რა არის ელემენტარული მუხტი? ელემენტარული ელექტრული მუხტი

გერმანელმა ფიზიკოსმა და ფიზიოლოგმა გ.ჰელმჰოლცმა ყურადღება გაამახვილა იმაზე, რომ მუხტები, რომლებსაც იონები ატარებენ ელექტროლიზის ფენომენის დროს, არის Cl-ის ტოლი გარკვეული მნიშვნელობის მთელი რიცხვი. თითოეული მონოვალენტური იონი ატარებს ასეთ მუხტს. ნებისმიერი ორვალენტიანი იონი ატარებს მუხტს ტოლი Cl და ასე შემდეგ. ჰელმჰოლცმა დაასკვნა, რომ მუხტი Cl არის ელექტროენერგიის მინიმალური რაოდენობა, რომელიც არსებობს ბუნებაში. ამ მუხტს ელემენტარული მუხტი ეწოდება. მაგალითად, ქლორის და იოდის ანიონებს აქვთ ერთი უარყოფითი ელემენტარული მუხტი, ხოლო მონოვალენტური კათიონები, მაგალითად, წყალბადი, კალიუმი, აქვთ ერთი დადებითი ელემენტარული მუხტი.

ელექტროლიზთან დაკავშირებულ ფენომენებში მეცნიერებმა პირველად აღმოაჩინეს ელექტროენერგიის დისკრეტული ბუნება და შეძლეს დაედგინათ ელემენტარული მუხტის სიდიდე.

ცოტა მოგვიანებით, ირლანდიელმა დ. სტოუნმა ისაუბრა ატომის შიგნით ელემენტარული მუხტის არსებობაზე. მან შესთავაზა ამ ელემენტარულ მუხტს ეწოდოს ელექტრონი. ელექტრონის მუხტის რაოდენობას ხშირად აღნიშნავენ e ან .

სხეულის დამუხტვისას მასზე ვქმნით ელექტრონების სიჭარბეს ან დეფიციტს მათ ნორმალურ რაოდენობასთან შედარებით, რომლის დროსაც სხეულს არ აქვს მუხტი. ამ შემთხვევაში ელექტრონებს იღებენ სხვა სხეულიდან ან ამოღებულნი არიან დამუხტული სხეულიდან, მაგრამ არ ნადგურდებიან და არ იქმნება. მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ სხეულების დამუხტვისა და განმუხტვის პროცესი არის ელექტრონების გადანაწილების პროცედურა, ხოლო მათი საერთო რაოდენობა არ იცვლება.

როდესაც დამუხტული გამტარი უკავშირდება დაუმუხტველს, მუხტი გადანაწილდება ორივე სხეულს შორის. დავუშვათ, რომ ერთი სხეული ატარებს უარყოფით მუხტს, ის დაკავშირებულია დაუმუხტავ სხეულთან. დამუხტული სხეულის ელექტრონები, ურთიერთსაწინააღმდეგო ძალების გავლენით, გადადიან დაუმუხტავ სხეულში. ამ შემთხვევაში, პირველი სხეულის მუხტი მცირდება, მეორის მუხტი იზრდება, სანამ წონასწორობა არ მოხდება.

თუ დადებითი და უარყოფითი მუხტები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, ისინი ანადგურებენ ერთმანეთს. ეს ნიშნავს, რომ თანაბარი სიდიდის უარყოფითი და დადებითი მუხტების გაერთიანებით მივიღებთ დაუმუხტველ სხეულს.

როდესაც სხეულები ელექტრიფიცირებულია ხახუნის გამოყენებით, ასევე ხდება მუხტების გადანაწილება. ამის მთავარი მიზეზი არის ზოგიერთი ელექტრონის გადატანა სხეულების მჭიდრო კონტაქტის დროს ერთი სხეულიდან მეორეზე.

მილიკანისა და იოფის ექსპერიმენტები, რომლებიც ადასტურებენ ელექტრონის არსებობას

ემპირიულად ელექტრონის მიერ გადატანილი ელემენტარული მუხტის არსებობა დაამტკიცა ამერიკელმა მეცნიერმა რ.მილიკანმა. მან გაზომა ნავთობის წვეთების სიჩქარე ერთგვაროვან ელექტრულ ველში, ორ ელექტრო ფირფიტას შორის. წვეთი იტენებოდა. მეცნიერმა შეადარა წვეთის მოძრაობის სიჩქარე მუხტის გარეშე და იგივე წვეთი მუხტთან. ფირფიტებს შორის ველის სიძლიერის გაზომვით განისაზღვრა ვარდნის მუხტი.

ა.ფ. აიოფმა ჩაატარა მსგავსი ექსპერიმენტები, მაგრამ ამავე დროს გამოიყენა ლითონის მტვრის ნაწილაკები კვლევის ობიექტად. ფირფიტებს შორის ველის სიძლიერის შეცვლით, იოფმა მიიღო თანასწორობა მიზიდულობის ძალასა და კულონის ძალას შორის, ხოლო მტვრის ნაწილაკი უმოძრაოდ დარჩა. როდესაც მტვრის მარცვალი ულტრაიისფერი შუქით იყო განათებული, მისი მუხტი შეიცვალა. გრავიტაციის კომპენსაციის მიზნით, შეიცვალა ველის სიძლიერე. ასე მიიღო მეცნიერმა ის რაოდენობა, რომლითაც შეიცვალა მტვრის ნაწილაკების მუხტი.

