

Daļiņas, kurām nav elektriskā lādiņa, ietver neitronu. Tā masa ir tikai nedaudz lielāka par protona masu. Neitroni kopā ar protoniem ir daļa no atoma kodola. Ja elementārdaļiņai ir lādiņš, tad tā vērtība ir stingri noteikta.

Uzlādēti ķermeņi Elektromagnētiskajiem spēkiem dabā ir milzīga loma, jo visos ķermeņos ir elektriski lādētas daļiņas. Atomu veidojošajām daļām - kodoliem un elektroniem - ir elektriskais lādiņš.

Elektromagnētisko spēku tieša darbība starp ķermeņiem netiek atklāta, jo ķermeņi normālā stāvoklī ir elektriski neitrāli.

Jebkuras vielas atoms ir neitrāls, jo tajā esošo elektronu skaits ir vienāds ar protonu skaitu kodolā. Pozitīvi un negatīvi lādētas daļiņas ir savienotas viena ar otru ar elektriskiem spēkiem un veido neitrālas sistēmas.

Makroskopisks ķermenis ir elektriski uzlādēts, ja tajā ir pārmērīgs elementārdaļiņu daudzums ar vienu lādiņa pazīmi. Tādējādi ķermeņa negatīvais lādiņš ir saistīts ar pārmērīgu elektronu skaitu salīdzinājumā ar protonu skaitu, un pozitīvais lādiņš ir saistīts ar elektronu trūkumu.

Lai iegūtu elektriski lādētu makroskopisku ķermeni, tas ir, lai to elektrificētu, ir nepieciešams atdalīt daļu negatīvā lādiņa no pozitīvā lādiņa, kas ar to saistīts vai pārnest negatīvo lādiņu uz neitrālu ķermeni.

To var izdarīt, izmantojot berzi. Ja izlaižat ķemmi cauri sausiem matiem, tad neliela daļa no viskustīgāk lādētajām daļiņām - elektroniem - virzīsies no matiem uz ķemmi un lādēs to negatīvi, un mati uzlādēsies pozitīvi.

Lādiņu vienlīdzība elektrifikācijas laikā

Ar eksperimenta palīdzību var pierādīt, ka, elektrizējot ar berzi, abi ķermeņi iegūst lādiņus, kas pēc zīmes ir pretējas, bet pēc lieluma identiski.

Ņemsim elektrometru, uz kura stieņa ir metāla lode ar caurumu, un divas plāksnes uz gariem rokturiem: viena no cietas gumijas un otra no organiskā stikla. Berzējoties viena pret otru, plāksnes elektrizējas.

Ienesīsim vienu no plāksnēm sfēras iekšpusē, nepieskaroties tās sienām. Ja plāksne ir pozitīvi uzlādēta, tad daži elektroni no elektrometra adatas un stieņa tiks piesaistīti plāksnei un savākti uz sfēras iekšējās virsmas. Tajā pašā laikā bultiņa tiks uzlādēta pozitīvi un tiks nospiesta no elektrometra stieņa (14.2. att., a).

Ja jūs ienesat sfērā vēl vienu plāksni, vispirms noņemot pirmo, tad sfēras un stieņa elektroni tiks atgrūsti no plāksnes un uz bultiņas uzkrājas pārpalikumā. Tādējādi bultiņa novirzīsies no stieņa un tādā pašā leņķī kā pirmajā eksperimentā.

Nolaižot abas plāksnes sfēras iekšpusē, mēs vispār nekonstatēsim bultas novirzi (14.2. att., b). Tas pierāda, ka plākšņu lādiņi ir vienādi pēc lieluma un pretēji zīmei.

Ķermeņu elektrifikācija un tās izpausmes. Sintētisko audumu berzes laikā notiek ievērojama elektrifikācija. Novelkot kreklu no sintētiska materiāla sausā gaisā, var dzirdēt raksturīgu sprakšķēšanu. Nelielas dzirksteles lec starp berzes virsmu uzlādētajām vietām.

