Încărcătoare electrică. Legea lui Coulomb
Ca și conceptul de masă gravitațională a unui corp în mecanica newtoniană, conceptul de încărcare în electrodinamică este conceptul primar, de bază.
Încărcarea electrică este o cantitate fizică care caracterizează proprietatea particulelor sau a corpurilor de a intra în interacțiuni electromagnetice de forță.
Încărcarea electrică este de obicei indicată prin literele q sau Q.
Totalitatea tuturor faptelor experimentale cunoscute ne permite să tragem următoarele concluzii:
Există două tipuri de încărcări electrice, numite condițional și negative.
Taxele pot fi transmise (de exemplu, prin contact direct) de la un organism la altul. Spre deosebire de greutatea corporală, sarcina electrică nu este o caracteristică inerentă a unui corp dat. Același organism în diferite condiții poate avea taxe diferite.
Ca taxele sunt respinse, spre deosebire de taxele sunt atrase. Aceasta arată, de asemenea, diferența fundamentală dintre forțele electromagnetice și forțele gravitaționale. Forțele gravitaționale sunt întotdeauna forțe de atracție.
Una dintre legile fundamentale ale naturii este legea experimentală conservată a conservării încărcăturii electrice.
Într-un sistem izolat, suma algebrică a sarcinilor tuturor corpurilor rămâne constantă:
Legea conservării încărcăturii electrice afirmă că procesele de naștere sau dispariție a acuzațiilor de un singur semn nu pot fi observate într-un sistem închis de corpuri.
Din punct de vedere modern, purtătorii de sarcină sunt particule elementare. Toate corpurile obișnuite constau din atomi care conțin protoni încărcați pozitiv. negativ încărcate de electroni și particule neutre - neutroni. Protonii și neutronii fac parte din nucleele atomice, electronii formează coaja electronică a atomilor. Încărcăturile electrice ale unui proton și ale unui electron în modul sunt exact aceleași și egale cu sarcina elementară e.
e = 1,602177 · 10 -19 Cl ≈ 1,6 · 10 -19 Cl.
Într-un atom neutru, numărul de protoni din nucleu este egal cu numărul de electroni din cochilie. Acest număr se numește numărul atomic. Atomul acestei substanțe poate pierde unul sau mai mulți electroni sau poate dobândi un electron suplimentar. În aceste cazuri, atomul neutru este transformat într-un ion încărcat pozitiv sau negativ.
Încărcarea poate fi transferată de la un corp la altul numai în porțiuni care conțin un număr întreg de sarcini elementare. Astfel, sarcina electrică a corpului este o cantitate discretă:
Cantitățile fizice care pot lua doar o serie de valori discrete se numesc valori cuantificate. Încărcarea elementară e este cuantumul (cea mai mică porțiune) a încărcăturii electrice. Este de remarcat faptul că în fizica modernă a particulelor elementare se presupune existența așa-numitelor cuarci - particule cu o sarcină fracționară. Cu toate acestea, nu s-au observat încă în stare liberă.
În experimentele obișnuite de laborator, un electrometru este utilizat pentru detectarea și măsurarea sarcinilor electrice, un instrument constând dintr-o bară metalică și o săgeată care se poate roti în jurul axei orizontale (Figura 4.1.1). Tija cu săgeata este izolată de carcasa metalică. Când corpul încărcat atinge tija electrometrului, încărcările electrice ale aceluiași semn sunt distribuite de-a lungul tijei și săgeții. Forțele de repulsie electrică determină rotația săgeții la un anumit unghi, de-a lungul căruia se poate judeca sarcina transferată la tija electrometrului.
Transferul încărcării de la un corp încărcat la un electrometru.
Electrometrul este un instrument destul de grosolan; nu ne permite să investigăm forțele de interacțiune ale taxelor. Legea interacțiunii acuzațiilor staționare a fost inițial stabilită de fizicianul francez S. Coulomb (1785). În experimentele sale, Coulomb a măsurat forțele de atracție și repulsia bilelor încărcate cu ajutorul unui dispozitiv proiectat pentru el - echilibrul de torsiune (Figura 4.1.2), care avea o sensibilitate extrem de ridicată. Astfel, de exemplu, fasciculul balansului a fost rotit cu 1 ° sub acțiunea unei forțe de ordinul 10-9 N.
Ideea măsurătorilor sa bazat pe ghicirea strălucită a lui Culon că dacă o minge încărcată este adusă în contact cu exact aceeași încărcătură încărcată, atunci încărcarea primei este împărțită în mod egal între ele. Astfel, a fost indicat modul de a schimba încărcarea unei mingi în două, trei, etc. ori. În experimentele lui Coulomb, a fost măsurată interacțiunea dintre bile, ale căror dimensiuni sunt mult mai mici decât distanța dintre ele. Astfel de organe încărcate sunt denumite, de obicei, taxe punctuale.
