Experimenty jasne ukazujú, že keď sú telesá elektrifikované, vždy sa objavia náboje opačných znakov. Ak sa jedno z dvoch telies v dôsledku interakcie nabije negatívne, druhé bude mať kladný náboj.
Zoberme si dva elektromery s rovnakými guľôčkami a pripravme ich na meranie elektrických nábojov. Aby sme to urobili, uzemnili sme ich kovové puzdrá.
Dosku z organického skla orežte doskou, ktorej povrch je pokrytý papierom. Ak sa potom dotkneme kovových guľôčok každou doskou, uvidíme, že šípky galvanometrov sa odchyľujú o rovnaký uhol (obr. 4.10). Na určenie znamenia prijatých nábojov striedavo prinášame na obe lopty ebonitovú palicu nosenú s kožušinou. Jeden elektrometer zníži hodnotu a druhý ju zvýši. To naznačuje, že guľôčky elektromerov majú náboje opačných znamienok. Tieto tvrdenia môžete skontrolovať pomocou iného experimentu. Na to spojíme obe gule na elektromeroch drôtom na izolačnej rukoväti. Ručičky oboch elektromerov okamžite klesnú na nulu (obr. 4.11). To naznačuje úplnú neutralizáciu nábojov. Analýza vykonaných experimentov ukazuje, že v prírode existuje zákon zachovania elektrických nábojov.
Zákon zachovania elektrických nábojov . AT uzavretý systém algebraický súčet elektrických nábojov telies, ktoré tvoria tento systém, zostáva konštantný.
Q1 + Q2 + Q3 + … + Qn= konšt.
Benjamin Franklin(1706-1790) - významný Američan politická osobnosť; pracoval v oblasti fyziky: vypracoval teóriu vysvetľujúcu elektrifikáciu pretečením „elektrickej tekutiny“, zaviedol pojem kladný a záporný náboj; skúmal elektrické javy v atmosfére.
prvýkrát sformuloval americký vedec B. Franklin v roku 1747.
Pri riešení fyzických problémov pomocou zákon zachovania elektrického náboja hodnoty elektrických nábojov sa používajú s ich znamienkami.
Vedci vedia fyzikálnych procesov, pri ktorej vznikajú elementárne častice z elektromagnetického žiarenia. Typickým príkladom takéhoto javu je vzdelávanie elektrón a pozitrón z γ-žiarenia, ktoré vzniká pri rádioaktívnych premenách hmoty. Početné štúdie jednoznačne dokázali, že elektrón s negatívnym nábojom sa pri týchto premenách objavuje vždy v páre s pozitrónom s kladným nábojom. Algebraický súčet nábojov elektrónu a pozitrónu je nula. Elektromagnetická radiácia nemá vôbec žiadny poplatok. Touto cestou,
pri reakcii tvorby elektrón-pozitrónového páru, zákon zachovania náboja.
q elektrón +q pozitrón = 0.
Pozitrón - elementárna častica s hmotnosťou približne rovná hmotnosti elektrón; Náboj pozitrónu je kladný a rovný náboju elektrónu.
Na základe zákon zachovania elektrického náboja vysvetľuje elektrifikáciu makroskopických telies.
Ako viete, všetky telá pozostávajú z atómov, medzi ktoré patria elektróny a protóny. Počet elektrónov a protónov v zložení nenabitého telesa je rovnaký. Preto sa takéto telo neprejavuje elektrické pôsobenie na iné orgány. Ak sú dve telesá v tesnom kontakte (pri trení, stláčaní, náraze atď.), potom sú elektróny spojené s atómami oveľa slabšie ako protóny, prechádzajú z jedného telesa do druhého. materiál zo stránky
Teleso, do ktorého prešli elektróny, ich bude mať nadbytok. Podľa zákona zachovania sa elektrický náboj tohto telesa bude rovnať algebraickému súčtu kladných nábojov všetkých protónov a nábojov všetkých elektrónov. Tento náboj bude záporný a bude mať rovnakú hodnotu ako súčet nábojov prebytočných elektrónov.
