Elektromos töltés. A diszkrétségét

· tisztességes csak az elektromos díjak kölcsönhatására, vagyis az ilyen töltött testek, amelyek lineáris dimenziói elhanyagolhatók a köztük lévő távolsághoz képest.

· az interakció erősségét fejezi ki A rögzített elektromos díjak között ez az elektrosztatikus törvény.

Kulon törvényének megfogalmazása.:

Az elektrosztatikus kölcsönhatás hatalma kétpontos elektromos díjak között közvetlenül arányos a töltési értékek termékével, és fordítottan arányos a köztük lévő négyzet alakú.

Arányossági együttható A Kulon törvényében attól függ

1. A környezet tulajdonságaiból

2. A képletben szereplő értékek mérési egységének kiválasztása.

Ezért bemutathatja a kapcsolatot

hol - a koefficiens csak a rendszeregységek megválasztásától függően;

A táptalaj elektromos tulajdonságait jellemző méret nélküli értéket hívják relatív dielektromos permeabilitási környezet . Nem függ a mérési egységek rendszerének megválasztásától, és vákuumban egy.

Ezután a Kulon törvénye az űrlapot fogja venni:,

vákuum esetén

azután - a közeg relatív dielektromos permeabilitása azt mutatja, hogy hányszor ebben a tápközegben a kétpontos elektromos töltés közötti kölcsönhatás hatalma, és amelyek egymástól távol vannak egymástól, kevesebb, mint vákuumban.

A System S.Ábtociens, I.

a Kulon törvénye nézete van: .

azt a törvény racionalizált rekordjaulon.

Elektromos állandó, .

Az SGSE rendszerben , .

A vektor formálja a Coulon törvényét Fajot vesz

hol - Áramellátó vektor ,

- RADIUS vektoros összekötő töltés

r. - modul sugár-vektor.

Bármely töltött test áll a különböző pont elektromos töltés, így elektrosztatikus erő, amellyel az egyik töltött test hat, hogy egy másik egyenlő a vektor azon erők összege alkalmazni minden pontja díjat a második test az adott ponttól felelős az első test.

1.3.Elektromos mező. Feszültség.

Tér, amelyben az elektromos töltés található, biztos fizikai tulajdonságok.

1. Bármilyen Egyéb a térbe bevezetett díjat a Coulon elektrosztatikus erők működtetik.

2. Ha az erő minden helyszínen cselekszik, azt mondják, hogy ebben a térben van egy árammező.

3. A mező egy anyaggal együtt az anyag formája.

4. Ha a mező stacionárius, azaz nem változik az idő múlásával, és hozza létre rögzített elektromos töltés, akkor egy ilyen területen az úgynevezett elektrosztatikus.

A megtakarítási díj törvénye

Az elektromos vádak ismét eltűnhetnek és előfordulhatnak. Az ellentétes karakterek két elemi díja azonban mindig bekövetkezik vagy eltűnik. Például egy elektron és positron (pozitív elektron) egy találkozón megsemmisített, vagyis Forduljon semleges gamma-fotonhoz. Ugyanakkor a díjak eltűnnek - és + e. A folyamat során egy pár születése, egy gamma foton, amely az atommag területére esett, egy pár részecskéből - elektron és pozitron, míg a díjak előfordulnak - e. és +. e..

Ilyen módon az elektromosan elkülönített rendszer teljes töltése nem változtatható meg. Ezt az állítást hívják elektromos díjszabás.

Ne feledje, hogy az elektromos töltés megőrzésének törvénye szorosan kapcsolódik a relativista invarianciára. Valójában, ha a díj nagysága a sebességétől függően függött, akkor az egyik jelöltési díjak mozgásában megváltoztatnánk egy elszigetelt rendszer teljes díját.

A töltött testületek egymással kölcsönhatásba lépnek, és az azonos nevű díjakat visszaszorítják, és a variames vonzódik.

