پایستگی بار الکتریکی چقدر است. قانون بقای بار

آزمایش‌ها به وضوح نشان می‌دهند که وقتی اجسام برق‌دار می‌شوند، همیشه بارهایی از علائم مخالف ظاهر می‌شوند. اگر یکی از دو جسم در اثر فعل و انفعال بار منفی پیدا کند، دیگری بار مثبت خواهد داشت.

بیایید دو الکترومتر با توپ های یکسان برداریم و آنها را برای اندازه گیری بارهای الکتریکی آماده کنیم. برای این کار قاب های فلزی آنها را زمین می کنیم.

یک بشقاب شیشه ای ارگانیک را با یک بشقاب که سطح آن با کاغذ پوشانده شده است، برش دهید. اگر بعد از آن توپ های فلزی را با هر صفحه لمس کنیم، می بینیم که فلش های گالوانومتر با همان زاویه منحرف می شوند (شکل 4.10). برای تعیین علامت بارهای دریافتی، به طور متناوب یک چوب آبنیت که با خز پوشیده شده است را به هر دو توپ می آوریم. یک الکترومتر قرائت را کاهش می دهد و دیگری آن را افزایش می دهد. این نشان می دهد که توپ های الکترومتر دارای بارهایی با علائم مخالف هستند. شما می توانید این عبارات را با کمک آزمایش دیگری بررسی کنید. برای این کار هر دو توپ را روی الکترومترها با سیم روی دسته عایق وصل می کنیم. سوزن های هر دو الکترومتر بلافاصله به صفر خواهند رسید (شکل 4.11). این نشان دهنده خنثی شدن کامل اتهامات است. تجزیه و تحلیل آزمایش های انجام شده نشان می دهد که در طبیعت وجود دارد قانون پایستگی بارهای الکتریکی.

قانون بقای بارهای الکتریکی . که در سیستم بستهمجموع جبری بارهای الکتریکی اجسامی که این سیستم را تشکیل می دهند ثابت می ماند.

Q1 + Q2 + Q3 + … + Qn= ثابت

بنجامین فرانکلین(1706-1790) - برجسته آمریکایی شخصیت سیاسی; در زمینه فیزیک کار کرد: نظریه ای را توسعه داد که الکتریسیته شدن توسط سرریز "سیال الکتریکی" را توضیح می داد، مفهوم بار مثبت و منفی را معرفی کرد. بررسی پدیده های الکتریکی در جو

اولین بار توسط دانشمند آمریکایی B. Franklin در سال 1747 فرموله شد.

هنگام حل مشکلات جسمی با استفاده از قانون پایستگی بار الکتریکیمقادیر بارهای الکتریکی با علائم آنها استفاده می شود.

دانشمندان می دانند فرآیندهای فیزیکی، که طی آن ذرات بنیادی از تابش الکترومغناطیسی تشکیل می شوند. نمونه بارز چنین پدیده ای آموزش است الکترونو پوزیتروناز تابش γ که در طول تبدیلات رادیواکتیو ماده ظاهر می شود. مطالعات متعدد به طور واضح ثابت کرده اند که یک الکترون با بار منفی همیشه در این تبدیل ها به صورت یک جفت با یک پوزیترون با بار مثبت ظاهر می شود. مجموع جبری بارهای یک الکترون و یک پوزیترون صفر است. تابش الکترومغناطیسیاصلا شارژ نداره بدین ترتیب،

در واکنش تشکیل یک جفت الکترون-پوزیترون، قانون بقای بار.

الکترون q +q پوزیترون = 0.

پوزیترون - یک ذره بنیادی با جرم تقریباً برابر جرمالکترون بار پوزیترون مثبت و برابر با بار الکترون است.

مستقر قانون پایستگی بار الکتریکیالکتریسیته شدن اجسام ماکروسکوپی را توضیح می دهد.

همانطور که می دانید تمام اجسام از اتم تشکیل شده اند که شامل الکترون هاو پروتون ها. تعداد الکترون ها و پروتون ها در ترکیب یک جسم بدون بار یکسان است. بنابراین، چنین بدنی ظاهر نمی شود عمل الکتریکیبه سایر بدن ها اگر دو جسم در تماس نزدیک باشند (در حین مالش، فشرده سازی، ضربه و غیره)، الکترون های مرتبط با اتم ها بسیار ضعیف تر از پروتون هستند، آنها از جسمی به جسم دیگر منتقل می شوند. مطالب از سایت

جسمی که الکترون ها از آن عبور کرده اند، مقدار زیادی از آنها خواهد داشت. طبق قانون بقای بار الکتریکی این جسم برابر با مجموع جبری بارهای مثبت همه پروتون ها و بارهای همه الکترون ها خواهد بود. این بار منفی و برابر با مجموع بارهای الکترون های اضافی خواهد بود.

