Електрични набој и његова својства

Физички процеси који се одвијају у природи нису увек објашњени дејством закона молекуларно-кинетичке теорије, механике или термодинамике. Постоје и електромагнетне силе које делују на даљину и не зависе од телесне тежине.

Њихове манифестације су први пут описане у радовима древних научника из Грчке, када су ћилибаром, трљане о вуну, привлачиле светлост, мале честице појединачних супстанци.

Историјски допринос научника развоју електродинамике

Експерименте са ћилибаром детаљно је проучавао енглески истраживач Вилијам Хилберт... Последњих година 16. века он је приказао свој рад и дефинисао објекте способне да привлаче друга тела из даљине термином „наелектрисани“.

Француски физичар Шарл Дифе установио је постојање наелектрисања супротних знакова: неки су настали трљањем стаклених предмета о свилену тканину, а други - смоле о вуну. Тако их је звао: стакло и смола. Након завршеног истраживања, Бенџамин Френклин је увео концепт негативних и позитивних наелектрисања.

Чарлс Висулка остварује могућност мерења јачине наелектрисања тако што дизајнира торзиону вагу сопственог изума.

Роберт Миликен је на основу серије експеримената установио дискретну природу електричних наелектрисања било које супстанце, доказујући да се оне састоје од одређеног броја елементарних честица. (Не треба га мешати са другим концептом овог појма — фрагментација, дисконтинуитет.)

Радови ових научника послужили су као основа савременог знања о процесима и појавама које се дешавају у електричним и магнетним пољима створеним електричним наелектрисањем и њиховим кретањем, које проучава електродинамика.

Одређивање накнада и принципа њихове интеракције

Електрични набој карактерише својства супстанци које им пружају могућност стварања електричних поља и интеракције у електромагнетним процесима. Назива се и количином електричне енергије и дефинише се као физичка скаларна величина. Симболи "к" или "К" се користе за означавање наелектрисања, а у мерењима се користи јединица "Пендант", названа по француском научнику који је развио јединствену технику.

Створио је уређај, у чијем су телу биле лоптице окачене на танки конац од кварца. Они су на одређени начин били оријентисани у простору и њихов положај је забележен на степенованој скали са једнаким поделама.

Кроз посебну рупу на поклопцу, до ових куглица је доведена још једна лопта са додатним пуњењем. Настале силе интеракције приморале су лоптице да се скрену, да ротирају свој замах. Разлика у очитавању скале пре и после пуњења омогућила је процену количине електричне енергије у узорцима за тестирање.

Наелектрисање од 1 кулона се у СИ систему карактерише струјом од 1 ампера која пролази кроз попречни пресек жице за време које је једнако 1 секунди.

Модерна електродинамика дели сва електрична наелектрисања на:

• позитивно;

• негативан.

Када су у међусобној интеракцији, развијају силе чији правац зависи од постојећег поларитета.

Набоји истог типа, позитивни или негативни, увек се одбијају у супротним смеровима, тежећи да се удаљавају једно од другог што је више могуће.А за наелектрисања супротних знакова постоје силе које теже да их споје и уједине у једну. .

Принцип суперпозиције

Када постоји неколико наелектрисања у одређеном обиму, за њих функционише принцип суперпозиције.

Његово значење је да свако наелектрисање на одређени начин, према горе наведеном методу, ступа у интеракцију са свим осталима, привлачећи супротности и одбијајући их од сличних. На пример, на позитивно наелектрисање к1 утичу сила привлачења Ф31 на негативно наелектрисање к3 и сила одбијања Ф21 из к2.

Резултујућа сила Ф1 која делује на к1 одређена је геометријским збиром вектора Ф31 и Ф21. (Ф1 = Ф31 + Ф21).

Исти метод се користи за одређивање резултујућих сила Ф2 и Ф3 на наелектрисања к2 и к3, респективно.

Користећи принцип суперпозиције, закључено је да за одређени број наелектрисања у затвореном систему између свих његових тела делују константне електростатичке силе, а потенцијал у било којој одређеној тачки у овом простору једнак је збиру потенцијала свих посебно наплаћене накнаде.

Рад ових закона потврђују створени уређаји електроскоп и електрометар који имају заједнички принцип рада.

Електроскоп се састоји од два идентична танка листа фолије окачених у изолованом простору на проводној нити причвршћеној за металну куглу. У нормалном стању, наелектрисања не делују на ову куглицу, па латице слободно висе у простору унутар сијалице уређаја.

Како се наелектрисање може преносити између тела

Ако набијено тело, као што је штап, доведете до лопте електроскопа, онда ће наелектрисање проћи кроз куглицу дуж проводне нити до латица. Они ће примити исти набој и почети да се удаљавају један од другог под углом пропорционалним количини примењене струје.