Ennek a kölcsönhatásnak a pontos matematikai kifejeződését 1785-ben a francia fizikus sh. Kulon. Azóta a rögzített elektromos díjak kölcsönhatásának törvénye hordozza a nevét.

A töltött test, amelynek mérete elhanyagolható, összehasonlítva az interaktív testek közötti távolsággal a pontdíjra. A pendant kísérletei eredményeként megállapította, hogy:

A két rögzített pontköltség vákuumban történő kölcsönhatás erőssége közvetlenül arányos az ilyen díjak termékével, és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével. Az erő "" indexe azt mutatja, hogy ez a vákuumban töltött díjak kölcsönhatásának hatalma.

Megállapították, hogy a Coulon törvénye több távolságra van több kilométerre.

Az egyenlőség jelének megjelölése érdekében néhány arányossági együtthatót kell bevezetni, amelynek értéke az egységek rendszerének kiválasztásától függ:

Már megjegyezték, hogy az SI-díjnál CL-ben mérhető. A Coulon törvényében a bal oldali dimenzió ismert - az erőegység, a jobb rész dimenziója ismert - ezért az együttható k. Dimenziós és egyenlő. Az SI-ben azonban az arányosság aránya számos más formában szerepel:

ennélfogva

hol van Farad ( F.) - elektromos kapacitás egység (lásd a 3.3. Bekezdést).

A nagyságrendet elektromos konstansnak nevezik. Ez valóban alapvető állandó, amely számos elektrodinamika egyenletében jelenik meg.

Így a Coulon törvénye a Skalar formában van formában:

A Coulon törvénye vektoros formában kifejezhető:

hol van a sugarúvektor, amely összekapcsolja a töltést q 2. Töltéssel q 1,; - Force a felelősséggel jár q 1.díjmentes q 2.. Díj ellenében q 2. díjmentes q 1. Hatással van az erőre (1. ábra)

A tapasztalatok azt mutatják, hogy a két töltési adatok kölcsönhatásának erőssége nem változik, ha még mindig vannak más díjak közelük.

A vákuumban lévő két rögzített pont közötti elektromos töltés kölcsönhatásának erőssége közvetlenül arányos a modulok termékével, és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével.

A Culon törvénye kvantitatív módon leírja a töltött testületek kölcsönhatását. Ez egy alapvető törvény, amely egy kísérlet segítségével telepítve van, és nem szabad semmilyen más törvényből. Vákuumban rögzített pontköltségekre van kialakítva. A valóságban a pontdíjak nem léteznek, de ilyenek lehetnek díjaknak, amelyek dimenziói lényegesen kisebbek, mint a köztük lévő távolság. A levegőben lévő kölcsönhatás ereje szinte nem különbözik a vákuumban való kölcsönhatás erősségétől (ez gyengébb, mint ezer).

Elektromos töltés - Ez egy fizikai mennyiség, amely jellemzi a részecskék vagy a telek tulajdonát, hogy csatlakozzon az elektromágneses teljesítmény kölcsönhatásokhoz.

Először a rögzített díjak kölcsönhatásának törvényét a francia fizikus sh. A Coulon kísérleteiben 1785-ben mértük, a golyók közötti kölcsönhatást mértük, amelyek dimenziói sokkal kisebbek, mint a közöttük . Az ilyen töltött testületek szokásosak pontdíjak.

Számos kísérlet alapján a pendant megállapította a következő törvényt:

A vákuumban lévő két rögzített pont közötti elektromos töltés kölcsönhatásának erőssége közvetlenül arányos a modulok termékével, és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével. Ez egy egyenes, összekötő díjak mentén irányul, és a vonzerő ereje, ha a díjak eltérőek, és a repulzió hatalma, ha a díjak azonosak.

Ha a díj modulokat jelöli | q. 1 | és | q. 2 |, akkor a Coulon törvénye a következő formában írható:

\\ [F \u003d k \\ cdot \\ dfrac (\\ lent | q_1 \\ jobb | \\ CDOT \\ maradt | q_2 \\ jobb |) (r ^ 2) \\]

A Coulon törvényének arányának aránya az egységek rendszerének megválasztásától függ.