جسمی که الکترون اضافی دارد بار منفی دارد.

جسمی که الکترون های خود را از دست داده باشد دارای بار مثبت خواهد بود که مدول آن برابر با مجموع بارهای الکترون های از دست رفته بدن خواهد بود.

یک جسم با بار مثبت الکترون کمتری نسبت به پروتون دارد.

قانون حفاظت شارژ الکتریکی بدون توجه به اینکه اجسام باردار در حال حرکت هستند یا نه عمل می کند. به این خاصیت شارژ، تغییر ناپذیری می گویند. بار الکترون 1.6 است. 10 -19 درجه سانتیگراد هر دو در سرعت 200 متر بر ثانیه و در سرعت 100000 کیلومتر بر ثانیه. اگر غیر از این بود، الکترون ها در حالت آزاد دارای برخی خواص و در اتم کاملاً متفاوت بودند. و این توسط علم ثابت نشده است.

هنگامی که بدن به چارچوب مرجع دیگری حرکت می کند، بار الکتریکی تغییر نمی کند.

در این صفحه مطالبی در مورد موضوعات:

• تقویت قوانین حفاظت

• چکیده قانون بقای بار الکتریکی در فیزیک

• قانون بقای بار الکتریکی ورق تقلب

• قانون بقای انرژی برقی شدن تلفن

• آزمایش هایی که قانون بقای بار الکتریکی را تایید می کند

سوالات در مورد این مورد:

>>فیزیک: قانون بقای بار الکتریکی

می دانید که جرم اجسام حفظ شده است. بار الکتریکی نیز حفظ می شود. این بار است، نه تعداد ذرات باردار.
تجربه برقی شدن صفحات ثابت می کند که وقتی با اصطکاک برق می گیرند، بارهای موجود بین اجسامی که در لحظه اول خنثی هستند دوباره توزیع می شود. بخش کوچکی از الکترون ها از جسمی به جسم دیگر عبور می کند. در این حالت، ذرات جدید ظاهر نمی شوند و ذرات قبلی ناپدید نمی شوند.
هنگام برق دار کردن اجسام، قانون پایستگی بار الکتریکی . این قانون برای سیستمی معتبر است که از بیرون وارد نمی شود و ذرات باردار از آن خارج نمی شوند، یعنی برای سیستم منزوی. در یک سیستم ایزوله، مجموع جبری بارهای همه ذرات حفظ می شود . اگر بارهای ذرات با نشان داده شوند q 1، q 2و غیره، سپس

قانون بقای بار معنای عمیقی دارد. اگر تعداد ذرات باردار تغییر نکند، قانون بقای بار آشکار است. اما ذرات بنیادی می توانند به یکدیگر تبدیل شوند، متولد شوند و ناپدید شوند و به ذرات جدید حیات بدهند. با این حال، در همه موارد، ذرات باردار فقط به صورت جفت با بارهای مدول یکسان و مخالف علامت تولید می شوند. ذرات باردار نیز فقط به صورت جفت ناپدید می شوند و به ذرات خنثی تبدیل می شوند. و در همه این موارد مجموع جبری اتهامات ثابت می ماند.
اعتبار قانون بقای بار توسط مشاهدات تعداد زیادی از تبدیل ذرات بنیادی تأیید می شود. این قانون یکی از اساسی ترین ویژگی های بار الکتریکی را بیان می کند. دلیل حفظ بار هنوز مشخص نیست.
بار الکتریکی در کیهان حفظ می شود. بار الکتریکی کل جهان به احتمال زیاد صفر است. تعداد ذرات بنیادی با بار مثبت برابر با تعداد ذرات بنیادی با بار منفی است.

???
1. قانون پایستگی بار الکتریکی را فرموله کنید.
2- از پدیده هایی که در آنها بقای بار مشاهده می شود مثال هایی بیاورید.