Tipogrāfijās papīrs drukāšanas laikā tiek elektrificēts un loksnes salīp kopā. Lai tas nenotiktu, lādiņa iztukšošanai tiek izmantotas īpašas ierīces. Taču dažkārt tiek izmantota ciešā saskarē esošo ķermeņu elektrifikācija, piemēram, dažādās elektrokopēšanas iekārtās utt.

Elektriskā lādiņa nezūdamības likums.

Pieredze ar plākšņu elektrifikāciju pierāda, ka elektrifikācijas laikā ar berzi notiek esošo lādiņu pārdale starp ķermeņiem, kas iepriekš bija neitrāli. Neliela daļa elektronu pārvietojas no viena ķermeņa uz otru. Šajā gadījumā jaunas daļiņas neparādās, un jau esošās nepazūd.

Kad ķermeņi ir elektrificēti, elektriskā lādiņa nezūdamības likums. Šis likums ir spēkā sistēmai, kurā lādētas daļiņas neietilpst no ārpuses un no kuras tās neiziet, t.i. izolēta sistēma.

Izolētā sistēmā tiek saglabāta visu ķermeņu lādiņu algebriskā summa.

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

kur q 1, q 2 utt. ir atsevišķu lādētu ķermeņu lādiņi.

Lādiņa nezūdamības likumam ir dziļa nozīme. Ja lādēto elementārdaļiņu skaits nemainās, tad lādiņu saglabāšanas likuma izpilde ir acīmredzama. Bet elementārdaļiņas var pārveidoties viena par otru, piedzimt un izzust, dodot dzīvību jaunām daļiņām.

Tomēr visos gadījumos lādētas daļiņas dzimst tikai pa pāriem ar vienāda lieluma un pretējās zīmes lādiņiem; Arī uzlādētās daļiņas pazūd tikai pa pāriem, pārvēršoties neitrālos. Un visos šajos gadījumos lādiņu algebriskā summa paliek nemainīga.

Lādiņa nezūdamības likuma spēkā esamību apstiprina novērojumi par milzīgu skaitu elementārdaļiņu transformāciju. Šis likums izsaka vienu no svarīgākajām elektriskā lādiņa īpašībām. Maksas aizturēšanas iemesls joprojām nav zināms.

1. definīcija

Daudzi no mums apkārtējiem fiziskas parādības dabā sastopamie nav izskaidroti mehānikas, termodinamikas un molekulārās kinētiskās teorijas likumos. Šādas parādības ir balstītas uz spēku ietekmi, kas darbojas starp ķermeņiem attālumā un neatkarīgi no mijiedarbojošo ķermeņu masām, kas nekavējoties noliedz to iespējamo gravitācijas raksturu. Šos spēkus sauc elektromagnētiskais.

Pat senie grieķi zināmā mērā saprata elektromagnētiskos spēkus. Taču tikai 18. gadsimta beigās sākās sistemātiska, kvantitatīva fizikālo parādību izpēte, kas saistītas ar ķermeņu elektromagnētisko mijiedarbību.

2. definīcija

Pateicoties smagajam darbam liels daudzums Zinātnieki 19. gadsimtā pabeidza izveidot pilnīgi jaunu, harmonisku zinātni, kas nodarbojas ar magnētisko un elektrisko parādību izpēti. Tātad viena no svarīgākajām fizikas nozarēm saņēma nosaukumu elektrodinamika.

Elektrība un strāvas, ko rada elektriskie lādiņi un strāvas magnētiskie lauki kļuva par tās galvenajiem studiju objektiem.

Lādiņa jēdziens elektrodinamikā spēlē tādu pašu lomu kā gravitācijas masa Ņūtona mehānikā. Tas ir iekļauts sadaļas pamatā un tam ir primārs.