\\ [k \u003d \\ frac (1) (4 \\ Pi Varepsilon _0) \\]

A Coulomb törvényének teljes képlete:

\\ [F \u003d dfra (bal | q_1 \\ jobb | \\ lent | q_2 \\ jobb |) (4 \\ Pi \\ Varepsilon_0 \\ Varepsilon r ^ 2) \\]

\\ (F \\) - Coulomb erő

\\ (Q_1 Q_2 \\) - Elektromos testápolás

\\ (R \\) - A díjak közötti távolság

\\ (\\ varepsilon_0 \u003d 8,85 * 10 ^ (- 12) \\) - Elektromos állandó

\\ (\\ Varepsilon) - a közeg dielektromos permeabilitása

\\ (k \u003d 9 * 10 ^ 9 \\) - Az arányossági együttható a Coulon törvényében

Az interakciós erők a harmadik Newton törvény hatálya alá tartoznak: \\ (Vec (f) _ (12) \u003d \\ vec (f) _ (21) \\). Ezek a repuliser erők, amelyek ugyanazokkal a jelekkel rendelkeznek, amelyek különböző jelekkel rendelkeznek.

Az elektromos töltést általában Q vagy Q betűk jelölik.

Az ismert kísérleti tények sorozata lehetővé teszi, hogy felhívja a következő következtetéseket:

Kétféle elektromos töltés létezik, feltételesen pozitív és negatív.

A díjak továbbíthatók (például közvetlen érintkezés esetén) egyik testből a másikba. A testtömegektől eltérően az elektromos töltés nem szerves jellegzetessége ennek a testnek. Ugyanazt a testet különböző körülmények között eltérő töltés lehet.

Ugyanezen név vádjait elrontják, a VariePetes vonzódik. Ez az alapvető különbséget is mutatja az elektromágneses erők gravitációs erők között. A gravitációs erők mindig vonzerő erők.

A rögzített elektromos díjak kölcsönhatását elektrosztatikus vagy Coulomb Interakciónak nevezik. A Coulomberhatást tanulmányozó elektrodinamika szakaszát elektrosztatikusnak nevezik.

A Coulon törvénye tisztességes a feltöltött testületek számára. Gyakorlatilag a Coulon törvénye jól teljesül, ha a töltött testek mérete sokkal kisebb, mint a köztük lévő távolság.

Megjegyezzük, hogy a Coulon törvénye 3 körülmény:

• Pontdíjak - Vagyis a töltött testek közötti távolság sokkal több, mint a méretük.
• Színpadi immobilitás. Ellenkező esetben további hatások lépnek hatályba: a mozgó töltés mágneses mezője és a Lorenz megfelelő további ereje, amely egy másik mozgó töltésen működik.
• A vákuumban töltött díjak kölcsönhatása.

Az SI nemzetközi rendszerében az egységenként elfogadott medál (CL).

A medál egy 1 s keresztmetszetben 1 a keresztmetszetű töltés. Az SI-ben lévő áram (AMP) egység hossza, idő- és tömeges mérési egység.

A fix Point Elektromos díjak (TK) kölcsönhatásának törvényét 1785-ben alakították ki. Poulut (korábban ezt a törvényt G. Cavendis 1773-ban nyitotta meg, és közel 100 éve ismeretlen maradt). Az elektromos töltések közötti kölcsönhatást elektromos mezővel (EP) végzik. Bármilyen díj megváltoztatja a környező tér tulajdonságait, és létrehozza az EP-t. A mező manifesztálja magát, amely befolyásolja az egyik ponton elhelyezett díjat.

