Uv?d?me vlastnosti n?boj?

2. Elektrick? n?boj m? diskr?tn? povaha

element?rn? n?boj

Elekt?ina. Podm?nky existence elektrick?ho proudu. S?la proudu a hustota proudu

Elektrick? proud je ??zen? pohyb nabit?ch ??stic. Bylo dohodnuto pova?ovat sm?r pohybu kladn? nabit?ch ??stic za sm?r elektrick?ho proudu. Pro dal?? existenci elektrick?ho proudu v uzav?en?m obvodu mus? b?t spln?ny n?sleduj?c? podm?nky:

P??tomnost voln?ch nabit?ch ??stic (nosi?? proudu);

P??tomnost elektrick?ho pole, jeho? s?ly p?sob?c? na nabit? ??stice zp?sobuj?, ?e se pohybuj? uspo??dan?m zp?sobem;

P??tomnost zdroje proudu, uvnit? kter?ho vn?j?? s?ly pohybuj? voln? n?boje proti elektrostatick?m (coulombovsk?m) sil?m.

Kvantitativn? charakteristiky elektrick?ho proudu jsou proudov? s?la I a proudov? hustota j.

S?la proudu - skal?rn? Fyzick? mno?stv?, rovn? pom?r n?boj Dq, proch?zej?c? pr??ezem vodi?e po ur?itou dobu Dt, do tohoto intervalu:

Jednotkou SI proudu je amp?r (A).

Pokud se s?la proudu a jeho sm?r s ?asem nem?n?, pak se proud naz?v? konstantn?.

Proudov? hustota j je vektorov? fyzik?ln? veli?ina, jej?? modul se rovn? pom?ru s?ly proudu I ve vodi?i k plo?e pr??ezu S vodi?e:

Jednotkou SI pro hustotu proudu je amp?rper metr ?tvere?n?(A/m2).

Lom sv?tla v ?o?k?ch

?o?ka je pr?hledn? t?lo ohrani?en? dv?ma k?ivo?ar?mi nebo k?ivo?ar?mi a ploch?mi povrchy.

Ve v?t?in? p??pad? se pou??vaj? ?o?ky, jejich? povrchy maj? kulovit? tvar. O ?o?ce se ??k?, ?e je tenk?, jestli?e jej? tlou??ka d je mal? ve srovn?n? s polom?ry zak?iven? jej?ch povrch? R1 a R2. Jinak se ?o?ka naz?v? tlust?. Hlavn? optick? osa ?o?ky se naz?v? p??mka proch?zej?c? st?edy zak?iven? jej?ch povrch?. M??eme p?edpokl?dat, ?e u tenk? ?o?ky se pr?se??ky hlavn? optick? osy s ob?ma plochami ?o?ky spojuj? do jednoho bodu O, naz?van?ho optick? st?ed ?o?ky. Tenk? ?o?ka m? jednu hlavn? rovinu spole?nou ob?ma povrch?m ?o?ky a proch?zej?c? optick?m st?edem ?o?ky kolmo k jej? hlavn? optick? ose. V?echny p??mky proch?zej?c? optick?m st?edem ?o?ky, kter? se neshoduj? s jej? hlavn? optickou osou, se naz?vaj? sekund?rn? optick? osy ?o?ky. Paprsky pohybuj?c? se pod?l optick?ch os ?o?ky (hlavn? a vedlej??) se nelom?.

Slo?en? tenk? ?o?ky:

kde n21 = n2/n1, n2 an1 - absolutn? ukazatele lom pro materi?l ?o?ky a ?ivotn? prost?ed?, R1 a R2 jsou polom?ry zak?iven? p?edn? a zadn? (vzhledem k objektu) povrchu ?o?ky, a1 a a2 jsou vzd?lenosti k p?edm?tu a jeho obrazu, po??tan? od optick?ho st?edu ?o?ky pod?l jej? hlavn? optick? osa.

Hodnota se naz?v? ohniskov? vzd?lenost objektivu. Body le??c? na hlavn? optick? ose ?o?ky na obou stran?ch optick?ho st?edu ve stejn?ch vzd?lenostech rovn?ch f se naz?vaj? hlavn? ohniska p??mky. Roviny proch?zej?c? hlavn?mi ohnisky F1 a F2 ?o?ky kolm? k jej? hlavn? optick? ose se naz?vaj? ohniskov? roviny ?o?ky. Pr?se??ky sekund?rn?ch optick?ch os s ohniskov?mi rovinami ?o?ky se naz?vaj? sekund?rn? ohniska ?o?ky.

?o?ka se naz?v? konverguj?c? (pozitivn?), pokud jej? ohniskov? vzd?lenost f>0. ?o?ka se naz?v? diverguj?c? (negativn?), pokud jej? ohniskov? vzd?lenost f<0.

