Čo je kladný náboj vo fyzike. Minimálny elektrický náboj – náboj elektrónu je

« Fyzika - 10. ročník

Uvažujme najskôr o najjednoduchšom prípade, keď sú elektricky nabité telesá v pokoji.

Časť elektrodynamiky venovaná štúdiu podmienok rovnováhy pre elektricky nabité telesá je tzv elektrostatika.

Čo je elektrický náboj?
Aké sú poplatky?

So slovami elektrina, elektrický náboj, elektrický prúd mnohokrát ste sa stretli a dokázali ste si na nich zvyknúť. Skúste si však odpovedať na otázku: „Čo je to elektrický náboj? Samotný koncept poplatok- to je hlavný, primárny pojem, ktorý na súčasnej úrovni rozvoja nášho poznania nemožno redukovať na žiadne jednoduchšie, elementárne pojmy.

Skúsme najprv zistiť, čo sa myslí výrokom: "Dané teleso alebo častica má elektrický náboj."

Všetky telesá sú postavené z najmenších častíc, ktoré sú nedeliteľné na jednoduchšie a preto sa nazývajú elementárne.

Elementárne častice majú hmotnosť a vďaka tomu sa k sebe priťahujú podľa zákona univerzálnej gravitácie. Keď sa vzdialenosť medzi časticami zväčšuje, gravitačná sila sa zmenšuje nepriamo úmerne druhej mocnine tejto vzdialenosti. Väčšina elementárnych častíc, aj keď nie všetky, má tiež schopnosť vzájomnej interakcie silou, ktorá tiež klesá nepriamo úmerne so štvorcom vzdialenosti, ale táto sila je mnohonásobne väčšia ako sila gravitácie.

Takže v atóme vodíka, schematicky znázornenom na obrázku 14.1, je elektrón priťahovaný k jadru (protónu) silou 10 39-krát väčšou ako sila gravitačnej príťažlivosti.

Ak častice na seba vzájomne pôsobia silami, ktoré sa s rastúcou vzdialenosťou zmenšujú rovnako ako sily univerzálnej gravitácie, ale mnohonásobne prevyšujú gravitačné sily, potom sa hovorí, že tieto častice majú elektrický náboj. Samotné častice sa nazývajú spoplatnené.

Existujú častice bez elektrického náboja, ale bez častice nie je elektrický náboj.

Interakcia nabitých častíc je tzv elektromagnetické.

Elektrický náboj určuje intenzitu elektromagnetických interakcií, rovnako ako hmotnosť určuje intenzitu gravitačných interakcií.

Elektrický náboj elementárnej častice nie je špeciálnym mechanizmom v častici, ktorý by sa z nej dal odstrániť, rozložiť na jednotlivé časti a znovu poskladať. Prítomnosť elektrického náboja v elektróne a iných časticiach znamená len existenciu určitých silových interakcií medzi nimi.

V podstate nevieme nič o náboji, ak nepoznáme zákony týchto interakcií. Znalosť zákonov interakcií by mala byť zahrnutá do nášho chápania náboja. Tieto zákony nie sú jednoduché a nie je možné ich opísať niekoľkými slovami. Preto nie je možné poskytnúť dostatočne uspokojivú stručnú definíciu pojmu nabíjačka.

Dva znaky elektrických nábojov.

Všetky telesá majú hmotnosť a preto sa navzájom priťahujú. Nabité telá sa môžu navzájom priťahovať a odpudzovať. Tento najdôležitejší fakt, ktorý je vám známy, znamená, že v prírode existujú častice s elektrickými nábojmi opačných znakov; V prípade nábojov rovnakého znamienka sa častice odpudzujú a v prípade rôznych znamienok sa priťahujú.

