Co to jest ładunek elementarny. elementarny ładunek elektryczny

Niemiecki fizyk i fizjolog G. Helmholtz zwrócił uwagę na fakt, że ładunki przenoszone przez jony podczas zjawiska elektrolizy są całkowitymi wielokrotnościami pewnej wartości równej C. Każdy jednowartościowy jon ma taki ładunek. Każdy jon dwuwartościowy ma ładunek równy Kl i tak dalej. Helmholtz doszedł do wniosku, że ładunek C to minimalna ilość energii elektrycznej, jaka istnieje w przyrodzie. Ładunek ten nazywany jest ładunkiem elementarnym. Na przykład aniony chloru, jodu mają jeden ujemny ładunek elementarny, a kationy jednowartościowe, na przykład wodór, potas, mają jeden dodatni ładunek elementarny.

W zjawiskach związanych z elektrolizą naukowcy najpierw odkryli dyskretność elektryczności i byli w stanie określić wielkość ładunku elementarnego.

Nieco później Irlandczyk D. Stoney mówił o istnieniu ładunku elementarnego wewnątrz atomu. Zaproponował, aby ten ładunek elementarny nazwać elektronem. Ładunek elektronu jest często oznaczany przez e lub .

Ładując ciało, tworzymy na nim nadmiar elektronów lub niedobór w stosunku do ich normalnej ilości, w której ciało nie ma ładunku. W tym przypadku elektrony są pobierane z innego ciała lub usuwane z naładowanego ciała, ale nie są niszczone ani tworzone. Należy pamiętać, że proces ładowania i rozładowywania ciał jest procedurą redystrybucji elektronów, podczas gdy ich całkowita liczba nie zmienia się.

Kiedy naładowany przewodnik jest podłączony do nienaładowanego, ładunek jest redystrybuowany między obydwoma ciałami. Załóżmy, że jedno ciało niesie ładunek ujemny, jest ono połączone z ciałem nienaładowanym. Elektrony ciała naładowanego pod wpływem sił wzajemnego odpychania przechodzą do ciała nienaładowanego. W tym przypadku ładunek pierwszego ciała maleje, ładunek drugiego wzrasta, aż do osiągnięcia równowagi.

Jeśli ładunki dodatnie i ujemne są połączone, to wzajemnie się znoszą. Oznacza to, że łącząc ładunki ujemne i dodatnie o tej samej wielkości, otrzymujemy ciało nienaładowane.

Podczas elektryzowania ciał za pomocą tarcia następuje również redystrybucja ładunków. Głównym tego powodem jest przeniesienie części elektronów podczas bliskiego kontaktu ciał z jednego ciała na drugie.

Eksperymenty Millikana i Ioffe dowodzące istnienia elektronu

Empirycznie istnienie ładunku elementarnego przenoszonego przez elektron udowodnił amerykański naukowiec R. Milliken. Zmierzył prędkość kropelek oleju w jednolitym polu elektrycznym między dwiema płytami elektrycznymi. Kropla ładowała się. Naukowiec porównał prędkość ruchu kropli bez ładunku i tej samej kropli z ładunkiem. Mierząc natężenie pola między płytkami, określono ładunek kropli.

AF Ioffe przeprowadził podobne eksperymenty, ale jednocześnie jako przedmiot badań wykorzystał cząsteczki pyłu metalicznego. Zmieniając natężenie pola między płytami, Ioffe uzyskał równość siły grawitacji i siły Coulomba, podczas gdy cząstka pyłu pozostawała nieruchoma. Gdy cząsteczkę pyłu oświetlono światłem ultrafioletowym, zmieniał się jej ładunek. Aby zrekompensować grawitację, zmieniono natężenie pola. Naukowiec otrzymał więc wartość, o którą zmienił się ładunek cząstki pyłu.

Wykazano empirycznie, że ładunki ziaren i kropli pyłu zawsze zmieniają się gwałtownie. Minimalna zmiana opłaty okazała się następująca:

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

PRZYKŁAD 2

Elementarny ładunek elektryczny jest podstawową stałą fizyczną, minimalną porcją (kwantową) ładunku elektrycznego. Równa się w przybliżeniu

e=1,602 176 565 (35) 10 −19 C

w Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar (SI). Ściśle związana ze stałą struktury subtelnej, która opisuje oddziaływanie elektromagnetyczne.