ემპირიულად ნაჩვენებია, რომ მტვრის ნაწილაკებისა და წვეთების მუხტი ყოველთვის მკვეთრად იცვლება. გადასახადის მინიმალური ცვლილება უდრის:

პრობლემის გადაჭრის მაგალითები

მაგალითი 1

მაგალითი 2

ელემენტარული ელექტრული მუხტი არის ფუნდამენტური ფიზიკური მუდმივი, ელექტრული მუხტის მინიმალური ნაწილი (კვანტი). უდრის დაახლოებით

e=1.602 176 565 (35) 10 ?19 C

ერთეულების საერთაშორისო სისტემაში (SI). მჭიდროდ არის დაკავშირებული წვრილი სტრუქტურის მუდმივთან, რომელიც აღწერს ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებას.

”ნებისმიერი ექსპერიმენტულად დაკვირვებული ელექტრული მუხტი ყოველთვის არის ელემენტარულის ჯერადი”- ეს ვარაუდი გამოთქვა ბ. ფრანკლინმა 1752 წელს და შემდგომში არაერთხელ იქნა გამოცდილი ექსპერიმენტულად. ელემენტარული მუხტი პირველად ექსპერიმენტულად გაზომა მილიკანმა 1910 წელს.

ის ფაქტი, რომ ელექტრული მუხტი ბუნებაში ჩნდება მხოლოდ ელემენტარული მუხტების მთელი რიცხვის სახით, შეიძლება ეწოდოს ელექტრული მუხტის კვანტიზაცია. ამავდროულად, კლასიკურ ელექტროდინამიკაში მუხტის კვანტიზაციის მიზეზების საკითხი არ განიხილება, რადგან მუხტი არის გარე პარამეტრი და არა დინამიური ცვლადი. დამაკმაყოფილებელი ახსნა იმისა, თუ რატომ უნდა მოხდეს მუხტის კვანტიზაცია, ჯერ არ არის ნაპოვნი, მაგრამ არაერთი საინტერესო დაკვირვება უკვე მიღებულია.

• · თუ ბუნებაში არსებობს მაგნიტური მონოპოლი, მაშინ, კვანტური მექანიკის მიხედვით, მისი მაგნიტური მუხტი გარკვეულ თანაფარდობაში უნდა იყოს რომელიმე შერჩეული ელემენტარული ნაწილაკების მუხტთან. აქედან ავტომატურად გამომდინარეობს, რომ მხოლოდ მაგნიტური მონოპოლის არსებობა იწვევს მუხტის კვანტიზაციას. თუმცა, ბუნებაში მაგნიტური მონოპოლის აღმოჩენა შეუძლებელი იყო.
• · თანამედროვე ნაწილაკების ფიზიკაში მუშავდება სხვა მოდელები, რომლებშიც ყველა ცნობილი ფუნდამენტური ნაწილაკი აღმოჩნდება ახალი, კიდევ უფრო ფუნდამენტური ნაწილაკების მარტივი კომბინაციები. ამ შემთხვევაში, დაკვირვებული ნაწილაკების მუხტის კვანტიზაცია გასაკვირი არ არის, რადგან ის წარმოიქმნება "კონსტრუქციით".

ასევე შესაძლებელია, რომ დაკვირვებული ნაწილაკების ყველა პარამეტრი აღწერილი იყოს ველის ერთიანი თეორიის ფარგლებში, რომლის მიდგომებიც ამჟამად მუშავდება. ასეთ თეორიებში, ნაწილაკების ელექტრული მუხტის სიდიდე უნდა გამოითვალოს ფუნდამენტური პარამეტრების უკიდურესად მცირე რაოდენობით, რაც შესაძლოა დაკავშირებული იყოს ულტრამოკლე დისტანციებზე სივრცე-დროის სტრუქტურასთან. თუ ასეთი თეორია აშენდება, მაშინ ის, რასაც ჩვენ დავაკვირდებით, როგორც ელემენტარული ელექტრული მუხტი, აღმოჩნდება სივრცე-დროის რაღაც დისკრეტული ინვარიანტი. ეს მიდგომა შემუშავებულია, მაგალითად, S. Bilson-Thompson-ის მოდელში, რომელშიც სტანდარტული მოდელის ფერმიონები ინტერპრეტირებულია, როგორც სივრცე-დროის სამი ლენტი, რომელიც შეკრულია ლენტში და ელექტრული მუხტი (უფრო ზუსტად, მესამე. მას) შეესაბამება 180°-ით დაგრეხილ ლენტს. თუმცა, მიუხედავად ასეთი მოდელების ელეგანტურობისა, კონკრეტული ზოგადად მიღებული შედეგები ამ მიმართულებით ჯერ არ არის მიღებული.

