Elektrik yükü ve özellikleri

Doğada meydana gelen fiziksel süreçler her zaman moleküler kinetik teori, mekanik veya termodinamik yasalarının etkisiyle açıklanmaz. Uzaktan hareket eden ve vücut ağırlığına bağlı olmayan elektromanyetik kuvvetler de vardır.

Tezahürleri ilk olarak Yunanistan'dan eski bilim adamlarının eserlerinde, kehribarlı, yüne sürtünen hafif, küçük bireysel madde parçacıklarını çektiklerinde tanımlandı.

Bilim adamlarının elektrodinamiğin gelişimine tarihsel katkısı

Kehribarla yapılan deneyler, İngiliz araştırmacı William Hilbert tarafından detaylı bir şekilde incelenmiştir... 16. yüzyılın son yıllarında, yaptığı çalışmaların hesabını vermiş ve "elektrikli" tabiriyle, diğer cisimleri uzaktan çekebilen nesneleri tanımlamıştır.

Fransız fizikçi Charles Dufay, zıt işaretlere sahip yüklerin varlığını tespit etti: bazıları cam nesnelerin ipek kumaşa ve diğerleri - yün reçinelerine sürtünmesiyle oluştu. Onlara böyle diyordu: cam ve reçine. Araştırmayı tamamladıktan sonra Benjamin Franklin, negatif ve pozitif yükler kavramını tanıttı.

Charles Visulka, kendi icadı olan bir burulma terazisi tasarlayarak yüklerin gücünü ölçme olasılığını fark eder.

Robert Milliken, bir dizi deneye dayanarak, belirli sayıda temel parçacıktan oluştuğunu kanıtlayarak, herhangi bir maddenin elektrik yüklerinin ayrık doğasını belirledi. (Bu terimin başka bir kavramıyla karıştırılmamalıdır - parçalanma, süreksizlik.)

Bu bilim adamlarının çalışmaları, elektrik yüklerinin yarattığı elektrik ve manyetik alanlarda meydana gelen süreçler ve fenomenler ve bunların elektrodinamik tarafından incelenen hareketleri hakkındaki modern bilginin temelini oluşturdu.

Ücretlerin belirlenmesi ve etkileşim ilkeleri

Elektrik yükü, maddelerin elektrik alanları oluşturma ve elektromanyetik süreçlerde etkileşime girme yeteneği sağlayan özelliklerini karakterize eder. Aynı zamanda elektrik miktarı olarak da adlandırılır ve fiziksel bir skaler miktar olarak tanımlanır. Yükü belirtmek için "q" veya "Q" sembolleri kullanılır ve benzersiz bir teknik geliştiren Fransız bilim adamının adını taşıyan ölçümlerde "Pendant" birimi kullanılır.

Gövdesinde ince bir kuvars ipliği üzerinde asılı topların kullanıldığı bir cihaz yarattı. Uzayda belirli bir şekilde yönlendirildiler ve konumları, eşit bölümlere ayrılmış dereceli bir ölçeğe göre kaydedildi.

Kapaktaki özel bir delikten bu toplara ek bir şarjla başka bir top getirildi. Ortaya çıkan etkileşim kuvvetleri, topları sapmaya, dönüşlerini döndürmeye zorladı. Şarj öncesi ve sonrası tartı okumalarındaki fark, test numunelerindeki elektrik miktarını tahmin etmeyi mümkün kıldı.

SI sisteminde 1 coulomb'luk bir yük, bir telin enine kesitinden 1 saniyeye eşit bir sürede geçen 1 amperlik bir akımla karakterize edilir.

Modern elektrodinamik, tüm elektrik yüklerini aşağıdakilere ayırır:

• pozitif;

• olumsuz.

Birbirleriyle etkileşime girdiklerinde, yönü mevcut kutuplaşmaya bağlı olan kuvvetler geliştirirler.

Pozitif ya da negatif aynı türden yükler her zaman zıt yönlerde itilir ve birbirlerinden mümkün olduğu kadar uzaklaşma eğilimindedir.Ve zıt işaretli yükler için, onları bir araya getiren ve bir araya getiren kuvvetler vardır. .

süperpozisyon ilkesi

Belirli bir hacimde birkaç yük olduğunda, üst üste binme ilkesi onlar için çalışır.