„Każdy ładunek elektryczny obserwowany w eksperymencie jest zawsze wielokrotnością ładunku elementarnego”- takie założenie poczynił B. Franklin w 1752 r., a następnie wielokrotnie testował eksperymentalnie. Ładunek elementarny został po raz pierwszy zmierzony eksperymentalnie przez Millikana w 1910 roku.

Fakt, że ładunek elektryczny występuje w przyrodzie tylko w postaci całkowitej liczby ładunków elementarnych, można nazwać kwantyzacją ładunku elektrycznego. Jednocześnie w elektrodynamice klasycznej nie omawia się kwestii przyczyn kwantyzacji ładunku, ponieważ ładunek jest parametrem zewnętrznym, a nie zmienną dynamiczną. Nie znaleziono jeszcze zadowalającego wyjaśnienia, dlaczego ładunek musi być skwantowany, ale uzyskano już wiele interesujących obserwacji.

• · Jeśli w przyrodzie istnieje monopol magnetyczny, to zgodnie z mechaniką kwantową jego ładunek magnetyczny musi być w pewnym stosunku do ładunku dowolnej wybranej cząstki elementarnej. Wynika z tego automatycznie, że samo istnienie monopolu magnetycznego pociąga za sobą kwantyzację ładunku. Jednak w przyrodzie nie udało się wykryć monopolu magnetycznego.
• · We współczesnej fizyce cząstek elementarnych opracowywane są inne modele, w których wszystkie znane cząstki elementarne okazałyby się prostymi kombinacjami nowych, jeszcze bardziej elementarnych cząstek. W tym przypadku kwantyzacja ładunku obserwowanych cząstek nie wydaje się zaskakująca, ponieważ powstaje „z konstrukcji”.

Niewykluczone też, że wszystkie parametry obserwowanych cząstek zostaną opisane w ramach jednolitej teorii pola, której podejścia są obecnie opracowywane. W takich teoriach wielkość ładunku elektrycznego cząstek musi być obliczona na podstawie niezwykle małej liczby podstawowych parametrów, prawdopodobnie związanych ze strukturą czasoprzestrzeni na ultramałych odległościach. Jeśli taka teoria zostanie skonstruowana, to to, co obserwujemy jako elementarny ładunek elektryczny, okaże się jakimś dyskretnym niezmiennikiem czasoprzestrzennym. Takie podejście rozwija np. model S. Bilsona-Thompsona, w którym fermiony modelu standardowego są interpretowane jako trzy wstęgi czasoprzestrzeni splecione w warkocz, a ładunek elektryczny (dokładniej trzecia jej) odpowiada wstędze skręconej o 180°. Jednak pomimo elegancji takich modeli nie uzyskano jeszcze konkretnych, ogólnie przyjętych wyników w tym kierunku.

elementarny ładunek elektryczny elementarny ładunek elektryczny

(mi), minimalny ładunek elektryczny, dodatni lub ujemny, którego wielkość mi≈4,8 10 -10 jednostek CGSE lub 1,6 10 -19 C. Prawie wszystkie naładowane cząstki elementarne mają ładunek + mi lub - mi(wyjątkiem są niektóre rezonanse z ładunkiem, który jest wielokrotnością mi); nie zaobserwowano cząstek o ułamkowym ładunku elektrycznym, jednak we współczesnej teorii oddziaływań silnych – chromodynamice kwantowej – zakłada się istnienie kwarków – cząstki o ładunkach wielokrotności 1/3 mi.

