Elektriklenme meydana geldiğinde sürtünme meydana gelir. Bedenlerin elektrifikasyonu. İki tür suçlama. Elektrik yükünün korunumu kanunu. Konuyu tamamlayacak video

Elektrikle ilgili olaylar doğada oldukça yaygındır. En çok gözlemlenen olaylardan biri cisimlerin elektriklenmesidir. Öyle ya da böyle, herkes elektrifikasyonla uğraşmak zorunda kaldı. Bazen etrafımızdaki statik elektriği fark etmiyoruz ve bazen tezahürü belirgin ve oldukça dikkat çekici.

Örneğin, araç sahipleri belirli koşullar altında arabalarının aniden nasıl "şok" olmaya başladığını fark ettiler. Bu genellikle arabadan ayrılırken olur. Geceleri vücut ile ona dokunan el arasında bir kıvılcım bile fark edebilirsiniz. Bu, bu makalede bahsedeceğimiz elektrifikasyon ile açıklanmaktadır.

Tanım

Fizikte elektrifikasyon, farklı cisimlerin yüzeylerinde yükün yeniden dağılımının meydana geldiği bir süreçtir. Bu durumda cisimlerin üzerinde zıt işaretli yüklü parçacıklar birikir. Elektrikli cisimler, biriken yüklü parçacıkların bir kısmını diğer nesnelere veya çevre onlarla temas halinde.

Yüklü bir cisim, yükleri nötr veya zıt yüklü nesnelerin kendisiyle doğrudan teması veya bir iletken aracılığıyla aktarır. Yeniden dağıtım ilerledikçe elektrik yüklerinin etkileşimi dengelenir ve akış süreci durur.

Vücutlara elektrik verildiğinde yeni elektriksel parçacıkların ortaya çıkmadığını, yalnızca mevcut olanların yeniden dağıtıldığını hatırlamak önemlidir. Elektrifikasyon sırasında, negatif ve pozitif yüklerin cebirsel toplamının her zaman sıfıra eşit olduğunu belirten yükün korunumu yasası geçerlidir. Başka bir deyişle, elektrifikasyon sırasında başka bir cisme aktarılan negatif yüklerin sayısı, kalan zıt işaretli yüklü protonların sayısına eşittir.

Temel negatif yükün taşıyıcısının bir elektron olduğu bilinmektedir. Protonlar ise pozitif işaretlere sahiptir, ancak bu parçacıklar nükleer kuvvetlerle sıkı bir şekilde bağlanır ve elektrifikasyon sırasında serbestçe hareket edemezler (örneğin, atom çekirdeğinin yok edilmesi sırasında protonların kısa süreli salınması hariç). hızlandırıcılar). Bir bütün olarak atom genellikle elektriksel olarak nötrdür. Tarafsızlığı elektrifikasyonla bozulabilir.

Ancak çok protonlu çekirdekleri çevreleyen buluttaki tek tek elektronlar uzak yörüngelerini terk ederek atomlar arasında serbestçe hareket edebilirler. Bu gibi durumlarda pozitif yüke sahip iyonlar (bazen delik olarak da adlandırılır) oluşur. Şekil 2'deki şemaya bakınız. 1.

Pirinç. 1. İki tür ücretlendirme

İÇİNDE katılarİyonlar atomik kuvvetlere bağlıdır ve elektronların aksine konumlarını değiştiremezler. Bu nedenle katılarda yük taşıyıcıları yalnızca elektronlardır. Açıklık sağlamak için, iyonları, zıt işaretli elektronlara sahip parçacıklarla aynı şekilde davranan basit yüklü parçacıklar (soyut nokta yükleri) olarak ele alacağız.

Fiziksel bedenler doğal şartlar elektriksel olarak nötr. Bu, etkileşimlerinin dengeli olduğu, yani pozitif yüklü iyonların sayısının negatif yüklü parçacıkların sayısına eşit olduğu anlamına gelir. Ancak vücudun elektriklenmesi bu dengeyi bozar. Bu gibi durumlarda elektrifikasyon Coulomb kuvvetlerinin dengesinin değişmesine neden olur.

Cesetlerin elektrifikasyonunun oluşma koşulları

Bedenlerin elektrifikasyon koşullarını belirlemeye geçmeden önce dikkatinizi nokta yüklerin etkileşimine odaklayacağız. Şekil 3 bu tür bir etkileşimin diyagramını göstermektedir.