Teleso s prebytkom elektrónov má záporný náboj.
Teleso, ktoré stratilo elektróny, bude mať kladný náboj, ktorého modul sa bude rovnať súčtu nábojov elektrónov, ktoré telo stratilo.
Kladne nabité telo má menej elektrónov ako protónov.
zákon zachovania nabíjačka pôsobí bez ohľadu na to, či sa nabité telesá pohybujú alebo nie. Táto vlastnosť náboja sa nazýva invariantnosť. Náboj elektrónu je 1,6. 10 -19 C ako pri rýchlosti 200 m/s, tak aj pri rýchlosti 100 000 km/s. Ak by to bolo inak, potom by elektróny mali nejaké vlastnosti vo voľnom stave a úplne iné v atóme. A to nie je potvrdené vedou.
Elektrický náboj sa nemení, keď sa teleso presunie do inej referenčnej sústavy.
Na tejto stránke sú materiály k témam:
Zákony zachovania výbežkov
Abstrakt Zákon zachovania elektrického náboja vo fyzike
Zákon zachovania elektrického náboja
Zákon zachovania energie. elektrifikácia tel.
Experimenty potvrdzujúce zákon zachovania elektrického náboja
Otázky k tejto položke:
>>Fyzika: Zákon zachovania elektrického náboja
Viete, že hmotnosť tiel je zachovaná. Elektrický náboj sa tiež šetrí. Je to náboj, nie počet nabitých častíc.
Skúsenosti s elektrifikáciou dosiek dokazujú, že pri elektrizácii trením dochádza k prerozdeleniu existujúcich nábojov medzi telesá, ktoré sú v prvom momente neutrálne. Malá časť elektrónov prechádza z jedného tela do druhého. V tomto prípade sa nové častice neobjavia a predtým existujúce nezmiznú.
Pri elektrizovaní telies, zákon zachovania elektrického náboja
. Tento zákon platí pre systém, ktorý nevstupuje zvonku a z ktorého nabité častice nevychádzajú, t.j. izolovaný systém. V izolovanom systéme je zachovaný algebraický súčet nábojov všetkých častíc
. Ak sú náboje častíc označené q 1, q 2 atď., teda
Zákon zachovania náboja má hlboký význam. Ak sa počet nabitých elementárnych častíc nemení, potom je zákon zachovania náboja zrejmý. Ale elementárne častice sa môžu navzájom premieňať, rodiť a miznúť, čím dávajú život novým časticiam. Vo všetkých prípadoch však nabité častice vznikajú iba v pároch s nábojmi rovnakého modulu a opačného znamienka; nabité častice tiež miznú len v pároch a menia sa na neutrálne. A vo všetkých týchto prípadoch zostáva algebraický súčet poplatkov rovnaký.
Platnosť zákona zachovania náboja potvrdzujú pozorovania obrovského množstva premien elementárnych častíc. Tento zákon vyjadruje jednu z najzákladnejších vlastností elektrického náboja. Dôvod zachovania náboja stále nie je známy.
Elektrický náboj sa vo vesmíre zachováva. Celkový elektrický náboj vesmíru je s najväčšou pravdepodobnosťou nulový; počet kladne nabitých elementárnych častíc sa rovná počtu záporne nabitých elementárnych častíc.
???