Bunun anlamı, yukarıda tartışılan yönteme göre her yükün belirli bir şekilde diğerleriyle etkileşime girmesi, karşıtlar tarafından çekilmesi ve benzerleri tarafından itilmesidir. Örneğin, pozitif yük q1, çekici kuvvet F31'den negatif yük q3'e ve itme kuvveti F21'den q2'den etkilenir.

Sonuç olarak q1 üzerine etki eden F1 kuvveti, F31 ve F21 vektörlerinin geometrik toplamı ile belirlenir. (F1 = F31 + F21).

Aynı yöntem, sırasıyla q2 ve q3 yükleri üzerinde ortaya çıkan F2 ve F3 kuvvetlerini belirlemek için kullanılır.

Süperpozisyon ilkesini kullanarak, kapalı bir sistemdeki belirli sayıda yük için, tüm cisimler arasında sabit elektrostatik kuvvetlerin hareket ettiği ve bu uzaydaki herhangi bir noktadaki potansiyelin, potansiyellerin toplamına eşit olduğu sonucuna varıldı. ayrı ücretlendirilir.

Bu yasaların işleyişi, ortak bir çalışma prensibine sahip olan oluşturulan elektroskop ve elektrometre cihazları tarafından doğrulanır.

Bir elektroskop, metal bir topa bağlı iletken bir iplik üzerinde yalıtılmış bir alanda asılı duran iki özdeş ince folyo tabakasından oluşur. Normal bir durumda, yükler bu topa etki etmez, bu nedenle taç yapraklar, cihazın ampulünün içindeki boşlukta serbestçe asılı kalır.

Vücutlar arasında yük nasıl aktarılabilir?

Çubuk gibi yüklü bir cismi elektroskobun bilyesine getirirseniz, yük topun içinden iletken bir iplik boyunca taç yapraklara geçecektir. Aynı yükü alacaklar ve uygulanan elektrik miktarıyla orantılı bir açıyla birbirlerinden uzaklaşmaya başlayacaklar.

Elektrometre aynı temel yapıya sahiptir, ancak küçük farklılıklar vardır: bir taç yaprağı hareketsiz sabitlenir ve ikincisi ondan uzaklaşır ve dereceli ölçeği okumanıza izin veren bir okla donatılmıştır.

Ara taşıyıcılar, yükü uzaktaki durağan ve yüklü bir cisimden bir elektrometreye aktarmak için kullanılabilir.

Bir elektrometre ile yapılan ölçümler, yüksek bir doğruluk sınıfına sahip değildir ve bunlara dayanarak, yükler arasında hareket eden kuvvetleri analiz etmek zordur. Coulomb torsiyon dengesi onların çalışması için daha uygundur. Birbirlerinden uzaklıklarından çok daha küçük çaplı toplar kullandılar. Boyutları cihazın doğruluğunu etkilemeyen nokta yükleri - yüklü cisimler özelliklerine sahiptirler.

Coulomb tarafından yapılan ölçümler, bir noktasal yükün yüklü bir cisimden aynı özelliklere ve kütleye aktarıldığı, ancak aralarında eşit olarak dağılacak ve kaynakta 2 kat azalacak şekilde yüklenmediği varsayımını doğruladı.Bu şekilde, ücret miktarını iki, üç ve diğer zamanlarda azaltmak mümkün oldu.

Durağan elektrik yükleri arasında var olan kuvvetlere Coulomb veya statik etkileşimler denir. Elektrodinamiğin dallarından biri olan elektrostatik tarafından incelenirler.

Elektrik yükü taşıyıcı türleri

Modern bilim, en küçük negatif yüklü parçacığı ele alır elektronve pozitif - pozitron... Aynı kütleye sahipler 9.1 × 10-31 kilogram. Parçacık protonunun yalnızca bir pozitif yükü ve 1.7 × 10-27 kilogramlık bir kütlesi vardır. Doğada, pozitif ve negatif yüklerin sayısı dengelidir.

Metallerde elektronların hareketi yaratılır elektrikve yarı iletkenlerde yük taşıyıcıları elektronlar ve deliklerdir.