ელემენტარული ელექტრული მუხტი ელემენტარული ელექტრული მუხტი

(ე), მინიმალური ელექტრული მუხტი, დადებითი ან უარყოფითი, რომლის სიდიდე ე≈4.8·10 -10 SGSE ერთეული, ან 1.6·10 -19 კლ. თითქმის ყველა დამუხტულ ელემენტარულ ნაწილაკს აქვს მუხტი + ეან - ე(გამონაკლისია ზოგიერთი რეზონანსი მუხტით, რომელიც არის მრავალჯერადი ე); ნაწილაკები წილადი ელექტრული მუხტით არ შეიმჩნევა, თუმცა ძლიერი ურთიერთქმედების თანამედროვე თეორიაში - კვანტურ ქრომოდინამიკაში - ვარაუდობენ კვარკების არსებობას - ნაწილაკები მუხტით 1/3-ის ჯერადი. ე.

ELEMENTARY ELECTRIC CHARGE ( ე), მინიმალური ელექტრული მუხტი, დადებითი ან უარყოფითი, ელექტრონის მუხტის ტოლი.
ვარაუდი, რომ ექსპერიმენტში დაფიქსირებული ნებისმიერი ელექტრული მუხტი ყოველთვის არის ელემენტარული მუხტის ჯერადი, გამოთქვა ბ. ფრანკლინმა. (სმ.ფრანკლინი ბენჯამინი) 1752 წელს მ.ფარადეის ექსპერიმენტების წყალობით (სმ.ფარადეი მაიკლ)ელექტროლიზის მიხედვით, ელემენტარული მუხტის სიდიდე გამოითვალა 1834 წელს. ელემენტარული ელექტრული მუხტის არსებობაზე ასევე მიუთითა 1874 წელს ინგლისელმა მეცნიერმა ჯ.სტოუნიმ. მან ასევე შემოიტანა "ელექტრონის" კონცეფცია ფიზიკაში და შესთავაზა მეთოდი ელემენტარული მუხტის მნიშვნელობის გამოსათვლელად. პირველად, ელემენტარული ელექტრული მუხტი ექსპერიმენტულად გაზომა რ. მილიკანმა (სმ.მილიკენი რობერტ ენდრიუსი) 1908 წელს
ბუნებაში ელემენტარული ელექტრული მუხტის მატერიალური მატარებლები არის დამუხტული ელემენტარული ნაწილაკები (სმ. ELEMENTARY PARTICLES).
Ელექტრული მუხტი (სმ.ᲔᲚᲔᲥᲢᲠᲣᲚᲘ ᲛᲣᲮᲢᲘ)ნებისმიერი მიკროსისტემის და მაკროსკოპული სხეულების ყოველთვის ტოლია სისტემაში შემავალი ელემენტარული მუხტების ალგებრული ჯამის, ანუ e (ან ნულის) მნიშვნელობის მთელი რიცხვი.
ელემენტარული ელექტრული მუხტის აბსოლუტური მნიშვნელობის ამჟამად დადგენილი მნიშვნელობა (სმ. ELEMENTARY ELECTRIC CHARGE)არის e = (4.8032068 0.0000015) . 10 -10 SGSE ერთეული, ანუ 1.60217733. 10-19 კლასი. ფორმულის გამოყენებით გამოთვლილი ელემენტარული ელექტრული მუხტის მნიშვნელობა, გამოხატული ფიზიკური მუდმივებით, იძლევა ელემენტარული ელექტრული მუხტის მნიშვნელობას: e = 4.80320419(21) . 10 -10, ან: e = 1.602176462(65). 10-19 კლასი.
ითვლება, რომ ეს მუხტი ჭეშმარიტად ელემენტარულია, ანუ ის არ შეიძლება დაიყოს ნაწილებად და ნებისმიერი ობიექტის მუხტები მისი მთელი რიცხვებია. ელემენტარული ნაწილაკების ელექტრული მუხტი მისი ფუნდამენტური მახასიათებელია და არ არის დამოკიდებული საცნობარო სისტემის არჩევანზე. ელემენტარული ელექტრული მუხტი ზუსტად უდრის ელექტრონის, პროტონის და თითქმის ყველა სხვა დამუხტული ელემენტარული ნაწილაკების ელექტრული მუხტის მნიშვნელობას, რომლებიც, ამრიგად, ბუნებაში ყველაზე მცირე მუხტის მატერიალური მატარებლები არიან.
არსებობს დადებითი და უარყოფითი ელემენტარული ელექტრული მუხტი, ხოლო ელემენტარულ ნაწილაკსა და მის ანტინაწილაკს აქვთ საპირისპირო ნიშნების მუხტები. ელემენტარული უარყოფითი მუხტის მატარებელია ელექტრონი, რომლის მასა არის მე = 9,11. 10-31 კგ. ელემენტარული დადებითი მუხტის მატარებელია პროტონი, რომლის მასა არის mp = 1,67. 10-27 კგ.
ის ფაქტი, რომ ელექტრული მუხტი ბუნებაში ჩნდება მხოლოდ ელემენტარული მუხტების მთელი რიცხვის სახით, შეიძლება ეწოდოს ელექტრული მუხტის კვანტიზაცია. თითქმის ყველა დამუხტულ ელემენტარულ ნაწილაკს აქვს მუხტი e - ან e + (გამონაკლისია ზოგიერთი რეზონანსი მუხტით, რომელიც არის e-ის ჯერადი); ნაწილაკები წილადი ელექტრული მუხტით არ შეიმჩნევა, თუმცა ძლიერი ურთიერთქმედების თანამედროვე თეორიაში - კვანტურ ქრომოდინამიკაში - ნაწილაკების - კვარკების - 1/3-ზე გაყოფილი მუხტების არსებობა ვარაუდობენ. ე.
ელემენტარული ელექტრული მუხტი არ შეიძლება განადგურდეს; ეს ფაქტი წარმოადგენს მიკროსკოპულ დონეზე ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონის შინაარსს. ელექტრული მუხტი შეიძლება გაქრეს და კვლავ გამოჩნდეს. თუმცა, საპირისპირო ნიშნების ორი ელემენტარული მუხტი ყოველთვის ჩნდება ან ქრება.
ელემენტარული ელექტრული მუხტის სიდიდე არის ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების მუდმივი და შედის მიკროსკოპული ელექტროდინამიკის ყველა განტოლებაში.