Náboj elementárnych častíc - protóny, ktoré sú súčasťou všetkých atómových jadier, sa nazýva kladný a náboj elektróny- negatívny. Medzi kladnými a zápornými nábojmi nie sú žiadne vnútorné rozdiely. Ak by sa znaky nábojov častíc obrátili, povaha elektromagnetických interakcií by sa vôbec nezmenila.

elementárny náboj.

Okrem elektrónov a protónov existuje niekoľko ďalších typov nabitých elementárnych častíc. Ale iba elektróny a protóny môžu existovať neobmedzene vo voľnom stave. Zvyšok nabitých častíc žije menej ako milióntiny sekundy. Rodia sa pri zrážkach rýchlych elementárnych častíc a keďže existovali zanedbateľnú dobu, rozpadajú sa a menia sa na iné častice. S týmito časticami sa zoznámite v 11. ročníku.

Medzi častice, ktoré nemajú elektrický náboj neutrón. Jeho hmotnosť len o málo prevyšuje hmotnosť protónu. Neutróny sú spolu s protónmi súčasťou atómového jadra. Ak má elementárna častica náboj, potom je jej hodnota presne definovaná.

nabité telá Elektromagnetické sily v prírode zohrávajú obrovskú úlohu v dôsledku skutočnosti, že zloženie všetkých telies zahŕňa elektricky nabité častice. Jednotlivé časti atómov - jadrá a elektróny - majú elektrický náboj.

Priame pôsobenie elektromagnetických síl medzi telesami nie je detekované, keďže telesá v normálnom stave sú elektricky neutrálne.

Atóm akejkoľvek látky je neutrálny, pretože počet elektrónov v ňom sa rovná počtu protónov v jadre. Kladne a záporne nabité častice sú navzájom spojené elektrickými silami a tvoria neutrálne systémy.

Makroskopické teleso je elektricky nabité, ak obsahuje nadbytok elementárnych častíc s jedným znamienkom náboja. Záporný náboj tela je teda spôsobený nadbytkom počtu elektrónov v porovnaní s počtom protónov a kladný náboj je spôsobený nedostatkom elektrónov.

Na získanie elektricky nabitého makroskopického telesa, t.

To sa dá dosiahnuť trením. Ak prejdete hrebeňom po suchých vlasoch, potom malá časť najpohyblivejších nabitých častíc - elektrónov prejde z vlasu do hrebeňa a nabije ho negatívne a vlas sa nabije kladne.

Rovnosť nábojov pri elektrizácii

Pomocou skúseností sa dá dokázať, že obe telesá pri zelektrovaní trením nadobudnú náboje opačného znamienka, ale zhodné s veľkosťou.

Zoberme si elektrometer, na ktorého tyči je pripevnená kovová guľa s otvorom, a dve dosky na dlhých rukovätiach: jedna z ebonitu a druhá z plexiskla. Pri trení o seba platničky elektrizujú.

Prenesme jednu z platní dovnútra gule bez toho, aby sme sa dotkli jej stien. Ak je platňa kladne nabitá, časť elektrónov z ihly a tyče elektromera sa pritiahne k platni a zhromaždí sa na vnútornom povrchu gule. V tomto prípade bude šípka kladne nabitá a odrazená od tyče elektromera (obr. 14.2, a).

Ak sa do gule vloží ďalšia platňa, ktorá predtým odstránila prvú, potom sa elektróny gule a tyče odpudzujú od platne a hromadia sa v prebytku na šípke. To spôsobí odklon šípky od tyče, navyše o rovnaký uhol ako v prvom pokuse.

Po sklopení oboch platničiek dovnútra gule nenájdeme vôbec žiadne vychýlenie šípky (obr. 14.2, b). To dokazuje, že náboje dosiek majú rovnakú veľkosť a opačné znamienka.

Elektrifikácia tiel a jej prejavy. Pri trení syntetických tkanín dochádza k výraznej elektrifikácii. Pri vyzliekaní košele zo syntetického materiálu na suchom vzduchu počuť charakteristické praskanie. Medzi nabitými oblasťami trecích plôch preskakujú malé iskry.

