Есе за електрически заряд
| Класическа електродинамика |
| Електрически магнетизъм |
| Закон на Кулон Теорема на Гаус Електричен диполен моментЕлектричен заряд Електрическа индукция Електрическо поле Електростатичен потенциал |
| Закон на Био-Савар-Лаплас Закон на Ампер Магнетен момент Магнитно поле Магнитен поток |
| Векторен потенциал Дипол Потенциали на Лиенард-Вихерт Сила на Лоренц Ток на изместване Униполярна индукция Уравнения на Максуел Електричен ток Електродвижеща сила Електромагнитна индукция Електромагнитно излъчване Електромагнитно поле |
| Закон на Ом Закони на Кирхоф Индуктивност Радиовълновод Резонатор Електрически капацитет Електрическа проводимост Електрическо съпротивление Електрически импеданс |
| Тензор на електромагнитно поле Тензор на енергия-импулс 4-потенциал 4-ток |
| Хенри Кавендиш Майкъл Фарадей Андре-Мари Ампер Густав Робърт Кирхоф Джеймс Клерк (Кларк) Максуел Хенри Рудолф Херц Алберт Ейбрахам Майкелсън Робърт Андрюс Миликен |
Електрическият заряде свойство, свързано с тяло, което му позволява да бъде източник на електрическо поле и да участва в електромагнитни взаимодействия. Зарядът е количествена характеристика. Единицата за заряд в SI е кулон.електричен заряд, преминаващ през напречното сечение на проводника при сила на тока 1А за време 1s. Електрическият заряд е въведен за първи път в закона на Кулон през 1785 г. Зарядът на една висулка е много голям. Ако два носителя на заряд (q1 = q2 = 1C) се поставят във вакуум на разстояние 1 m, тогава те ще взаимодействат със сила 9 × 10 9 H.
Още в древността се е знаело, че кехлибарът, носен върху вълна, привлича леки предмети. И още в края на 16 век английският лекар Уилям Гилбърт нарича телата, които след триене привличат леки предмети, наелектризирани.
През 1729 г. Чарлз Дю Фе установява, че има два вида такси. Единият се получава чрез триене на стъкло върху коприна, а другият е смола върху вълна. Затова Дюфе нарече зарядите "стъкло" и "смола". Концепцията за положителен и отрицателен заряд е въведена от Бенджамин Франклин.
В началото на 20-ти век американският физик Робърт Миликен експериментално показа, че електрическият заряде дискретен, т.е. зарядът на всяко тяло е цяло число, кратно на елементарния електрически заряд
2. Електростатика
Електростатикатае клон от доктрината за електричеството, който изучава взаимодействията и свойствата на системи от електрически заряди, които са неподвижни спрямо избрана инерциална отправна система.
Големината на електрическия заряд (с други думи, само електрически заряд) е числена характеристика на носителите на заряд и заредените тела, която може да приема положителни и отрицателни стойности. Тази стойност се определя по такъв начин, че силовото взаимодействие, пренасяно от полето между зарядите, е право пропорционално на големината на взаимодействащите помежду си заряди, частици или тела, а посоките на силите, действащи върху тях от електромагнитното поле, зависят от знакаобвинения.
Електрическият заряд на всяка система от тела се състои от цяло число елементарни заряди, равно на 1,6 × 10 −19 C [1] в системата SI или 4,8 × 10 −10 CGSE единици [2] . Носителите на електрически заряд са електрически заредени елементарни частици. Най-малката стабилна частица по отношение на масата на покой, която има един отрицателен елементарен електрически заряд, е електрон (неговата маса на покой е 9,11 × 10 −31 kg). Най-малката стабилна античастица с положителен елементарен заряд по отношение на масата на покой е позитронът, който има същата маса като електрона [3] . Съществува и стабилна частица с един положителен елементарен заряд - протон (масата на покой е 1,67 × 10 −27 kg) и други по-рядко срещани частици.