ELEMENTARNY ŁADUNEK ELEKTRYCZNY ( mi), minimalny ładunek elektryczny, dodatni lub ujemny, równy ładunkowi elektronu.
Założenie, że każdy obserwowany w eksperymencie ładunek elektryczny jest zawsze wielokrotnością ładunku elementarnego, przyjął B. Franklin (cm. FRANKLIN Beniamin) w 1752 r. Dzięki eksperymentom M. Faradaya (cm. FARADEUSZ Michał) metodą elektrolizy obliczono wartość ładunku elementarnego w 1834 r. Na istnienie elementarnego ładunku elektrycznego zwrócił uwagę również w 1874 r. angielski naukowiec J. Stoney. Wprowadził też do fizyki pojęcie „elektronu” i zaproponował metodę obliczania wartości ładunku elementarnego. Po raz pierwszy eksperymentalnie elementarny ładunek elektryczny zmierzył R. Milliken (cm. MILLIKEN Robert Andrus) w 1908 roku
Materialnymi nośnikami elementarnego ładunku elektrycznego w przyrodzie są naładowane cząstki elementarne (cm. CZĄSTECZKI ELEMENTARNE).
Ładunek elektryczny (cm.ŁADUNEK ELEKTRYCZNY) dowolnego mikroukładu i ciał makroskopowych jest zawsze równa sumie algebraicznej ładunków elementarnych wchodzących w skład układu, czyli całkowitej wielokrotności wartości e (lub zera).
Aktualnie ustalona wartość wartości bezwzględnej elementarnego ładunku elektrycznego (cm. ELEMENTARNE ŁADOWANIE ELEKTRYCZNE) jest e = (4,8032068 0,0000015) . 10 -10 jednostek CGSE lub 1.60217733 . 10 -19 C. Wartość elementarnego ładunku elektrycznego obliczona według wzoru, wyrażona jako stałe fizyczne, daje wartość elementarnego ładunku elektrycznego: e = 4,80320419(21) . 10 -10 lub: e \u003d 1,602176462 (65) . 10 -19 C.
Uważa się, że ładunek ten jest naprawdę elementarny, to znaczy nie można go podzielić na części, a ładunki dowolnych obiektów są jego całkowitymi wielokrotnościami. Ładunek elektryczny cząstki elementarnej jest jej podstawową cechą i nie zależy od wyboru układu odniesienia. Elementarny ładunek elektryczny jest dokładnie równy ładunkowi elektrycznemu elektronu, protonu i prawie wszystkich innych naładowanych cząstek elementarnych, które są zatem materialnymi nośnikami najmniejszego ładunku w przyrodzie.
Istnieje dodatni i ujemny elementarny ładunek elektryczny, a cząstka elementarna i jej antycząstka mają ładunki o przeciwnych znakach. Nośnikiem elementarnego ładunku ujemnego jest elektron, którego masa wynosi me = 9,11. 10 -31 kg. Nośnikiem elementarnego ładunku dodatniego jest proton, którego masa wynosi mp = 1,67. 10 -27 kg.
Fakt, że ładunek elektryczny występuje w przyrodzie tylko w postaci całkowitej liczby ładunków elementarnych, można nazwać kwantyzacją ładunku elektrycznego. Prawie wszystkie naładowane cząstki elementarne mają ładunek e - lub e + (wyjątkiem są niektóre rezonanse z ładunkiem będącym wielokrotnością e); cząstek o ułamkowym ładunku elektrycznym nie zaobserwowano jednak we współczesnej teorii oddziaływań silnych – chromodynamice kwantowej – istnieniu cząstek – kwarków – o ładunkach wielokrotności 1/3 mi.
Elementarnego ładunku elektrycznego nie można zniszczyć; fakt ten jest treścią prawa zachowania ładunku elektrycznego na poziomie mikroskopowym. Ładunki elektryczne mogą znikać i pojawiać się ponownie. Jednak zawsze pojawiają się lub znikają dwa ładunki elementarne o przeciwnych znakach.
Wartość elementarnego ładunku elektrycznego jest stałą oddziaływań elektromagnetycznych i jest zawarta we wszystkich równaniach elektrodynamiki mikroskopowej.

Elektron jest cząstką elementarną, która jest jedną z głównych jednostek w strukturze materii. Ładunek elektronu jest ujemny. Najdokładniejszych pomiarów dokonali na początku XX wieku Millikan i Ioffe.

Ładunek elektronu jest równy minus 1,602176487 (40) * 10 -1 9 C.

Dzięki tej wartości mierzony jest ładunek elektryczny innych najmniejszych cząstek.