V tlačiarňach sa papier počas tlače elektrizuje a listy sa zlepujú. Aby sa tomu zabránilo, používajú sa špeciálne zariadenia na vybitie náboja. Elektrifikácia tiel v tesnom kontakte sa však niekedy využíva napríklad v rôznych elektrokopírovacích strojoch atď.

Zákon zachovania elektrického náboja.

Skúsenosti s elektrifikáciou dosiek dokazujú, že pri elektrizácii trením sa existujúce náboje prerozdeľujú medzi telesá, ktoré boli predtým neutrálne. Malá časť elektrónov prechádza z jedného tela do druhého. V tomto prípade sa nové častice neobjavia a predtým existujúce nezmiznú.

Pri elektrizovaní telies, zákon zachovania elektrického náboja. Tento zákon platí pre systém, ktorý nevstupuje zvonku a z ktorého nabité častice nevychádzajú, t.j. izolovaný systém.

V izolovanom systéme je zachovaný algebraický súčet nábojov všetkých telies.

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

kde q 1, q 2 atď. sú náboje jednotlivých nabitých telies.

Zákon zachovania náboja má hlboký význam. Ak sa počet nabitých elementárnych častíc nemení, potom je zákon zachovania náboja zrejmý. Ale elementárne častice sa môžu navzájom premieňať, rodiť a miznúť, čím dávajú život novým časticiam.

Vo všetkých prípadoch však nabité častice vznikajú iba v pároch s nábojmi rovnakého modulu a opačného znamienka; nabité častice tiež miznú len v pároch a menia sa na neutrálne. A vo všetkých týchto prípadoch zostáva algebraický súčet poplatkov rovnaký.

Platnosť zákona zachovania náboja potvrdzujú pozorovania obrovského množstva premien elementárnych častíc. Tento zákon vyjadruje jednu z najzákladnejších vlastností elektrického náboja. Dôvod zachovania náboja stále nie je známy.

Elektrón je elementárna častica, ktorá je jednou z hlavných jednotiek v štruktúre hmoty. Náboj elektrónu je záporný. Najpresnejšie merania vykonali začiatkom dvadsiateho storočia Millikan a Ioffe.

Elektrónový náboj sa rovná mínus 1,602176487 (40) * 10 -1 9 C.

Prostredníctvom tejto hodnoty sa meria elektrický náboj ostatných najmenších častíc.

Všeobecná koncepcia elektrónu

V časticovej fyzike sa hovorí, že elektrón je nedeliteľný a nemá žiadnu štruktúru. Podieľa sa na elektromagnetických a gravitačných procesoch, patrí do skupiny leptónov, rovnako ako jeho antičastica pozitrón. Spomedzi ostatných leptónov má najnižšiu hmotnosť. Ak sa elektróny a pozitróny zrazia, vedie to k ich zničeniu. Takýto pár môže vzniknúť z gama-kvanta častíc.

Pred meraním neutrína to bol elektrón, ktorý bol považovaný za najľahšiu časticu. V kvantovej mechanike sa označuje ako fermióny. Elektrón má tiež magnetický moment. Ak sa o ňom hovorí aj o pozitróne, potom sa pozitrón oddelí ako kladne nabitá častica a elektrón sa nazýva negatrón ako častica so záporným nábojom.

Jednotlivé vlastnosti elektrónov

Elektróny patria do prvej generácie leptónov s vlastnosťami častíc a vĺn. Každý z nich je vybavený kvantovým stavom, ktorý je určený meraním energie, orientácie rotácie a ďalších parametrov. Svoju príslušnosť k fermiónom prezrádza cez nemožnosť mať dva elektróny v rovnakom kvantovom stave súčasne (podľa Pauliho princípu).

Študuje sa rovnakým spôsobom ako kvázičastica v periodickom kryštálovom potenciáli, v ktorom sa efektívna hmotnosť môže výrazne líšiť od hmotnosti v pokoji.