Pont(Tk) a testre összpontosító díjnak nevezik, amelynek lineáris dimenziói elhanyagolhatóak az egyéb töltött testületek közötti távolsághoz képest, amellyel kölcsönhatásba lép. A pontdíj (TK) a villamosenergia-tanításban ugyanazt a fontos szerepet játszik, mint az MT (anyagpont) a mechanikában. A rendszer segítségével a csavart skálák (ábra. 2.1), hasonló használt Cavendish, hogy meghatározzuk a gravitációs állandó, a medál megváltoztatta a kölcsönhatás a két töltésű golyó, attól függően, hogy az értékek díjak rájuk, és köztük lévő távolságot. Ugyanakkor a medál azt a tényt folytatta, hogy amikor megérintette a töltött fémgömböt, ugyanazt a töltött labdát egyenlően osztja meg mindkét golyó között.

Kulon törvénye.: A két rögzített TK kölcsönhatásának erőssége arányos az egyes díjakkal és fordítottan arányos a köztük lévő négyzet négyzetével.

Az erő iránya egybeesik az összekötő díjak közvetlen .

hol - hatalom , A díjak Q 1-nek a Q 2-tól számítva;

A díjat Q 2 díjat számítva q 1;

k-arányos koefficiens;

q 1, Q 2 - a kölcsönhatásban lévő díjak értékei;

r-távolság közöttük; - vektor az q 1-től a Q 2-ig irányítva.

A (2.2) képlet a culon törvény rekordja, ha a TK vákuumban kölcsönhatásba lép. Az arányossági együttható numerikus értéke:

k \u003d 1 / (4pe 0) \u003d 9 · 10 9 m / f; [K] \u003d 1H · m 2 / kl 2 \u003d 1 m / f,

e 0 \u003d 8,85 · 10 -12 F / M - Elektromos állandó.

Az egységek rendszerében a Kulon törvénye is:

A (2.3) képlet egy vektoros forma, amely a TK interakciós erejét vákuumban rögzíti, ahol az AXIS -T.

A tapasztalatokból következik, hogy az interakció 2-es díjainak ereje (pont) nem változik, ha még mindig vannak vádak, és az ebből eredő erőt, amellyel néhány díjat Q, és vannak minden NSCAPES Q, egyenlő:

hol - Az a erő, amellyel a Q A Q A díjat Q A, a másik (N-1) díjak hiányában érvényes.

Kapcsolat (2.4) hívott az elektromos mezők szuperpozíciójának (átfedése) elvét.

A (2.4) képlet lehetővé teszi, hogy ismerje meg a pontok közötti kölcsönhatás jogát, kiszámítja a véges méretű testületek közötti kölcsönhatás erősségét.

Ehhez a kiterjesztett test minden egyes díja szükséges ahhoz, hogy ilyen kis díjakat kell osztani. dq.hogy úgy tekinthetők, hogy pontosan tekinthetők, kiszámítják a (2.1) általános képletű interakció erősségét a díjak között dq.Párosítani, majd az erők vektoros kiegészítését - azaz. Alkalmaz differenciálódás és integrációs módszer (di). A módszer második részében a legnehezebb az integrációs változó kiválasztása és az integrációs határértékek meghatározása. Az integráció korlátainak meghatározása érdekében részletesen elemezni kell, amelyből a kívánt érték eltérése függ, és melyik változó a fő, legjelentősebb. Ezt a változót leginkább változó integrációként választják. Ezután az összes többi változót e változó függvényeként fejezzük ki. Ennek eredményeképpen a kívánt érték eltérése az integrációs változóból egyfajta funkciót tartalmaz. Ezután meghatározza az integrációs határértékeket az integrációs változó szélsőséges (limit) értékeihez. A specifikus integrált kiszámítása után a kívánt érték numerikus értékét kapjuk.

Nagy jelentőségű módszerben az alkalmazhatósági határokról szóló rendeletekfizikai törvények. A fizikai törvény tartalma nem abszolút, és annak használatát az alkalmazhatósági feltételek keretei korlátozzák. Gyakran előfordulhat, hogy a fizikai törvény elosztható (az űrlap megváltoztatása) és az alkalmazhatóság határain túl a di módszerrel.