3. definīcija

Elektriskais lādiņš ir fizikāls lielums, kas raksturo daļiņu vai ķermeņu īpašību iesaistīties elektromagnētiskā spēka mijiedarbībā.

Burti q vai Q elektrodinamikā parasti apzīmē elektrisko lādiņu.

Kopumā visi zināmie eksperimentāli pierādītie fakti dod mums iespēju izdarīt šādus secinājumus:

4. definīcija

Ir divu veidu elektriskie lādiņi. Tos parasti sauc pozitīvie un negatīvie lādiņi.

5. definīcija

Lādiņus var pārnest (piemēram, tiešā saskarē) starp ķermeņiem. Elektriskais lādiņš, atšķirībā no ķermeņa masas, nav tā neatņemama īpašība. Viens konkrēts ķermenis dažādos apstākļos var veikt atšķirīga nozīme maksas.

6. definīcija

Tāpat kā lādiņi atgrūž, atšķirībā no lādiņiem piesaista. Šis fakts atklāj vēl vienu būtisku atšķirību starp elektromagnētiskajiem un gravitācijas spēkiem. Gravitācijas spēki vienmēr ir pievilcīgi spēki.

Elektriskā lādiņa nezūdamības likums ir viens no dabas pamatlikumiem.

Izolētā sistēmā visu ķermeņu lādiņu algebriskā summa ir nemainīga:

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

7. definīcija

Elektriskā lādiņa nezūdamības likums nosaka, ka slēgtā ķermeņu sistēmā nevar novērot tikai vienas zīmes lādiņu rašanās vai izzušanas procesus.

No skatu punkta mūsdienu zinātne, lādiņa nesēji ir elementārdaļiņas. Jebkurš parasts objekts ir izgatavots no atomiem. Tie sastāv no protoniem ar pozitīvu lādiņu, negatīvi lādētiem elektroniem un neitrālām daļiņām - neitroniem. Protoni un neitroni ir neatņemama sastāvdaļa atomu kodoli, elektroni veido atomu elektronu apvalku. Modulī protona un elektrona elektriskie lādiņi ir līdzvērtīgi un vienādi ar elementārā lādiņa vērtību e.

Neitrālā atomā elektronu skaits čaulā un protonu skaits kodolā ir vienāds. Jebkuras dotās daļiņas skaitu sauc par atomskaitli.

Šādam atomam ir iespēja gan zaudēt, gan iegūt vienu vai vairākus elektronus. Kad tas notiek, neitrālais atoms kļūst par pozitīvi vai negatīvi lādētu jonu.

Lādiņa var pārvietoties no viena ķermeņa uz otru tikai daļās, kas satur veselu skaitu elementāru lādiņu. Izrādās, ka ķermeņa elektriskais lādiņš ir diskrēts lielums:

q = ± n e (n = 0, 1, 2,...).

8. definīcija

Tiek saukti fiziskie lielumi, kas var iegūt tikai diskrētu vērtību sēriju kvantēts.

9. definīcija

Elementārā maksa e apzīmē kvantu, tas ir, mazāko iespējamo elektriskā lādiņa daļu.

10. definīcija

Nedaudz no visa iepriekš minētā ir fakts, ka mūsdienu fizikā pastāv t.s. elementārdaļiņas. kvarki– daļiņas ar frakcionētu lādiņu ± 1 3 e un ± 2 3 e.

Tomēr zinātniekiem nekad nav izdevies novērot kvarkus brīvā stāvoklī.

11. definīcija

Lai noteiktu un izmērītu elektriskos lādiņus laboratorijas apstākļi Parasti izmanto elektrometru - ierīci, kas sastāv no metāla stieņa un rādītāja, kas var griezties ap horizontālo asi (1. 1. 1. att.).