1. Formulujte zákon zachovania elektrického náboja.
2. Uveďte príklady javov, pri ktorých sa pozoruje zachovanie náboja.
G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, 10. ročník fyziky
Obsah lekcie zhrnutie lekcie podpora rámcová lekcia prezentácia akceleračné metódy interaktívne technológie Prax úlohy a cvičenia samoskúšobné workshopy, školenia, prípady, questy domáce úlohy diskusia otázky rečnícke otázky študentov Ilustrácie audio, videoklipy a multimédiá fotografie, obrázky, grafika, tabuľky, schémy humor, anekdoty, vtipy, komiksové podobenstvá, výroky, krížovky, citáty Doplnky abstraktyčlánky čipy pre zvedavých cheat sheets učebnice základný a doplnkový slovník pojmov iné Zdokonaľovanie učebníc a vyučovacích hodínoprava chýb v učebnici aktualizácia fragmentu v učebnici prvky inovácie v lekcii nahradenie zastaraných vedomostí novými Len pre učiteľov perfektné lekcie kalendárny plán na rok usmernenia diskusné programy Integrované lekcieAk máte opravy alebo návrhy k tejto lekcii,
Elektrostatika študuje vlastnosti a interakcie nábojov, ktoré sú stacionárne v referenčnom rámci, v ktorom sú uvažované.
V prírode existujú iba dva typy elektrických nábojov - negatívny a pozitívny. Pozitívny náboj sa môže vyskytnúť na sklenenej tyčinke potieranej kožou a záporný náboj na jantáre potiahnutom vlnenou látkou.
Vieme, že všetky telá sa skladajú z atómov. Atóm sa zase skladá z kladne nabitého jadra a elektrónov, ktoré sa okolo neho otáčajú. Keďže elektróny majú záporný náboj a jadro je kladné, atóm ako celok je elektricky neutrálny. Keď je vystavený zvonku, môže stratiť jeden alebo viac elektrónov a zmeniť sa na kladne nabitý ión. V prípade, že atóm (alebo molekula) k sebe pripojí ďalší elektrón, zmení sa na negatívny ión.
Elektrický náboj teda môže existovať vo forme záporných alebo kladných iónov a elektrónov. Existuje jeden druh "voľnej elektriny" - negatívne elektróny. Preto, ak má telo kladný náboj, nemá dostatok elektrónov a ak má záporný náboj, tak má prebytok.
Elektrické vlastnosti akejkoľvek látky sú určené jej atómovou štruktúrou. Atómy môžu stratiť aj niekoľko elektrónov, v tomto prípade sa nazývajú viacnásobne ionizované. Jadro atómu sa skladá z protónov a neutrónov. Každý protón nesie náboj, ktorý sa rovná náboju elektrónu, ale má opačné znamienko. Neutróny sú elektricky neutrálne častice (nemajú elektrický náboj).
Okrem protónov a elektrónov majú elektrický náboj aj iné elementárne častice. Elektrický náboj je neoddeliteľnou súčasťou elementárnych častíc.
Za najmenší náboj sa považuje náboj rovný náboju elektrónu. Nazýva sa tiež elementárny náboj, ktorý sa rovná 1,6 10 -19 C. Akýkoľvek náboj je násobkom celého počtu nábojov elektrónov. Preto elektrifikácia telesa nemôže prebiehať kontinuálne, ale len v krokoch (diskrétne), o hodnotu elektrónového náboja.
Ak sa kladne nabité telo začne nabíjať (nabíjať zápornou elektrinou), jeho náboj sa nezmení okamžite, ale najskôr sa zníži na nulu a až potom získa negatívny potenciál. Z toho môžeme usúdiť, že sa navzájom kompenzujú. Táto skutočnosť viedla vedcov k záveru, že v „nenabitých“ telesách sú vždy náboje pozitívnych a negatívnych znakov, ktoré sú obsiahnuté v takom množstve, že ich pôsobenie sa navzájom úplne kompenzuje.
Pri elektrizovaní trením sa negatívne a pozitívne "prvky" obsiahnuté v "nenabitom tele" oddelia. V dôsledku pohybu negatívnych prvkov tela (elektrónov) sú obe telesá elektrifikované a jedno z nich je negatívne a druhé je pozitívne. Množstvo "toku" z jedného prvku do druhého náboja zostáva konštantné počas celého procesu.