Şekilde benzer nokta yüklerinin birbirini ittiği, zıt nokta yüklerinin ise çektiği görülmektedir. 1785 yılında bu etkileşimlerin kuvvetleri Fransız fizikçi O. Coulomb tarafından incelenmiştir. Ünlü olanı şöyle diyor: Aralarındaki mesafe r'ye eşit olan iki sabit nokta yükü q 1 ve q 2, birbirlerine bir kuvvetle etki eder:

F = (k*q 1 *q 2)/r 2

k katsayısı, ölçüm sisteminin seçimine ve ortamın özelliklerine bağlıdır.

Noktasal yüklerin, aralarındaki mesafenin karesiyle ters orantılı olan Coulomb kuvvetleri tarafından etkilendiği gerçeğine dayanarak, bu kuvvetlerin tezahürü ancak çok kısa mesafelerde gözlemlenebilir. Pratikte bu etkileşimler atomik ölçümler düzeyinde kendini gösterir.

Dolayısıyla bir cismin elektriklenmesinin gerçekleşebilmesi için onu başka bir yüklü cismin mümkün olduğu kadar yakınına getirmek, yani ona dokunmak gerekir. Daha sonra Coulomb kuvvetlerinin etkisi altında yüklü parçacıkların bir kısmı yüklü nesnenin yüzeyine doğru hareket edecektir.

Kesin olarak konuşursak, elektrifikasyon sırasında yalnızca yüklü gövdenin yüzeyine dağıtılan elektronlar hareket eder. Fazla elektronlar belirli bir negatif yük oluşturur. Alıcının yüzeyinde elektronların yüklü nesneye aktığı pozitif yükün yaratılması iyonların sorumluluğundadır. Bu durumda yüzeylerin her birindeki yüklerin büyüklükleri eşit fakat işaretleri zıttır.

Nötr cisimlerin farklı maddelerden elektrifikasyonu ancak bunlardan birinin çekirdekle çok zayıf elektronik bağlantılara sahip olması, diğerinin ise tam tersine çok güçlü olması durumunda mümkündür. Uygulamada bu, elektronların uzak yörüngelerde döndüğü maddelerde, bazı elektronların çekirdeklerle bağlarını kaybettiği ve atomlarla zayıf etkileşime girdiği anlamına gelir. Bu nedenle, çekirdeklerle daha güçlü elektronik bağlar sergileyen elektrifikasyon (maddelerle yakın temas) sırasında serbest elektron akışı meydana gelir. Dolayısıyla zayıf ve güçlü elektronik bağların varlığı, cisimlerin elektriklenmesinin temel koşuludur.

İyonlar asidik ve alkalin elektrolitlerde de hareket edebildiklerinden, bir sıvının elektrifikasyonu, elektroliz sırasında olduğu gibi, kendi iyonlarının yeniden dağıtılması yoluyla mümkündür.

Bedenleri elektriklendirme yöntemleri

İki gruba ayrılabilecek çeşitli elektrifikasyon yöntemleri vardır:

1. Mekanik etki:
   • temas yoluyla elektrifikasyon;
   • sürtünme yoluyla elektriklenme;
   • Çarpma anında elektriklenme.
2. Dış kuvvetlerin etkisi:
   • Elektrik alanı;
   • ışığa maruz kalma (foto etkisi);
   • ısının etkisi (termokupllar);
   • kimyasal reaksiyonlar;
   • basınç (piezoelektrik etki).

Doğada cisimleri elektriklendirmenin en yaygın yöntemi sürtünmedir. Çoğu zaman hava sürtünmesi, katı veya sıvı maddelerle temas ettiğinde meydana gelir. Özellikle bu tür elektriklenme sonucunda yıldırım boşalmaları meydana gelmektedir.

Sürtünme yoluyla elektriklenmeyi okuldan beri biliyoruz. Sürtünmeyle elektriklenen küçük ebonit çubukları gözlemleyebiliyorduk. Yüne sürtülen çubukların negatif yükü elektronların fazlalığı tarafından belirlenir. Yün kumaş pozitif elektrikle yüklenir.

Benzer bir deney cam çubuklarla da yapılabilir, ancak bunların ipek veya ipekle ovulması gerekir. sentetik kumaşlar. Aynı zamanda sürtünme sonucunda elektrikli cam çubuklar pozitif, kumaş ise negatif olarak yüklenir. Aksi halde cam elektriği ile ebonit şarjı arasında hiçbir fark yoktur.

Bir iletkene (örneğin metal bir çubuğa) elektrik vermek için şunları yapmalısınız:

1. Metal nesneyi yalıtın.
2. Cam çubuk gibi pozitif yüklü bir cisimle ona dokunun.
3. Yükün bir kısmını yere boşaltın (çubuğun bir ucunu kısa süreliğine topraklayın).
4. Şarj edilmiş çubuğu çıkarın.