ელექტრონი არის ელემენტარული ნაწილაკი, რომელიც მატერიის აგებულების ერთ-ერთი მთავარი ერთეულია. ელექტრონის მუხტი უარყოფითია. ყველაზე ზუსტი გაზომვები გაკეთდა მეოცე საუკუნის დასაწყისში მილიკანმა და იოფემ.

ელექტრონის მუხტი უდრის მინუს 1,602176487 (40)*10 -1 9 C.

სხვა უმცირესი ნაწილაკების ელექტრული მუხტი იზომება ამ მნიშვნელობით.

ელექტრონის ზოგადი კონცეფცია

ნაწილაკების ფიზიკა ამბობს, რომ ელექტრონი განუყოფელია და არ აქვს სტრუქტურა. ის ჩართულია ელექტრომაგნიტურ და გრავიტაციულ პროცესებში და მიეკუთვნება ლეპტონების ჯგუფს, ისევე როგორც მისი ანტინაწილაკი, პოზიტრონი. სხვა ლეპტონებს შორის მას აქვს ყველაზე მსუბუქი წონა. თუ ელექტრონები და პოზიტრონები ერთმანეთს ეჯახებიან, ეს იწვევს მათ განადგურებას. ასეთი წყვილი შეიძლება წარმოიშვას ნაწილაკების გამა კვანტურიდან.

სანამ ნეიტრინოებს გაზომავდნენ, ელექტრონი ითვლებოდა ყველაზე მსუბუქ ნაწილაკად. კვანტურ მექანიკაში იგი კლასიფიცირდება როგორც ფერმიონი. ელექტრონს ასევე აქვს მაგნიტური მომენტი. თუ მასში პოზიტრონიც შედის, მაშინ პოზიტრონი იყოფა დადებითად დამუხტულ ნაწილაკად, ხოლო ელექტრონს ნეგატრონი ეწოდება, როგორც უარყოფითი მუხტის მქონე ნაწილაკი.

ელექტრონების შერჩეული თვისებები

ელექტრონები კლასიფიცირდება როგორც ლეპტონების პირველი თაობა, ნაწილაკების და ტალღების თვისებებით. თითოეული მათგანი დაჯილდოებულია კვანტური მდგომარეობით, რომელიც განისაზღვრება ენერგიის გაზომვით, სპინის ორიენტაციისა და სხვა პარამეტრებით. მისი კუთვნილება ფერმიონებთან ვლინდება ორი ელექტრონის ერთსა და იმავე კვანტურ მდგომარეობაში ყოფნის შეუძლებლობის გამო (პაულის პრინციპის მიხედვით).

იგი შესწავლილია ისევე, როგორც პერიოდული კრისტალური პოტენციალის კვაზინაწილაკი, რომლის ეფექტური მასა შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს მოსვენებულ მდგომარეობაში მყოფი მასისგან.

ელექტრონების მოძრაობით ხდება ელექტრული დენი, მაგნეტიზმი და თერმული ემფ. მოძრაობისას ელექტრონის მუხტი ქმნის მაგნიტურ ველს. თუმცა, გარე მაგნიტური ველი ახვევს ნაწილაკს სწორი მიმართულებიდან. აჩქარებისას ელექტრონი იძენს ენერგიის შთანთქმის ან გამოსხივების უნარს ფოტონის სახით. მისი სიმრავლე შედგება ელექტრონული ატომური ჭურვისაგან, რომელთა რაოდენობა და მდებარეობა განსაზღვრავს ქიმიურ თვისებებს.

ატომური მასა ძირითადად შედგება ბირთვული პროტონებისა და ნეიტრონებისგან, ხოლო ელექტრონების მასა შეადგენს მთლიანი ატომის წონის დაახლოებით 0,06%-ს. ელექტრული კულონის ძალა არის ერთ-ერთი მთავარი ძალა, რომელსაც შეუძლია ელექტრონი ბირთვთან ახლოს დაიჭიროს. მაგრამ როდესაც მოლეკულები იქმნება ატომებისგან და წარმოიქმნება ქიმიური ბმები, ელექტრონები გადანაწილდებიან ახალ წარმოქმნილ სივრცეში.