Bultas stienis ir izolēts no metāla korpusa. Saskaroties ar elektrometra stieni, uzlādēts ķermenis provocē vienas un tās pašas zīmes elektrisko lādiņu sadalījumu pa stieni un bultiņu. Elektrisko atgrūšanas spēku ietekme liek adatai novirzīties noteiktā leņķī, ar kuru var noteikt uz elektrometra stieni pārnesto lādiņu.

1. attēls. 1 . 1 . Lādiņa pārnešana no uzlādēta ķermeņa uz elektrometru.

Elektrometrs ir diezgan neapstrādāts instruments. Tās jutīgums neļauj pētīt lādiņu mijiedarbības spēkus. 1785. gadā pirmo reizi tika atklāts stacionāro lādiņu mijiedarbības likums. Atklājējs bija franču fiziķis K. Kulons. Savos eksperimentos viņš mērīja uzlādētu lodīšu pievilkšanas un atgrūšanas spēkus, izmantojot viņa izstrādātu ierīci elektriskā lādiņa mērīšanai - vērpes balansu (1., 1., 2. att.), kam ir ārkārtīgi augsta jutība. Līdzsvara sija tika pagriezta par 1°, iedarbojoties apmēram 10–9 N.

Mērījumu ideja balstījās uz fiziķa minējumu, ka, uzlādētai bumbiņai saskaroties ar tikpat neuzlādētu, pirmās esošais lādiņš tiks sadalīts vienādās daļās starp ķermeņiem. Tādējādi tika iegūts veids, kā divas vai vairāk reizes mainīt bumbas lādiņu.

12. definīcija

Savos eksperimentos Kulons izmērīja mijiedarbību starp bumbiņām, kuru izmēri bija ievērojami mazāki par attālumu, kas tās atdala, tāpēc tās varēja atstāt novārtā. Šādus uzlādētus ķermeņus parasti sauc punktu maksas.

1. attēls. 1 . 2. Kulona ierīce.

1. attēls. 1 . 3. Līdzīgu un atšķirīgu lādiņu mijiedarbības spēki.

Pamatojoties uz daudziem eksperimentiem, Kulons izveidoja šādu likumu:

13. definīcija

Stacionāro lādiņu mijiedarbības spēki ir tieši proporcionāli lādiņa moduļu reizinājumam un apgriezti proporcionāli attāluma kvadrātam starp tiem: F = k q 1 · q 2 r 2 .

Mijiedarbības spēki ir atgrūdoši spēki ar vienādām lādiņu pazīmēm un pievilcīgi spēki ar dažādām pazīmēm (1., 1., 3. att.), un tie arī atbilst Ņūtona trešajam likumam:
F 1 → = - F 2 → .

14. definīcija

Kulona jeb elektrostatiskā mijiedarbība ir stacionāru elektrisko lādiņu ietekme vienam uz otru.

15. definīcija

Tiek saukta elektrodinamikas nozare, kas veltīta Kulona mijiedarbības izpētei elektrostatika.

Kulona likumu var piemērot ķermeņiem ar punktveida uzlādi. Praksē tas ir pilnībā apmierināts, ja lādētu ķermeņu izmērus var neievērot, jo attālums starp mijiedarbības objektiem tos ievērojami pārsniedz.

Proporcionalitātes koeficients k Kulona likumā ir atkarīgs no mērvienību sistēmas izvēles.

Starptautiskajā simbolu sistēmā elektriskā lādiņa mērvienība ir kulons (K l).

16. definīcija

Kulons ir lādiņš, kas 1 sekundē iziet cauri vadītāja šķērsgriezumam pie strāvas stipruma 1 A. Strāvas stipruma vienība (ampēri) CI kopā ar garuma, laika un masas vienībām ir galvenā mērvienība .

Koeficients k CI sistēmā vairumā gadījumu tiek rakstīts kā šāda izteiksme:

k = 1 4 π ε 0 .

Kurā ε 0 = 8,85 · 10 - 12 K l 2 N · m 2 ir elektriskā konstante.