Pohybom elektrónov dochádza k elektrickému prúdu, magnetizmu a termo EMF. Pohyb elektrónu vytvára magnetické pole. Vonkajšie magnetické pole však časticu vychyľuje z priameho smeru. Pri zrýchlení získava elektrón schopnosť absorbovať alebo emitovať energiu ako fotón. Jeho súbor tvoria elektrónové atómové obaly, ktorých počet a poloha určujú chemické vlastnosti.

Atómová hmotnosť pozostáva hlavne z jadrových protónov a neutrónov, zatiaľ čo hmotnosť elektrónov je asi 0,06 % z celkovej atómovej hmotnosti. Coulombova elektrická sila je jednou z hlavných síl, ktoré dokážu udržať elektrón blízko jadra. Keď sa však z atómov vytvoria molekuly a vzniknú chemické väzby, elektróny sa prerozdelia v novom vytvorenom priestore.

Nukleóny a hadróny sa podieľajú na vzhľade elektrónov. Izotopy s rádioaktívnymi vlastnosťami sú schopné emitovať elektróny. V laboratórnych podmienkach možno tieto častice študovať v špeciálnych prístrojoch a napríklad teleskopy z nich dokážu odhaliť žiarenie v plazmových oblakoch.

Otvorenie

Elektrón objavili nemeckí fyzici v devätnástom storočí, keď študovali katódové vlastnosti lúčov. Potom ju začali podrobnejšie študovať ďalší vedci, čím sa dostala do kategórie samostatnej častice. Študovalo sa žiarenie a ďalšie súvisiace fyzikálne javy.

Skupina vedená Thomsonom napríklad odhadla náboj elektrónu a hmotnosť katódových lúčov, ktorých pomery, ako zistili, nezávisia od materiálneho zdroja.
A Becquerel zistil, že minerály samy vyžarujú žiarenie a ich beta lúče môžu byť vychýlené pôsobením elektrického poľa, pričom hmotnosť a náboj si zachovali rovnaký pomer ako katódové lúče.

Atómová teória

Podľa tejto teórie sa atóm skladá z jadra a elektrónov okolo neho, usporiadaných do tvaru oblaku. Sú v niektorých kvantovaných stavoch energie, ktorých zmena je sprevádzaná procesom absorpcie alebo emisie fotónov.

Kvantová mechanika

Začiatkom dvadsiateho storočia bola sformulovaná hypotéza, podľa ktorej hmotné častice majú vlastnosti správnych častíc aj vĺn. Svetlo sa tiež môže prejaviť vo forme vlny (nazýva sa to de Broglieho vlna) a častíc (fotónov).

V dôsledku toho bola sformulovaná slávna Schrödingerova rovnica, ktorá popisovala šírenie elektrónových vĺn. Tento prístup sa nazýva kvantová mechanika. Bol použitý na výpočet elektrónových stavov energie v atóme vodíka.

Základné a kvantové vlastnosti elektrónu

Častica vykazuje základné a kvantové vlastnosti.

Medzi základné patrí hmotnosť (9,109 * 10 -31 kilogramov), elementárny elektrický náboj (teda minimálna časť náboja). Podľa doteraz uskutočnených meraní sa v elektróne nenachádzajú žiadne prvky, ktoré by mohli odhaliť jeho podštruktúru. Niektorí vedci sú však toho názoru, že ide o bodovo nabitú časticu. Ako je uvedené na začiatku článku, elektronický elektrický náboj je -1,602 * 10 -19 C.

Keďže je elektrón časticou, môže byť súčasne vlnou. Experiment s dvoma štrbinami potvrdzuje možnosť jeho súčasného prechodu oboma z nich. To je v rozpore s vlastnosťami častice, kde je možné prejsť zakaždým len jednou štrbinou.