G.Ya.Myakishev، B.B.Bukhovtsev، N.N.Sotsky، فیزیک کلاس 10

محتوای درس خلاصه درسفن آوری های تعاملی از روش های شتاب دهنده ارائه درس پشتیبانی می کند تمرین تکالیف و تمرینات کارگاه های خودآزمایی، آموزش ها، موارد، کوئست ها سوالات بحث تکلیف سوالات بلاغی از دانش آموزان تصاویر صوتی، کلیپ های ویدئویی و چند رسانه ایعکس ها، تصاویر گرافیکی، جداول، طرح های طنز، حکایت ها، جوک ها، تمثیل های کمیک، گفته ها، جدول کلمات متقاطع، نقل قول ها افزونه ها چکیده هاتراشه های مقاله برای برگه های تقلب کنجکاو کتاب های درسی پایه و واژه نامه اضافی اصطلاحات دیگر بهبود کتب درسی و دروستصحیح اشتباهات کتاب درسیبه روز رسانی بخشی در کتاب درسی عناصر نوآوری در درس جایگزین دانش منسوخ شده با دانش جدید فقط برای معلمان درس های کامل طرح تقویمبرای یک سال دستورالعمل هابرنامه های بحث و گفتگو دروس تلفیقی

اگر اصلاحات یا پیشنهادی برای این درس دارید،

الکترواستاتیک خواص و برهمکنش های بارهایی را که در قاب مرجعی که در آن در نظر گرفته شده ساکن هستند، مطالعه می کند.

در طبیعت، تنها دو نوع بار الکتریکی وجود دارد - منفی و مثبت. بار مثبت می تواند روی میله شیشه ای که با پوست مالیده شده است، و بار منفی روی کهربایی که با پارچه پشمی مالیده شده است، رخ دهد.

می دانیم که تمام اجسام از اتم تشکیل شده اند. به نوبه خود، یک اتم شامل یک هسته با بار مثبت و الکترون هایی است که به دور آن می چرخند. از آنجایی که الکترون ها دارای بار منفی و هسته مثبت هستند، اتم به عنوان یک کل از نظر الکتریکی خنثی است. هنگامی که از بیرون در معرض آن قرار می گیرد، می تواند یک یا چند الکترون را از دست بدهد و به یک یون با بار مثبت تبدیل شود. در صورتی که یک اتم (یا مولکول) یک الکترون اضافی را به خود متصل کند، به یون منفی تبدیل می شود.

بنابراین، بار الکتریکی می تواند به شکل یون ها و الکترون های منفی یا مثبت وجود داشته باشد. یک نوع "الکتریسیته رایگان" وجود دارد - الکترون های منفی. بنابراین، اگر جسمی دارای بار مثبت باشد، الکترون کافی ندارد و اگر بار منفی داشته باشد، اضافه دارد.

خواص الکتریکی هر ماده با ساختار اتمی آن تعیین می شود. اتم ها می توانند حتی چند الکترون را از دست بدهند که در این صورت به آنها ضرب یونیزه می گویند. هسته یک اتم از پروتون و نوترون تشکیل شده است. هر پروتون حامل باری است که برابر با بار الکترون است، اما علامت آن مخالف است. نوترون ها ذرات خنثی الکتریکی هستند (بدون بار الکتریکی).

علاوه بر پروتون ها و الکترون ها، سایر ذرات بنیادی نیز بار الکتریکی دارند. بار الکتریکی جزء جدایی ناپذیر ذرات بنیادی است.

کوچکترین بار، باری برابر با بار الکترون در نظر گرفته می شود. به آن بار اولیه نیز می گویند که برابر با 1.6 10 -19 C است. هر بار مضربی از یک عدد صحیح بارهای الکترون است. بنابراین، الکتریکی شدن جسم نمی تواند به طور مداوم اتفاق بیفتد، بلکه فقط در مراحل (به طور گسسته)، با مقدار بار الکترون انجام می شود.

اگر جسمی با بار مثبت شروع به شارژ شدن کند (شارژ شده با الکتریسیته منفی)، بار آن فوراً تغییر نمی کند، بلکه ابتدا به صفر کاهش می یابد و تنها پس از آن پتانسیل منفی به دست می آورد. از اینجا می توان نتیجه گرفت که آنها جبران یکدیگر را می کنند. این واقعیت دانشمندان را به این نتیجه رساند که در اجسام "بدون بار" همیشه بارهایی از علائم مثبت و منفی وجود دارد که در مقادیری وجود دارد که عمل آنها کاملاً یکدیگر را جبران می کند.

هنگامی که توسط اصطکاک برق می گیرد، "عناصر" منفی و مثبت موجود در "جسم بدون بار" از هم جدا می شوند. در اثر حرکت عناصر منفی بدن (الکترون ها) هر دو جسم برق دار می شوند و یکی از آنها منفی و دومی مثبت است. مقدار "جریان" از یک عنصر به بارهای دیگر در کل فرآیند ثابت می ماند.