C I sistēmā elementārais lādiņš e ir vienāds ar:

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

Balstoties uz pieredzi, varam teikt, ka Kulona mijiedarbības spēki pakļaujas superpozīcijas principam.

1. teorēma

Ja uzlādēts ķermenis vienlaikus mijiedarbojas ar vairākiem uzlādētiem ķermeņiem, tad iegūtais spēks, kas iedarbojas uz doto ķermeni, ir vienāds ar to spēku vektoru summu, kas uz šo ķermeni iedarbojas no visiem citiem lādētiem ķermeņiem.

1. attēlā. 1 . 4, izmantojot trīs uzlādētu ķermeņu elektrostatiskās mijiedarbības piemēru, ir izskaidrots superpozīcijas princips.

1. attēls. 1 . 4 . Elektrostatisko spēku superpozīcijas princips F → = F 21 → + F 31 → ; F 2 → = F 12 → + F 32 → ; F 3 → = F 13 → + F 23 → .

1. attēls. 1 . 5 . Punktu lādiņu mijiedarbības modelis.

Lai gan superpozīcijas princips ir dabas pamatlikums, tā izmantošana prasa zināmu piesardzību, piemērojot ierobežotu izmēru uzlādētu ķermeņu mijiedarbību. To piemērs varētu būt divas vadošas uzlādētas bumbiņas 1 un 2. Ja cita uzlādēta bumbiņa tiek nogādāta līdzīgā sistēmā, kas sastāv no divām uzlādētām bumbiņām, mijiedarbība starp 1 un 2 mainīsies lādiņu pārdales dēļ.

Superpozīcijas princips pieņem, ka elektrostatiskās mijiedarbības spēki starp jebkuriem diviem ķermeņiem nav atkarīgi no citu lādētu ķermeņu klātbūtnes, ja lādiņu sadalījums ir fiksēts (dots).

Ja pamanāt tekstā kļūdu, lūdzu, iezīmējiet to un nospiediet Ctrl+Enter

Vienkārši eksperimenti par dažādu ķermeņu elektrifikāciju ilustrē šādus punktus.

1. Ir divu veidu lādiņi: pozitīvs (+) un negatīvs (-). Pozitīvs lādiņš rodas, kad stikls berzē pret ādu vai zīdu, un negatīvs lādiņš rodas, dzintaram (vai ebonītam) berzējoties pret vilnu.

2. Maksas (vai uzlādēti ķermeņi) mijiedarboties savā starpā. Tās pašas maksas atstumt, un atšķirībā no apsūdzībām tiek piesaistīti.

3. Elektrifikācijas stāvokli var pārnest no viena ķermeņa uz otru, kas ir saistīts ar elektriskā lādiņa pārnesi. Šajā gadījumā uz ķermeni var pārnest lielāku vai mazāku lādiņu, t.i., lādiņam ir lielums. Elektrificējot ar berzi, abi ķermeņi iegūst lādiņu, viens ir pozitīvs, bet otrs negatīvs. Jāuzsver, ka ar berzi elektrificēto ķermeņu lādiņu absolūtās vērtības ir vienādas, ko apstiprina daudzi lādiņu mērījumi, izmantojot elektrometrus.

Kādēļ ķermeņi berzes laikā elektrizējas (t.i., uzlādējas), kļuva iespējams izskaidrot pēc elektrona atklāšanas un atoma uzbūves izpētes. Kā zināms, visas vielas sastāv no atomiem; atomi savukārt sastāv no elementārdaļiņām – negatīvi lādētām elektroni, pozitīvi uzlādēts protoni un neitrālas daļiņas - neitroni. Elektroni un protoni ir elementāru (minimālu) elektrisko lādiņu nesēji.

Elementārais elektriskais lādiņš ( e) ir mazākais pozitīvais vai negatīvais elektriskais lādiņš, kas vienāds ar elektronu lādiņu:

e = 1.6021892(46) 10–19 C.