Predpokladá sa, že elektróny majú rovnaké fyzikálne vlastnosti. Preto ich permutácia z pohľadu kvantovej mechaniky nevedie k zmene stavu systému. Vlnová funkcia elektrónov je antisymetrická. Preto jeho riešenia zanikajú, keď identické elektróny vstúpia do rovnakého kvantového stavu (Pauliho princíp).

Akýkoľvek elektrický náboj pozorovaný v experimente je vždy násobkom jedného elementárneho náboja.- takýto predpoklad vyslovil B. Franklin v roku 1752 a následne opakovane experimentálne testovaný. Elementárny náboj prvýkrát experimentálne zmeral Millikan v roku 1910.

Skutočnosť, že elektrický náboj sa v prírode vyskytuje iba vo forme celého čísla elementárnych nábojov, možno nazvať kvantovanie elektrického náboja. Zároveň sa v klasickej elektrodynamike nehovorí o otázke príčin kvantovania náboja, pretože náboj je vonkajší parameter a nie dynamická premenná. Uspokojivé vysvetlenie, prečo treba náboj kvantovať, sa zatiaľ nenašlo, ale už sa podarilo získať množstvo zaujímavých pozorovaní.

Frakčný elektrický náboj

Opakované pátranie po dlhovekých voľných predmetoch s frakčným elektrickým nábojom, ktoré sa dlhodobo uskutočňovalo rôznymi metódami, neprinieslo výsledky.

Treba si však uvedomiť, že elektrický náboj kvázičastíc tiež nemusí byť násobkom celku. Sú to najmä kvázičastice s frakčným elektrickým nábojom, ktoré sú zodpovedné za frakčný kvantový Hallov efekt.

Experimentálna definícia elementárneho elektrického náboja

Avogadrove číslo a Faradayova konštanta

Josephsonov efekt a von Klitzingova konštanta

Ďalšou presnou metódou na meranie elementárneho náboja je jeho výpočet z pozorovania dvoch efektov kvantovej mechaniky: Josephsonov jav, pri ktorom dochádza ku kolísaniu napätia v určitej supravodivej štruktúre, a kvantový Hallov efekt, efekt kvantovania Hallovho efektu. odpor alebo vodivosť dvojrozmerného elektrónového plynu v silných magnetických poliach a pri nízkych teplotách . Josephsonova konštanta

kde h- Planckova konštanta sa dá merať priamo pomocou Josephsonovho efektu.

možno merať priamo pomocou kvantového Hallovho javu.

Z týchto dvoch konštánt možno vypočítať veľkosť elementárneho náboja:

pozri tiež

Poznámky

1. elementárny náboj(Angličtina) . Referencia NIST o konštantách, jednotkách a neistote. . Získané 20. mája 2016.
2. Hodnota v jednotkách CGSE je daná ako výsledok prepočtu hodnoty CODATA v coulombách, pričom sa berie do úvahy skutočnosť, že coulomb sa presne rovná 2 997 924 580 jednotkám elektrického náboja CGSE (franklinov alebo statcoulombov).
3. Tomilin K.A. Základné fyzikálne konštanty v historických a metodologických aspektoch. - M. : Fizmatlit, 2006. - S. 96-105. - 368 s. - 400 kópií. - ISBN 5-9221-0728-3.
4. Topologický model zložených preónov (nedostupný odkaz) es.arXiv.org
5. V.M. Abazov a kol.(DØ Collaboration) (2007). „Experimentálna diskriminácia medzi nábojom 2 e/3 top kvark a náboj 4 e/3 scenáre výroby exotického kvarku“. Fyzické prehľadové listy. 98 (4): 041801.

Rovnako ako koncept gravitačnej hmotnosti telesa v newtonovskej mechanike, koncept náboja v elektrodynamike je primárny, základný koncept.

Nabíjačka je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje vlastnosť častíc alebo telies vstúpiť do elektromagnetických silových interakcií.