ნუკლეონები და ჰადრონები მონაწილეობენ ელექტრონების გამოჩენაში. რადიოაქტიური თვისებების მქონე იზოტოპებს შეუძლიათ ელექტრონების გამოსხივება. ლაბორატორიებში ამ ნაწილაკების შესწავლა შესაძლებელია სპეციალური ინსტრუმენტების გამოყენებით და, მაგალითად, ტელესკოპებს შეუძლიათ მათგან გამოსხივების აღმოჩენა პლაზმის ღრუბლებში.

გახსნა

ელექტრონი აღმოაჩინეს გერმანელმა ფიზიკოსებმა მეცხრამეტე საუკუნეში, როდესაც ისინი სწავლობდნენ სხივების კათოდური თვისებებს. შემდეგ სხვა მეცნიერებმა დაიწყეს მისი უფრო დეტალური შესწავლა, აიყვანეს ცალკე ნაწილაკების რანგში. შესწავლილი იქნა რადიაცია და მასთან დაკავშირებული სხვა ფიზიკური მოვლენები.

მაგალითად, ტომსონის ხელმძღვანელობით ჯგუფმა შეაფასა ელექტრონის მუხტი და კათოდური სხივის მასა, რომელთა ურთიერთობა, როგორც აღმოაჩინეს, არ არის დამოკიდებული მატერიალურ წყაროზე.
და ბეკერელმა აღმოაჩინა, რომ მინერალები დამოუკიდებლად ასხივებენ გამოსხივებას და მათ ბეტა სხივებს შეუძლიათ გადახტომა ელექტრული ველის მოქმედებით, ხოლო მასა და მუხტი ინარჩუნებს იგივე თანაფარდობას, როგორც კათოდური სხივების.

ატომური თეორია

ამ თეორიის თანახმად, ატომი შედგება ბირთვისა და ელექტრონებისგან მის გარშემო, რომლებიც განლაგებულია ღრუბელში. ისინი იმყოფებიან ენერგიის გარკვეულ კვანტიზებულ მდგომარეობებში, რომელთა ცვლილებას თან ახლავს ფოტონების შთანთქმის ან გამოსხივების პროცესი.

Კვანტური მექანიკა

მეოცე საუკუნის დასაწყისში ჩამოყალიბდა ჰიპოთეზა, რომლის მიხედვითაც მატერიალურ ნაწილაკებს აქვთ როგორც თავად ნაწილაკების, ისე ტალღების თვისებები. სინათლე ასევე შეიძლება გამოჩნდეს ტალღის (მას დე ბროლის ტალღას უწოდებენ) და ნაწილაკების (ფოტონების) სახით.

შედეგად ჩამოყალიბდა ცნობილი შრედინგერის განტოლება, რომელიც აღწერდა ელექტრონული ტალღების გავრცელებას. ამ მიდგომას ეწოდა კვანტური მექანიკა. იგი გამოიყენებოდა წყალბადის ატომში ენერგიის ელექტრონული მდგომარეობის გამოსათვლელად.

ელექტრონის ფუნდამენტური და კვანტური თვისებები

ნაწილაკი ავლენს ფუნდამენტურ და კვანტურ თვისებებს.

ფუნდამენტურები მოიცავს მასას (9.109 * 10 -31 კილოგრამი), ელემენტარულ ელექტრულ მუხტს (ანუ დამუხტვის მინიმალურ ნაწილს). დღემდე ჩატარებული გაზომვების მიხედვით, ელექტრონი არ შეიცავს ელემენტებს, რომლებსაც შეუძლიათ მისი ქვესტრუქტურის გამოვლენა. მაგრამ ზოგიერთი მეცნიერი ფიქრობს, რომ ეს არის წერტილის მსგავსი დამუხტული ნაწილაკი. როგორც სტატიის დასაწყისშია მითითებული, ელექტრონული ელექტრული მუხტი არის -1.602 * 10 -19 C.

ნაწილაკად ყოფნისას ელექტრონი შეიძლება ერთდროულად იყოს ტალღა. ექსპერიმენტი ორი ჭრილით ადასტურებს მისი ერთდროულად გავლის შესაძლებლობას ორივე მათგანში. ეს ეწინააღმდეგება ნაწილაკების თვისებებს, სადაც მხოლოდ ერთ ჭრილში გავლა შესაძლებელია ერთდროულად.

ითვლება, რომ ელექტრონებს აქვთ იგივე ფიზიკური თვისებები. ამიტომ, მათი გადაწყობა, კვანტური მექანიკის თვალსაზრისით, არ იწვევს სისტემის მდგომარეობის ცვლილებას. ელექტრონული ტალღის ფუნქცია ანტისიმეტრიულია. ამიტომ, მისი ამონახსნები ქრება, როდესაც იდენტური ელექტრონები მოხვდება იმავე კვანტურ მდგომარეობაში (პაულის პრინციპი).