E módszer (di) középpontjában két elv van :

1) a törvény különbségének benyújtásának elvét;

2) A szuperpozíció elve (ha a törvényben szereplő értékek additív).

D. JANKOLI-n alapuló kiadványok. "Fizika két kötet" 1984-es kötet 2.

Az elektromos töltések közötti hatalom van. Hogyan függ a díjak és egyéb tényezők értékeitől?
Ez a kérdés az 1780-as években francia fizikus Charles Pendant (1736-1806). Kihasználta a tweeted súlyokat, nagyon hasonlít azokra, amelyek az alkalmazottakat alkalmazták a gravitációs állandó meghatározására.
Ha a rúd végén a labda felfüggeszti a szálat, a töltést, a rúd kissé eltérít, a szál forog, és a menet forgási szöge arányos lesz a cselekvési hatással a díjak (tweeters) között. Ezzel az eszközzel a medál meghatározta az erő függését a díjak értékeire és a köztük lévő távolságra.

Ezekben a napokban nem voltak olyan eszközök, amelyek pontosan meghatározták a díj értékét, de a medál képes volt kis golyókat készíteni a díjak ismert arányával. Ha a feltöltött labda, azzal érvelt, hogy pontosan ugyanazzal a feltöltött golyóval lépjen kapcsolatba, akkor a szimmetria első töltésén egyenként oszlik meg a két golyó között.
Ez lehetőséget adott neki, hogy megkapja a díjakat, amelyek 1/2, 1/4 stb. Az elsőtől.
Annak ellenére, hogy az indukáló díjakkal kapcsolatos nehézségek ellenére a medál sikerült bizonyítania, hogy az erő, amellyel egy töltött testület egy másik kis töltött testületen jár el, közvetlenül arányos az egyesek elektromos töltésével.
Más szóval, ha ezeknek a testeknek a díja kettős, az erő kétszerese lesz; Ha egyszerre megduplázza mindkét test vádjait, az erő még négy lesz. Ez igaz, feltéve, hogy a testek közötti távolság állandó marad.
A testek közötti távolság megváltoztatásával a medál megállapította, hogy a köztük lévő erő fordítottan arányos a távolság négyzetével: ha a távolság, mondjuk, megduplázódik, az erő négyszer kevesebb lesz.

Tehát egy medálot kötöttem, amelynek ereje, azzal jellemezve, hogy egy kis töltött test (ideális esetben - ugyanaz a töltés, azaz a test, mint egy olyan anyagi pont, amely nem rendelkezik térbeli méretű anyagokkal), egy másik, a díjak Q. 1 I. Q. 2 és fordítottan arányos a közöttük lévő távolság négyzetével:

Itt k. -Külső arányosság.
Ez az arány a Coulon törvénye; Igazságát a gondos kísérletek igazolják, sokkal pontosabb, mint a kezdeti nehéz reprodukálható Coulon kísérletei. A 2. fokozat jelenleg 10 -16, azaz pontossággal van beállítva. Ez egyenlő 2 ± 2 × 10 -16.

Mivel hamarosan új értékű - elektromos töltéssel foglalkozunk, olyan mérési egységet tudunk felvenni, hogy a képlet állandója egyenlő legyen. Valójában egy ilyen egységek rendszerét nemrégiben széles körben használják a fizika.

Az SGS-rendszerről (centiméter Gram-Second) beszélünk, amely elektrosztatikus egységet használ az SGSE töltéséről. A definíció szerint két kis testek, melyek mindegyike egy szab 1 SGSE található a parttól 1 cm-re egymástól, kölcsönhatásba az erő 1 dina.

Most azonban a díjat leggyakrabban az SI rendszerben fejezik ki, ahol az egység egy medál (CL).
A Coulon pontos meghatározása az elektromos áramon és a mágneses mezőn keresztül később.
A rendszerrendszerben k. Nagyságával rendelkezik k. \u003d 8.988 × 10 9 Nm 2 / CL 2.

