Მინიმალური გადასახადი. ელექტრული მუხტი და ელემენტარული ნაწილაკები

ერთიანი სახელმწიფო გამოცდის კოდიფიკატორის თემები: სხეულების ელექტრიფიკაცია, მუხტების ურთიერთქმედება, მუხტის ორი ტიპი, ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონი.

ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებაბუნებაში ერთ-ერთი ყველაზე ფუნდამენტური ურთიერთქმედებაა. ელასტიურობისა და ხახუნის ძალები, გაზის წნევა და მრავალი სხვა შეიძლება შემცირდეს მატერიის ნაწილაკებს შორის ელექტრომაგნიტურ ძალებამდე. თავად ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება აღარ არის დაყვანილი სხვა, უფრო ღრმა ტიპის ურთიერთქმედებებზე.

ურთიერთქმედების თანაბრად ფუნდამენტური ტიპია გრავიტაცია - ნებისმიერი ორი სხეულის გრავიტაციული მიზიდულობა. თუმცა, არსებობს რამდენიმე მნიშვნელოვანი განსხვავება ელექტრომაგნიტურ და გრავიტაციულ ურთიერთქმედებებს შორის.

1. ყველას არ შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებებში, მაგრამ მხოლოდ დამუხტულიასხეულები (აქვს ელექტრული მუხტი).

2. გრავიტაციული ურთიერთქმედება ყოველთვის არის ერთი სხეულის მიზიდულობა მეორეზე. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება შეიძლება იყოს მიმზიდველი ან ამაღელვებელი.

3. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება ბევრად უფრო ინტენსიურია ვიდრე გრავიტაციული ურთიერთქმედება. მაგალითად, ორ ელექტრონს შორის ელექტრული მოგერიების ძალა რამდენჯერმე აღემატება მათი გრავიტაციული მიზიდულობის ძალას ერთმანეთთან.

ყველა დამუხტულ სხეულს აქვს გარკვეული რაოდენობის ელექტრული მუხტი. ელექტრული მუხტი არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც განსაზღვრავს ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების სიძლიერეს ბუნებრივ ობიექტებს შორის. დამუხტვის ერთეული არის გულსაკიდი(Cl).

ორი სახის დატენვა

ვინაიდან გრავიტაციული ურთიერთქმედება ყოველთვის მიზიდულობაა, ყველა სხეულის მასა არაუარყოფითია. მაგრამ ეს არ შეესაბამება ბრალდებებს. მოსახერხებელია აღვწეროთ ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ორი ტიპი - მიზიდულობა და მოგერიება - ორი ტიპის ელექტრული მუხტის შემოღებით: დადებითიდა უარყოფითი.

სხვადასხვა ნიშნის მუხტები იზიდავს ერთმანეთს, ხოლო სხვადასხვა ნიშნის მუხტები იგერიებენ ერთმანეთს. ეს ილუსტრირებულია ნახ. 1 ; ძაფებზე დაკიდებულ ბურთებს ეძლევათ ამა თუ იმ ნიშნის მუხტი.

ბრინჯი. 1. ორი სახის მუხტის ურთიერთქმედება

ელექტრომაგნიტური ძალების ფართო გამოვლინება აიხსნება იმით, რომ ნებისმიერი ნივთიერების ატომები შეიცავს დამუხტულ ნაწილაკებს: ატომის ბირთვი შეიცავს დადებითად დამუხტულ პროტონებს, ხოლო უარყოფითად დამუხტული ელექტრონები მოძრაობენ ბირთვის გარშემო ორბიტებში.

პროტონისა და ელექტრონის მუხტები სიდიდით ტოლია, ხოლო ბირთვში პროტონების რაოდენობა ორბიტებში ელექტრონების რაოდენობის ტოლია და, შესაბამისად, გამოდის, რომ ატომი მთლიანობაში ელექტრული ნეიტრალურია. ამიტომ, ნორმალურ პირობებში, ჩვენ ვერ ვამჩნევთ მიმდებარე სხეულების ელექტრომაგნიტურ გავლენას: თითოეული მათგანის მთლიანი მუხტი ნულის ტოლია და დამუხტული ნაწილაკები თანაბრად ნაწილდება სხეულის მთელ მოცულობაში. მაგრამ თუ ელექტრული ნეიტრალიტეტი ირღვევა (მაგალითად, შედეგად ელექტრიფიკაცია) სხეული მაშინვე იწყებს მოქმედებას მიმდებარე დამუხტულ ნაწილაკებზე.

რატომ არის ზუსტად ორი ტიპის ელექტრული მუხტი და არა სხვა რიცხვი, ამჟამად უცნობია. ჩვენ შეგვიძლია მხოლოდ იმის მტკიცება, რომ ამ ფაქტის პირველადად მიღება უზრუნველყოფს ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებების ადეკვატურ აღწერას.

პროტონის მუხტი არის Cl. ელექტრონის მუხტი მისი ნიშნით საპირისპიროა და Cl-ის ტოლია. მაგნიტუდა

დაურეკა ელემენტარული მუხტი. ეს არის მინიმალური შესაძლო მუხტი: ექსპერიმენტებში არ გამოვლენილა თავისუფალი ნაწილაკები უფრო მცირე მუხტით. ფიზიკას ჯერ არ შეუძლია ახსნას, რატომ აქვს ბუნებას ყველაზე პატარა მუხტი და რატომ არის მისი სიდიდე ზუსტად ეს.

ნებისმიერი სხეულის მუხტი ყოველთვის შედგება მთელიელემენტარული გადასახადების რაოდენობა:

თუ , მაშინ სხეულს აქვს ელექტრონების ჭარბი რაოდენობა (პროტონების რაოდენობასთან შედარებით). თუ, პირიქით, სხეულს აკლია ელექტრონები: მეტი პროტონია.

სხეულების ელექტრიფიკაცია

იმისათვის, რომ მაკროსკოპულმა სხეულმა მოახდინოს ელექტრული გავლენა სხვა სხეულებზე, ის უნდა იყოს ელექტრიფიცირებული. ელექტრიფიკაციაარის სხეულის ან მისი ნაწილების ელექტრული ნეიტრალიტეტის დარღვევა. ელექტრიფიკაციის შედეგად სხეული ხდება ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების უნარი.

სხეულის ელექტრიფიკაციის ერთ-ერთი გზაა მასზე ელექტრული მუხტის მიცემა, ანუ მოცემულ სხეულში იმავე ნიშნის მუხტების სიჭარბის მიღწევა. ამის გაკეთება მარტივია ხახუნის გამოყენებით.

ამგვარად, როდესაც შუშის ღეროს აბრეშუმს ასხამენ, მისი უარყოფითი მუხტების ნაწილი აბრეშუმზე მიდის. შედეგად, ჯოხი დადებითად დამუხტული ხდება, აბრეშუმი კი უარყოფითად. მაგრამ ებონიტის ჯოხის მატყლით გახეხვისას, ზოგიერთი უარყოფითი მუხტი მატყლიდან ჯოხზე გადადის: ჯოხი უარყოფითად იტენება, მატყლი კი დადებითად.

სხეულების ელექტრიფიკაციის ამ მეთოდს ე.წ ელექტრიფიკაცია ხახუნით. ელექტრიფიცირებულ ხახუნს აწყდებით ყოველ ჯერზე, როცა თავზე სვიტერს იხსნით ;-)

ელექტრიფიკაციის სხვა სახეობას ე.წ ელექტროსტატიკური ინდუქცია, ან ელექტრიფიკაცია გავლენის გზით. ამ შემთხვევაში, სხეულის მთლიანი მუხტი რჩება ნულის ტოლი, მაგრამ გადანაწილებულია ისე, რომ სხეულის ზოგიერთ ნაწილში დადებითი მუხტი გროვდება, ზოგში კი უარყოფითი მუხტი.