Ელექტრული მუხტი- ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც ახასიათებს სხეულების უნარს შევიდნენ ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებებში. იზომება კულონებში.

ელემენტარული ელექტრული მუხტი- მინიმალური მუხტი, რომელიც აქვთ ელემენტარულ ნაწილაკებს (პროტონის და ელექტრონის მუხტი).

სხეულს აქვს მუხტი, ნიშნავს, რომ მას აქვს დამატებითი ან დაკარგული ელექტრონები. ეს გადასახადი არის დანიშნული ქ=ნე. (ეს უდრის ელემენტარული მუხტების რაოდენობას).

სხეულის ელექტრიფიკაცია- ელექტრონების ჭარბი და დეფიციტის შექმნა. მეთოდები: ელექტრიფიკაცია ხახუნითდა ელექტრიფიკაცია კონტაქტით.

მონიშნე გამთენიისას d არის სხეულის მუხტი, რომელიც შეიძლება მივიღოთ მატერიალურ წერტილად.

სატესტო მუხტი() – წერტილი, მცირე მუხტი, ყოველთვის დადებითი – გამოიყენება ელექტრული ველის შესასწავლად.

მუხტის შენარჩუნების კანონი:იზოლირებულ სისტემაში ყველა სხეულის მუხტების ალგებრული ჯამი მუდმივია ამ სხეულების ერთმანეთთან ურთიერთქმედებისთვის..

კულონის კანონი:ორ წერტილოვან მუხტს შორის ურთიერთქმედების ძალები პროპორციულია ამ მუხტების ნამრავლის, უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილის კვადრატის, დამოკიდებულია საშუალო თვისებებზე და მიმართულია სწორი ხაზის გასწვრივ, რომელიც აკავშირებს მათ ცენტრებს..

, სად
F/m, Cl 2 /nm 2 – დიელექტრიკული. სწრაფი. ვაკუუმი

- ეხება. დიელექტრიკული მუდმივი (> 1)

- აბსოლუტური დიელექტრიკული გამტარიანობა. გარემო

Ელექტრული ველი- მატერიალური საშუალება, რომლის მეშვეობითაც ხდება ელექტრული მუხტების ურთიერთქმედება.

ელექტრული ველის თვისებები:

ელექტრული ველის მახასიათებლები:

დაძაბულობა(ე) არის ვექტორული სიდიდე, რომელიც ტოლია მოცემულ წერტილში მოთავსებულ ერთეულ საცდელ მუხტზე მოქმედ ძალზე.

გაზომილია N/C-ში.

მიმართულება– იგივე, რაც მოქმედი ძალის.

დაძაბულობა არ არის დამოკიდებულიარც სიძლიერეზე და არც საცდელი მუხტის ზომაზე.

ელექტრული ველების სუპერპოზიცია: რამდენიმე მუხტის მიერ შექმნილი ველის სიძლიერე უდრის თითოეული მუხტის ველის სიძლიერის ვექტორულ ჯამს:

გრაფიკულადელექტრონული ველი წარმოდგენილია დაძაბულობის ხაზების გამოყენებით.

დაძაბულობის ხაზი– ხაზი, რომლის ტანგენტი თითოეულ წერტილში ემთხვევა დაძაბულობის ვექტორის მიმართულებას.

დაძაბულობის ხაზების თვისებები: ისინი არ იკვეთებიან, თითოეულ წერტილში მხოლოდ ერთი ხაზის გაყვანაა შესაძლებელი; ისინი არ იკეტებიან, ტოვებენ დადებით მუხტს და შედიან უარყოფითში, ან იშლება უსასრულობაში.

ველების ტიპები:

ერთიანი ელექტრული ველი– ველი, რომლის ინტენსივობის ვექტორი თითოეულ წერტილში იგივეა სიდიდით და მიმართულებით.

არაერთგვაროვანი ელექტრული ველი– ველი, რომლის ინტენსივობის ვექტორი თითოეულ წერტილში არათანაბარია სიდიდით და მიმართულებით.

მუდმივი ელექტრული ველი– დაძაბულობის ვექტორი არ იცვლება.

ცვლადი ელექტრული ველი- იცვლება დაძაბულობის ვექტორი.

ელექტრული ველის მიერ შესრულებული სამუშაო მუხტის გადასატანად.

სადაც F არის ძალა, S არის გადაადგილება, - კუთხე F და S შორის.

ერთიანი ველისთვის: ძალა მუდმივია.

სამუშაო არ არის დამოკიდებული ტრაექტორიის ფორმაზე; დახურულ გზაზე გადაადგილებისთვის შესრულებული სამუშაო ნულის ტოლია.

არაერთგვაროვანი ველისთვის:

ელექტრული ველის პოტენციალი– სამუშაოს თანაფარდობა, რომელსაც ველი აკეთებს, სატესტო ელექტრული მუხტის უსასრულობამდე გადაადგილებით, ამ მუხტის სიდიდესთან.

-პოტენციალი– ველის ენერგეტიკული მახასიათებელი. იზომება ვოლტებში

Პოტენციური განსხვავება:

თუ
, ეს

, ნიშნავს

-პოტენციური გრადიენტი.