Z toho možno usudzovať, že poplatky nie sú sa vytvárajú a nezanikajú, ale iba „tečú“ z jedného tela do druhého alebo sa v ňom pohybujú. Toto je podstata zákona zachovania elektrických nábojov. Počas trenia mnohé materiály podliehajú elektrifikácii – ebonit, sklo a mnohé ďalšie. V mnohých priemyselných odvetviach (textilný, papierenský a iné) je prítomnosť statickej elektriny vážnym technickým problémom, pretože elektrifikácia prvkov spôsobená trením papiera, tkaniny alebo iných výrobných produktov o časti strojov môže spôsobiť požiare a výbuchy.
Zákon zachovania náboja možno formulovať stručnejšie - v izolovanom systéme zostáva algebraický súčet nabitých prvkov konštantný:
Tento zákon platí aj pre vzájomné premeny rôznych elementárnych častíc, ktoré tvoria atóm a jadro ako celok.
Elektrostatika - časť, ktorá študuje statické (pevné) náboje a s nimi spojené elektrické polia.
Pohyb nábojov buď chýba, alebo prebieha tak pomaly, že náboje vznikajú pri pohybe magnetické polia bezvýznamný. Sila interakcie medzi nábojmi je určená len ich vzájomným usporiadaním. Energia elektrostatickej interakcie je teda potenciálna energia.
Napriek hojnosti rôzne látky v prírode existujú iba dva druhy elektrických nábojov: náboje, ako sú tie, ktoré sa objavujú na skle otretom o hodváb, a náboje podobné tým, ktoré sa objavujú na jantáre otieranom o srsť. Prvé sa nazývali kladné, druhé záporné náboje. Pomenoval ho Benjamin Franklin v roku 1746.
Vo všeobecnosti je náboj atómu akejkoľvek látky rovný nule, pretože kladný náboj atómového jadra je kompenzovaný opačným nábojom elektrónových obalov atómu. Veľmi silná interakcia medzi nábojmi prakticky vylučuje spontánny výskyt nabitých makroskopických telies. Sila Coulombovej príťažlivosti medzi elektrónom a protónom v atóme vodíka je teda 1039-krát väčšia ako ich gravitačná interakcia.
Je známe, že podobné náboje sa navzájom odpudzujú a na rozdiel od nábojov sa priťahujú. Ďalej, ak privediete nabité telo (s akýmkoľvek nábojom) na svetlo - nenabité, potom medzi nimi bude príťažlivosť - jav elektrifikácia pľúcnym telom cez vplyv. Na konci najbližšie k nabitému telesu sa objavia náboje opačného znamienka (indukované náboje), tento jav sa nazýva elektrostatická indukcia.
Skúsenosti ukazujú, že objavenie sa náboja na akomkoľvek telese je sprevádzané objavením sa náboja rovnakej veľkosti, ale s opačným znamienkom, na inom telese. Napríklad, keď sa sklenená tyčinka otiera o hodváb, obe telá sa nabijú: tyčinka je záporná, hodváb je kladný.
Teda všetci proces nabíjania existuje proces separácie náboja. Súčet poplatkov sa nemení, poplatky sa iba prerozdeľujú. to znamená zákon zachovania náboja - jeden zo základných prírodných zákonov, sformulovaný v roku 1747 B. Franklinom a potvrdený v roku 1843 M. Faradayom: algebraický súčet nábojov vznikajúcich pri akomkoľvek elektrickom procese na všetkých telesách, ktoré sa tohto procesu zúčastňujú, je vždy rovný nule . Alebo kratšie: celkový elektrický náboj uzavretého systému sa nemení .
(K dispozícii sú ukážky na témy „Zachovanie náboja“ a „Druhy náboja“.).
Elektrické náboje neexistujú samy o sebe, ale sú vnútornými vlastnosťami elementárnych častíc - elektrónov, protónov atď.
Empiricky v roku 1914 ukázal americký fyzik R. Milliken že elektrický náboj je diskrétny
. Náboj akéhokoľvek telesa je celočíselným násobkom elementárny elektrický náboj
.
| , |
Kde n je celé číslo. Electron a protón sú nositeľmi elementárnych záporných a kladných nábojov.