ბრინჯი. 2. ელექტროსტატიკური ინდუქცია

მოდით შევხედოთ ლეღვს. 2. ლითონის სხეულიდან გარკვეულ მანძილზე არის დადებითი მუხტი. ის იზიდავს უარყოფით მეტალის მუხტებს (თავისუფალ ელექტრონებს), რომლებიც გროვდება სხეულის ზედაპირის მუხტთან ყველაზე ახლოს მდებარე უბნებზე. არაკომპენსირებული დადებითი მუხტები რჩება შორეულ ადგილებში.

იმისდა მიუხედავად, რომ ლითონის სხეულის მთლიანი მუხტი ნულის ტოლი დარჩა, სხეულში მოხდა მუხტების სივრცითი გამოყოფა. თუ ახლა სხეულს გავყოფთ წერტილოვანი ხაზის გასწვრივ, მაშინ მარჯვენა ნახევარი უარყოფითად იქნება დამუხტული, ხოლო მარცხენა ნახევარი დადებითად.

თქვენ შეგიძლიათ დააკვირდეთ სხეულის ელექტრიფიკაციას ელექტროსკოპის გამოყენებით. მარტივი ელექტროსკოპი ნაჩვენებია ნახ. 3 (სურათი en.wikipedia.org-დან).

ბრინჯი. 3. ელექტროსკოპი

რა ხდება ამ შემთხვევაში? დადებითად დამუხტული ჯოხი (მაგალითად, ადრე გახეხილი) მოჰყავთ ელექტროსკოპის დისკზე და აგროვებს მასზე უარყოფით მუხტს. ქვემოთ, ელექტროსკოპის მოძრავ ფოთლებზე, რჩება არაკომპენსირებული დადებითი მუხტები; ერთმანეთისგან მოშორებით, ფოთლები სხვადასხვა მიმართულებით მოძრაობენ. თუ ჯოხს მოაშორებთ, მუხტები თავის ადგილს დაუბრუნდება და ფოთლები უკან დაეცემა.

დიდი მასშტაბის ელექტროსტატიკური ინდუქციის ფენომენი შეინიშნება ჭექა-ქუხილის დროს. ნახ. 4 ჩვენ ვხედავთ ჭექა-ქუხილს, რომელიც გადის დედამიწაზე.

ბრინჯი. 4. დედამიწის ელექტრიფიკაცია ჭექა-ქუხილით

ღრუბლის შიგნით არის სხვადასხვა ზომის ყინულის ნატეხები, რომლებიც აირია ჰაერის აწევით, ეჯახება ერთმანეთს და ელექტრიფიცირებული ხდება. გამოდის, რომ ღრუბლის ქვედა ნაწილში გროვდება უარყოფითი მუხტი, ზედა ნაწილში კი დადებითი მუხტი.

ღრუბლის უარყოფითად დამუხტული ქვედა ნაწილი დედამიწის ზედაპირზე დადებით მუხტებს იწვევს. ღრუბელსა და მიწას შორის უზარმაზარი ძაბვით ჩნდება გიგანტური კონდენსატორი. თუ ეს ძაბვა საკმარისია ჰაერის უფსკრულის დასაშლელად, მაშინ მოხდება გამონადენი - ცნობილი ელვა.

მუხტის შენარჩუნების კანონი

დავუბრუნდეთ ელექტრიფიკაციის მაგალითს ხახუნის გზით - ჯოხის ტილოთი გახეხვა. ამ შემთხვევაში, ჯოხი და ქსოვილის ნაჭერი იძენენ სიდიდის თანაბარ და ნიშნით საპირისპირო მუხტს. მათი ჯამური მუხტი ურთიერთქმედებამდე ნულის ტოლი იყო და ურთიერთქმედების შემდეგ ნულის ტოლი რჩება.

ჩვენ აქ ვხედავთ მუხტის შენარჩუნების კანონი, რომელშიც ნათქვამია: სხეულთა დახურულ სისტემაში მუხტების ალგებრული ჯამი უცვლელი რჩება ამ სხეულებთან მიმდინარე ნებისმიერი პროცესის დროს.:

სხეულთა სისტემის დახურულობა ნიშნავს, რომ ამ სხეულებს შეუძლიათ მუხტების გაცვლა მხოლოდ ერთმანეთთან, მაგრამ არა ამ სისტემის გარეთ არსებულ სხვა ობიექტებთან.

ჯოხის ელექტრიფიცირებისას არაფერია გასაკვირი მუხტის შენარჩუნებაში: რამდენმა დამუხტულმა ნაწილაკმა დატოვა ჯოხი, იგივე რაოდენობა მოვიდა ქსოვილის ნაჭერზე (ან პირიქით). რა გასაკვირია, რომ უფრო რთულ პროცესებში თან ახლავს ორმხრივი გარდაქმნებიელემენტარული ნაწილაკები და ნომრის შეცვლადამუხტული ნაწილაკები სისტემაში, მთლიანი მუხტი მაინც შენარჩუნებულია!

მაგალითად, ნახ. სურათი 5 გვიჩვენებს პროცესს, რომლის დროსაც ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ნაწილი (ე.წ ფოტონი) იქცევა ორ დამუხტულ ნაწილაკად - ელექტრონად და პოზიტრონად. ასეთი პროცესი შესაძლებელია გარკვეულ პირობებში - მაგალითად, ატომის ბირთვის ელექტრულ ველში.

ბრინჯი. 5. ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილის დაბადება

პოზიტრონის მუხტი სიდიდით ელექტრონის მუხტის ტოლია და საპირისპირო ნიშნით. მუხტის შენარჩუნების კანონი შესრულებულია! მართლაც, პროცესის დასაწყისში გვქონდა ფოტონი, რომლის მუხტი იყო ნული, ბოლოს კი მივიღეთ ორი ნაწილაკი ჯამური მუხტით ნულოვანი.

მუხტის შენარჩუნების კანონი (უმცირესი ელემენტარული მუხტის არსებობასთან ერთად) დღეს პირველადი სამეცნიერო ფაქტია. ფიზიკოსებმა ჯერ ვერ შეძლეს აეხსნათ, რატომ იქცევა ბუნება ასე და არა სხვაგვარად. შეგვიძლია მხოლოდ იმის თქმა, რომ ეს ფაქტები დადასტურებულია მრავალი ფიზიკური ექსპერიმენტით.

« ფიზიკა - მე-10 კლასი“

პირველ რიგში, განვიხილოთ უმარტივესი შემთხვევა, როდესაც ელექტრული დამუხტული სხეულები მოსვენებულნი არიან.

ელექტროდინამიკის დარგი, რომელიც ეძღვნება ელექტრული დამუხტული სხეულების წონასწორობის პირობების შესწავლას, ე.წ. ელექტროსტატიკა.

რა არის ელექტრული მუხტი?
რა გადასახადებია?

სიტყვებით ელექტროენერგია, ელექტრული მუხტი, ელექტრული დენიარაერთხელ შეგხვედრიათ და მოახერხეთ მათთან შეგუება. მაგრამ შეეცადეთ უპასუხოთ კითხვას: "რა არის ელექტრული მუხტი?" თავად კონცეფცია დააკისროს- ეს არის ძირითადი, პირველადი კონცეფცია, რომელიც ჩვენი ცოდნის განვითარების ამჟამინდელ დონეზე ვერ დაიყვანება რაიმე მარტივ, ელემენტარულ ცნებებზე.

ჯერ შევეცადოთ გავარკვიოთ, რას გულისხმობს განცხადებაში: „ამ სხეულს ან ნაწილაკს აქვს ელექტრული მუხტი“.

ყველა სხეული აგებულია უმცირესი ნაწილაკებისგან, რომლებიც განუყოფელია უფრო მარტივებად და ამიტომ ე.წ. ელემენტარული.