Ogólne pojęcie elektronu

W fizyce cząstek elementarnych mówi się, że elektron jest niepodzielny i nie ma struktury. Bierze udział w procesach elektromagnetycznych i grawitacyjnych, należy do grupy leptonów, podobnie jak jego antycząstka, pozyton. Spośród innych leptonów ma najlżejszy ciężar. Zderzenie elektronów i pozytonów prowadzi do ich anihilacji. Taka para może powstać z kwantów gamma cząstek.

Zanim zmierzono neutrino, za najlżejszą cząstkę uważano elektron. W mechanice kwantowej nazywa się to fermionami. Elektron ma również moment magnetyczny. Jeśli odnosi się do niego również pozyton, to pozyton jest oddzielany jako cząstka naładowana dodatnio, a elektron nazywany jest negatronem, jako cząstka o ładunku ujemnym.

Indywidualne właściwości elektronów

Elektrony należą do pierwszej generacji leptonów, o właściwościach cząstek i fal. Każdy z nich jest wyposażony w stan kwantowy, który jest określany na podstawie pomiaru energii, orientacji spinu i innych parametrów. Swoją przynależność do fermionów ujawnia poprzez niemożność jednoczesnego przebywania dwóch elektronów w tym samym stanie kwantowym (zgodnie z zasadą Pauliego).

Bada się ją w taki sam sposób jak kwazicząstkę w okresowym potencjale kryształu, w którym masa efektywna może znacznie różnić się od masy spoczynkowej.

Poprzez ruch elektronów powstaje prąd elektryczny, magnetyzm i termoemf. Ładunek elektronu w ruchu tworzy pole magnetyczne. Jednak zewnętrzne pole magnetyczne odchyla cząstkę z kierunku prostego. Podczas przyspieszania elektron nabywa zdolność pochłaniania lub emitowania energii jako foton. Jego zestaw składa się z elektronowych powłok atomowych, których liczba i położenie decydują o właściwościach chemicznych.

Masa atomowa składa się głównie z protonów jądrowych i neutronów, podczas gdy masa elektronów stanowi około 0,06% całkowitej masy atomowej. Siła kulombowska jest jedną z głównych sił, które mogą utrzymywać elektron blisko jądra. Ale kiedy cząsteczki powstają z atomów i powstają wiązania chemiczne, elektrony są redystrybuowane w nowej utworzonej przestrzeni.

Nukleony i hadrony biorą udział w pojawianiu się elektronów. Izotopy o właściwościach promieniotwórczych są zdolne do emitowania elektronów. W warunkach laboratoryjnych cząstki te można badać za pomocą specjalnych instrumentów i na przykład teleskopy mogą wykrywać z nich promieniowanie w chmurach plazmy.

Otwarcie

Elektron został odkryty przez fizyków niemieckich w XIX wieku, kiedy badali właściwości katodowe promieni. Następnie inni naukowcy zaczęli go bardziej szczegółowo badać, podnosząc go do rangi oddzielnej cząstki. Badano promieniowanie i inne powiązane zjawiska fizyczne.

Na przykład grupa kierowana przez Thomsona oszacowała ładunek elektronu i masę promieni katodowych, których stosunki, jak się okazało, nie zależą od źródła materialnego.
A Becquerel odkrył, że minerały same emitują promieniowanie, a ich promienie beta mogą być odchylane przez działanie pola elektrycznego, podczas gdy masa i ładunek zachowują ten sam stosunek, co promienie katodowe.

Teoria atomowa

Zgodnie z tą teorią atom składa się z jądra i otaczających go elektronów, ułożonych w formie chmury. Znajdują się one w pewnych skwantowanych stanach energii, których zmianie towarzyszy proces absorpcji lub emisji fotonów.

Mechanika kwantowa

Na początku XX wieku sformułowano hipotezę, zgodnie z którą cząstki materialne mają zarówno właściwości cząstek właściwych, jak i fal. Ponadto światło może objawiać się w postaci fali (nazywa się to falą de Broglie'a) i cząstek (fotonów).

W rezultacie sformułowano słynne równanie Schrödingera opisujące propagację fal elektronowych. Takie podejście nazywa się mechaniką kwantową. Został wykorzystany do obliczenia elektronowych stanów energii w atomie wodoru.

Podstawowe i kwantowe właściwości elektronu

Cząstka wykazuje właściwości fundamentalne i kwantowe.