از اینجا می توان نتیجه گرفت که اتهامات نیست ایجاد می شوند و ناپدید نمی شوند، بلکه فقط از جسمی به جسم دیگر جریان می یابند یا درون آن حرکت می کنند.این ماهیت قانون بقای بارهای الکتریکی است. در طول اصطکاک، بسیاری از مواد در معرض الکتریسیته شدن قرار می گیرند - آبنیت، شیشه و بسیاری دیگر. در بسیاری از صنایع (نساجی، کاغذ و غیره)، وجود الکتریسیته ساکن یک مشکل جدی مهندسی است، زیرا برقی شدن عناصر ناشی از اصطکاک کاغذ، پارچه یا سایر محصولات تولیدی بر روی قطعات ماشین آلات می تواند باعث آتش سوزی و انفجار شود.

قانون بقای بار را می توان به طور خلاصه تر فرمول بندی کرد - در یک سیستم ایزوله، مجموع جبری عناصر باردار ثابت می ماند:

این قانون همچنین برای دگرگونی های متقابل ذرات بنیادی مختلف که اتم و هسته را به طور کلی تشکیل می دهند معتبر است.

الکترواستاتیک - بخشی که بارهای ساکن (ثابت) و میدان های الکتریکی مرتبط با آنها را مطالعه می کند.

حرکت بارها یا وجود ندارد، یا آنقدر آهسته اتفاق می افتد که بارهای ناشی از حرکت میدانهای مغناطیسیناچیز. قدرت تعامل بین بارها تنها با ترتیب متقابل آنها تعیین می شود. بنابراین، انرژی برهمکنش الکترواستاتیک، انرژی پتانسیل است.

با وجود فراوانی مواد مختلفدر طبیعت، فقط دو نوع بار الکتریکی وجود دارد: بارهایی مانند بارهایی که روی شیشه مالش داده شده به ابریشم ظاهر می شوند، و بارهایی مانند بارهایی که روی کهربا به خز مالیده می شوند. اولی را بارهای مثبت و دومی را بارهای منفی می نامیدند. در سال 1746 توسط بنجامین فرانکلین نامگذاری شد.

به طور کلی، بار اتم هر ماده ای برابر با صفر است، زیرا بار مثبت هسته اتم با بار مخالف لایه های الکترونی اتم جبران می شود. یک تعامل بسیار قوی بین بارها عملاً ظاهر خود به خودی اجسام ماکروسکوپی باردار را حذف می کند. بنابراین، نیروی جاذبه کولن بین یک الکترون و یک پروتون در اتم هیدروژن 1039 برابر بیشتر از برهمکنش گرانشی آنهاست.

معروف است که بارهای مانند یکدیگر را دفع می کنند و بر خلاف بارها جذب می شوند. علاوه بر این، اگر یک جسم باردار (با هر بار شارژ) را به یک نور - بدون شارژ بیاورید، بین آنها جاذبه ای ایجاد می شود - یک پدیده برقی شدنبدن ریه از طریق نفوذ. در نزدیکترین انتها به جسم باردار، بارهایی با علامت مخالف (بارهای القایی) ظاهر می شود که به این پدیده می گویند. القای الکترواستاتیک

تجربه نشان می دهد که ظهور یک بار در هر جسمی با ظهور باری به همان بزرگی، اما با علامت مخالف، در جسم دیگر همراه است. به عنوان مثال، هنگامی که یک میله شیشه ای به ابریشم مالیده می شود، هر دو بدن باردار می شوند: میله منفی است، ابریشم مثبت است.

بنابراین، همه فرآیند شارژوجود دارد فرآیند جداسازی شارژ. مجموع هزینه ها تغییر نمی کند، هزینه ها فقط دوباره توزیع می شوند. این دلالت می کنه که قانون بقای بار - یکی از قوانین بنیادی طبیعت که در سال 1747 توسط بی. فرانکلین تدوین شد و در سال 1843 توسط ام. فارادی تأیید شد: مجموع جبری بارهای ناشی از هر فرآیند الکتریکی در تمام اجسام شرکت کننده در فرآیند همیشه برابر با صفر است. . یا کوتاهتر: بار الکتریکی کل یک سیستم بسته تغییر نمی کند .

(تظاهرات در موضوعات "محافظت از شارژ" و "انواع شارژ" موجود است).

بارهای الکتریکی به خودی خود وجود ندارند، بلکه خصوصیات داخلی ذرات بنیادی - الکترون ها، پروتون ها و غیره هستند.

به طور تجربی در سال 1914، فیزیکدان آمریکایی R. Milliken نشان داد که بار الکتریکی گسسته است . بار هر جسمی مضرب صحیح است بار الکتریکی اولیه .

,

جایی که nیک عدد صحیح است. الکترون و پروتون به ترتیب حامل بارهای منفی و مثبت اولیه هستند.