Pro n2 >n1 jsou sb?hav? ?o?ky bikonvexn?, plankonvexn? a konk?vn?-konvexn? (pozitivn? meniskusov? ?o?ky), zten?uj?c? se od st?edu k okraj?m; difuzn? jsou bikonk?vn?, plankonk?vn? a konvexn? konk?vn? ?o?ky (negativn? menisky), ztlu?t?n? od st?edu k okraj?m. Pro p2 n1.

Planckova hypot?za. Foton a jeho vlastnosti. Dualita vlna-??stice

Planckova hypot?za – hypot?za p?edlo?en? 14. prosince 1900 Maxem Planckem a spo??vaj?c? v tom, ?e p?i tepeln?m z??en? je energie vyza?ov?na a pohlcov?na nikoli nep?etr?it?, ale v samostatn?ch kvantech (porc?ch). Ka?d? takov? ??st-kvantum m? energii ?m?rnou frekvenci n z??en?:

kde h nebo - koeficient proporcionality, pojmenovan? pozd?ji Planckova konstanta. Na z?klad? t?to hypot?zy navrhl teoretick? odvozen? vztahu mezi teplotou t?lesa a z??en?m, kter? toto t?leso vyza?uje – Planck?v vzorec.

Planckova hypot?za byla pozd?ji experiment?ln? potvrzena.

Pokrok t?to hypot?zy je pova?ov?n za okam?ik zrodu kvantov? mechaniky.

Foton - materi?l, elektricky neutr?ln? ??stice, kvantum elektromagnetick? pole(nosi? elektromagnetick? interakce).

Z?kladn? vlastnosti fotonu

1. Je ??stice elektromagnetick?ho pole.

2. Pohybuje se rychlost? sv?tla.

3. Existuje pouze v pohybu.

4. Foton nelze zastavit: bu? se pohybuje rychlost? rovnou rychlosti sv?tla, nebo neexistuje; proto je klidov? hmotnost fotonu nulov?.

Fotonov? energie:

Podle teorie relativity lze energii v?dy vypo??tat jako,

Tedy - hmotnost fotonu.

hybnost foton? . Hybnost fotonu je sm?rov?na pod?l sv?teln?ho paprsku.

Dualita vlna-??stice

Konec 19. stolet?: fotoelektrick? jev a Compton?v jev potvrdily Newtonovu teorii a jevy difrakce a interference sv?tla potvrdily Huygensovu teorii.

Tak mnoho fyzik? na po??tku 20. stol. dosp?l k z?v?ru, ?e sv?tlo m? dv? vlastnosti:

1. P?i ???en? vykazuje vlnov? vlastnosti.

2. P?i interakci s l?tkou vykazuje korpuskul?rn? vlastnosti. Jeho vlastnosti nejsou omezeny ani na vlny, ani na ??stice.

??m v?ce v, t?m v?razn?j?? jsou kvantov? vlastnosti sv?tla a t?m m?n? vlnov? vlastnosti.

Jak?koli z??en? m? tedy vlnov? i kvantov? vlastnosti. To, jak se foton projevuje – jako vlna nebo jako ??stice – tedy z?vis? na povaze studie, kter? se na n?m prov?d?.

Rutherfordovy experimenty. Planet?rn? model atomu

Pro experiment?ln? studii distribuce kladn? n?boj, a proto hmota uvnit? atomu Rutherford v roce 1906 navrhl pou??t sondov?n? atomu pomoc? a-??stic. Jejich hmotnost je asi 8000kr?t v?t?? ne? hmotnost elektronu a kladn? n?boj je modulov? roven dvojn?sobku n?boje elektronu. Rychlost a-??stic je velmi vysok?: je to 1/15 rychlosti sv?tla. T?mito ??sticemi Rutherford bombardoval atomy t??k? prvky. Elektrony d?ky sv? mal? hmotnosti nemohou znateln? m?nit trajektorii a-??stice a nejsou schopny znateln? m?nit jej? rychlost. Rozptyl (zm?na sm?ru pohybu) a-??stic m??e zp?sobit pouze kladn? nabit? ??st atomu. Z rozptylu a-??stic lze tedy ur?it povahu rozlo?en? kladn?ho n?boje a hmoty uvnit? atomu. Radioaktivn? p??pravek, jako je radium, byl um?st?n uvnit? olov?n?ho v?lce 1, pod?l kter?ho byl vyvrt?n ?zk? kan?l. Paprsek a-??stic z kan?lu dopadl na tenkou f?lii 2 vyrobenou ze studovan?ho materi?lu (zlato, m?? atd.). Po rozpt?len? a-??stice dopadly na polopr?hledn? s?to 3 pota?en? sulfidem zine?nat?m. Sr??ka ka?d? ??stice se st?n?tkem byla doprov?zena z?bleskem sv?tla (scintilac?), kter? bylo mo?n? pozorovat v mikroskopu 4. Cel? za??zen? bylo um?st?no do n?doby, ze kter? byl evakuov?n vzduch.