Napríklad naša Zem má záporný náboj C, ten sa zistí meraním sily elektrostatického poľa v zemskej atmosfére.
Veľký prínos k štúdiu javov elektrostatiky priniesol slávny francúzsky vedec C. Coulomb. V roku 1785 experimentálne stanovil zákon interakcie pevný bod elektrické náboje.
Elektrodynamika- náuka o vlastnostiach elektromagnetického poľa.
Elektromagnetické pole- je určená pohybom a interakciou nabitých častíc.
Prejav elektrického / magnetického poľa- toto je pôsobenie elektrických / magnetických síl:
1) trecie sily a elastické sily v makrokozme;
2) pôsobenie elektrických / magnetických síl v mikrokozme (štruktúra atómu, adhézia atómov na molekuly, premena elementárnych častíc)
Objav elektrického / magnetického poľa- J. Maxwell.
ELEKTROSTATIKA
Odvetvie elektrodynamiky, ktoré študuje elektricky nabité telesá v pokoji.
Elementárne častice môže mať email náboj, potom sa nazývajú nabité;
- interagujú navzájom silami, ktoré závisia od vzdialenosti medzi časticami, ale mnohonásobne prevyšujú sily vzájomnej gravitácie (táto interakcia sa nazýva elektromagnetická).
Nabíjačka- fyzikálne množstvo, určuje intenzitu elektromagnetických interakcií.
Existujú 2 znaky elektrických nábojov: kladné a záporné.
Častice s podobným nábojom sa odpudzujú a častice s opačným nábojom sa priťahujú.
Protón má kladný náboj, elektrón záporný náboj a neutrón je elektricky neutrálny.
elementárny náboj- minimálny poplatok, ktorý nemožno rozdeliť.
Ako vysvetliť prítomnosť elektromagnetických síl v prírode? Všetky telesá obsahujú nabité častice.
V normálnom stave sú telesá elektricky neutrálne (pretože atóm je neutrálny) a elektromagnetické sily sa neobjavujú.
Telo nabité, ak má prebytok poplatkov akéhokoľvek znamenia:
negatívne nabité - ak je prebytok elektrónov;
kladne nabitý - ak je nedostatok elektrónov.
Elektrifikácia tiel- to je jeden zo spôsobov, ako získať nabité telesá napríklad kontaktom).
V tomto prípade sú obe telesá nabité a náboje majú opačné znamienko, ale rovnakú veľkosť.
V uzavretom systéme zostáva algebraický súčet nábojov všetkých častíc nezmenený.
(... ale nie počet nabitých častíc, pretože dochádza k premenám elementárnych častíc).
uzavretý systém- sústava častíc, do ktorej nabité častice zvonku nevstupujú a nevychádzajú.
Základný zákon elektrostatiky.
Sila interakcie dvoch bodových nehybných nabitých telies vo vákuu je priamo úmerná súčinu nábojových modulov a nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi.
Kedy telesá sa považujú za bodové? - ak je vzdialenosť medzi nimi mnohonásobná viac veľkostí tel.
Ak majú dve telesá elektrický náboj, potom interagujú podľa Coulombovho zákona.
Jednotka elektrického náboja: 1 C je náboj, ktorý prejde za 1 sekundu prierezom vodiča pri sile prúdu 1 A
1 C - veľmi veľký náboj
Elementárny náboj:
Je zvykom písať koeficient proporcionality v Coulombovom zákone vo vákuu vo forme
kde je elektrická konštanta
Coulombov zákon pre veľkosť sily interakcie nábojov v ľubovoľnom prostredí (v SI):
Dielektrická konštanta média charakterizuje elektrické vlastnostiživotné prostredie. vo vákuu
Coulombova sila teda závisí od vlastností prostredia medzi nabitými telesami.
Elektrostatika a zákony jednosmerného prúdu - Cool fyzika