O sarcină punct este un corp încărcat ale cărui dimensiuni pot fi neglijate în condițiile unei probleme date.
Forțele de interacțiune se supun celei de-a treia legi a lui Newton: sunt forțe respingatoare cu același semn al acuzațiilor și forțelor de atracție pentru semne diferite (Figura 4.1.3). Interacțiunea încărcăturilor electrice statice se numește interacțiune electrostatică sau Coulomb. Secțiunea electrodinamică care studiază interacțiunea Coulomb se numește electrostatică.
Legea Coulomb este valabilă pentru organismele cu sarcini punctuale. În practică, legea Coulomb este bine executată dacă dimensiunile corpurilor încărcate sunt mult mai mici decât distanța dintre ele.
Coeficientul de proporționalitate k din legea Coulomb depinde de alegerea sistemului de unități. În sistemul internațional SI se adoptă un pandantiv (C1) pentru unitatea de încărcare.
Un pandantiv este o încărcătură care trece de 1 secunde prin secțiunea transversală a conductorului la o putere de curent de 1 A. Unitatea curentă (ampere) din SI este alături de unitățile de lungime, timp și masă, unitatea de măsură de bază.
Coeficientul k în sistemul SI este de obicei scris în forma:
Ca și conceptul de masă gravitațională a unui corp în mecanica newtoniană, conceptul de încărcare în electrodinamică este conceptul primar, de bază.
Încărcarea electrică este o cantitate fizică care caracterizează proprietatea particulelor sau corpurilor de a intra în interacțiuni electromagnetice de forță.
Încărcarea electrică este de obicei indicată prin literele q sau Q.
Totalitatea tuturor faptelor experimentale cunoscute ne permite să tragem următoarele concluzii:
Există două tipuri de încărcări electrice, numite condițional și negative.
Taxele pot fi transmise (de exemplu, prin contact direct) de la un organism la altul. Spre deosebire de greutatea corporală, sarcina electrică nu este o caracteristică inerentă a unui corp dat. Același organism în diferite condiții poate avea taxe diferite.
Ca taxele sunt respinse, spre deosebire de taxele sunt atrase. Aceasta arată, de asemenea, diferența fundamentală dintre forțele electromagnetice și forțele gravitaționale. Forțele gravitaționale sunt întotdeauna forțe de atracție.
Una dintre legile fundamentale ale naturii este legea experimentală conservată a conservării încărcăturii electrice.
Într-un sistem izolat, suma algebrică a sarcinilor tuturor corpurilor rămâne constantă:
Legea conservării încărcăturii electrice afirmă că procesele de naștere sau dispariție a acuzațiilor de un singur semn nu pot fi observate într-un sistem închis de corpuri.
Din punct de vedere modern, purtătorii de sarcină sunt particule elementare. Toate corpurile obișnuite constau din atomi care conțin protoni încărcați pozitiv. negativ încărcate de electroni și particule neutre - neutroni. Protonii și neutronii fac parte din nucleele atomice, electronii formează coaja electronică a atomilor. Încărcăturile electrice ale unui proton și ale unui electron în modul sunt exact aceleași și egale cu sarcina elementară e.
e = 1,602177 · 10 -19 Cl ≈ 1,6 · 10 -19 Cl.
Într-un atom neutru, numărul de protoni din nucleu este egal cu numărul de electroni din cochilie. Acest număr se numește numărul atomic. Atomul acestei substanțe poate pierde unul sau mai mulți electroni sau poate dobândi un electron suplimentar. În aceste cazuri, atomul neutru este transformat într-un ion încărcat pozitiv sau negativ.
Încărcarea poate fi transferată de la un corp la altul numai în porțiuni care conțin un număr întreg de sarcini elementare. Astfel, sarcina electrică a corpului este o cantitate discretă:
Cantitățile fizice care pot lua doar o serie de valori discrete se numesc valori cuantificate. Încărcarea elementară e este cuantumul (cea mai mică porțiune) a încărcăturii electrice. Este de remarcat faptul că în fizica modernă a particulelor elementare se presupune existența așa-numitelor cuarci - particule cu o sarcină fracționară. Cu toate acestea, nu s-au observat încă în stare liberă.