Ir daudz lādētu elementārdaļiņu, un gandrīz visām tām ir lādiņš +e vai -e tomēr šīs daļiņas ir ļoti īslaicīgas. Viņi dzīvo mazāk par sekundes miljondaļu. Tikai elektroni un protoni pastāv brīvā stāvoklī bezgalīgi.

Protoni un neitroni (nukleoni) veido pozitīvi lādētu atoma kodolu, ap kuru griežas negatīvi lādēti elektroni, kuru skaits ir vienāds ar protonu skaitu, tādējādi atoms kopumā ir spēkstacija.

Normālos apstākļos ķermeņi, kas sastāv no atomiem (vai molekulām), ir elektriski neitrāli. Tomēr berzes procesā daži elektroni, kas atstājuši savus atomus, var pārvietoties no viena ķermeņa uz otru. Elektronu kustības nepārsniedz starpatomiskos attālumus. Bet, ja ķermeņi tiek atdalīti pēc berzes, tie izrādīsies uzlādēti; ķermenis, kurš atteicās no dažiem elektroniem, tiks uzlādēts pozitīvi, un ķermenis, kas tos ieguvis, būs negatīvi.

Tātad ķermeņi elektrizējas, tas ir, tie saņem elektrisko lādiņu, kad tie zaudē vai iegūst elektronus. Dažos gadījumos elektrifikāciju izraisa jonu kustība. Šajā gadījumā jauni elektriskie lādiņi nerodas. Pastāv tikai esošo lādiņu sadalījums starp elektrizējošajiem ķermeņiem: daļa negatīvo lādiņu pāriet no viena ķermeņa uz otru.

Maksas noteikšana.

Īpaši jāuzsver, ka lādiņš ir daļiņas neatņemama īpašība. Jūs varat iedomāties daļiņu bez lādiņa, bet jūs nevarat iedomāties lādiņu bez daļiņas.

Uzlādētas daļiņas izpaužas kā pievilkšanās (pretēji lādiņi) vai atgrūšanās (piemēram, lādiņi) ar spēkiem, kas ir daudzkārt lielāki par gravitācijas spēkiem. Tādējādi elektrona elektriskās pievilkšanās spēks pie kodola ūdeņraža atomā ir 10 39 reizes lielāks par šo daļiņu gravitācijas pievilkšanas spēku. Mijiedarbība starp lādētām daļiņām tiek saukta elektromagnētiskā mijiedarbība, un elektriskais lādiņš nosaka elektromagnētiskās mijiedarbības intensitāti.

Mūsdienu fizikā lādiņš tiek definēts šādi:

Elektriskais lādiņš ir fizisks lielums, kas ir elektriskā lauka avots, caur kuru notiek daļiņu mijiedarbība ar lādiņu.