Bu durumda çubuktaki yük, yüzeyine eşit olarak dağıtılacaktır. Metal bir nesne ise düzensiz şekil, düzensiz - elektron konsantrasyonu çıkıntılarda daha fazla, çöküntülerde ise daha az olacaktır. Cisimler ayrıldığında yüklü parçacıkların yeniden dağılımı meydana gelir.

Elektrikli cisimlerin özellikleri

• Küçük nesnelerin çekilmesi (itilmesi) elektriklenmenin bir işaretidir. Aynı işarete sahip iki cisim tepki verir (itici) ve zıt işaretli cisimler birbirini çeker. Yük miktarını ölçen bir cihaz olan elektroskopun çalışması bu prensibe dayanmaktadır (bkz. Şekil 5).

• Aşırı yük, temel parçacıkların etkileşimindeki dengeyi bozar. Bu nedenle yüklü her cisim, yükünden kurtulmaya çabalar. Çoğu zaman böyle bir kurtuluşa yıldırım deşarjı eşlik eder.

Uygulamada uygulama

• elektrostatik filtreler kullanarak hava temizleme;
• metal yüzeylerin elektrostatik boyanması;
• elektrikli havın bir kumaş tabanına vb. çekilmesiyle sentetik kürk üretimi.

Zararlı etkiler:

• statik boşalmaların hassas elektronik ürünler üzerindeki etkisi;
• yakıt buharlarının deşarjlardan tutuşması.

Mücadele yöntemleri: yakıt kaplarının topraklanması, antistatik giysilerle çalışma, aletlerin topraklanması vb.

Konuyu tamamlayacak video

2002-02-22T16:40+0300

2008-06-04T20:08+0400

https://site/20020222/77999.html

Sürtünme yoluyla elektriklenme

https://cdn22.img..png

DEA Haberleri

https://cdn22.img..png

DEA Haberleri

https://cdn22.img..png

Sürtünme yoluyla elektriklenme

Vadim Pribytkov, teorik fizikçi, Terra Incognita'ya düzenli olarak katkıda bulunuyor. Atomu klasik bir Rutherford-Bohr sistemi olarak anlamak, malzeme bileşenlerinin sürtünmesi sırasında ortaya çıkan çok çeşitli doğa olaylarını açıklamayı mümkün kılar. Bunlar özellikle kehribar, cam, kumaş, kağıt ve diğer yalıtkanların sürtünmesinden kaynaklanan elektriklenme olgusunu içerir. Elektrikle ilgili hemen hemen tüm kitaplar bu olguyla başlar, ancak bunun açıklanmasından genellikle kaçınılır. Neden? Ancak elektriğin kendisi kehribarın elektriksel özellikleriyle başladı. Bu soru Kitaygorodsky'nin büyük ilgisini çekiyor. Sürtünme sırasında serbest yük elektronlarının ortaya çıktığını anlıyor ve şöyle diyor: Genel taslak Resim az çok net, ama sadece bu değil. Görünüşe göre, bir yalıtkanın sahip olduğu az miktardaki serbest elektron, farklı dielektriklerdeki farklı moleküler kuvvetlerden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle iki cismi yakın temasa getirirseniz elektronlar birinden diğerine aktarılacaktır.

Vadim Pribytkov, teorik fizikçi, Terra Incognita'ya düzenli olarak katkıda bulunuyor.

Atomu klasik bir Rutherford-Bohr sistemi olarak anlamak, malzeme bileşenlerinin sürtünmesi sırasında ortaya çıkan çok çeşitli doğa olaylarını açıklamayı mümkün kılar. Bunlar özellikle kehribar, cam, kumaş, kağıt ve diğer yalıtkanların sürtünmesinden kaynaklanan elektriklenme olgusunu içerir. Elektrikle ilgili hemen hemen tüm kitaplar bu olguyla başlar, ancak bunun açıklanmasından genellikle kaçınılır. Neden?

Ancak elektriğin kendisi kehribarın elektriksel özellikleriyle başladı.

Bu soru Kitaygorodsky'nin büyük ilgisini çekiyor. Sürtünme sırasında serbest yüklerin (elektronların) ortaya çıktığını anlıyor ve şunları söylüyor: “Genel anlamda resim az çok açıktır, ancak yalnızca bu değil. Görünen o ki, bir yalıtkanın sahip olduğu çok küçük miktardaki serbest elektron, onun farklı moleküler kuvvetleriyle ilişkilidir. Farklı dielektriklerde Bu nedenle, iki cismi yakın temasa getirirseniz, elektronlar birinden diğerine aktarılacaktır. Ancak "yakın temas", atomik olarak pürüzsüz yüzeyler olmadığı için yüzeyleri atomlar arası mesafeye eşit bir mesafeye getirmektir. Doğada var olan sürtünme her türlü çıkıntıyı ortadan kaldırmaya yardımcı olur ve tabiri caizse gerçek temas alanını arttırır.