ელემენტარულ ნაწილაკებს აქვთ მასა და ამის გამო ისინი ერთმანეთს უნივერსალური მიზიდულობის კანონის მიხედვით იზიდავენ. ნაწილაკებს შორის მანძილის მატებასთან ერთად, გრავიტაციული ძალა მცირდება ამ მანძილის კვადრატის უკუპროპორციით. ელემენტარული ნაწილაკების უმეტესობას, თუმცა არა ყველა, ასევე აქვს ერთმანეთთან ურთიერთქმედების უნარი ძალით, რომელიც ასევე მცირდება მანძილის კვადრატის შებრუნებული პროპორციით, მაგრამ ეს ძალა ბევრჯერ აღემატება მიზიდულობის ძალას.

ასე რომ, წყალბადის ატომში, რომელიც სქემატურად არის ნაჩვენები სურათზე 14.1, ელექტრონი იზიდავს ბირთვს (პროტონს) 10 39-ჯერ მეტი ძალით ვიდრე გრავიტაციული მიზიდულობის ძალა.

თუ ნაწილაკები ერთმანეთთან ურთიერთქმედებენ ძალებით, რომლებიც მცირდება მანძილის ზრდასთან ერთად ისევე, როგორც უნივერსალური მიზიდულობის ძალები, მაგრამ ბევრჯერ აღემატება გრავიტაციულ ძალებს, მაშინ ამბობენ, რომ ამ ნაწილაკებს აქვთ ელექტრული მუხტი. თავად ნაწილაკები ე.წ დამუხტულია.

არსებობს ნაწილაკები ელექტრული მუხტის გარეშე, მაგრამ არ არსებობს ელექტრული მუხტი ნაწილაკების გარეშე.

დამუხტული ნაწილაკების ურთიერთქმედება ე.წ ელექტრომაგნიტური.

ელექტრული მუხტი განსაზღვრავს ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ინტენსივობას, ისევე როგორც მასა განსაზღვრავს გრავიტაციული ურთიერთქმედების ინტენსივობას.

ელემენტარული ნაწილაკების ელექტრული მუხტი არ არის სპეციალური მექანიზმი ნაწილაკში, რომელიც შეიძლება ამოღებულ იქნეს მისგან, დაიშალა მის შემადგენელ ნაწილებად და ხელახლა შეიკრიბოს. ელექტრონზე და სხვა ნაწილაკებზე ელექტრული მუხტის არსებობა მხოლოდ მათ შორის გარკვეული ძალის ურთიერთქმედების არსებობას ნიშნავს.

ჩვენ, არსებითად, არაფერი ვიცით მუხტის შესახებ, თუ არ ვიცით ამ ურთიერთქმედების კანონები. ურთიერთქმედების კანონების ცოდნა უნდა იყოს ჩართული ჩვენს იდეებში გადასახადის შესახებ. ეს კანონები მარტივი არ არის და მათი რამდენიმე სიტყვით დახატვა შეუძლებელია. აქედან გამომდინარე, შეუძლებელია ცნების საკმარისად დამაკმაყოფილებელი მოკლე განმარტების მიცემა ელექტრული მუხტი.

ელექტრული მუხტის ორი ნიშანი.

ყველა სხეულს აქვს მასა და ამიტომ იზიდავს ერთმანეთს. დამუხტულ სხეულებს შეუძლიათ ერთმანეთის მიზიდვა და მოგერიება. ეს თქვენთვის ნაცნობი უმნიშვნელოვანესი ფაქტი ნიშნავს, რომ ბუნებაში არის საპირისპირო ნიშნების ელექტრული მუხტის მქონე ნაწილაკები; ერთი და იგივე ნიშნის მუხტის შემთხვევაში ნაწილაკები მოგერიებენ, სხვადასხვა ნიშნის შემთხვევაში კი იზიდავენ.

ელემენტარული ნაწილაკების მუხტი - პროტონები, რომლებიც ყველა ატომის ბირთვის ნაწილს შეადგენენ დადებითს უწოდებენ და მუხტს ელექტრონები- უარყოფითი. არ არსებობს შიდა განსხვავებები დადებით და უარყოფით მუხტებს შორის. თუ ნაწილაკების მუხტების ნიშნები შებრუნებული იქნებოდა, მაშინ ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ბუნება საერთოდ არ შეიცვლებოდა.

ელემენტარული მუხტი.

ელექტრონებისა და პროტონების გარდა, არსებობს სხვა სახის დამუხტული ელემენტარული ნაწილაკები. მაგრამ მხოლოდ ელექტრონებსა და პროტონებს შეუძლიათ არსებობდნენ თავისუფალ მდგომარეობაში განუსაზღვრელი ვადით. დანარჩენი დამუხტული ნაწილაკები წამის მემილიონედზე ნაკლებს ცოცხლობენ. ისინი იბადებიან სწრაფი ელემენტარული ნაწილაკების შეჯახების დროს და, რაც არსებობენ უმნიშვნელოდ მოკლე დროში, იშლება, გადაიქცევა სხვა ნაწილაკებად. ამ ნაწილაკებს მე-11 კლასში გაეცნობით.

ნაწილაკები, რომლებსაც არ აქვთ ელექტრული მუხტი, მოიცავს ნეიტრონი. მისი მასა მხოლოდ ოდნავ აღემატება პროტონის მასას. ნეიტრონები პროტონებთან ერთად ატომის ბირთვის ნაწილია. თუ ელემენტარულ ნაწილაკს აქვს მუხტი, მაშინ მისი მნიშვნელობა მკაცრად არის განსაზღვრული.

დამუხტული სხეულებიბუნებაში ელექტრომაგნიტური ძალები დიდ როლს თამაშობენ იმის გამო, რომ ყველა სხეული შეიცავს ელექტრულად დამუხტულ ნაწილაკებს. ატომების შემადგენელ ნაწილებს – ბირთვებსა და ელექტრონებს – აქვთ ელექტრული მუხტი.

სხეულებს შორის ელექტრომაგნიტური ძალების პირდაპირი მოქმედება არ არის გამოვლენილი, რადგან ნორმალურ მდგომარეობაში მყოფი სხეულები ელექტრულად ნეიტრალურია.

ნებისმიერი ნივთიერების ატომი ნეიტრალურია, რადგან მასში არსებული ელექტრონების რაოდენობა უდრის ბირთვში არსებული პროტონების რაოდენობას. დადებითად და უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკები ერთმანეთთან დაკავშირებულია ელექტრული ძალებით და ქმნიან ნეიტრალურ სისტემებს.

მაკროსკოპული სხეული ელექტრულად დამუხტულია, თუ იგი შეიცავს ელემენტარული ნაწილაკების ჭარბ რაოდენობას მუხტის რომელიმე ნიშნით. ამრიგად, სხეულის უარყოფითი მუხტი განპირობებულია პროტონების რაოდენობასთან შედარებით ელექტრონების ჭარბი რაოდენობით, ხოლო დადებითი მუხტი ელექტრონების ნაკლებობით.

ელექტრულად დამუხტული მაკროსკოპული სხეულის მისაღებად, ანუ მისი ელექტრიფიკაციისთვის აუცილებელია უარყოფითი მუხტის ნაწილის გამოყოფა მასთან დაკავშირებული დადებითი მუხტისაგან ან უარყოფითი მუხტის გადატანა ნეიტრალურ სხეულზე.

ეს შეიძლება გაკეთდეს ხახუნის გამოყენებით. თუ სავარცხელს მშრალ თმაზე გაივლით, მაშინ ყველაზე მოძრავი დამუხტული ნაწილაკების - ელექტრონების მცირე ნაწილი თმიდან სავარცხლისკენ გადავა და უარყოფითად დამუხტავს, თმა კი დადებითად დაიმუხტება.

ელექტრიფიკაციის დროს მუხტების თანასწორობა

ექსპერიმენტის დახმარებით შეიძლება დადასტურდეს, რომ ხახუნის შედეგად ელექტრიფიცირებული ორივე სხეული იძენს ნიშნით საპირისპირო, მაგრამ სიდიდის იდენტურ მუხტს.

ავიღოთ ელექტრომეტრი, რომლის ღეროზე არის ლითონის სფერო ნახვრეტით და ორი ფირფიტა გრძელ სახელურებზე: ერთი მყარი რეზინისგან, მეორე კი პლექსიგლასისგან. ერთმანეთზე შეხებისას ფირფიტები ელექტრიფიცირებული ხდება.