Elektrický náboj sa zvyčajne označuje písmenami q alebo Q.

Súhrn všetkých známych experimentálnych faktov nám umožňuje vyvodiť tieto závery:

Existujú dva druhy elektrických nábojov, bežne nazývané kladné a záporné.

Náboje je možné prenášať (napríklad priamym kontaktom) z jedného tela na druhé. Na rozdiel od telesnej hmotnosti, elektrický náboj nie je inherentnou charakteristikou daného telesa. To isté teleso v rôznych podmienkach môže mať rôzny náboj.

Ako náboje odpudzujú, na rozdiel od nábojov priťahujú. To tiež ukazuje zásadný rozdiel medzi elektromagnetickými silami a gravitačnými silami. Gravitačné sily sú vždy sily príťažlivosti.

Jeden zo základných prírodných zákonov je experimentálne stanovený zákon zachovania elektrického náboja .

V izolovanom systéme zostáva algebraický súčet nábojov všetkých telies konštantný:

Zákon zachovania elektrického náboja hovorí, že v uzavretom systéme telies nemožno pozorovať procesy zrodu alebo zániku nábojov iba jedného znamenia.

Z moderného pohľadu sú nosiče náboja elementárne častice. Všetky bežné telesá sú zložené z atómov, ktoré zahŕňajú kladne nabité protóny, záporne nabité elektróny a neutrálne častice – neutróny. Protóny a neutróny sú súčasťou atómových jadier, elektróny tvoria elektrónový obal atómov. Elektrické náboje protónového a elektrónového modulu sú úplne rovnaké a rovnajú sa elementárnemu náboju e.

V neutrálnom atóme sa počet protónov v jadre rovná počtu elektrónov v obale. Toto číslo sa volá atómové číslo . Atóm danej látky môže stratiť jeden alebo viac elektrónov alebo získať elektrón navyše. V týchto prípadoch sa neutrálny atóm zmení na kladne alebo záporne nabitý ión.

Náboj sa môže prenášať z jedného telesa na druhé len po častiach obsahujúcich celé číslo elementárnych nábojov. Elektrický náboj tela je teda diskrétna veličina:

Fyzikálne veličiny, ktoré môžu nadobudnúť iba diskrétny rad hodnôt, sa nazývajú kvantované . elementárny náboj e je kvantum (najmenšia časť) elektrického náboja. Treba si uvedomiť, že v modernej fyzike elementárnych častíc sa predpokladá existencia takzvaných kvarkov – častíc s frakčným nábojom a Kvarky vo voľnom stave však zatiaľ neboli pozorované.

V konvenčných laboratórnych experimentoch sa elektrické náboje zisťujú a merajú pomocou elektromer ( alebo elektroskop) - zariadenie pozostávajúce z kovovej tyče a šípky, ktorá sa môže otáčať okolo vodorovnej osi (obr. 1.1.1). Hrot šípu je izolovaný od kovového puzdra. Keď sa nabité teleso dostane do kontaktu s tyčou elektromera, elektrické náboje rovnakého znamienka sa rozložia pozdĺž tyče a šípky. Sily elektrického odpudzovania spôsobujú, že sa šípka otáča pod určitým uhlom, podľa ktorého je možné posúdiť náboj prenášaný na tyč elektromera.

Elektrometer je dosť hrubý prístroj; neumožňuje skúmať sily vzájomného pôsobenia nábojov. Prvýkrát zákon interakcie pevných nábojov objavil francúzsky fyzik Charles Coulomb v roku 1785. Vo svojich experimentoch Coulomb meral sily príťažlivosti a odpudzovania nabitých guľôčok pomocou zariadenia, ktoré navrhol - torznej váhy (obr. 1.1.2), ktorý sa vyznačoval mimoriadne vysokou citlivosťou. Napríklad kladina bola otočená o 1 ° pôsobením sily rádovo 10-9 N.