Elektronların bir gövdeden diğerine geçişi herhangi bir metal gövde, yarı iletken ve yalıtkan çifti için gerçekleşir.

Yalnızca yalıtkanlara elektrik verilebilir, çünkü yalnızca bu gövdelerde ortaya çıkan yükler bir vücuttan diğerine taşındıkları yerlerde kalır.

Bu teorinin bende derin bir tatmin duygusu bıraktığını söyleyemem. Neyin iyi olduğu belli değil - ebonit, cam, kedi kürkü. Anlaşılır bir cevabı olmayan bir sürü soru sorabilirsiniz." (A.I. Kitaigorodsky, Electrons, M., s. 54).

Kitaigorodsky, olgunun özünü kısmen doğru bir şekilde açıkladı, ancak yorumunda önemli boşluklar var; bunlardan en önemlisi, elektromanyetik kuantanın maddenin elektronları ile etkileşiminin analizinin eksikliğidir. Buradaki mesele yalnızca Kitaygorodsky'nin vurguladığı "yakın temas" değil, tam da nasıl kullanacağını bilmediği sürtüşmedir.

İki dielektrik arasındaki sürtünme, bunların mutlaka farklı maddeler olması gerekmese de aynı olabilirler, örneğin iki kağıt sayfası, elektronların çarpışmasına, aralarında elektromanyetik enerjinin yeniden dağıtılmasına, bir maddenin ayrılmasına yol açar. atomlardaki elektronların sayısı ve hareketleri.

Dielektriklerin yüzeyinde, karşılıklı temas halinde olduklarında bunların çekilmesine veya itilmesine yol açan, farklı yüklerin baskın olduğu bölgeler oluşur. Ayrıca serbest elektronlar yüzeyin bir kısmından diğerine hareket eder.

Bir dielektrikten diğerine geçen elektronlar, dielektrik bir iletken olmadığı için üzerinde lokalize olur. Atmosferdeki gaz ve su buharı moleküllerinin ve atomlarının sürtünmesinden kaynaklanan elektriksel boşalmalar da benzer niteliktedir. Elektronların çarpışmasından bahsettiğimiz gerçeği, kağıdın daktiloda ve hatta tükenmez kalemin etkisi altında elektriklenmesiyle doğrulanır.

Tüm açıklama bu. Basit, açık, ikna edicidir ve olgunun özünü ortaya koyar. Elektromanyetik enerji elektronları kontrol eder ve hareketlerinde kritik bir rol oynar.

“Sürtünme yoluyla elektriklenme” dediğimiz olayın temel nedeni, iki farklı cisim yakın temasa geçtiğinde bir cisimden diğerine bazı elektronların geçmesidir (Şekil 11). Sonuç olarak, birinci gövdenin yüzeyinde pozitif bir yük (elektron eksikliği) belirir ve ikinci gövdenin yüzeyinde negatif bir yük (elektron fazlası) belirir. Elektron yer değiştirmesi çok küçüktür; atomlar arası mesafeler (m) düzeyindedir. Dolayısıyla iki cismin sınırında ortaya çıkan çift elektrik katmanı denilen tabaka, dış uzayda hiçbir şekilde kendini göstermez. Ancak bedenler birbirinden ayrılırsa, her biri şu veya bu işaretin yüküne sahip olacaktır (Şekil 12). Bu cisimlerin her birini elektroskobun camına yerleştirerek buna ikna olduk (Şekil 9).

Pirinç. 11. İki farklı gövdenin yakın temas halindeki çift elektrik katmanının görünümü

Pirinç. 12. Cesetleri birbirinden ayırdıktan sonra her birinin yüklü olduğu ortaya çıkıyor

İki cismin "yakın temasından" bahsederken, farklı cisimlerin parçacıkları arasındaki mesafenin aynı cismin atomları veya molekülleri arasındaki mesafeyle yaklaşık olarak aynı hale geldiği, onların böyle bir araya getirilmesini kastettik. Ancak bu koşullar altında bir cismin başka bir cismin elektronlarını "yakalaması" ve elektriksel bir çift katman oluşturması mümkündür. Ancak uğraştığımız bedenler hiçbir zaman tamamen pürüzsüz değildir. Bu nedenle, iki cismi birbirine yaklaştırdığımızda bile, kelimenin tam anlamıyla gerçekten yakın temasları, cisimlerin tüm yüzeyinde değil, yalnızca ayrı küçük alanlarda gerçekleşir. Bedenleri birbirine sürttüğümüzde, elektriklenmenin meydana geldiği bu tür yakın temas alanlarının sayısını artırırız ve böylece gövdeleri birbirinden uzaklaştırdığımızda her bir gövde üzerinde oluşacak toplam yükü arttırırız. Sürtünmenin tek rolü budur. “Sürtünme yoluyla elektriklenme” yalnızca tarihsel kökenleri olan bir isimdir.