A rendes elemek súrlódásával (fésűk, műanyag vonalzó stb.), A nagyságrendben a mikrokulon (1 μl \u003d 10 -6 cl) is kisebb (fésűk, műanyag vonalzó stb.)
Az elektronfeltöltés (negatív) körülbelül 1,602 × 10 -19 cl. Ez a legkisebb ismert díj; Alapvető értéke van, és a szimbólum jelzi. e., Gyakran nevezik általános díjat.
e. \u003d (1,6021892 ± 0,0000046) × 10 -19 cl, vagy e. ≈ 1,602 × 10 -19 cl.

Mivel a test nem tudja megszerezni vagy elveszíteni az elektron részét egy elektron, a teljes testdíjnak az alapköltség többszörösének kell lennie. Azt mondják, hogy a díj kvantált (azaz csak diszkrét értékek). Az elektrondíj óta azonban e. Nagyon kicsi, általában nem veszi észre a makroszkópos töltések diszkrétségét (kb. 10 elektron megfelel az 1 μc töltésének), és a töltést folyamatosan tartjuk.

A culon képlete jellemzi az erősséget, amellyel az egyik töltés érvényes a másikra. Ez az erő a díjak összekötő vonal mentén irányul. Ha a díjak jelei megegyeznek, akkor a díjakra ható erők ellentétes oldalakon vannak irányítva. Ha a díjak jelei eltérőek, akkor a díjakra ható erőfeszítések egymás felé irányulnak.
Ne feledje, hogy a Newton harmadik jogával összhangban az erő, amellyel az egyik díjat a másikra vonatkozóan egyenlő méretben, és ellentétes az erővel, amellyel a második díj az elsőre érvényes.
A Coulon törvénye vektoros formában rögzíthető a World Newton törvényéhez hasonlóan:

hol F. 12 - Vektor erők a felelősséggel Q.1-re Q.2,
- a díjak közötti távolság,
- Egyetlen vektor, amely irányított Q.2 K. Q.1.
Emlékeztetni kell arra, hogy a képlet csak a testekre alkalmazható, amelynek távolság lényegesen nagyobb, mint saját méretük. Ideális esetben ezek a pontdíjak. A végső méret végére nem mindig világos, hogyan kell számolni a távolságot r. Közöttük, különösen mivel a töltéseloszlás inhomogén lehet. Ha mindkét test az egyenletes töltési eloszlású gömbök, akkor r. a szférák központja közötti távolság. Fontos megérteni azt is, hogy a képlet meghatározza az e díjat az egyetlen díjat. Ha a rendszer több (vagy sok) töltött testületet is magában foglal, akkor az e díjat eredményező erõ az egyéb díjakból eredő (vektoros) erők lesznek. A Kulon törvényének képletét általában egy másik állandóan fejezzük ki, ε 0 , az úgynevezett elektromos konstans, amely kapcsolódik k. Kapcsolat szerint k \u003d.1/ (4πε 0). Figyelembe véve ezt, a Coulon törvénye átírható a következő formában:

hol a legmagasabb pontossággal

vagy kerekített

A legtöbb egyéb elektromágneses elméletegyenlet rögzítése egyszerűsödik, ha használják ε 0 , Amennyiben 4π. A végeredményben gyakran csökken. Ezért általában a Kulon törvényét használjuk, tekintve, hogy:

A Culon törvénye leírja a két pihenő díj között. Amikor a díjak mozognak, vannak további erők közöttük, és a későbbi fejezetekben megvitatjuk őket. Csak pihenő díjakat is foglalkozik; A villamosenergia-gyakorlatok ezen részét hívják elektrosztatika.

Folytatjuk. Röviden a következő kiadványról:

Az elektromos mező az egyik a két komponens az elektromágneses mező, amely egy vektor, mező, amely létezik körül a szervek vagy részecskék elektromos töltés, illetve az abból eredő mágneses tér változást.

Megjegyzések és javaslatok elfogadása és üdvözlése!