3.1. Elektriskais lādiņš

Jau senos laikos cilvēki pamanīja, ka dzintara gabals, ko nēsā ar vilnu, sāka piesaistīt dažādus sīkus priekšmetus: putekļu plankumus, pavedienus un tamlīdzīgus priekšmetus. Jūs pats varat viegli pārliecināties, ka plastmasas ķemme, noberzta pret matiem, sāk piesaistīt mazus papīra gabaliņus. Šo fenomenu sauc elektrifikācija, un spēki, kas darbojas šajā gadījumā, ir elektriskie spēki. Abi nosaukumi nāk no grieķu vārda elektrons, kas nozīmē dzintaru.
Ierīvējot matus ar ķemmi vai vilnas priekšmetus ar ebonīta kociņu uzlāde, tie veidojas elektriskie lādiņi. Uzlādēti ķermeņi mijiedarbojas viens ar otru, un starp tiem rodas elektriskie spēki.
Berzes rezultātā var elektrificēt ne tikai cietas vielas, bet arī šķidrumus un pat gāzes.
Kad ķermeņi tiek elektrificēti, vielas, kas veido elektrificētos ķermeņus, nepārvēršas citās vielās. Tādējādi elektrifikācija ir fiziska parādība.
Ir divi dažādi elektrisko lādiņu veidi. Diezgan patvaļīgi viņi tiek nosaukti " pozitīvs" uzlādēt un " negatīvs" lādiņš (un tos varētu saukt par “melniem” un “baltiem”, vai “skaistajiem” un “briesmīgajiem”, vai kā citādi).
Pozitīvi uzlādēts sauc ķermeņus, kas iedarbojas uz citiem lādētiem objektiem tāpat kā stikls, kas elektrificēts berzes rezultātā ar zīdu.
Negatīvi uzlādēts sauc ķermeņus, kas iedarbojas uz citiem lādētiem objektiem tāpat kā blīvējuma vasku, ko elektrificē berze uz vilnas.
Uzlādētu ķermeņu un daļiņu galvenā īpašība: Iespējams, lādēti ķermeņi un daļiņas atgrūž, un pretēji lādēti ķermeņi piesaista. Eksperimentos ar elektrisko lādiņu avotiem jūs iepazīsities ar dažām citām šo lādiņu īpašībām: lādiņi var “plūst” no viena objekta uz otru, uzkrāties, starp uzlādētiem ķermeņiem var rasties elektriskā izlāde utt. Šīs īpašības detalizēti izpētīsit fizikas kursā.

3.2. Kulona likums

Elektriskais lādiņš ( J vai q) ir fizisks lielums, tas var būt lielāks vai mazāks, un tāpēc to var izmērīt. Bet fiziķi vēl nevar tieši salīdzināt lādiņus savā starpā, tāpēc viņi salīdzina nevis pašus lādiņus, bet gan ietekmi, ko lādēti ķermeņi atstāj viens uz otru vai uz citiem ķermeņiem, piemēram, spēku, ar kādu viens uzlādēts ķermenis iedarbojas uz cits.

Spēki (F), kas iedarbojas uz katru no diviem punktveida lādētiem ķermeņiem, ir vērsti pretēji pa taisno līniju, kas savieno šos ķermeņus. To vērtības ir vienādas viena ar otru, tieši proporcionālas šo ķermeņu lādiņu reizinājumam (q 1 ) un (q 2 ) un ir apgriezti proporcionāli attāluma (l) kvadrātam starp tiem.

Šīs attiecības tiek sauktas par "Kulona likumu" par godu franču fiziķim Šarlam Kulonam (1763-1806), kurš to atklāja 1785. gadā. Kulona spēku atkarība no lādiņa zīmes un attāluma starp uzlādētiem ķermeņiem, kas ir vissvarīgākā ķīmijai, ir skaidri parādīta attēlā. 3.1.

Elektriskā lādiņa mērvienība ir kulons (definīcija fizikas kursā). 1 C lādiņš caur 100 vatu spuldzi izplūst apmēram 2 sekundēs (pie 220 V sprieguma).

3.3. Elementārais elektriskais lādiņš

Līdz 19. gadsimta beigām elektrības būtība palika neskaidra, taču daudzi eksperimenti lika zinātniekiem secināt, ka elektriskā lādiņa lielums nevar nepārtraukti mainīties. Tika konstatēts, ka ir mazākā, tālāk nedalāmā elektroenerģijas daļa. Šīs daļas lādiņu sauc par "elementāru elektrisko lādiņu" (apzīmē ar burtu e). Izrādījās 1.6. 10-19 Klases Tā ir ļoti maza vērtība – 1 sekundē cauri vienas un tās pašas spuldzes kvēldiegam iziet gandrīz 3 miljardi elementāru elektrisko lādiņu.
Jebkurš lādiņš ir elementārā elektriskā lādiņa daudzkārtnis, tāpēc ir ērti izmantot elementāro elektrisko lādiņu kā mērvienību maziem lādiņiem. Tādējādi