Durumun tam olarak böyle olduğu ve farklı cisimlerin yakın teması sırasında elektrik yüklerinin ortaya çıkmasının, bu cisimler arasında kelimenin alışılagelmiş anlamında herhangi bir sürtünme olmasa bile meydana geldiği gerçeğine, Şekil 2'de gösterilen deneyimle ikna olduk. 13. İki elektroskop alalım ve her birinin çubuğuna Şekil 2'deki gibi uzun bir metal cam takalım. 9. Bu bardaklardan birine damıtılmış su dökün ve yalıtımlı bir sapın üzerine monte edilmiş bir parafin topunu içine daldırın (Şek. 13, a). Bu topu sudan çıkardığımızda elektroskobun tabakalarının dağılacağını göreceğiz (Şekil 13, b sağda). Topu sığ ya da çok derin suya batırmamıza ve sudan yavaş ya da hızlı çıkarmamıza bakılmaksızın deney başarılı olur. Bu, top ve sıvı temas ettiğinde yüklerin ayrıldığını ve sürtünmenin burada bir rol oynamadığını göstermektedir. Topu ikinci bardağa aktardıktan sonra (Şekil 13, soldaki b), ikinci elektroskopun yapraklarının birbirinden ayrıldığını göreceğiz, yani. top suyla temas ettiğinde elektrik yükü kazandı. Şimdi elektroskopları tel ile bağlayalım (Şekil 13,c); Her iki elektroskobun yapraklarının düşmesi, suyun ve topun aldığı yüklerin büyüklük bakımından eşit ve zıt işaretli olduğunu gösterir.

Pirinç. 13. Suyun ve içine batırılmış parafin topunun elektrifikasyonu

Yüklerin ayrılması ve elektriksel çift tabakanın oluşumu, iki farklı cisim temas ettiğinde meydana gelir: dielektrikler veya iletkenler, katılar, sıvılar veya gazlar. Bu gerçeğin, galvanik hücrelerin hareketi de dahil olmak üzere bir dizi önemli olguyu açıklamak için ne kadar önemli olduğunu daha sonra göreceğiz (§ 76). Sürtünme yoluyla elektriklenme olayını anlatırken neden deneyler için her zaman yalnızca iyi dielektrikleri (amber, cam, ipek, ebonit vb.) aldık? Bunun nedeni dielektriklerde yükün geldiği yerde kalması ve cismin tüm yüzeyinden geçerek bu cisimle temas halinde olan diğer nesnelere geçememesidir. Bununla birlikte, sürtünen gövdelerden biri, yalıtkan bir sap üzerine monte edilmiş bir metal parçası olabilir. Bununla birlikte, birbirine sürtünen her iki cisim de metal olsaydı, bu cisimlerin her ikisi de yalıtılmış olsa bile, sürtünme yoluyla elektriklenme deneyimiz başarılı olmazdı. Bunun nedeni, pratikte vücutlarımızı tüm yüzey boyunca aynı anda birbirinden ayıramamamızdır. Kaçınılmaz pürüzlülükleri nedeniyle, ayrılma anında her zaman son temas noktaları olacaktır ve elektronlar metalin içinde serbestçe hareket ettiği için, son anda tüm fazla elektronlar metalin bir parçasından bu "köprüler" aracılığıyla akacaktır. diğerine ve her ikisi de ücretlendirilmeyecek.

7.1. Kuru saçları plastik bir tarakla tararken neden saç tarağa "yapışıyor" (bazen hafif bir çatırtı sesi duyabilirsiniz ve karanlıkta saç ile tarak arasında küçük kıvılcımların sıçradığını görebilirsiniz)?

7.2. Sıcak kiremitli sobanın üzerine bir parça kağıt bastırın ve avuçlarınızla ovalayın. Levha fırının yüzeyine yapışacaktır. Yırtıldığında bir çatlama sesi duyulur ve karanlıkta kağıt ile fırın arasında kıvılcımlar görülür. Olayı açıklayın. Deney neden genellikle soğuk ve ısıtılmamış bir sobayla başarısız oluyor? § 2'de söylenenlere dikkat edin.

