Задача 2. Маленькие одинаковые шарики находятся на расстоянии 0,15 м друг от друга и притягиваются с силой 1 микроНьютон. Задача состоит в том, чтобы определить начальную нагрузку на мяч.
Электрический заряд (Закон Кулона)
Электрическая нагрузка (количество электроэнергии) — это естественный размер шага, который определяет способность тела быть источником электромагнитных полей и участвовать в электромагнитных взаимодействиях.
Страница-> Решения по физике содержит решения задач и заданий с решенными примерами для всех задач по физике.
Электрические заряды
Электрические нагрузки — это натуральные величины, характеризующие способность частиц или тел к электромагнитному взаимодействию. Электрические нагрузки обычно обозначаются буквой Q или Q. В системах СИ электрические нагрузки измеряются в кулонах (CL).
Из повседневной жизни мы знаем, что многие предметы при трении притягивают мелкие частицы, бумагу, волосы и т.д. Это притяжение к абразивным объектам вызвано их электрической нагрузкой, поэтому такие тела называются наэлектризованными.
Опыт показывает, что в наэлектризованных телах существует притяжение или истощение. Это связано с тем, что существует два типа электрических нагрузок. Один из них называется положительным, а другой — отрицательным. Показано, что одинаковые грузы отталкиваются, а противоположные одинаковые грузы притягиваются (рис. 14.1).
Сила взаимодействия между электрической нагрузкой и сила взаимодействия между электрическими нагрузками (вызванная наличием электрической нагрузки) называется мощностью. Следует отметить, что электрические силы действуют только на заряженные тела или заряженные частицы, такие как ионы.
Одно тело может быть наэлектризовано не только трением, но и контактом с другим заряженным телом. Например, бумажная гильза, висящая на непроводящей шелковой нити после прикосновения к заряженной палочке, будет отталкиваться от последней (рис. 14.2). Это означает, что нагрузка от электрофореза частично переносится на гильзу.
Выбирают две одинаковые гильзы с противоположными нагрузками и дают им соприкоснуться (рис. 14.3, а). После контакта притяжение между оболочками полностью исчезает (рис. 14.3, б) или оболочки отталкиваются (рис. 14.3, в). В первом случае говорят, что нагрузка нейтрализована. Было показано, что в этом случае грузы не уничтожаются, а просто перераспределяются между телами так, что они перестают воспринимать их присутствие. В этом случае естественно предположить, что тела содержат равные числа и отрицательные нагрузки.
Поэтому нейтрализация теплового контейнера после контакта происходит в том случае, если нагрузки на подошву перед контактом равны по величине. Однако, если загрузка патронов различна
по величине, равные нагрузки противоположного знака нейтрализуются на температурном контакте, а оставшийся избыток знаков начинает распределяться между температурами и отталкиваться друг от друга.
Превышение электрической нагрузки любого тела над распадом называется нагрузкой или электрической величиной этого тела. Численное значение электрической величины тела может быть определено силой его взаимодействия с другими наэлектризованными телами. Общая нагрузка на организм — это алгебраическая сумма всех электрических нагрузок организма.
Явления, подтверждающие сложное строение атома
Вопрос о том, где в веществе находятся электрические заряды и какую роль они играют в структуре вещества, долгое время оставался неясным. Во второй половине XIX века было открыто множество явлений, свидетельствующих о сложной структуре атома. Анализ этих явлений показал, что электрические заряды должны входить в состав атомов. Поскольку материя в своем естественном состоянии электрически нейтральна, можно предположить, что каждый атом должен содержать равное количество положительных и отрицательных электрических зарядов.
Сложная структура атома была впервые предложена всевозможными химическими реакциями. Образование молекул из атомов и перегруппировка молекул в ходе химических реакций доказали, что между атомами существуют притягательные силы, наличие которых можно объяснить наличием в атомах противоположных электрических зарядов.
Работы Д. И. Менделеева четко выявили периодичность свойств химических элементов, которую можно объяснить повторением комбинаций в расположении электрических зарядов внутри атомов.
Законы электролиза (гл. 19), открытые М. Фарадеем, показали, что в веществе должны существовать неделимые (элементарные) электрические заряды, которые, по-видимому, одинаковы для всех атомов.
При исследовании тока в разбавленных газах (§ 20.4), при фотоэлектрическом эффекте (§ 35.6) и во многих других случаях были обнаружены отрицательно заряженные частицы, которые англичанин Д. Стоуни назвал электронами.
Французский ученый А. Беккерель в 1896 г. установил, что урановые руды создают излучение, имеющее сложный состав, а позднее выдающийся английский ученый Э. Резерфорд доказал, что оно состоит из трех видов лучей, получивших название альфа-лучей ( -лучей) и гамма-лучей (
На основе всех этих исследований были созданы различные модели строения атомов вещества из электрических зарядов, однако подлинное строение атомов было раскрыто только в 1911 г. Э. Резерфордом, когда он изучал рассеяние
Понятно, что величины зарядов этих тел зависят от свойств самих тел и области, в которой они соприкасаются. Если разнородные тела просто прижать друг к другу, их точки соприкосновения малы и электричество слабое. При трении площадь соприкосновения тел значительно увеличивается, а электричество тел значительно возрастает.