1e= 1,6. 10-19 Klases

19. un 20. gadsimta mijā fiziķi saprata, ka elementāra negatīva elektriskā lādiņa nesējs ir mikrodaļiņa, t.s. elektrons(Džozefs Džons Tomsons, 1897). Elementāra pozitīvā lādiņa nesējs ir mikrodaļiņa, ko sauc protonu- tika atklāts nedaudz vēlāk (Ernests Raterfords, 1919). Tajā pašā laikā tika pierādīts, ka pozitīvie un negatīvie elementārie elektriskie lādiņi ir vienādi pēc absolūtās vērtības

Tādējādi elementārais elektriskais lādiņš ir protona lādiņš.
Par citām elektronu un protonu īpašībām uzzināsiet nākamajā nodaļā.

Neskatoties uz to, ka fizisko ķermeņu sastāvā ir lādētas daļiņas, normālā stāvoklī ķermeņi ir neuzlādēti, vai elektriski neitrāls. Daudzas sarežģītas daļiņas, piemēram, atomi vai molekulas, arī ir elektriski neitrālas. Šādas daļiņas vai tāda ķermeņa kopējais lādiņš izrādās nulle, jo daļiņas vai ķermeņa sastāvā ietilpstošo elektronu skaits un protonu skaits ir vienādi.

Ķermeņi vai daļiņas tiek uzlādētas, ja tiek atdalīti elektriskie lādiņi: uz viena ķermeņa (vai daļiņas) ir vienas zīmes elektrisko lādiņu pārpalikums, bet uz otras - citas. Ķīmiskajās parādībās jebkuras zīmes (pozitīvas vai negatīvas) elektriskais lādiņš nevar ne parādīties, ne pazust, jo tikai vienas zīmes elementāro elektrisko lādiņu nesēji nevar parādīties vai pazust.

POZITĪVĀ ELEKTRISKĀ LĀDINĀJUMS, NEGATĪVĀ ELEKTRISKĀS LĀDINĀJUMS, UZLĀDĒTO ĶERMEŅU UN DAĻIŅU PAMATĪPAŠĪBAS, KULLOMA LIKUMS, ELEMENTĀRĀ ELEKTRISKĀS LĀDINĀJUMS
1.Kā zīds tiek uzlādēts, beržot pret stiklu? Kā ir ar vilnu, kad to berzē pret blīvējuma vasku?
2.Kāds elementāro elektrisko lādiņu skaits veido 1 kulonu?
3. Noteikt spēku, ar kādu viens otru pievelk divi ķermeņi ar lādiņiem +2 C un –3 C, kas atrodas 0,15 m attālumā viens no otra.
4. Divi ķermeņi ar lādiņiem +0,2 C un –0,2 C atrodas viens no otra 1 cm attālumā. Nosakiet spēku, ar kādu tie piesaista.
5. Ar kādu spēku divas daļiņas ar vienādu lādiņu, kas vienāds ar +3, atgrūž viena otru? e, un atrodas 2 E attālumā? Konstantes vērtība Kulona likuma vienādojumā k= 9. 10 9 N. m 2 / Cl 2.
6. Ar kādu spēku elektrons tiek piesaistīts protonam, ja attālums starp tiem ir 0,53 E? Kā ar protonu pret elektronu?
7.Divas līdzīgas un vienādi uzlādētas bumbiņas ir savienotas ar nevadošu vītni. Vītnes vidus ir nekustīgi fiksēts. Uzzīmējiet, kā šīs bumbiņas atradīsies telpā apstākļos, kad gravitācijas spēku var atstāt novārtā.
8. Kā ar vienādiem nosacījumiem telpā atradīsies trīs identiskas bumbiņas, kas ar vienāda garuma diegiem sasietas vienā balstā? Kā būtu ar četriem?
Eksperimenti par uzlādētu ķermeņu piesaisti un atgrūšanu.