Myšlienka meraní bola založená na Coulombovom brilantnom odhade, že ak sa nabitá guľa dostane do kontaktu s presne tou istou nenabitou, potom sa náboj prvej rozdelí medzi ne rovnomerne. Bola teda indikovaná metóda na zmenu náboja lopty dvakrát, trikrát atď. Coulombove experimenty merali interakciu medzi loptičkami, ktorých rozmery sú oveľa menšie ako vzdialenosť medzi nimi. Takto nabité telesá sa nazývajú bodové poplatky.

bodový poplatok nazývané nabité teleso, ktorého rozmery možno v podmienkach tohto problému zanedbať.

Na základe mnohých experimentov Coulomb stanovil nasledujúci zákon:

Sily interakcie pevných nábojov sú priamo úmerné súčinu nábojových modulov a nepriamo úmerné štvorcu vzdialenosti medzi nimi:

Interakčné sily sa riadia tretím Newtonovým zákonom:

Sú to odpudivé sily s rovnakými znamienkami nábojov a príťažlivé sily s rôznymi znamienkami (obr. 1.1.3). Interakcia pevných elektrických nábojov je tzv elektrostatické alebo Coulomb interakcia. Sekcia elektrodynamiky, ktorá študuje Coulombovu interakciu, sa nazýva elektrostatika .

Pre bodovo nabité telesá platí Coulombov zákon. V praxi je Coulombov zákon dobre splnený, ak sú rozmery nabitých telies oveľa menšie ako vzdialenosť medzi nimi.

Faktor proporcionality k v Coulombovom zákone závisí od výberu sústavy jednotiek. V medzinárodnom systéme SI je jednotkou náboja prívesok(CL).

Prívesok - je to náboj, ktorý prejde za 1 s prierezom vodiča pri sile prúdu 1 A. Jednotkou sily prúdu (Ampér) v SI je spolu s jednotkami dĺžky, času a hmotnosti základná merná jednotka.

Koeficient k v sústave SI sa zvyčajne píše ako:

Kde - elektrická konštanta .

V sústave SI elementárny náboj e rovná sa:

Skúsenosti ukazujú, že Coulombove interakčné sily sa riadia princípom superpozície:

Ak nabité teleso interaguje súčasne s viacerými nabitými telesami, potom výsledná sila pôsobiaca na toto teleso sa rovná vektorovému súčtu síl pôsobiacich na toto teleso od všetkých ostatných nabitých telies.

Ryža. 1.1.4 vysvetľuje princíp superpozície na príklade elektrostatickej interakcie troch nabitých telies.

Princíp superpozície je základným prírodným zákonom. Jeho použitie si však vyžaduje určitú opatrnosť, pokiaľ ide o interakciu nabitých telies konečnej veľkosti (napríklad dvoch vodivých nabitých guľôčok 1 a 2). Ak sa tretia nabitá guľa zdvihne do systému dvoch nabitých loptičiek, potom sa interakcia medzi 1 a 2 zmení v dôsledku prerozdelenie poplatkov.

Princíp superpozície hovorí, že keď dané (pevné) rozdelenie poplatkov na všetkých telesách, sily elektrostatickej interakcie medzi akýmikoľvek dvoma telesami nezávisia od prítomnosti iných nabitých telies.

elementárny elektrický náboj elementárny elektrický náboj

(e), minimálny elektrický náboj, kladný alebo záporný, ktorého veľkosť e≈4,8 10 -10 jednotiek CGSE alebo 1,6 10 -19 C. Takmer všetky nabité elementárne častice majú náboj + e alebo - e(výnimkou sú niektoré rezonancie s nábojom, ktorý je násobkom e); častice s frakčnými elektrickými nábojmi neboli pozorované, avšak v modernej teórii silnej interakcie - kvantová chromodynamika - sa predpokladá existencia kvarkov - častice s nábojmi, ktoré sú násobky 1/3 e.