მოდი, ერთ-ერთი ფირფიტა სფეროს შიგნით შევიტანოთ მის კედლებზე შეხების გარეშე. თუ ფირფიტა დადებითად არის დამუხტული, მაშინ ელექტრომეტრის ნემსისა და ღეროს ზოგიერთი ელექტრონი მიიზიდავს ფირფიტას და დაგროვდება სფეროს შიდა ზედაპირზე. ამავე დროს, ისარი დაიმუხტება დადებითად და მოშორდება ელექტრომეტრის ღეროს (სურ. 14.2, ა).

თუ სფეროს შიგნით სხვა ფირფიტა შეიტანეთ, პირველი რომ ამოიღეთ, მაშინ სფეროს ელექტრონები და ღერო მოიგერიეთ ფირფიტიდან და ჭარბად დაგროვდება ისრზე. ეს გამოიწვევს ისრის გადახრას ღეროდან და იმავე კუთხით, როგორც პირველ ექსპერიმენტში.

ორივე ფირფიტა სფეროს შიგნით ჩაშვებით, ისრის რაიმე გადახრას საერთოდ ვერ დავაფიქსირებთ (ნახ. 14.2, ბ). ეს ადასტურებს, რომ ფირფიტების მუხტები ტოლია სიდიდით და საპირისპირო ნიშნით.

სხეულების ელექტრიფიკაცია და მისი გამოვლინებები.მნიშვნელოვანი ელექტრიფიკაცია ხდება სინთეზური ქსოვილების ხახუნის დროს. როდესაც მშრალ ჰაერზე სინთეტიკური მასალისგან დამზადებულ პერანგს იხსნით, გესმით დამახასიათებელი ხრაშუნის ხმა. წვრილი ნაპერწკლები ხტუნავს ხახუნის ზედაპირების დამუხტულ უბნებს შორის.

სტამბებში ბეჭდვისას ქაღალდი ელექტრიფიცირებულია და ფურცლები ერთმანეთს ეწებება. ამის თავიდან ასაცილებლად სპეციალური მოწყობილობები გამოიყენება დამუხტვის გასადინებლად. თუმცა, მჭიდრო კონტაქტში მყოფი სხეულების ელექტრიფიკაცია ზოგჯერ გამოიყენება, მაგალითად, ელექტროკოპირების სხვადასხვა დანადგარებში და ა.შ.

ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონი.

ფირფიტების ელექტრიფიკაციის გამოცდილება ადასტურებს, რომ ხახუნის გზით ელექტრიფიკაციის დროს ხდება არსებული მუხტების გადანაწილება სხეულებს შორის, რომლებიც ადრე ნეიტრალური იყო. ელექტრონების მცირე ნაწილი გადადის ერთი სხეულიდან მეორეზე. ამ შემთხვევაში ახალი ნაწილაკები არ ჩნდება და უკვე არსებული არ ქრება.

როდესაც სხეულები ელექტრიფიცირებულია, ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონი. ეს კანონი მოქმედებს სისტემაზე, რომელშიც დამუხტული ნაწილაკები არ შედიან გარედან და საიდანაც ისინი არ ტოვებენ, ე.ი. იზოლირებული სისტემა.

იზოლირებულ სისტემაში ყველა სხეულის მუხტების ალგებრული ჯამი შენარჩუნებულია.

q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = კონსტ. (14.1)

სადაც q 1, q 2 და ა.შ არის ცალკეული დამუხტული ორგანოების მუხტები.

მუხტის შენარჩუნების კანონს ღრმა მნიშვნელობა აქვს. თუ დამუხტული ელემენტარული ნაწილაკების რაოდენობა არ იცვლება, მაშინ მუხტის შენარჩუნების კანონის შესრულება აშკარაა. მაგრამ ელემენტარულ ნაწილაკებს შეუძლიათ ერთმანეთში გარდაქმნა, დაბადება და გაქრობა, ახალ ნაწილაკებს სიცოცხლე მისცეს.

თუმცა, ყველა შემთხვევაში დამუხტული ნაწილაკები იბადებიან მხოლოდ წყვილებში ერთი და იგივე სიდიდის და საპირისპირო ნიშნით; დამუხტული ნაწილაკები ასევე ქრება მხოლოდ წყვილებში, გადაიქცევა ნეიტრალურ ნაწილებად. და ყველა ამ შემთხვევაში, ბრალდების ალგებრული ჯამი იგივე რჩება.

მუხტის შენარჩუნების კანონის მართებულობა დასტურდება ელემენტარული ნაწილაკების გარდაქმნების უზარმაზარი რაოდენობის დაკვირვებით. ეს კანონი გამოხატავს ელექტრული მუხტის ერთ-ერთ ფუნდამენტურ თვისებას. ბრალდების დაკავების მიზეზი ჯერჯერობით უცნობია.

ფარადეის მიერ აღმოჩენილი ელექტროლიზის კანონები მოწმობს ელექტროენერგიის წვრილი, განუყოფელი რაოდენობების არსებობის სასარგებლოდ. ელექტროლიზის დროს ნებისმიერი ვალენტური ელემენტის ერთი მოლი გადასცემს მუხტს კულონები ( - ფარადეის მუდმივი). ამრიგად, ერთ ატომს (უფრო ზუსტად, იონს) აქვს მუხტი

მონოვალენტურ იონს აქვს მუხტი , ორვალენტიანისთვის - მუხტი, სამვალენტიანისთვის - მუხტი და ა.შ.

ეს ნიმუში ადვილად გასაგებია, თუ ვივარაუდებთ, რომ მუხტი არის მუხტის უმცირესი ნაწილი, ელემენტარული მუხტი.

მაგრამ ელექტროლიზის კანონები ასევე შეიძლება გავიგოთ იმ გაგებით, თუ რა არის მუხტის საშუალო ნაწილი, რომელიც გადადის მონოვალენტური იონის მიერ; ვალენტური იონის თვისება, გადაიტანოს მრავალჯერ მეტი მუხტი, მაშინ უნდა აიხსნას არა ელექტროენერგიის ატომური სტრუქტურით, არამედ მხოლოდ იონის თვისებებით. ამიტომ, ელემენტარული მუხტის არსებობის საკითხის გასარკვევად, საჭიროა პირდაპირი ექსპერიმენტები ელექტროენერგიის მცირე რაოდენობის გასაზომად. ასეთი ექსპერიმენტები ჩაატარა ამერიკელმა ფიზიკოსმა რობერტ მილიკანმა (1868-1953) 1909 წელს.

მილიკანის ინსტალაცია სქემატურად არის ნაჩვენები ნახ. 348. მისი ძირითადი ნაწილია ბრტყელი კონდენსატორი 2,3, რომლის ფირფიტებზე გადამრთველი 4-ის გამოყენებით შეიძლება გამოვიყენოთ ამა თუ იმ ნიშნის პოტენციური სხვაობა.

ბრინჯი. 348. ელემენტარული ელექტრული მუხტის გაზომვის ცდის სქემა. რენტგენის მილი 7 ემსახურება წვეთების მუხტის შეცვლას; მისი გამოსხივება ქმნის იონებს მე-2 და მე-3 ფირფიტებს შორის მოცულობით, რომლებიც წვეთთან მიმაგრებით ცვლის მის მუხტს.

ზეთის ან სხვა სითხის პაწაწინა წვეთები შეისხურება 1 ჭურჭელში სპრეის ბოთლის გამოყენებით. ამ წვეთებიდან ზოგიერთი, ზედა ფირფიტის ხვრელის მეშვეობით, შედის ნათურა 6-ით განათებულ კონდენსატორის ფირფიტებს შორის. წვეთები შეინიშნება მიკროსკოპით მე-5 ფანჯრის მეშვეობით; ისინი ბნელ ფონზე ნათელ ვარსკვლავებს ჰგვანან.