به عنوان مثال، زمین ما دارای بار منفی C است، این بار با اندازه گیری قدرت میدان الکترواستاتیک در جو زمین ایجاد می شود.

کمک بزرگی به مطالعه پدیده های الکترواستاتیک توسط دانشمند مشهور فرانسوی C. Coulomb انجام شد. در سال 1785 او به طور تجربی قانون تعامل را ایجاد کرد نقطه ثابتبارهای الکتریکی

الکترودینامیک- علم خواص میدان الکترومغناطیسی.

میدان الکترومغناطیسی- توسط حرکت و تعامل ذرات باردار تعیین می شود.

تجلی میدان الکتریکی / مغناطیسی- این عمل نیروهای الکتریکی / مغناطیسی است:
1) نیروهای اصطکاک و نیروهای الاستیک در جهان ماکرو.
2) عمل نیروهای الکتریکی / مغناطیسی در جهان کوچک (ساختار اتم، چسبندگی اتم ها به مولکول ها، تبدیل ذرات بنیادی)

کشف میدان الکتریکی / مغناطیسی- جی. ماکسول.

الکترواستاتیک

شاخه ای از الکترودینامیک که اجسام دارای بار الکتریکی را در حال سکون مطالعه می کند.

ذرات بنیادیممکن است ایمیل داشته باشد شارژ، سپس آنها را شارژ می گویند.
- با نیروهایی که به فاصله بین ذرات بستگی دارد، اما چندین بار از نیروهای گرانش متقابل فراتر می روند، با یکدیگر تعامل دارند (این برهمکنش الکترومغناطیسی نامیده می شود).

شارژ الکتریکی- کمیت فیزیکی، شدت برهمکنش های الکترومغناطیسی را تعیین می کند.
دو علامت بار الکتریکی وجود دارد: مثبت و منفی.
ذرات با بارهای مشابه دفع می کنند و ذرات با بار مخالف جذب می شوند.
پروتون دارای بار مثبت، الکترون دارای بار منفی و نوترون از نظر الکتریکی خنثی است.

شارژ اولیه- حداقل هزینه ای که قابل تقسیم نیست.
چگونه وجود نیروهای الکترومغناطیسی در طبیعت را توضیح دهیم؟ تمام اجسام حاوی ذرات باردار هستند.
در حالت عادی، اجسام از نظر الکتریکی خنثی هستند (به دلیل خنثی بودن اتم)، و نیروهای الکترومغناطیسی ظاهر نمی شوند.

بدن شارژ شده است، اگر دارای بیش از حد شارژ از هر علامت باشد:
بار منفی - اگر الکترون بیش از حد وجود داشته باشد.
بار مثبت - در صورت عدم وجود الکترون.

برقی شدن اجسام- این یکی از راه های بدست آوردن اجسام باردار است، به عنوان مثال، از طریق تماس).
در این حالت، هر دو جسم باردار می شوند و بارها از نظر علامت مخالف، اما از نظر قدر برابر هستند.

در یک سیستم بسته، مجموع جبری بارهای همه ذرات بدون تغییر باقی می ماند.
(... اما نه تعداد ذرات باردار، زیرا تبدیل ذرات بنیادی وجود دارد).

سیستم بسته- سیستمی از ذرات که ذرات باردار از بیرون وارد آن نمی شوند و خارج نمی شوند.

قانون اساسی الکترواستاتیک

نیروی برهمکنش دو جسم باردار بی حرکت نقطه ای در خلاء با حاصلضرب مدول های بار نسبت مستقیم و با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد.

چه زمانی اجسام نقطه ای در نظر گرفته می شوند? - اگر فاصله بین آنها چند برابر باشد اندازه های بیشترتلفن
اگر دو جسم دارای بار الکتریکی باشند، بر اساس قانون کولن برهم کنش می‌کنند.

واحد بار الکتریکی: 1 C باری است که در عرض 1 ثانیه از سطح مقطع هادی با شدت جریان 1 A عبور می کند.
1 C - شارژ بسیار زیاد
بار عنصری:

مرسوم است که ضریب تناسب در قانون کولن را به صورت خلاء به شکل بنویسند

ثابت الکتریکی کجاست

قانون کولن برای مقدار نیروی برهمکنش بارها در یک محیط دلخواه (در SI):

ثابت دی الکتریک محیط را مشخص می کند خواص الکتریکیمحیط. در خلاء

بنابراین، نیروی کولن به خواص محیط بین اجسام باردار بستگی دارد.

قوانین الکترواستاتیک و جریان مستقیم - فیزیک جالب