Електрометар има исту основну структуру, али постоје мале разлике: једна латица је фиксирана непомично, а друга се удаљава од ње и опремљена је стрелицом која вам омогућава да очитате степенасту скалу.

Средњи носачи се могу користити за пренос наелектрисања са удаљеног стационарног и наелектрисаног тела на електрометар.

Мерења која се врше електрометром немају високу класу тачности и на основу њих је тешко анализирати силе које делују између наелектрисања. Кулонова торзијска вага је погоднија за њихово проучавање. Користили су кугле пречника много мањег од њихове удаљености једна од друге. Имају својства тачкастих наелектрисања — наелектрисаних тела чије димензије не утичу на тачност уређаја.

Мерења која је извршио Куломб потврдила су његову претпоставку да се тачкасто наелектрисање преноси са наелектрисаног тела на исто по својствима и маси, али ненаелектрисано на такав начин да је равномерно распоређено између њих, смањујући фактор 2 на извору.На овај начин је било могуће смањити износ накнаде за два, три и друга пута.

Силе које постоје између стационарних електричних наелектрисања називају се Куломбичке или статичке интеракције. Њих проучава електростатика, која је једна од грана електродинамике.

Врсте електричних носача набоја

Савремена наука сматра најмању негативно наелектрисану честицу електроном, а позитивно — позитроном... Имају исту масу 9,1 × 10-31 килограм. Протон честице има само једно позитивно наелектрисање и масу од 1,7 × 10-27 килограма. У природи, број позитивних и негативних наелектрисања је уравнотежен.

У металима се ствара кретање електрона електрична енергија, а у полупроводницима су његови носиоци наелектрисања електрони и рупе.

У гасовима, струја се формира кретањем јона — наелектрисаних неелементарних честица (атома или молекула) са позитивним наелектрисањем, који се називају катјони, или негативни — ањони.

Јони се формирају од неутралних честица.

Позитивно наелектрисање се ствара у честици која је изгубила електрон под утицајем снажног електричног пражњења, светлосног или радиоактивног зрачења, струјања ветра, кретања водених маса или низа других разлога.

Негативни јони се формирају од неутралних честица које су додатно добиле електрон.

Употреба јонизације у медицинске сврхе и свакодневни живот

Истраживачи су одавно приметили способност негативних јона да утичу на људско тело, побољшају потрошњу кисеоника у ваздуху, брже га испоручују ткивима и ћелијама и убрзају оксидацију серотонина.Све ово у комплексу значајно повећава имунитет, побољшава расположење, ублажава бол.

Први јонизатор који се користио за лечење људи назван је лустери Чижевског, у част совјетског научника који је створио уређај који има благотворно дејство на здравље људи.

У савременим електричним апаратима за рад у кућном окружењу можете пронаћи уграђене јонизаторе у усисиваче, овлаживаче ваздуха, фен за косу, фен...

Специјални јонизатори ваздуха пречишћавају његов састав, смањују количину прашине и штетних нечистоћа.

Јонизатори воде су у стању да смање количину хемијских реагенса у свом саставу. Користе се за чишћење базена и језера, засићујући воду јонима бакра или сребра који смањују раст алги, уништавају вирусе и бактерије.

Корисни термини и дефиниције

Шта је запремински електрични набој

Ово је електрични набој распоређен по целој запремини.

Шта је површински електрични набој

То је електрични набој за који се сматра да је распоређен по површини.

Шта је линеарни електрични набој

То је електрични набој за који се сматра да је распоређен дуж линије.

Колика је запреминска густина електричног набоја

То је скаларна величина која карактерише расподелу запреминског електричног наелектрисања, једнака граници односа запреминског наелектрисања према запреминском елементу у коме је распоређен када овај елемент запремине тежи нули.

Колика је површинска густина електричног наелектрисања

То је скаларна величина која карактерише дистрибуцију површинског електричног наелектрисања, једнака граници односа површинског електричног набоја према елементу површине на коме је распоређен када овај површински елемент тежи нули.

Шта је линеарна густина електричног наелектрисања

То је скаларна величина која карактерише дистрибуцију линеарног електричног набоја, једнака граници односа линеарног електричног набоја према елементу дужине линије дуж које је ово наелектрисање распоређено када овај елемент дужине тежи нули .

Шта је електрични дипол

То је скуп електричних наелектрисања у две тачке једнаке по величини и супротног знака и који се налазе на веома малој удаљености једно од другог у поређењу са растојањем од њих до тачака посматрања.

Колики је електрични момент електричног дипола

То је векторска величина једнака производу апсолутне вредности једног од наелектрисања дипола и растојања између њих и усмерена од негативног ка позитивном наелектрисању.

Колики је електрични момент тела

То је векторска величина једнака геометријском збиру електричних момената свих дипола који чине тело које се разматра. На сличан начин се дефинише и „електрични момент дате запремине материје“.