როდესაც კონდენსატორის ფირფიტებს შორის ელექტრული ველი არ არის, წვეთები მუდმივი სიჩქარით ეცემა. როდესაც ველი ჩართულია, დაუტენელი წვეთები აგრძელებენ დაცემას მუდმივი სიჩქარით. მაგრამ ბევრი წვეთი, როდესაც ჩამოიწურება, იძენს მუხტს (ელექტრიფიკაცია ხახუნის გზით). მიზიდულობის ძალის გარდა, ასეთ დამუხტულ წვეთებზე მოქმედებს ელექტრული ველის ძალაც. მუხტის ნიშნიდან გამომდინარე, შეგიძლიათ აირჩიოთ ველის მიმართულება ისე, რომ ელექტრული ძალა მიმართული იყოს სიმძიმის ძალისკენ. ამ შემთხვევაში დამუხტული წვეთი, ველის ჩართვის შემდეგ, უფრო დაბალი სიჩქარით დაეცემა, ვიდრე ველის არარსებობის შემთხვევაში. თქვენ შეგიძლიათ აირჩიოთ ველის სიძლიერის მნიშვნელობა ისე, რომ ელექტრული ძალა გადააჭარბოს მიზიდულობის ძალას და წვეთი გადავიდეს ზემოთ.

მილიკანის ინსტალაციაში შეიძლება ერთი და იგივე ვარდნის დაკვირვება რამდენიმე საათის განმავლობაში; ამისათვის საკმარისია გამორთოთ (ან შეამციროთ) ველი, როგორც კი წვეთი დაიწყებს კონდენსატორის ზედა ფირფიტასთან მიახლოებას და ისევ ჩართოთ (ან გაზარდოთ) ქვედა ფირფიტაზე ჩამოსვლისას.

ვარდნის მოძრაობის ერთგვაროვნება მიუთითებს იმაზე, რომ მასზე მოქმედი ძალა დაბალანსებულია ჰაერის წინააღმდეგობით, რაც ვარდნის სიჩქარის პროპორციულია. მაშასადამე, ასეთი ვარდნისთვის შეგვიძლია დავწეროთ ტოლობა

სად არის მიზიდულობის ძალა, რომელიც მოქმედებს წვეთზე მასით, არის ვარდნის სიჩქარე, არის ჰაერის წინააღმდეგობის ძალა (ხახუნის ძალა), არის კოეფიციენტი, რომელიც დამოკიდებულია ჰაერის სიბლანტეზე და ვარდნის ზომაზე.

მიკროსკოპის გამოყენებით წვეთების დიამეტრის გაზომვით, მაშასადამე, მისი მასის ცოდნისა და თავისუფალი ერთგვაროვანი ვარდნის სიჩქარის შემდგომი დადგენის შემდეგ, ჩვენ შეგვიძლია ვიპოვოთ (196.1) კოეფიციენტის მნიშვნელობა, რომელიც უცვლელი რჩება მოცემული წვეთისთვის. ელექტრულ ველში სიჩქარით მზარდი მუხტის წვეთისთვის ერთგვაროვანი მოძრაობის პირობა აქვს ფორმას

(196.2)

(196.2)-დან ვიღებთ

ამრიგად, ველის არარსებობის და მისი თანდასწრებით იგივე წვეთით გაზომვების განხორციელების შემდეგ, ჩვენ ვიპოვით ვარდნის მუხტს. ჩვენ შეგვიძლია შევცვალოთ ეს გადასახადი. ამ მიზნით გამოიყენება რენტგენის მილი 7 (სურ. 348), რომლითაც შეგიძლიათ კონდენსატორში არსებული ჰაერის იონიზაცია. მიღებულ იონებს წვეთი დაიჭერს და მისი მუხტი შეიცვლება და გახდება ტოლი. ამ შემთხვევაში ვარდნის ერთგვაროვანი მოძრაობის სიჩქარე შეიცვლება და თანაბარი გახდება, მაშ

ეს მინიმალური მუხტი უდრის, როგორც ვხედავთ, ელემენტარულ მუხტს, რომელიც ჩნდება ელექტროლიზის პროცესში. მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ წვეთების საწყისი მუხტი არის „ხახუნის ელექტროენერგია“ და ამ მუხტში ცვლილებები მოხდა რენტგენის სხივების მიერ წარმოქმნილი გაზის იონების დაჭერის გამო. ამრიგად, ხახუნის დროს წარმოქმნილი მუხტი, გაზის იონების და ელექტროლიტური იონების მუხტები შედგება იდენტური ელემენტარული მუხტებისაგან. სხვა ექსპერიმენტების მონაცემები საშუალებას გვაძლევს განვაზოგადოთ ეს დასკვნა: ბუნებაში ნაპოვნი ყველა დადებითი და უარყოფითი მუხტი შედგება ელემენტარული მუხტების მთელი რიცხვისგან. .

კერძოდ, ელექტრონის მუხტი აბსოლუტური მნიშვნელობით უდრის ერთ ელემენტარულ მუხტს.

მგრძნობელობა დარტყმის ტალღების მიმართ

დარტყმითი ტალღის მოქმედება იქმნება დარტყმითი ტალღით. მუხტში შემავალი დარტყმითი ტალღა ქმნის შეკუმშული ნივთიერების ზონას, რომელშიც ხდება დაშლის რეაქციები და ენერგიის გამოყოფა. თუ ენერგიის გამოყოფის სიჩქარე აღემატება მისი ამოღების სიჩქარეს, მაშინ დარტყმითი ტალღის წინა მხარე აჩქარებს, იტენება და ვრცელდება. თუ გამოშვების ენერგიის სიჩქარე დაბალია, მაშინ დარტყმის ტალღას აქვს დრო, რომ წინ წავიდეს და დაიღუპოს.

დარტყმის ტალღის ექსპოზიციის დრო მოკლეა. თუ საწყისი პულსის ხანგრძლივობა ნაკლებია კრიტიკულ მნიშვნელობაზე (~ 0,11 μs) და საწყისი დარტყმის ტალღის მინიმალური სიჩქარე გარკვეულ კრიტიკულ მნიშვნელობაზე ნაკლებია, მაშინ ხდება მარცხი.

რთული დარტყმითი ტალღის ეფექტი ჩვეულებრივ იქმნება სხვა ასაფეთქებელი ნივთიერებების აფეთქების გამოყენებით. პრაქტიკული თვალსაზრისით, ფეთქებადი ნივთიერების მგრძნობელობა ამ პულსის მიმართ მნიშვნელოვანია აფეთქების საიმედო საშუალებების (CD) შექმნისას და აფეთქების ოპერაციების ჩატარებისას, აფეთქების პულსის საიმედო გადაცემისთვის ერთი ფეთქებადი მუხტიდან მეორეზე.

დაწყების მინიმალური გადასახადიფეთქებადი ნივთიერების ისეთი რაოდენობა, რომელსაც შეუძლია გამოიწვიოს ასაფეთქებელი ნივთიერების სრული აფეთქება.

ფეთქებადი ასაფეთქებელი ნივთიერების მინიმალური დამუხტვა დამოკიდებულია არა მხოლოდ ფეთქებადი ნივთიერების მგრძნობელობაზე დეტონაციის პულსის მიმართ, არამედ ფეთქებადი ნივთიერების თვისებებზეც. ამიტომ, კომბინირებული ფეთქებადი მოწყობილობის უშეცდომოდ მუშაობის უზრუნველსაყოფად, აუცილებელია განისაზღვროს კომპრესორის დიზაინში შემავალი კონკრეტული ფეთქებადი ფეთქებადი ნივთიერების მინიმალური მუხტი კონკრეტულ ფეთქებადი ასაფეთქებელ ნივთიერებასთან მიმართებაში. ტესტის პირობები რაც შეიძლება ახლოსაა რეალობასთან, ე.ი. აღჭურვა დანგრევის CD No8

(1 გ BVV და გარკვეული რაოდენობა IVV (<0,1 г).