Формула нахождения заряда
Необходимое значение можно определить из физико-математической формулы для тока. Согласно этой формуле, умножьте силу тока на время прохождения проводника. Величину заряда можно найти по формуле +-ne, где n — целое число, а e равно = -1,6*10^-19 Кулона.
ノート ！ Формула для количества заряда является следствием прямой зависимости напряженности электромагнитного поля от потенциала его частицы, что является основным правилом для нахождения емкости заряженного конденсатора и величины запасенной в нем энергии. Кроме того, величина заряда может быть рассчитана через силу Лоренца.
Как вычислять с помощью законов
Поскольку q и Q — скалярные единицы, их можно вычислить по законам через точные формулы, выведенные известными физиками. Например, по закону Кулона можно найти величину и направление силы взаимодействия заряженных частиц между различными неподвижными телами.
Закон сохранения
Все элементарные частицы делятся на нейтральные или заряженные. Они взаимодействуют друг с другом в электромагнитном поле. Частицы, имеющие электрон с одинаковым именем, отталкиваются, а частицы с разными именами притягиваются. В первом случае наблюдается избыток электронов, а во втором — их недостаток. Оба типа частиц заряжаются электричеством. На практике, когда происходит это явление, заряженные частицы равны по модулю, несмотря на противоположные знаки. Когда различные частицы притягиваются, между ними происходит электричество и сохранение электронов. В этом случае сумма всех изолированных частиц в системе не меняется, т.е. q + q + q + q…= const.
Закон Кулона
Выше мы говорили, что электрически заряженные частицы бывают как положительными, так и отрицательными, и их существование подтверждается взаимодействием сил, описанным О. Кулоном с помощью экспериментов со шкалой в 1785 году, создав свои физические и математические законы.
Закон Кулона — это естественный закон, который описывает взаимодействие наэлектризованных частиц с неэлектризованными в зависимости от разделяющего их пространства. Согласно этой формулировке, чем больше электронов у частицы, чем ближе она находится к другим основным единицам нагрузки, тем больше увеличивается сила.
ВНИМАНИЕ! По мере увеличения расстояния между частицами сила их взаимодействия неуклонно уменьшается. В следующем математическом уравнении: F1 = F2 = K*(Q1*Q2/R2), Q1 и Q2 считаются коэффициентами заряженных частиц, поэтому K зависит от выбора системной единицы, а R — от расстояния.
Образец решения задач по теме «Электрический заряд»
Ниже приведены примеры решения простых электростатических задач, в частности, закона Кулона
Задача 1. Отношение различных одинаковых заряженных сфер равно q1 = 6 микроклилоб и q2 = -18 микроклилоб. Расстояние между ними составляет 36 см (0,36 м). Если они коснутся друг друга и разойдутся, насколько изменится сила их взаимодействия?
Для решения этой задачи используйте тип нагрузки EL F = K*(Q1*Q2/R2), который заменяет известные значения букв. Результат будет равен 7,5.
Задача 2. Маленькие одинаковые шарики находятся на расстоянии 0,15 м друг от друга и притягиваются с силой 1 микроНьютон. Задача состоит в том, чтобы определить начальную нагрузку на мяч.
Для решения второй задачи используется тот же тип кулона, но несколько измененный: F= KQ2/R2. затем экспоненту Q2 выведите из правила. Она равна FR2/K. Заменив известные цены и выполнив простой расчет, вы получите значение 10^-7 или 10 микроклипс.
В целом, электрическая нагрузка — это естественный размер шага, который определяет способность организма быть источником электромагнитного поля и участвовать во взаимодействии с ним. Для нахождения величин, обозначаемых буквой Q и буквой Q, закон сохранения, закон Кулона и перечисленные выше основные естественные типы могут быть использованы для решения задач или выполнения других заданий.
Здесь мы находим законы сохранения груза, которые определяются следующим образом. В замкнутой системе тел алгебраическая сумма нагрузок остается стабильной для всех процессов, происходящих в этих телах.
Электростатика
Электростатика — это отрасль, изучающая электричество, которая изучает взаимодействия и свойства систем электрических нагрузок, которые остаются неподвижными в выбранной инерциальной системе отсчета.
Величина электрического заряда (или заряда, как его еще называют) — это числовая характеристика носителей груза и заряженных тел, которая может принимать положительные и отрицательные значения. Этот размер определяется таким образом, чтобы взаимодействие сил, передаваемых от поля во время нагрузки, было прямо пропорционально размеру взаимодействующей частицы или нагрузки тела и направлению сил, оказываемых электромагнитным полем. Электромагнитное поле. Поле нагрузки.