Bu derste, elektrodinamiğin üzerinde durduğu "sütunlar" - elektrik yükleri - ile tanışmaya devam edeceğiz. Elektrifikasyon sürecini inceleyeceğiz, bu sürecin hangi prensibe dayandığını ele alacağız. İki tür yükten bahsedelim ve bu yüklerin korunumu yasasını formüle edelim.

Son dersimizde elektrostatikteki ilk deneylerden zaten bahsetmiştik. Hepsi bir maddenin diğerine sürtünmesine ve bu cisimlerin küçük nesnelerle (toz zerreleri, kağıt parçaları...) daha fazla etkileşimine dayanıyordu. Tüm bu deneyler elektrifikasyon sürecine dayanmaktadır.

Tanım.Elektrifikasyon– elektrik yüklerinin ayrılması. Bu, elektronların bir cisimden diğerine hareket ettiği anlamına gelir (Şekil 1).

Pirinç. 1. Elektrik yüklerinin ayrılması

Temelde farklı iki yük teorisi ve bir elektronun temel yükü keşfedilene kadar, yükün bir tür görünmez ultra hafif sıvı olduğuna ve eğer vücuttaysa, o zaman vücudun bir yükü olduğuna ve tersine.

Önceki derste de belirtildiği gibi, çeşitli cisimlerin elektrifikasyonuna ilişkin ilk ciddi deneyler İngiliz bilim adamı ve doktor William Gilbert (1544-1603) tarafından gerçekleştirildi, ancak metal cisimleri elektriklendirmeyi başaramadı ve o, metallerin elektrifikasyonu imkansızdı. Ancak bunun doğru olmadığı ortaya çıktı ve bu daha sonra Rus bilim adamı Petrov tarafından kanıtlandı. Ancak elektrodinamik çalışmalarındaki bir sonraki daha önemli adım (yani farklı yüklerin keşfi) Fransız bilim adamı Charles Dufay (1698-1739) tarafından atıldı. Deneylerinin bir sonucu olarak, kendi deyimiyle cam (camın ipek üzerindeki sürtünmesi) ve reçine (kürk üzerindeki kehribar) yüklerinin varlığını tespit etti.

Bir süre sonra aşağıdaki yasalar formüle edildi (Şekil 2):

1) benzer yükler birbirini iter;

2) Farklı yükler birbirini çeker.

Pirinç. 2. Yüklerin etkileşimi

Pozitif (+) ve negatif (-) yüklerin isimleri Amerikalı bilim adamı Benjamin Franklin (1706-1790) tarafından ortaya atılmıştır.

Anlaşmaya göre, bir cam çubuk üzerinde kağıt veya ipekle ovalarsanız (Şekil 3) oluşan yükü pozitif, ebonit veya kehribar çubuk üzerinde kürkle ovalarsanız (Şekil 3) negatif yükü çağırmak gelenekseldir. 4).

Pirinç. 3. Pozitif yük

Pirinç. 4. Negatif ücret

Thomson'ın elektronu keşfi sonunda bilim adamlarının elektrifikasyonda vücuda hiçbir elektrik sıvısı verilmediğini ve dışarıdan hiçbir yük uygulanmadığını anlamasını sağladı. Negatif yükün en küçük taşıyıcıları olarak elektronların yeniden dağılımı vardır. Geldikleri bölgede sayıları pozitif protonların sayısından fazla olur. Böylece telafi edilmemiş bir negatif yük ortaya çıkar. Tersine, gittikleri bölgede, olumlu yükleri telafi etmek için gereken olumsuz yüklerin eksikliği görülüyor. Böylece alan pozitif yüklü hale gelir.

Sadece iki kişinin varlığı değil farklı şekiller yükler, aynı zamanda etkileşimlerinin iki farklı ilkesi: benzer yüklerle (aynı işaretli) yüklenen iki cismin karşılıklı itilmesi ve buna göre zıt yüklü cisimlerin çekilmesi.

Elektrifikasyon birkaç şekilde yapılabilir:

• sürtünme;
• dokunarak;
• üflemek;
• rehberlik (etki yoluyla);
• ışınlama;
• kimyasal etkileşim.

Sürtünme yoluyla elektriklenme ve temasla elektriklenme

Bir cam çubuk kağıda sürtüldüğünde çubuk pozitif yük alır. Metal standla temas halinde olan çubuk, kağıt tüyüne pozitif bir yük aktarır ve yaprakları birbirini iter (Şekil 5). Bu deney benzer yüklerin birbirini ittiğini göstermektedir.