P?i distribuci v cel?m atomu nem??e kladn? n?boj vytvo?it dostate?n? intenzivn? n?boj elektrick? pole schopn? vrhnout a-??stici zp?t. Maxim?ln? odpudiv? s?la je ur?ena Coulombov?m z?konem:

kde qa je n?boj a-??stice; q je kladn? n?boj atomu; r je jeho polom?r; k - koeficient ?m?rnosti. S?la elektrick?ho pole rovnom?rn? nabit? koule je maxim?ln? na povrchu koule a s p?ibli?ov?n?m se ke st?edu kles? k nule. ??m men?? je tedy polom?r r, t?m v?t?? je s?la, kter? a-??stice odpuzuje. Tato teorie se zd? b?t naprosto nepostradateln? pro vysv?tlen? experiment? na rozptylu a-??stic. Ale na z?klad? tohoto modelu je nemo?n? vysv?tlit existenci atomu, jeho stabilitu. Ostatn? k pohybu elektron? na drah?ch doch?z? se zrychlen?m, a to pom?rn? zna?n?m. Podle Maxwellov?ch z?kon? elektrodynamiky mus? vyza?ovat urychlen? n?boj elektromagnetick? vlny s frekvenc? rovnou frekvenci jej? rotace kolem j?dra. Z??en? je doprov?zeno ztr?tou energie. P?i ztr?t? energie by se elektrony m?ly p?ibl??it k j?dru, stejn? jako se satelit p?ibl??? k Zemi p?i brzd?n? v horn?ch vrstv?ch atmosf?ry. Jak ukazuj? rigor?zn? v?po?ty zalo?en? na Newtonov? mechanice a Maxwellov? elektrodynamice, elektron mus? dopadnout na j?dro za zanedbateln? ?as. Atom mus? p?estat existovat.

Ve skute?nosti se nic takov?ho ned?je. Z toho vypl?v?, ?e z?kony klasick? fyziky jsou neaplikovateln? na jevy v atomov?m m???tku. Rutherford vytvo?il planet?rn? model atomu: elektrony ob?haj? kolem j?dra, stejn? jako planety ob?haj? kolem Slunce. Tento model je jednoduch?, experiment?ln? od?vodn?n?, ale neumo??uje vysv?tlit stabilitu atomu.

Mno?stv? tepla

Mno?stv? tepla je m???tkem zm?ny vnit?n? energie, kter? t?lo p?ij?m? (nebo d?v?) v procesu p?enosu tepla.

Pr?ce i mno?stv? tepla tedy charakterizuj? zm?nu energie, ale nejsou toto?n? s energi?. Necharakterizuj? stav samotn?ho syst?mu, ale ur?uj? proces energetick?ho p?echodu z jedn? formy do druh? (z jednoho t?la do druh?ho), kdy se stav m?n? a v podstat? z?vis? na povaze procesu.

Hlavn? rozd?l mezi prac? a mno?stv?m tepla je v tom, ?e pr?ce charakterizuje proces zm?ny vnit?n? energie syst?mu, doprov?zen? p?em?nou energie z jednoho typu na druh? (z mechanick? na vnit?n?). Mno?stv? tepla charakterizuje proces p?enosu vnit?n? energie z jednoho t?lesa do druh?ho (od v?ce zah??t?ho k m?n? zah??t?mu), neprov?zen? energetick?mi p?em?nami.

Zku?enosti ukazuj?, ?e mno?stv? tepla pot?ebn? k oh?evu t?lesa o hmotnosti m z teploty T1 na teplotu T2 se vypo??t? podle vzorce kde c je m?rn? teplo l?tky;

Jednotkou SI m?rn?ho tepla je joule na kilogram Kelvina (J/(kg K)).

Specifick? teplo c se ??seln? rovn? mno?stv? tepla, kter? mus? b?t p?ed?no t?lesu o hmotnosti 1 kg, aby se zah??lo o 1 K.

Tepeln? kapacita t?lesa CT se ??seln? rovn? mno?stv? tepla pot?ebn?ho ke zm?n? t?lesn? teploty o 1 K:

Jednotkou SI tepeln? kapacity t?lesa je joule na Kelvin (J/K).

Ke zm?n? kapaliny na p?ru p?i konstantn? teplot? je pot?ebn? mno?stv? tepla

kde L- specifick? teplo vypa?ov?n?. P?i kondenzaci p?ry se uvol?uje stejn? mno?stv? tepla.