Заряд системы тел состоит из целого числа фундаментальных зарядов, равного примерно 1,6-10 -19 К1 или 4,8-10-10 единиц системы СИ. GSE2. заряженные элементарные частицы являются носителями заряда. Наименьшей электрически стабильной частицей в свободном состоянии с отрицательным зарядом является электрон (его масса 9,11-10-31 кг). Наименьшими стабильными свободными антителами с положительным элементарным зарядом являются позитроны, которые имеют ту же массу, что и электрон 3. Существуют также стабильные частицы с положительным фундаментальным зарядом, протоны (масса равна 1,67-10 -27 кг) и другие менее распространенные частицы. Предполагается, что существуют также частицы с меньшими зарядами (1/3⅓ и ±2/3 фундаментального заряда) (1964) — кварки, но они не разделяются в свободном состоянии (и, по-видимому, могут существовать только в составе других частиц — адронов), так что каждый свободный частица несет только целое число фундаментальных зарядов.
Заряд элементарной частицы является относительно постоянной величиной. Он не зависит от системы отсчета и, следовательно, не зависит от того, является ли этот заряд подвижным или неподвижным, он уникален для данной частицы на протяжении всего ее существования, именно поэтому фундаментально заряженные частицы часто идентифицируются по их заряду. В целом, в природе существует столько же отрицательных зарядов, сколько и положительных. Атомы и молекулы имеют нулевой заряд, но положительные и отрицательные ионные заряды в каждой ячейке решетки твердого кристалла компенсированы.
Взаимодействие зарядов
Взаимодействие зарядов: равномерно заряженные объекты отталкиваются друг от друга, противоположно заряженные объекты притягиваются друг к другу
Самым простым и распространенным явлением, свидетельствующим о существовании зарядов в природе, является электричество между телами, находящимися в контакте. Способность зарядов притягиваться и отталкиваться друг от друга можно объяснить, исходя из предположения о существовании двух различных типов зарядов. Один тип заряда называется положительным, а другой — отрицательным. Объекты с противоположными зарядами притягиваются, а объекты с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга.
Когда два электрически нейтральных объекта вступают в контакт, трение вызывает перенос зарядов с одного объекта на другой. Сумма положительных и отрицательных зарядов распадается в каждом из них, и тела заряжаются по-разному.
Когда тело наэлектризовано каким-либо воздействием, равномерное распределение зарядов внутри него нарушается. Они перераспределяются таким образом, что в одной части тела возникает избыток положительного заряда, а в другой — отрицательного. Если две части разъединены, они заряжаются по-разному.
Закон сохранения электрического заряда
Заряды в замкнутых системах5 сохраняются во времени и количестве. Это означает, что они варьируются в кратном отношении к базовому тарифу. Другими словами, это алгебраическая сумма зарядов объектов или частиц, составляющих электричество. Изолированная система не изменяется никакими процессами. Это происходит внутри системы.
В тестовой системе могут образовываться новые заряженные частицы. Электроны — за счет эффекта ионизации атомов или молекул, ионы — за счет эффекта электролиза и т.д. Однако если система электрически изолирована, то алгебраическая сумма зарядов всех частиц, включая те, которые недавно появились в такой системе, всегда равна нулю.
Закон сохранения нагрузки является одним из фундаментальных законов физики. Закон сохранения массы был впервые подтвержден великим британским ученым Майклом Фадди в 1843 году и сегодня считается одним из фундаментальных законов физики сохранения (а также законом сохранения импульса и энергии). Продолжающееся по сей день экспериментальное администрирование Закона о сохранении права, которое становится все более чувствительным, до сих пор не выявило никаких отклонений от этого закона.
Точность и настойчивость ученого, а также смелость, с которой он провозгласил свой закон, должны быть признаны без единой единицы того, что он изучал.
Направление тока. Кто у нас в заряде главный?
Уже одно это оставляет у всех любопытство, но ни один физик не попытается никого поправить.
Когда Кулоб проделал свой трюк с мячом, оказалось, что существует два вида грузов. При этом груз одного вида отталкивается между ними, а грузы разных видов притягиваются друг к другу. Для некоторых из них было естественно назвать его положительным, для других — отрицательным. Затем предполагается, что электроэнергия перетекает из большего количества мест в меньшее. То есть, от положительного к отрицательному. Так она и осталась в сознании физиков на протяжении многих поколений.
Читайте также: свойства элементов группы металлов: как определить силу таблицы менделеева
Но тогда впервые были открыты не электроны, а ионы. Это те несчастные, которые потеряли свои электроны. Они заряжены дополнительными протонами в ядре. Ну, как только они это обнаружили, они вздохнули и сказали — вот, вы наше позитивное бремя. А протоны стали называть положительно заряженными частицами.
И они предположили, что особи часто бывают нейтральными, потому что заряд ядра уравновешивается зарядом электронной оболочки вокруг ядра. Другими словами, они создали планетарную модель человека. И только тогда он понял, что индивид — это вся (почти) вся масса материала, его твердая кристаллическая решетка или жидкость. Другими словами, протоны и нейтроны прочно удерживаются в ядре индивида. Они не убегают, как, например, свет или подвижные электроны. Таким образом, ток не переходит из положительного состояния в отрицательное, и наоборот.