Pirinç. 5. Heyecan verici dokunuş

Kürk ile sürtünme sonucunda ebonit negatif yük kazanır. Bu çubuğu kağıt tüyüne getirdiğimizde yaprakların ona nasıl çekildiğini görüyoruz (bkz. Şekil 6).

Pirinç. 6. Farklı Yüklerin Çekilmesi

Etki yoluyla elektriklenme (rehberlik)

Tüylü standın üzerine bir cetvel yerleştirelim. Cam çubuğa elektrik verdikten sonra onu cetvele yaklaştırın. Cetvel ile sehpa arasındaki sürtünme küçük olacaktır, böylece yüklü bir cisim (çubuk) ile yükü olmayan bir cisim (cetvel) arasındaki etkileşimi gözlemleyebilirsiniz.

Her deney sırasında yükler ayrıldı; hiçbir yeni yük ortaya çıkmadı (Şekil 7).

Pirinç. 7. Ücretlerin yeniden dağıtılması

Dolayısıyla, yukarıdaki yöntemlerden herhangi birini kullanarak vücuda bir elektrik yükü ilettiysek, elbette bu yükün büyüklüğünü bir şekilde tahmin etmemiz gerekir. Bunun için Rus bilim adamı M.V. tarafından icat edilen bir elektrometre cihazı kullanılıyor. Lomonosov (Şekil 8).

Pirinç. 8.M.V. Lomonosov'un (1711-1765)

Elektrometre (Şekil 9) yuvarlak bir kutu, bir metal çubuk ve yatay bir eksen etrafında dönebilen bir hafif çubuktan oluşur.

Pirinç. 9. Elektrometre

Elektrometreye bir yük vererek, her durumda (hem pozitif hem de negatif yükler için) hem çubuğu hem de oku aynı yüklerle yükleriz, bunun sonucunda ok sapar. Sapma açısı yükü tahmin etmek için kullanılır (Şekil 10).

Pirinç. 10. Elektrometre. Sapma açısı

Elektrikli bir cam çubuğu alıp elektrometreye dokundurursanız iğne yön değiştirecektir. Bu, elektrometreye bir elektrik yükünün verildiğini gösterir. Bir ebonit çubukla yapılan aynı deney sırasında bu yük telafi edilir (Şekil 11).

Pirinç. 11. Elektrometre şarj telafisi

Hiçbir yük oluşumunun meydana gelmediği, yalnızca yeniden dağıtımın gerçekleştiği zaten belirtildiğinden, yükün korunumu yasasını formüle etmek mantıklıdır:

Kapalı bir sistemde elektrik yüklerinin cebirsel toplamı sabit kalır(Şekil 12). Kapalı bir sistem, yüklerin ayrılmadığı ve yüklü cisimlerin veya yüklü parçacıkların içine girmediği bir cisimler sistemidir.

Pirinç. 13. Yükün korunumu kanunu

Yükler yalnızca parçacıklarla birlikte mevcut olduğundan bu yasa kütlenin korunumu yasasını anımsatmaktadır. Çoğu zaman, suçlamalar benzetme yoluyla çağrılır elektrik miktarı.

Yüklerin korunumu yasası tam olarak açıklanmamıştır, çünkü yükler yalnızca çiftler halinde görünüp kaybolmaktadır. Başka bir deyişle, eğer yükler doğarsa, o zaman aynı anda yalnızca pozitif ve negatif olanlar ve büyüklükleri eşit olur.

Bir sonraki derste elektrodinamiğin niceliksel değerlendirmelerine daha yakından bakacağız.

Kaynakça

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizik ( temel düzeyde) - M.: Mnemosyne, 2012.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fizik 10. sınıf. - M.: Ilexa, 2005.
3. Kasyanov V.A. Fizik 10. sınıf. - M.: Bustard, 2010.

1. İnternet portalı “youtube.com” ()
2. İnternet portalı “abcport.ru” ()
3. İnternet portalı “planeta.edu.tomsk.ru” ()

Ev ödevi

1. Sayfa 356: Sayı 1-5. Kasyanov V.A. Fizik 10. sınıf. - M.: Bustard. 2010.
2. Elektroskopun iğnesi yüklü bir cisimle temas ettiğinde neden yön değiştirir?
3. Toplardan biri pozitif yüklü, ikincisi negatif yüklü. Topların kütlesi birbirine değdiğinde nasıl değişecek?
4. *Yüklü bir metal çubuğu, yüklü bir elektroskopun topuna dokunmadan getirin. İğne sapması nasıl değişecek?