CD-ში ჩასმულია ხანძარსაწინააღმდეგო კაბელი ან ელექტრო აალებადი. მზა CD დამონტაჟებულია სტანდარტულ ტყვიის ფირფიტაზე და ძირს უთხრის. თუ ფირფიტის შეღწევის დიამეტრი ტოლია ან მეტია, ვიდრე ყდის დიამეტრი, მაშინ ფეთქებადი დეტონაცია დასრულებულია. ასაფეთქებელი ნივთიერების რაოდენობის შეცვლით, მინიმალური მუხტი ვლინდება. ფეთქებადი ასაფეთქებელი ნივთიერებების მინიმალური დატენვა დამოკიდებულია ფეთქებადი ასაფეთქებელი ნივთიერებების სიმკვრივეზე. რაც უფრო მაღალია სიმკვრივე, მით მეტია მინიმალური დამუხტვა. მყარი ცეცხლგამძლე მინარევების არსებობა BVV მუხტში ამცირებს მინიმალურ მუხტს, ხოლო დნობადი და რბილი მინარევები ზრდის მას.

ფეთქებადი მუხტის სიმკვრივისა და მინარევების გავლენა დაკავშირებულია აფეთქების აგზნების მექანიზმთან. დაბალი სიმკვრივე და ცეცხლგამძლე მინარევები ხელს უწყობს აფეთქების აგზნების ფოკალური მექანიზმის განხორციელებას, რაც ნაკლებ ენერგიას მოითხოვს.

ფეთქებადი ასაფეთქებელი ნივთიერებების მასის შეცვლა პრაქტიკულად არ მოქმედებს ფეთქებადი ასაფეთქებელი ნივთიერებების მინიმალურ მუხტზე. ყდის დიამეტრის ცვლილება იწვევს IVV ფენის სისქის ცვლილებას. ამიტომ მინიმალური დამუხტვა ჩვეულებრივ განისაზღვრება No8 შემთხვევაში ან ხასიათდება მასის თანაფარდობით მუხტის კვეთის ფართობთან.

მოდით ჩამოვთვალოთ ბრალდების თვისებები

2. ელექტრო მუხტი აქვს დისკრეტული ბუნება

ელემენტარული მუხტი

Ელექტროობა. ელექტრული დენის არსებობის პირობები. დენის სიძლიერე და დენის სიმკვრივე

ელექტრული დენი არის დამუხტული ნაწილაკების მიმართული მოძრაობა. შეთანხმდნენ, რომ დადებითად დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობის მიმართულება ელექტრული დენის მიმართულებად მიჩნეულიყო. დახურულ წრეში ელექტრული დენის მუდმივი არსებობისთვის უნდა დაკმაყოფილდეს შემდეგი პირობები:

თავისუფალი დამუხტული ნაწილაკების (დენის მატარებლების) არსებობა;

ელექტრული ველის არსებობა, რომლის ძალები, რომლებიც მოქმედებენ დამუხტულ ნაწილაკებზე, იწვევს მათ მოწესრიგებულ მოძრაობას;

დენის წყაროს არსებობა, რომლის შიგნითაც გარე ძალები მოძრაობენ თავისუფალ მუხტებს ელექტროსტატიკური (კულონის) ძალებისგან.

ელექტრული დენის რაოდენობრივი მახასიათებლებია დენის სიძლიერე I და დენის სიმკვრივე j.

დენის სიძლიერე არის სკალარული ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ტოლია მუხტის Δq, რომელიც გადის დირიჟორის განივი მონაკვეთზე გარკვეული პერიოდის განმავლობაში Δt ამ ინტერვალთან:

SI დენის ერთეული არის ამპერი (A).

თუ დენის სიძლიერე და მისი მიმართულება დროთა განმავლობაში არ იცვლება, მაშინ დენს მუდმივი ეწოდება.

დენის სიმკვრივე j არის ვექტორული ფიზიკური სიდიდე, რომლის მოდული უდრის გამტარში I დენის შეფარდებას გამტარის S კვეთის ფართობთან:

დენის სიმკვრივის SI ერთეული არის ამპერი კვადრატულ მეტრზე (A/m2).

სინათლის რეფრაქცია ლინზებში

ობიექტივი არის გამჭვირვალე სხეული, რომელიც შემოსაზღვრულია ორი მოხრილი ან მრუდე და ბრტყელი ზედაპირით.

უმეტეს შემთხვევაში გამოიყენება ლინზები, რომელთა ზედაპირები სფერულია. ლინზას ეწოდება თხელი, თუ მისი სისქე d მცირეა R1 და R2 ზედაპირის გამრუდების რადიუსებთან შედარებით. წინააღმდეგ შემთხვევაში ლინზას სქელს უწოდებენ. ლინზების მთავარი ოპტიკური ღერძი არის სწორი ხაზი, რომელიც გადის მისი ზედაპირის გამრუდების ცენტრებში. შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ თხელ ლინზაში მთავარი ოპტიკური ღერძის გადაკვეთის წერტილები ლინზის ორივე ზედაპირთან ერწყმის ერთ O წერტილს, რომელსაც ეწოდება ლინზის ოპტიკური ცენტრი. თხელ ლინზას აქვს ერთი მთავარი სიბრტყე, რომელიც საერთოა ლინზის ორივე ზედაპირისთვის და გადის ლინზის ოპტიკურ ცენტრში მისი მთავარი ოპტიკური ღერძის პერპენდიკულარულად. ყველა სწორ ხაზს, რომელიც გადის ლინზის ოპტიკურ ცენტრში და არ ემთხვევა მის მთავარ ოპტიკურ ღერძს, ეწოდება ლინზის მეორადი ოპტიკური ღერძი. სხივები, რომლებიც მოძრაობენ ლინზების ოპტიკური ღერძების გასწვრივ (მთავარი და მეორადი) არ განიცდიან რეფრაქციას.

თხელი ლინზების ფორმულა:

სადაც n21 = n2/n1, n2 და n1 არის ლინზების მასალისა და გარემოს აბსოლუტური გარდატეხის მაჩვენებლები, R1 და R2 არის ლინზის წინა და უკანა (ობიექტთან მიმართებაში) ზედაპირის გამრუდების რადიუსი, a1 და a2. არის მანძილი ობიექტამდე და მის გამოსახულებამდე, რომელიც იზომება ლინზის ოპტიკური ცენტრიდან მისი მთავარი ოპტიკური ღერძის გასწვრივ.

მნიშვნელობას ეწოდება ლინზის ფოკუსური სიგრძე. ლინზების მთავარ ოპტიკურ ღერძზე მდებარე წერტილებს ოპტიკური ცენტრის ორივე მხარეს თანაბარი მანძილით f-ის ტოლი ეწოდება ხაზის ძირითად კერებს. სიბრტყეებს, რომლებიც გადიან ლინზის მთავარ კერებზე F1 და F2 მის მთავარ ოპტიკურ ღერძზე პერპენდიკულარულად, ლინზის ფოკალურ სიბრტყეებს უწოდებენ. მეორადი ოპტიკური ღერძების გადაკვეთის წერტილებს ლინზის ფოკუსურ სიბრტყეებთან ეწოდება ლინზის მეორადი კერები.

ობიექტივს ეწოდება კონვერგირებადი (დადებითი), თუ მისი ფოკუსური მანძილი f >0. ლინზას ეწოდება დივერგირებადი (უარყოფითი), თუ მისი ფოკუსური მანძილი f<0.

n2 >n1-სთვის შემგროვებელი ლინზები არის ორმხრივამოზნექილი, პლანო-ამოზნექილი და ჩაზნექილი-ამოზნექილი (პოზიტიური მენისკის ლინზები), რომლებიც უფრო თხელი ხდება ცენტრიდან კიდეებამდე; განსხვავებული ლინზები არის ორმხრივ ჩაზნექილი, ბრტყელ-ჩაზნექილი და ამოზნექილი ლინზები (უარყოფითი მენისკები), რომლებიც სქელდებიან ცენტრიდან კიდეებამდე. n2-ისთვის N1.