Gazlarda akım, katyonlar veya negatif - anyonlar olarak adlandırılan pozitif yüklerle yüklü elemental olmayan parçacıkların (atomlar veya moleküller) yüklü iyonlarının hareketiyle oluşur.

İyonlar nötr parçacıklardan oluşur.

Güçlü bir elektrik boşalması, ışık veya radyoaktif radyasyon, rüzgar akışı, su kütlelerinin hareketi veya bir dizi başka nedenin etkisi altında bir elektron kaybetmiş bir parçacıkta pozitif bir yük oluşturulur.

Negatif iyonlar, ek olarak bir elektron almış nötr parçacıklardan oluşur.

Tıbbi amaçlar ve günlük yaşam için iyonizasyonun kullanımı

Araştırmacılar, negatif iyonların insan vücudunu etkileme, havadaki oksijen tüketimini iyileştirme, dokulara ve hücrelere daha hızlı iletme ve serotonin oksidasyonunu hızlandırma yeteneğini uzun zamandır fark ettiler.Kompleksteki tüm bunlar, bağışıklığı önemli ölçüde artırır, ruh halini iyileştirir, ağrıyı hafifletir.

İnsanları tedavi etmek için kullanılan ilk iyonlaştırıcıya, insan sağlığı üzerinde olumlu etkisi olan bir cihaz yaratan Sovyet bilim adamının onuruna Chizhevsky avizeleri adı verildi.

Ev ortamında çalışmak için modern elektrikli cihazlarda, elektrikli süpürgelerde, hava nemlendiricilerde, saç kurutma makinelerinde, saç kurutma makinelerinde yerleşik iyonlaştırıcılar bulabilirsiniz ...

Özel hava iyonlaştırıcıları bileşimini arındırır, toz miktarını ve zararlı safsızlıkları azaltır.

Su iyonlaştırıcılar, bileşimlerindeki kimyasal reaktiflerin miktarını azaltabilir. Havuzları ve gölleri temizlemek, suyu alglerin büyümesini azaltan, virüsleri ve bakterileri yok eden bakır veya gümüş iyonlarıyla doyurmak için kullanılırlar.

Yararlı terimler ve tanımlar

hacim elektrik yükü nedir

Bu, hacim boyunca dağılmış bir elektrik yüküdür.

yüzey elektrik yükü nedir

Yüzeye dağıldığı kabul edilen bir elektrik yüküdür.

doğrusal elektrik yükü nedir

Bir hat boyunca dağıldığı düşünülen bir elektrik yüküdür.

Elektrik yükünün hacim yoğunluğu nedir?

Hacim yükünün dağılımını karakterize eden skaler bir niceliktir, bu hacim elemanı sıfıra yöneldiğinde, hacim yükünün dağıtıldığı hacim elemanına oranının sınırına eşittir.

Yüzey elektrik yükü yoğunluğu nedir?

Yüzey elektrik yükünün dağılımını karakterize eden, yüzey elektrik yükünün dağıtıldığı yüzey elemanına, bu yüzey elemanı sıfıra eğilimli olduğunda oranının sınırına eşit olan skaler bir niceliktir.

Doğrusal elektrik yükü yoğunluğu nedir

Doğrusal bir elektrik yükünün dağılımını karakterize eden, doğrusal bir elektrik yükünün, bu uzunluk elemanı sıfıra eğilimli olduğunda, bu yükün dağıtıldığı çizginin uzunluğunun bir elemanına oranının sınırına eşit olan skaler bir niceliktir. .

elektrik dipol nedir

Büyüklükleri eşit ve zıt işaretli ve gözlem noktalarına olan mesafeye kıyasla birbirlerinden çok küçük bir mesafede bulunan iki noktalı elektrik yükleri kümesidir.

Bir elektrik dipolün elektrik momenti nedir?

Dipol yüklerinden birinin mutlak değeri ile aralarındaki mesafenin çarpımına eşit ve negatif yükten pozitif yüke yönlendirilmiş bir vektör miktarıdır.

Vücudun elektrik momenti nedir?

Söz konusu cismi oluşturan tüm dipollerin elektrik momentlerinin geometrik toplamına eşit bir vektör miktarıdır. "Belirli bir madde hacminin elektrik momenti" benzer şekilde tanımlanır.