Podstawowe obejmują masę (9,109 * 10 -31 kilogramów), elementarny ładunek elektryczny (czyli minimalną część ładunku). Z dotychczasowych pomiarów wynika, że ​​w elektronie nie znaleziono pierwiastków, które mogłyby ujawnić jego podstrukturę. Ale niektórzy naukowcy są zdania, że ​​jest to cząstka naładowana punktowo. Jak wskazano na początku artykułu, ładunek elektryczny elektronu wynosi -1,602 * 10 -19 C.

Będąc cząstką, elektron może być jednocześnie falą. Eksperyment z dwiema szczelinami potwierdza możliwość jej jednoczesnego przejścia przez obie. Jest to sprzeczne z właściwościami cząstki, gdzie za każdym razem możliwe jest przejście tylko przez jedną szczelinę.

Uważa się, że elektrony mają te same właściwości fizyczne. Dlatego ich permutacja z punktu widzenia mechaniki kwantowej nie prowadzi do zmiany stanu układu. Funkcja falowa elektronów jest antysymetryczna. Dlatego jego rozwiązania znikają, gdy identyczne elektrony wchodzą w ten sam stan kwantowy (zasada Pauliego).

Ładunek elektryczny- wielkość fizyczna charakteryzująca zdolność ciał do wchodzenia w oddziaływania elektromagnetyczne. Mierzone w kulombach.

elementarny ładunek elektryczny- minimalny ładunek, jaki mają cząstki elementarne (ładunek protonu i elektronu).

Ciało ma ładunek, oznacza, że ​​ma dodatkowe lub brakujące elektrony. Opłata ta jest oznaczona q=nie. (jest równa liczbie ładunków elementarnych).

elektryzować organizm- tworzenie nadmiaru i niedoboru elektronów. Sposoby: elektryzowanie przez tarcie oraz elektryzowanie przez kontakt.

dokładnie świt e - ładunek ciała, który można uznać za punkt materialny.

opłata próbna() - punkt, mały ładunek, koniecznie dodatni - służy do badania pola elektrycznego.

Prawo zachowania ładunku:w układzie izolowanym suma algebraiczna ładunków wszystkich ciał pozostaje stała dla wszelkich interakcji tych ciał ze sobą.

prawo Coulomba:siły oddziaływania dwóch ładunków punktowych są proporcjonalne do iloczynu tych ładunków, odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości między nimi, zależą od właściwości ośrodka i są skierowane wzdłuż linii prostej łączącej ich środki.

, gdzie
F / m, C 2 / nm 2 - dielektryk. szybki. odkurzać

- dotyczy. stała dielektryczna (>1)

- absolutna przepuszczalność dielektryczna. środowiska

Pole elektryczne- ośrodek materialny, przez który zachodzi oddziaływanie ładunków elektrycznych.

Właściwości pola elektrycznego:

Charakterystyka pola elektrycznego:

napięcie(mi) jest wielkością wektorową równą sile działającej na jednostkowy ładunek próbny umieszczony w danym punkcie.

Mierzone w N/C.

Kierunek jest taka sama jak dla siły czynnej.

napięcie nie zależy ani od siły, ani od wielkości ładunku próbnego.

Superpozycja pól elektrycznych: siła pola wytworzonego przez kilka ładunków jest równa sumie wektorowej natężeń pola każdego ładunku:

Graficznie Pole elektroniczne jest przedstawione za pomocą linii napięcia.

linia napięcia- linia, której styczna w każdym punkcie pokrywa się z kierunkiem wektora napięcia.

Właściwości linii naprężenia: nie przecinają się, przez każdy punkt można poprowadzić tylko jedną linię; nie są zamknięte, zostawiają ładunek dodatni i wchodzą w ładunek ujemny lub rozpraszają się w nieskończoność.

Typy pól:

Jednolite pole elektryczne- pole, którego wektor natężenia w każdym punkcie jest taki sam pod względem wartości bezwzględnej i kierunku.

Niejednorodne pole elektryczne- pole, którego wektor natężenia w każdym punkcie nie jest taki sam pod względem wartości bezwzględnej i kierunku.

Stałe pole elektryczne– wektor napięcia nie zmienia się.