Електрическият заряд на всяка елементарна частица е релативистично инвариантна величина. Той не зависи от отправната система, което означава, че не зависи от това дали този заряд се движи или е в покой, той е присъщ на тази частица през цялото време на нейния живот, поради което елементарните заредени частици често се идентифицират с техните електрически заряди. Като цяло в природата има толкова отрицателни заряди, колкото и положителни. Електрическите заряди на атомите и молекулите са равни на нула, а зарядите на положителните и отрицателните йони във всяка клетка на кристалните решетки на твърдите тела са компенсирани.
3. Взаимодействие на зарядите
Най-простото и най-ежедневно явление, при което фактът на съществуването на електрически заряди в природата, е наелектризирането на телата при контакт [4] . Способността на електрическите заряди както за взаимно привличане, така и за взаимно отблъскване се обяснява с предположението, че има два различни вида заряди. Единият вид електрически заряд се нарича положителен, а другият се нарича отрицателен. Противоположно заредентелата се привличат, а еднакво заредените тела се отблъскват.
Когато две електрически неутрални тела влязат в контакт, в резултат на триене зарядите преминават от едно тяло към друго. Във всеки от тях се нарушава равенството на сумата от положителни и отрицателни заряди и телата се зареждат различно.
Когато едно тяло се наелектризира чрез въздействие, в него се нарушава равномерното разпределение на зарядите. Те се преразпределят така, че в една част на тялото има излишък от положителни заряди, а в друга - отрицателни. Ако тези две части са разделени, те ще бъдат таксувани по различен начин.
4. Законът за запазване на електрическия заряд
Електрическият заряд на затворена система [5] се запазва във времето и се квантува - той се променя на части, които са кратни на елементарния електрически заряд, т.е., с други думи, алгебричната сума на електрическите заряди на тела или частици, които образуват електрически изолирана система, не се променя по време на никакви процеси, протичащи в тази система.
В разглежданата система могат да се образуват нови електрически заредени частици, например електрони - поради явлението йонизация на атоми или молекули, йони - поради явлението електролитна дисоциация и т.н. Въпреки това, ако системата е електрически изолирана, тогава алгебричната сума на зарядите на всички частици, включително новопоявилите се в такава система, винаги е равна на нула.
Законът за запазване на заряда е един от основните закони на физиката. Законът за запазване на заряда е експериментално потвърден през 1843 г. от великия английски учен Майкъл Фарадей и в момента се счита за един от основните закони за запазване във физиката (подобно на законите за запазване на импулса и енергията).
5. Безплатни такси
В зависимост от концентрацията на свободнитезарядите на тялото се разделят на проводници, диелектрици и полупроводници.
- Проводницитеса тела, в които електрическият заряд може да се движи по целия си обем. Проводниците се разделят на две групи: 1)проводници от първи вид(метали), в които преносът на заряди (свободни електрони) не е придружен от химични трансформации; 2)проводници от втори вид(например разтопени соли, киселинни разтвори), в които прехвърлянето на заряди (положителни и отрицателни йони) води до химични промени.
- Диелектрици(например стъкло, пластмаса) - тела, в които практически няма свободни заряди.
- Полупроводниците(напр. германий, силиций) са междинни между проводниците и диелектриците.
6. Измерване
За откриване и измерване на електрически заряди се използва електроскоп, който се състои от метален прът - електрод и два листа фолио, окачени на него. Когато електродът се докосне със зареден предмет, зарядите протичат през електрода върху листовете фолио, листата се оказват едноименно заредени и следователно се отклоняват един от друг.
Може да се използва и електрометър, състоящ се от метален прът и стрелка, която може да се върти около хоризонтална ос. Когато заредено тяло влезе в контакт с пръта на електрометъра, електрическите заряди се разпределят по протежение на пръта и стрелката и силите на отблъскване, действащи между подобни заряди на пръта и стрелката, го карат да се завърти.