În experimentele obișnuite de laborator, un electrometru este utilizat pentru detectarea și măsurarea sarcinilor electrice, un instrument constând dintr-o bară metalică și o săgeată care se poate roti în jurul axei orizontale (Figura 4.1.1). Tija cu săgeata este izolată de carcasa metalică. Când corpul încărcat atinge tija electrometrului, încărcările electrice ale aceluiași semn sunt distribuite de-a lungul tijei și săgeții. Forțele de repulsie electrică determină rotația săgeții la un anumit unghi, de-a lungul căruia se poate judeca sarcina transferată la tija electrometrului.
Transferul încărcării de la un corp încărcat la un electrometru.
Electrometrul este un instrument destul de grosolan; nu ne permite să investigăm forțele de interacțiune ale taxelor. Legea interacțiunii acuzațiilor staționare a fost inițial stabilită de fizicianul francez S. Coulomb (1785). În experimentele sale, Coulomb a măsurat forțele de atracție și repulsia bilelor încărcate cu ajutorul unui dispozitiv proiectat pentru el - echilibrul de torsiune (Figura 4.1.2), care avea o sensibilitate extrem de ridicată. Astfel, de exemplu, fasciculul balansului a fost rotit cu 1 ° sub acțiunea unei forțe de ordinul 10-9 N.
Ideea măsurătorilor sa bazat pe ghicirea strălucită a lui Culon că dacă o minge încărcată este adusă în contact cu exact aceeași încărcătură încărcată, atunci încărcarea primei este împărțită în mod egal între ele. Astfel, a fost indicat modul de a schimba încărcarea unei mingi în două, trei, etc. ori. În experimentele lui Coulomb, a fost măsurată interacțiunea dintre bile, ale căror dimensiuni sunt mult mai mici decât distanța dintre ele. Astfel de organe încărcate sunt denumite, de obicei, taxe punctuale.
O sarcină punct este un corp încărcat ale cărui dimensiuni pot fi neglijate în condițiile unei probleme date.
Forțele de interacțiune se supun celei de-a treia legi a lui Newton: sunt forțe respingatoare cu același semn al acuzațiilor și forțelor de atracție pentru semne diferite (Figura 4.1.3). Interacțiunea încărcăturilor electrice statice se numește interacțiune electrostatică sau Coulomb. Secțiunea electrodinamică care studiază interacțiunea Coulomb se numește electrostatică.
Legea Coulomb este valabilă pentru organismele cu sarcini punctuale. În practică, legea Coulomb este bine executată dacă dimensiunile corpurilor încărcate sunt mult mai mici decât distanța dintre ele.
Coeficientul de proporționalitate k din legea Coulomb depinde de alegerea sistemului de unități. În sistemul internațional SI se adoptă un pandantiv (C1) pentru unitatea de încărcare.
Un pandantiv este o încărcătură care trece de 1 secunde prin secțiunea transversală a conductorului la o putere de curent de 1 A. Unitatea curentă (ampere) din SI este alături de unitățile de lungime, timp și masă, unitatea de măsură de bază.
Coeficientul k în sistemul SI este de obicei scris în forma:
Arta similara:
Legea Coulombului. Câmp electrostatic
Electrostatic în vid. Tema 1. Legea Coulombului. Câmp electrostatic. 1.Cărtături electrice. Legea conservării încărcăturii electrice. Discreența încărcăturii electrice. Legea Coulomb în formă vectorică și scalară.
Încărcătoare electrice (2)
sistem de unități (SI) de încărcare - pandantivul este stabilit cu ajutorul unei unități de forță. curent: 1 pandantiv (Cl) este o taxă. trecând o secundă. aplicarea strictă a legii privind conservarea încărcăturii electrice. Motivul pentru păstrarea încărcăturii electrice este în continuare.
Câmp electric (2)
Curs de lucru >> Fizica
încărcături electrice). În sistemul SI, sarcina electrică este măsurată în calendare (Cl). Cei mai cunoscuți purtători de taxe elementare. -positron (1.1.4) Legea interacțiunii acuzațiilor punctuale (legea lui Kulon) a fost stabilită experimental de S. Coulomb în 1785.
Încărcător electric (3)
caracteristică cantitativă. Unitate de încărcare în SI - pendant - încărcătură electrică. trecând prin transversal. acestea vor fi taxate diferit. Legea conservării încărcăturii electriceCartea electrică a unui sistem închis se păstrează în timp și în timp.
Cu privire la rolul lui G. Cavendish și al lui S. Coulomb în stabilirea legii interacțiunii electrice
) a fost posibil să se arate că legea interacțiunii încărcăturilor electrice este într-adevăr legea "pătratelor inverse". cu cativa ani inainte de Coulomb, el a descoperit cu experienta legea interactiunilor maselor electrice, numita de obicei legea lui Kulon; această lege este exprimată.