ერთიანი ველისთვის: პოტენციური განსხვავება - ვოლტაჟი:

. იგი იზომება ვოლტებში, მოწყობილობები არის ვოლტმეტრები.

ელექტრო სიმძლავრე- სხეულების ელექტრული მუხტის დაგროვების უნარი; მუხტის თანაფარდობა პოტენციალის მიმართ, რომელიც ყოველთვის მუდმივია მოცემული გამტარისთვის.

.

არ არის დამოკიდებული დამუხტვაზე და არ არის დამოკიდებული პოტენციალზე. მაგრამ ეს დამოკიდებულია გამტარის ზომასა და ფორმაზე; გარემოს დიელექტრიკულ თვისებებზე.

სადაც r არის ზომა,
- სხეულის გარშემო გარემოს გამტარიანობა.

ელექტრო სიმძლავრე იზრდება, თუ რომელიმე ორგანო - გამტარები ან დიელექტრიკები - ახლოს არის.

კონდენსატორი- მოწყობილობა მუხტის დაგროვებისთვის. ელექტრო სიმძლავრე:

ბრტყელი კონდენსატორი- ორი ლითონის ფირფიტა მათ შორის დიელექტრიკით. ბრტყელი კონდენსატორის ელექტრული სიმძლავრე:

, სადაც S არის ფირფიტების ფართობი, d არის მანძილი ფირფიტებს შორის.

დამუხტული კონდენსატორის ენერგიატოლია ელექტრული ველის მიერ შესრულებული სამუშაოს ერთი ფირფიტიდან მეორეზე მუხტის გადატანისას.

მცირე გადასახადი
, ძაბვა შეიცვლება
, სამუშაო შესრულებულია
. იმიტომ რომ
და C =const,
. მერე
. მოდით ინტეგრირება:

ელექტრული ველის ენერგია:
, სადაც V=Sl არის ელექტრული ველის მიერ დაკავებული მოცულობა

არაერთგვაროვანი ველისთვის:
.

მოცულობითი ელექტრული ველის სიმკვრივე:
. გაზომილია ჯ/მ 3-ში.

ელექტრო დიპოლი– სისტემა, რომელიც შედგება ორი თანაბარი, მაგრამ ნიშნით საპირისპირო, წერტილიანი ელექტრული მუხტისგან, რომლებიც მდებარეობს ერთმანეთისგან გარკვეულ მანძილზე (დიპოლური მკლავი -l).

დიპოლის მთავარი მახასიათებელია დიპოლური მომენტი– მუხტისა და დიპოლური მკლავის ნამრავლის ტოლი ვექტორი, რომელიც მიმართულია უარყოფითი მუხტიდან დადებითზე. დანიშნული
. იზომება კულონ მეტრებში.

დიპოლი ერთგვაროვან ელექტრულ ველში.

დიპოლის თითოეულ მუხტზე მოქმედებს შემდეგი ძალები:
და
. ეს ძალები საპირისპიროდ არის მიმართული და ქმნიან ძალთა წყვილის მომენტს - ბრუნვას:, სადაც

M – ბრუნი F – დიპოლზე მოქმედი ძალები

დ – რაფის მკლავი – დიპოლური მკლავი

p – დიპოლური მომენტი E – დაძაბულობა

- კუთხე p Eq - მუხტს შორის

ბრუნვის გავლენის ქვეშ დიპოლი ბრუნავს და გასწორდება დაძაბულობის ხაზების მიმართულებით. ვექტორები p და E იქნება პარალელური და ცალმხრივი.

დიპოლი არაერთგვაროვან ელექტრულ ველში.

არის ბრუნი, რაც ნიშნავს, რომ დიპოლი ბრუნავს. მაგრამ ძალები არათანაბარი იქნება და დიპოლი გადავა იქ, სადაც ძალა მეტია.

-დაძაბულობის გრადიენტი. რაც უფრო მაღალია დაძაბულობის გრადიენტი, მით უფრო მაღალია გვერდითი ძალა, რომელიც უბიძგებს დიპოლს. დიპოლი ორიენტირებულია ძალის ხაზების გასწვრივ.

დიპოლური შინაგანი ველი.

მაგრამ . შემდეგ:

.

დიპოლი იყოს O წერტილში და მისი მკლავი პატარა. შემდეგ:

.

ფორმულა მიიღება იმის გათვალისწინებით:

ამრიგად, პოტენციური განსხვავება დამოკიდებულია ნახევარი კუთხის სინუსზე, რომელზეც ჩანს დიპოლური წერტილები, და დიპოლური მომენტის პროექციაზე ამ წერტილების დამაკავშირებელ სწორ ხაზზე.

დიელექტრიკები ელექტრულ ველში.

დიელექტრიკი- ნივთიერება, რომელსაც არ აქვს თავისუფალი მუხტები და, შესაბამისად, არ ატარებს ელექტრო დენს. თუმცა, ფაქტობრივად, გამტარობა არსებობს, მაგრამ ის უმნიშვნელოა.