ZÁKLADNÝ ELEKTRICKÝ NÁPLŇ ( e), minimálny elektrický náboj, kladný alebo záporný, rovný náboju elektrónu.
Predpoklad, že akýkoľvek elektrický náboj pozorovaný v experimente je vždy násobkom elementárneho náboja, vyslovil B. Franklin (cm. FRANKLIN Benjamin) v roku 1752 Vďaka pokusom M. Faradaya (cm. FARADEUS Michael) elektrolýzou bola hodnota elementárneho náboja vypočítaná v roku 1834. Na existenciu elementárneho elektrického náboja upozornil v roku 1874 aj anglický vedec J. Stoney. Do fyziky zaviedol aj pojem „elektrón“ a navrhol metódu na výpočet hodnoty elementárneho náboja. Prvýkrát experimentálne zmeral elementárny elektrický náboj R. Milliken (cm. MILLIKEN Robert Andrus) v roku 1908
Hmotnými nosičmi elementárneho elektrického náboja v prírode sú nabité elementárne častice (cm. ELEMENTÁRNE ČASTICE).
Nabíjačka (cm. NABÍJAČKA) akéhokoľvek mikrosystému a makroskopických telies sa vždy rovná algebraickému súčtu elementárnych nábojov zahrnutých v systéme, teda celočíselnému násobku hodnoty e (alebo nuly).
Aktuálne stanovená hodnota absolútnej hodnoty elementárneho elektrického náboja (cm. ZÁKLADNÝ ELEKTRICKÝ NÁPLŇ) je e = (4,8032068 0,0000015) . 10-10 jednotiek CGSE alebo 1,60217733. 10-19 °C. Hodnota elementárneho elektrického náboja vypočítaná vzorcom, vyjadrená pomocou fyzikálnych konštánt, udáva hodnotu elementárneho elektrického náboja: e = 4,80320419(21) . 10 -10 , alebo: e \u003d 1,602176462 (65) . 10-19 °C.
Predpokladá sa, že tento náboj je skutočne elementárny, to znamená, že ho nemožno rozdeliť na časti a náboje akýchkoľvek objektov sú jeho celými násobkami. Elektrický náboj elementárnej častice je jej základnou charakteristikou a nezávisí od výberu referenčného systému. Elementárny elektrický náboj sa presne rovná elektrickému náboju elektrónu, protónu a takmer všetkých ostatných nabitých elementárnych častíc, ktoré sú teda hmotnými nosičmi najmenšieho náboja v prírode.
Existuje kladný a záporný elementárny elektrický náboj a elementárna častica a jej antičastica majú náboje opačného znamienka. Nosičom elementárneho záporného náboja je elektrón, ktorého hmotnosť je me = 9,11. 10 - 31 kg. Nositeľom elementárneho kladného náboja je protón, ktorého hmotnosť je mp = 1,67. 10-27 kg.
Skutočnosť, že elektrický náboj sa v prírode vyskytuje iba vo forme celočíselného počtu elementárnych nábojov, možno nazvať kvantovaním elektrického náboja. Takmer všetky nabité elementárne častice majú náboj e - alebo e + (výnimkou sú niektoré rezonancie s nábojom, ktorý je násobkom e); častice s frakčnými elektrickými nábojmi neboli pozorované, avšak v modernej teórii silnej interakcie - kvantová chromodynamika - existencia častíc - kvarkov - s nábojmi, ktoré sú násobky 1/3 e.
Elementárny elektrický náboj nemôže byť zničený; táto skutočnosť je obsahom zákona zachovania elektrického náboja na mikroskopickej úrovni. Elektrické náboje môžu zmiznúť a znova sa objaviť. Vždy sa však objavia alebo zmiznú dva elementárne náboje opačných znamienok.
Hodnota elementárneho elektrického náboja je konštanta elektromagnetických interakcií a je zahrnutá vo všetkých rovniciach mikroskopickej elektrodynamiky.