პლანკის ჰიპოთეზა. ფოტონი და მისი თვისებები. ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობა

პლანკის ჰიპოთეზა არის მაქს პლანკის მიერ 1900 წლის 14 დეკემბერს წამოყენებული ჰიპოთეზა, რომელშიც ნათქვამია, რომ თერმული გამოსხივების დროს ენერგია გამოიყოფა და შეიწოვება არა განუწყვეტლივ, არამედ ცალკეულ კვანტებად (ნაწილებად). თითოეულ ასეთ კვანტურ ნაწილს აქვს გამოსხივების ν სიხშირის პროპორციული ენერგია:

სადაც h ან არის პროპორციულობის კოეფიციენტი, რომელსაც მოგვიანებით პლანკის მუდმივი ეწოდა. ამ ჰიპოთეზის საფუძველზე მან შემოგვთავაზა სხეულის ტემპერატურისა და ამ სხეულის მიერ გამოსხივებული გამოსხივების ურთიერთკავშირის თეორიული წარმოშობა - პლანკის ფორმულა.

პლანკის ჰიპოთეზა მოგვიანებით ექსპერიმენტულად დადასტურდა.

ამ ჰიპოთეზის ფორმულირება ითვლება კვანტური მექანიკის დაბადების მომენტად.

ფოტონი არის მატერიალური, ელექტრულად ნეიტრალური ნაწილაკი, ელექტრომაგნიტური ველის კვანტი (ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების მატარებელი).

ფოტონის ძირითადი თვისებები

1. არის ელექტრომაგნიტური ველის ნაწილაკი.

2. მოძრაობს სინათლის სიჩქარით.

3. არსებობს მხოლოდ მოძრაობაში.

4. ფოტონის შეჩერება შეუძლებელია: ის ან მოძრაობს სინათლის სიჩქარის ტოლი სიჩქარით, ან არ არსებობს; შესაბამისად, ფოტონის დანარჩენი მასა არის ნული.

ფოტონების ენერგია:

ფარდობითობის თეორიის მიხედვით, ენერგია ყოველთვის შეიძლება გამოითვალოს როგორც:

აქედან გამომდინარე, ფოტონის მასა.

ფოტონის იმპულსი. ფოტონის პულსი მიმართულია სინათლის სხივის გასწვრივ.

ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობა

XIX საუკუნის დასასრული: ფოტოელექტრული ეფექტი და კომპტონის ეფექტმა დაადასტურა ნიუტონის თეორია, ხოლო დიფრაქციის და სინათლის ჩარევის ფენომენებმა დაადასტურა ჰაიგენსის თეორია.

ამგვარად, ბევრი ფიზიკოსი მე-20 საუკუნის დასაწყისში. მივიდა დასკვნამდე, რომ სინათლეს აქვს ორი თვისება:

1. გამრავლებისას ავლენს ტალღურ თვისებებს.

2. მატერიასთან ურთიერთობისას ავლენს კორპუსკულურ თვისებებს. მისი თვისებები არ მცირდება არც ტალღებად და არც ნაწილაკებად.

რაც უფრო დიდია v, მით უფრო გამოხატულია სინათლის კვანტური თვისებები და ნაკლებად გამოხატული ტალღური თვისებები.

ამრიგად, ყველა გამოსხივებას აქვს როგორც ტალღური, ასევე კვანტური თვისებები. მაშასადამე, როგორ იჩენს თავს ფოტონი - ტალღად თუ ნაწილაკად - დამოკიდებულია მასზე ჩატარებული კვლევის ბუნებაზე.

რეზერფორდის ექსპერიმენტები. ატომის პლანეტარული მოდელი

ატომის შიგნით დადებითი მუხტის და, შესაბამისად, მასის განაწილების ექსპერიმენტულად შესასწავლად, რეზერფორდმა 1906 წელს შესთავაზა ატომის გამოკვლევის გამოყენება α-ნაწილაკების გამოყენებით. მათი მასა დაახლოებით 8000-ჯერ აღემატება ელექტრონის მასას და მათი დადებითი მუხტი სიდიდით უდრის ელექტრონის მუხტის ორჯერ. ალფა ნაწილაკების სიჩქარე ძალიან მაღალია: სინათლის სიჩქარის 1/15-ია. რეზერფორდმა დაბომბა მძიმე ელემენტების ატომები ამ ნაწილაკებით. ელექტრონები, მათი დაბალი მასის გამო, არ შეუძლიათ შესამჩნევად შეცვალონ α-ნაწილაკის ტრაექტორია და შესამჩნევად შეცვალონ მისი სიჩქარე. α-ნაწილაკების გაფანტვა (მოძრაობის მიმართულების შეცვლა) შეიძლება გამოწვეული იყოს მხოლოდ ატომის დადებითად დამუხტული ნაწილით. ამრიგად, α ნაწილაკების გაფანტვის შედეგად შესაძლებელია განისაზღვროს ატომის შიგნით დადებითი მუხტისა და მასის განაწილების ხასიათი. რადიოაქტიური პრეპარატი, მაგალითად რადიუმი, მოთავსებული იყო ტყვიის 1 ცილინდრის შიგნით, რომლის გასწვრივ იყო გაბურღული ვიწრო არხი. არხიდან α-ნაწილაკების სხივი დაეცა შესასწავლი მასალისგან (ოქრო, სპილენძი და ა.შ.) დამზადებულ თხელ ფოლგა 2-ზე. გაფანტვის შემდეგ, α-ნაწილაკები დაეცა თუთიის სულფიდით დაფარულ გამჭვირვალე ეკრანზე 3. თითოეული ნაწილაკების ეკრანთან შეჯახებას თან ახლდა სინათლის ციმციმი (სცინტილაცია), რომლის დაკვირვებაც შეიძლებოდა მიკროსკოპით 4. მთელი მოწყობილობა მოთავსებული იყო ჭურჭელში, საიდანაც ჰაერის ევაკუაცია მოხდა.

როდესაც ატომში ნაწილდება, დადებითი მუხტი არ შეუძლია შექმნას საკმარისად ინტენსიური ელექტრული ველი, რომ ალფა ნაწილაკი უკან გადააგდოს. მაქსიმალური მოგერიების ძალა განისაზღვრება კულონის კანონით:

სადაც qα არის α ნაწილაკის მუხტი; q არის ატომის დადებითი მუხტი; r არის მისი რადიუსი; k - პროპორციულობის კოეფიციენტი. ერთნაირად დამუხტული ბურთის ელექტრული ველის სიძლიერე მაქსიმალურია ბურთის ზედაპირზე და მცირდება ნულამდე, როცა ის ცენტრს უახლოვდება. ამიტომ, რაც უფრო მცირეა r რადიუსი, მით მეტია α-ნაწილაკების მოგერიების ძალა. ეს თეორია აბსოლუტურად აუცილებელია ალფა ნაწილაკების გაფანტვის შესახებ ექსპერიმენტების ასახსნელად. მაგრამ ამ მოდელის საფუძველზე შეუძლებელია ატომის არსებობის ფაქტის, მისი სტაბილურობის ახსნა. ყოველივე ამის შემდეგ, ელექტრონების მოძრაობა ორბიტებში ხდება აჩქარებით და საკმაოდ მნიშვნელოვანი. მაქსველის ელექტროდინამიკის კანონების მიხედვით, აჩქარებული მუხტი უნდა ასხივებდეს ელექტრომაგნიტურ ტალღებს სიხშირით, რომელიც ტოლია მისი ბრუნვის სიხშირის ბირთვის გარშემო. რადიაციას თან ახლავს ენერგიის დაკარგვა. ენერგიის დაკარგვისას ელექტრონები უნდა მიუახლოვდნენ ბირთვს, ისევე როგორც თანამგზავრი უახლოვდება დედამიწას ზედა ატმოსფეროში დამუხრუჭებისას. როგორც ნიუტონის მექანიკაზე და მაქსველის ელექტროდინამიკაზე დაფუძნებული მკაცრი გამოთვლები აჩვენებს, ელექტრონი უნდა მოხვდეს ბირთვზე უმნიშვნელო დროში. ატომმა უნდა შეწყვიტოს არსებობა.