Niestałe pole elektryczne- zmienia się wektor napięcia.

Praca pola elektrycznego w celu przeniesienia ładunku.

, gdzie F to siła, S to przemieszczenie, - kąt pomiędzy F i S.

Dla jednolitego pola: siła jest stała.

Praca nie zależy od kształtu trajektorii; praca wykonana przy poruszaniu się po torze zamkniętym wynosi zero.

Dla pola niejednorodnego:

Potencjał pola elektrycznego- stosunek pracy, jaką wykonuje pole, przesuwając próbny ładunek elektryczny do nieskończoności, do wielkości tego ładunku.

-potencjał jest charakterystyką energetyczną pola. Mierzone w woltach

Potencjalna różnica:

Jeśli
, następnie

, oznacza

-gradient potencjału.

Dla pola jednorodnego: różnica potencjałów - Napięcie:

. Jest mierzony w woltach, urządzeniach - woltomierzach.

Pojemność elektryczna- zdolność ciał do gromadzenia ładunku elektrycznego; stosunek ładunku do potencjału, który jest zawsze stały dla danego przewodnika.

.

Nie zależy od ładunku i nie zależy od potencjału. Ale to zależy od wielkości i kształtu przewodnika; na właściwości dielektryczne ośrodka.

, gdzie r jest rozmiarem,
- przepuszczalność ośrodka wokół ciała.

Pojemność elektryczna wzrasta, jeśli w pobliżu znajdują się jakiekolwiek ciała - przewodniki lub dielektryki.

Kondensator- urządzenie do gromadzenia ładunku. Pojemność elektryczna:

Płaski kondensator- dwie metalowe płytki z dielektrykiem pomiędzy nimi. Pojemność płaskiego kondensatora:

, gdzie S to powierzchnia płyt, d to odległość między płytami.

Energia naładowanego kondensatora jest równa pracy wykonanej przez pole elektryczne przy przenoszeniu ładunku z jednej płytki na drugą.

Mały transfer opłat
, napięcie zmieni się na
, praca zostanie wykonana
. Jak
i C \u003d const,
. Następnie
. Integrujemy:

Energia pola elektrycznego:
, gdzie V=Sl jest objętością zajmowaną przez pole elektryczne

Dla pola niejednorodnego:
.

Objętościowa gęstość pola elektrycznego:
. Mierzone w J/m3.

Dipole elektryczne- układ składający się z dwóch równych, ale przeciwnych w znaku, punktowych ładunków elektrycznych znajdujących się w pewnej odległości od siebie (ramię dipolowe -l).

Główną cechą dipola jest moment dipolowy jest wektorem równym iloczynowi ładunku i ramienia dipola, skierowanego od ładunku ujemnego do dodatniego. oznaczone
. Mierzone w kulombometrach.

Dipol w jednolitym polu elektrycznym.

Siły działające na każdy z ładunków dipola to:
oraz
. Siły te są skierowane przeciwnie i tworzą moment pary sił - moment obrotowy:, gdzie

M - moment obrotowy F - siły działające na dipol

d– ramię ramię l– ramię dipola

p– moment dipolowy E– intensywność

- kąt między p Eq - ładunkiem

Pod działaniem momentu obrotowego dipol obróci się i osiądzie w kierunku linii napięcia. Wektory pi i E będą równoległe i jednokierunkowe.

Dipol w niejednorodnym polu elektrycznym.

Jest moment obrotowy, więc dipol się obróci. Ale siły będą nierówne, a dipol przesunie się tam, gdzie siła jest większa.

-gradient siły. Im wyższy gradient napięcia, tym większa siła boczna, która odciąga dipol. Dipol jest zorientowany wzdłuż linii sił.

Własne pole Dipola.

Jednak . Następnie:

.

Niech dipol znajdzie się w punkcie O, a jego ramię będzie małe. Następnie:

.

Formułę uzyskano biorąc pod uwagę:

Zatem różnica potencjałów zależy od sinusa kąta połówkowego, pod którym widoczne są punkty dipolowe, oraz rzutu momentu dipolowego na prostą łączącą te punkty.

Dielektryki w polu elektrycznym.