დიელექტრიკის კლასები:

პოლარულ მოლეკულებთან (წყალი, ნიტრობენზოლი): მოლეკულები არ არის სიმეტრიული, დადებითი და უარყოფითი მუხტების მასის ცენტრები არ ემთხვევა, რაც ნიშნავს, რომ მათ აქვთ დიპოლური მომენტი მაშინაც კი, როდესაც არ არის ელექტრული ველი.

არაპოლარული მოლეკულებით (წყალბადი, ჟანგბადი): მოლეკულები სიმეტრიულია, დადებითი და უარყოფითი მუხტების მასის ცენტრები ემთხვევა, რაც ნიშნავს, რომ მათ არ აქვთ დიპოლური მომენტი ელექტრული ველის არარსებობის შემთხვევაში.

კრისტალური (ნატრიუმის ქლორიდი): ორი ქველატის კომბინაცია, რომელთაგან ერთი დადებითად არის დამუხტული, მეორე კი უარყოფითად; ელექტრული ველის არარსებობის შემთხვევაში, მთლიანი დიპოლური მომენტი არის ნული.

პოლარიზაცია– მუხტების სივრცითი გამოყოფის პროცესი, შეკრული მუხტების გამოჩენა დიელექტრიკის ზედაპირზე, რაც იწვევს დიელექტრიკის შიგნით ველის შესუსტებას.

პოლარიზაციის მეთოდები:

მეთოდი 1 – ელექტროქიმიური პოლარიზაცია:

ელექტროდებზე – კათიონებისა და ანიონების მოძრაობა მათკენ, ნივთიერებების განეიტრალება; იქმნება დადებითი და უარყოფითი მუხტების არეები. დენი თანდათან მცირდება. ნეიტრალიზაციის მექანიზმის დამყარების სიჩქარე ხასიათდება დასვენების დროით - ეს არის დრო, რომლის დროსაც პოლარიზაციის ემფ იზრდება 0-დან მაქსიმუმამდე ველის გამოყენების მომენტიდან. = 10 -3 -10 -2 წმ.

მეთოდი 2 - ორიენტაციის პოლარიზაცია:

დიელექტრიკის ზედაპირზე წარმოიქმნება არაკომპენსირებული პოლარული, ე.ი. ხდება პოლარიზაციის ფენომენი. დიელექტრიკის შიგნით ძაბვა ნაკლებია გარე ძაბვაზე. დასვენების დრო: = 10 -13 -10 -7 წმ. სიხშირე 10 MHz.

მეთოდი 3 - ელექტრონული პოლარიზაცია:

არაპოლარული მოლეკულების მახასიათებელი, რომლებიც დიპოლებად იქცევიან. დასვენების დრო: = 10 -16 -10 -14 წმ. სიხშირე 10 8 MHz.

მეთოდი 4 - იონების პოლარიზაცია:

ორი გისოსი (Na და Cl) გადაადგილებულია ერთმანეთთან შედარებით.

დასვენების დრო:

მეთოდი 5 - მიკროსტრუქტურული პოლარიზაცია:

დამახასიათებელია ბიოლოგიური სტრუქტურებისთვის, როდესაც დამუხტული და დაუმუხტი ფენები ერთმანეთს ენაცვლება. ხდება იონების გადანაწილება ნახევრად გამტარ ან იონგაუმტარ ტიხრებზე.

დასვენების დრო: =10 -8 -10 -3 წმ. სიხშირე 1KHz

პოლარიზაციის ხარისხის რიცხვითი მახასიათებლები:

Ელექტროობა– ეს არის უფასო გადასახადების შეკვეთილი მოძრაობა მატერიაში ან ვაკუუმში.

ელექტრული დენის არსებობის პირობები:

უფასო გადასახადების არსებობა

ელექტრული ველის არსებობა, ე.ი. ამ ბრალდებით მოქმედი ძალები

მიმდინარე სიძლიერე- მნიშვნელობა ტოლი მუხტისა, რომელიც გადის გამტარის ნებისმიერ ჯვარედინი მონაკვეთზე დროის ერთეულზე (1 წამი)

გაზომილია ამპერებში.

n – მუხტის კონცენტრაცია

q – დამუხტვის ღირებულება

S - დირიჟორის განივი ფართობი

- ნაწილაკების მიმართული მოძრაობის სიჩქარე.

დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობის სიჩქარე ელექტრულ ველში მცირეა - 7 * 10 -5 მ/წმ, ელექტრული ველის გავრცელების სიჩქარეა 3 * 10 8 მ/წმ.

დენის სიმკვრივე– 1 მ2 ჯვრის მონაკვეთზე გამავალი მუხტის რაოდენობა 1 წამში.

. გაზომილია A/m2-ში.

- იონზე მოქმედი ძალა ელექტრული ველიდან უდრის ხახუნის ძალას

- იონის მობილურობა

- იონების მიმართული მოძრაობის სიჩქარე = მობილურობა, ველის სიძლიერე

რაც უფრო დიდია იონების კონცენტრაცია, მათი მუხტი და მობილურობა, მით მეტია ელექტროლიტის სპეციფიკური გამტარობა. ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება იონების მობილურობა და იზრდება ელექტრული გამტარობა.