სინამდვილეში, მსგავსი არაფერი ხდება. აქედან გამომდინარეობს, რომ კლასიკური ფიზიკის კანონები არ გამოიყენება ატომური მასშტაბის ფენომენებზე. რეზერფორდმა შექმნა ატომის პლანეტარული მოდელი: ელექტრონები ბრუნავენ ბირთვის გარშემო, ისევე როგორც პლანეტები ბრუნავს მზის გარშემო. ეს მოდელი მარტივია, გამართლებულია ექსპერიმენტულად, მაგრამ არ ხსნის ატომის სტაბილურობას.

სითბოს რაოდენობა

სითბოს რაოდენობა არის შიდა ენერგიის ცვლილების საზომი, რომელსაც სხეული იღებს (ან თმობს) სითბოს გაცვლის პროცესში.

ამრიგად, მუშაობაც და სითბოს რაოდენობაც ახასიათებს ენერგიის ცვლილებას, მაგრამ არ არის ენერგიის იდენტური. ისინი არ ახასიათებენ თავად სისტემის მდგომარეობას, მაგრამ განსაზღვრავენ ენერგიის გადასვლის პროცესს ერთი ტიპიდან მეორეზე (ერთი სხეულიდან მეორეზე), როდესაც მდგომარეობა იცვლება და მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული პროცესის ბუნებაზე.

სამუშაოსა და სითბოს რაოდენობას შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ სამუშაო ახასიათებს სისტემის შიდა ენერგიის შეცვლის პროცესს, რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გარდაქმნა ერთი ტიპიდან მეორეზე (მექანიკურიდან შიდაში). სითბოს რაოდენობა ახასიათებს შინაგანი ენერგიის გადაცემის პროცესს ერთი სხეულიდან მეორეზე (უფრო გახურებულიდან ნაკლებად გაცხელებამდე), რომელსაც არ ახლავს ენერგიის გარდაქმნები.

გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ სითბოს რაოდენობა, რომელიც საჭიროა m მასის სხეულის გასათბობად T1 ტემპერატურადან T2 ტემპერატურამდე, გამოითვლება ფორმულით, სადაც c არის ნივთიერების სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე;

სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრის SI ერთეული არის ჯული კილოგრამ კელვინზე (J/(kg K)).

სპეციფიკური სითბური სიმძლავრე c რიცხობრივად უდრის სითბოს რაოდენობას, რომელიც უნდა გადაეცეს 1 კგ მასის სხეულს, რათა გაცხელდეს იგი 1 K-ით.

სხეულის CT-ის სითბოს მოცულობა რიცხობრივად უდრის სითბოს რაოდენობას, რომელიც საჭიროა სხეულის ტემპერატურის 1 კ-ით შესაცვლელად:

სხეულის სითბოს სიმძლავრის SI ერთეული არის ჯული კელვინზე (J/K).

მუდმივ ტემპერატურაზე სითხის ორთქლად გადაქცევისთვის საჭიროა სითბოს დახარჯვა

სადაც L არის აორთქლების სპეციფიკური სითბო. როდესაც ორთქლი კონდენსირდება, სითბოს იგივე რაოდენობა გამოიყოფა.

დნობის ტემპერატურაზე m მასის კრისტალური სხეულის დნობისთვის საჭიროა სხეულის სითბოს გადაცემა.

სადაც λ არის შერწყმის სპეციფიკური სითბო. როდესაც სხეული კრისტალიზდება, სითბოს იგივე რაოდენობა გამოიყოფა.

m მასით საწვავის სრული წვის დროს გამოთავისუფლებული სითბოს რაოდენობა,

სადაც q არის წვის სპეციფიკური სითბო.

აორთქლების, დნობის და წვის სპეციფიკური სითბოს SI ერთეული არის ჯული თითო კილოგრამზე (ჯ/კგ).

ელექტრო მუხტი და მისი თვისებები. დისკრეტულობა. ელემენტარული ელექტრული მუხტი. ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონი.

ელექტრული მუხტი არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებას. სხეული უარყოფითად არის დამუხტული, თუ მას აქვს ელექტრონების სიჭარბე, და დადებითად დამუხტულია, თუ მას აქვს დეფიციტი.

მოდით ჩამოვთვალოთ ბრალდების თვისებები

1. არსებობს ორი სახის გადასახადი; უარყოფითი და დადებითი. მუხტების მსგავსად იზიდავს, ისევე როგორც მუხტების მოგერიება. ელემენტარულის მატარებელი, ე.ი. ყველაზე პატარა, უარყოფითი მუხტი არის ელექტრონი, რომლის მუხტი არის qe = -1,6 * 10-19 C, ხოლო მასა me = 9,1 * 10-31 კგ. ელემენტარული დადებითი მუხტის მატარებელია პროტონი qр=+1,6*10-19 C, მასა mр=1,67*10-27 კგ.

2. ელექტრო მუხტი აქვს დისკრეტული ბუნება. ეს ნიშნავს, რომ ნებისმიერი სხეულის მუხტი არის ელექტრონის მუხტის ნამრავლი q=Nqe, სადაც N არის მთელი რიცხვი. თუმცა, როგორც წესი, ჩვენ ვერ ვამჩნევთ მუხტის დისკრეტულობას, ვინაიდან ელემენტარული მუხტი ძალიან მცირეა.

3. იზოლირებულ სისტემაში, ე.ი. სისტემაში, რომლის სხეულები არ ცვლიან მუხტს მის გარე სხეულებთან, მუხტების ალგებრული ჯამი შენარჩუნებულია (მუხტის შენარჩუნების კანონი).

4. ელ. მუხტი ყოველთვის შეიძლება გადავიდეს ერთი სხეულიდან მეორეზე.

5. SI მუხტის ერთეული არის კულონი (C). განმარტებით, 1 კულონი უდრის მუხტს, რომელიც მიედინება გამტარის განივი მონაკვეთზე 1 წამში 1 ა დენის დროს.

6. ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონი.

დახურულ სისტემაში, ნებისმიერი ურთიერთქმედებისთვის, ელექტრული მუხტების ალგებრული ჯამი მუდმივი რჩება:

იზოლირებულ (ან დახურულ) სისტემას დავარქმევთ სხეულთა სისტემას, რომელშიც გარედან არ არის შემოტანილი ელექტრული მუხტები და არ იხსნება მისგან.

არსად და არასოდეს ბუნებაში არ ჩნდება ან ქრება ერთი და იგივე ნიშნის ელექტრული მუხტი. დადებითი ელექტრული მუხტის გამოჩენას ყოველთვის თან ახლავს თანაბარი უარყოფითი მუხტის გამოჩენა. არც დადებითი და არც უარყოფითი მუხტი არ შეიძლება ცალ-ცალკე გაქრეს; მათ შეუძლიათ ერთმანეთის განეიტრალება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ისინი თანაბარი მოდულებით არიან.

ასე შეიძლება ელემენტარული ნაწილაკები ერთმანეთში გარდაიქმნას. მაგრამ ყოველთვის დამუხტული ნაწილაკების დაბადებისას შეინიშნება საპირისპირო ნიშნის მუხტის მქონე ნაწილაკების წყვილის გამოჩენა. რამდენიმე ასეთი წყვილის ერთდროული დაბადებაც შეიძლება შეინიშნოს. დამუხტული ნაწილაკები ქრება, გადაიქცევა ნეიტრალურ ნაწილებად, ასევე მხოლოდ წყვილებში. ყველა ეს ფაქტი ეჭვს არ ტოვებს ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონის მკაცრ შესრულებაში.

ელემენტარული მუხტი- მინიმალური გადასახადი, რომელიც არ შეიძლება გაიყოს.