Dielektryk Substancja, która nie ma wolnych ładunków, a zatem nie przewodzi prądu. Jednak w rzeczywistości przewodnictwo istnieje, ale jest znikome.

Klasy dielektryczne:

z cząsteczkami polarnymi (woda, nitrobenzen): cząsteczki nie są symetryczne, środki mas ładunków dodatnich i ujemnych nie pokrywają się, co oznacza, że ​​posiadają moment dipolowy nawet w przypadku braku pola elektrycznego.

z cząsteczkami niepolarnymi (wodór, tlen): cząsteczki są symetryczne, środki mas ładunków dodatnich i ujemnych pokrywają się, co oznacza, że ​​przy braku pola elektrycznego nie mają momentu dipolowego.

krystaliczny (chlorek sodu): połączenie dwóch podsieci, z których jedna jest naładowana dodatnio, a druga naładowana ujemnie; przy braku pola elektrycznego całkowity moment dipolowy wynosi zero.

Polaryzacja- proces przestrzennego rozdzielania się ładunków, pojawienie się ładunków związanych na powierzchni dielektryka, co prowadzi do osłabienia pola wewnątrz dielektryka.

Sposoby polaryzacji:

1 sposób - polaryzacja elektrochemiczna:

Na elektrodach - ruch kationów i anionów w ich kierunku, neutralizacja substancji; powstają obszary ładunków dodatnich i ujemnych. Prąd stopniowo maleje. Szybkość tworzenia się mechanizmu neutralizacji charakteryzuje czas relaksacji - jest to czas, w którym pole elektromagnetyczne polaryzacji wzrośnie od 0 do maksimum od momentu przyłożenia pola. = 10 -3 -10 -2 sek.

Metoda 2 - polaryzacja orientacyjna:

Na powierzchni dielektryka tworzą się polarne nieskompensowane, tj. następuje polaryzacja. Napięcie wewnątrz dielektryka jest mniejsze niż napięcie zewnętrzne. Czas relaksu: = 10 -13 -10 -7 sek. Częstotliwość 10 MHz.

3-drożny - polaryzacja elektroniczna:

Charakterystyka cząsteczek niepolarnych, które stają się dipolami. Czas relaksu: = 10 -16 -10 -14 sek. Częstotliwość 10 8 MHz.

4-drożny - polaryzacja jonowa:

Dwie kraty (Na i Cl) są przesunięte względem siebie.

Czas relaksu:

Metoda 5 - polaryzacja mikrostrukturalna:

Jest to typowe dla struktur biologicznych, gdy warstwy naładowane i nienaładowane występują naprzemiennie. Następuje redystrybucja jonów na przegrodach półprzepuszczalnych lub nieprzepuszczalnych dla jonów.

Czas relaksu: \u003d 10 -8 -10 -3 s. Częstotliwość 1kHz

Charakterystyka liczbowa stopnia polaryzacji:

Elektryczność jest uporządkowanym ruchem swobodnych ładunków w materii lub w próżni.

Warunki istnienia prądu elektrycznego:

obecność bezpłatnych opłat

obecność pola elektrycznego, tj. siły działające na te ładunki

Obecna siła- wartość równa ładunkowi, który przechodzi przez dowolny przekrój przewodnika w jednostce czasu (1 sekunda)

Mierzone w amperach.

n to koncentracja ładunków

q to kwota opłaty

S- pole przekroju poprzecznego przewodnika

- prędkość ukierunkowanego ruchu cząstek.

Prędkość ruchu naładowanych cząstek w polu elektrycznym jest niewielka - 7 * 10 -5 m / s, prędkość propagacji pola elektrycznego wynosi 3 * 10 8 m / s.

gęstość prądu- ilość ładunku przechodzącego w ciągu 1 sekundy przez odcinek 1 m 2.

. Mierzone w A / m2.

- siła działająca na jon od strony pola elektrycznego jest równa sile tarcia

- ruchliwość jonów

- prędkość ukierunkowanego ruchu jonów = ruchliwość, natężenie pola

Przewodność właściwa elektrolitu jest tym większa, im większe jest stężenie jonów, ich ładunek i ruchliwość. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta ruchliwość jonów i wzrasta przewodnictwo elektryczne.