Çevremizdeki cisimler arasındaki elektriksel çekim ve itme kuvvetlerini neden gözlemlemiyoruz? Sonuçta tüm cisimler atomlardan, atomlar ise elektrik yüklü parçacıklardan yapılmıştır.

Bunun nedeni atomların bir bütün olarak nötr olmasıdır. Bir atomdaki tüm elektronların toplam negatif yükü çekirdeğin pozitif yüküne eşittir. Bir atomun toplam yükü sıfırdır. Atom nötr olduğundan molekül de nötrdür. Atomlardan veya moleküllerden oluşan bir cisim de nötrdür; elektrik yükü yoktur.

Bir cam çubuk alın ve onu bir parça kuru ipekle kuvvetlice ovalayın. Bu durumda elektronların bir kısmı cam moleküllerinden ayrılarak ipek moleküllerine aktarılır. Bazı cam moleküllerinin sözde iyonizasyonu meydana gelir ve onları nötr parçacıklardan elektrik yüklü parçacıklara - iyonlara dönüştürür. Bir veya daha fazla elektronunu kaybeden cam molekülleri artık nötr değildir. Böyle bir moleküldeki çekirdeğin pozitif yükü, içinde kalan elektronların negatif yükünden daha büyüktür. Molekül pozitif yüklüdür; pozitif bir iyondur. Bir veya daha fazla ekstra elektron yakalayan atom veya moleküle negatif iyon denir.

Bu çubukla ipliklere asılı iki kağıt mendile dokunursanız, yapraklardaki elektronların bir kısmı pozitif yüklü çubuk tarafından çekilip ona aktarılacaktır. Yapraklar Şekil 3'te gösterildiği gibi pozitif yüklenecek ve birbirini itmeye başlayacaktır.

Yapraklar ayrıca negatif olarak da yüklenebilir. Bunu yapmak için cam yerine ebonit veya balmumu çubuğu almanız ve ipek yerine kürk veya yünlü kumaş kullanmanız gerekir. Sızdırmazlık mumu veya ebonit kürkle sürtüldüğünde, bazı elektronlar kürkten çubuğa aktarılır ve negatif yüklü hale gelir. Elektronlar birbirini iter. Bu nedenle, çubuk bir parça kağıt mendile dokunduğunda,

Bazı elektronlar ona gider. Ebonit veya balmumu çubuğuyla dokunduğumuz iki yaprak negatif yüklüdür. Şekil 3'te gösterildiği gibi birbirlerini iterler ve pozitif yüklü yapraklar tarafından çekilirler (Şekil 4).

İnsanlar elektrikle ilk kez kehribarın yüne sürülmesiyle tanıştılar. İçindeydi Antik Yunan iki buçuk bin yıl önce. Amber'e Yunanca'da "elektron" denir. “Elektrik” kelimesi böyle doğdu.

Artık kehribarın, camın, ebonitin ve insanların deneyim yoluyla tanıdığı diğer cisimlerin elektriksel özelliklerinin, yalnızca elektronlar ve çekirdekler arasında etki eden elektriksel kuvvetlerin bir tezahürü olduğunu görüyoruz.

Atomun, elektronların ve çekirdeğin yapısı hakkında hiçbir şey bilinmediğinde “pozitif” ve “negatif” yük isimleri verildi. Daha sonra çekirdeğin yükünün pozitif, elektronun yükünün ise negatif olarak adlandırıldığı ortaya çıktı.

Pozitif yüklü bir cisim, elektronlarının bir kısmını kaybetmiş bir cisimdir. Negatif yüklü bir cisim, fazla elektron almış bir cisimdir. Sürtünme sırasında cisimlerin elektriklenmesi, bazı elektronların bir cisimden diğerine aktarılmasından kaynaklanır.

Elektrikli ekipmanların kalite, kapsam ve çalışma kurallarına ilişkin modern ulusal ve uluslararası standartlar ve teknik düzenlemeler tarafından dayatılan gereklilikler, düzenli bakım ihtiyacını belirlemektedir...

Joseph Vissarionovich Stalin'in adıyla ayrılmaz bir şekilde bağlantılı olarak tarihe sonsuza kadar geçecek harika bir zamanda yaşıyoruz. Sovyet halkı, Komünist Parti ve onun lideri Yoldaş Stalin'in önderliğinde sosyalizmi inşa etti...

Sürekli akan akımların yanı sıra, tek yönde alternatif akımlar da teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. Yön alternatif akım Bir devrede genellikle saniyede birçok kez değişir. Gelin buraya bir göz atalım...