Aby se rozplynul krystalick? t?lo hmotnosti m p?i teplot? t?n? je nutn?, aby t?leso hl?silo mno?stv? tepla

kde l je m?rn? teplo t?n?. P?i krystalizaci t?lesa se uvol?uje stejn? mno?stv? tepla.

Mno?stv? tepla uvoln?n?ho b?hem ?pln? spalov?n? hmotnost paliva m,

kde q je m?rn? spaln? teplo.

Jednotka SI m?rn?ch tepl vypa?ov?n?, t?n? a spalov?n? je joule na kilogram (J/kg).

Elektrick? n?boj a jeho vlastnosti. diskr?tnost. element?rn? elektrick? n?boj. Z?kon zachov?n? elektrick?ho n?boje.

Elektrick? n?boj je fyzik?ln? veli?ina, kter? charakterizuje elektromagnetickou interakci. T?lo je negativn? nabit?, pokud je na n?m p?ebytek elektron?, pozitivn? - deficit.

Uv?d?me vlastnosti n?boj?

1. Existuj? dva druhy poplatk?; negativn? a pozitivn?. Opa?n? n?boje se p?itahuj?, stejn? jako n?boje odpuzuj?. Nosi? element?rn?, tzn. Nejmen?? z?porn? n?boj je elektron, jeho? n?boj je qe = -1,6 * 10-19 C a hmotnost je me = 9,1 * 10-31 kg. Nosi?em element?rn?ho kladn?ho n?boje je proton qр=+1,6*10-19C, hmotnost mр=1,67*10-27kg.

2. Elektrick? n?boj m? diskr?tn? povaha. To znamen?, ?e n?boj libovoln?ho t?lesa je n?sobkem n?boje elektronu q=Nqe, kde N je cel? ??slo. Diskr?tnost n?boje si v?ak zpravidla nev?imneme, proto?e element?rn? n?boj je velmi mal?.

3. V izolovan? soustav?, tzn. v syst?mu, jeho? t?lesa si nevym??uj? n?boje s vn?j??mi t?lesy, je algebraick? sou?et n?boj? zachov?n (z?kon zachov?n? n?boje).

4. E-mail n?boj lze v?dy p?en?st z jednoho t?lesa na druh?.

5. Jednotkou n?boje v SI je p??v?sek (C). Podle definice se 1 p??v?sek rovn? n?boji, kter? prote?e pr??ezem vodi?e za 1 s p?i proudu 1 A.

6. Z?kon zachov?n? elektrick?ho n?boje.

Uvnit? uzav?en?ho syst?mu pro jak?koli interakce z?st?v? algebraick? sou?et elektrick?ch n?boj? konstantn?:

Izolovanou (nebo uzav?enou) soustavou budeme naz?vat soustavu t?les, do kter? se zven?? nevn??ej? a neodv?d? ??dn? elektrick? n?boje.

Nikde a nikdy v p??rod? nevznik? a nezanik? elektrick? n?boj stejn?ho znamen?. V?skyt kladn?ho elektrick?ho n?boje je v?dy doprov?zen v?skytem z?porn?ho n?boje rovn?ho v absolutn? hodnot?. Ani kladn?, ani z?porn? n?boj nemohou zmizet odd?len?, mohou se vz?jemn? neutralizovat pouze tehdy, pokud jsou stejn? v absolutn? hodnot?.

Tak element?rn? ??stice schopn?ch prom?nit se jeden v druh?ho. Ale v?dy p?i zrodu nabit?ch ??stic je pozorov?n v?skyt dvojice ??stic s n?boji opa?n?ho znam?nka. Lze tak? pozorovat sou?asn? narozen? n?kolika takov?ch p?r?. Nabit? ??stice miz?, m?n? se v neutr?ln?, tak? pouze ve dvojic?ch. V?echny tyto skute?nosti nenechaj? nikoho na pochyb?ch o p??sn?m prov?d?n? z?kona zachov?n? elektrick?ho n?boje.

element?rn? n?boj - minim?ln? poplatek, kter? nelze odd?lit.

Elektrick? n?boj- fyzik?ln? veli?ina charakterizuj?c? schopnost t?les vstupovat do elektromagnetick?ch interakc?. M??eno v Coulombu.

element?rn? elektrick? n?boj- minim?ln? n?boj, kter? maj? element?rn? ??stice (n?boj protonu a elektronu).

T?lo m? n?boj, znamen?, ?e m? nadbyte?n? nebo chyb?j?c? elektrony. Tento n?boj je ozna?en q=ne. (je roven po?tu element?rn?ch n?boj?).

elektrizovat t?lo- vytvo?it nadbytek a nedostatek elektron?. zp?soby: elektrifikace t?en?m a elektrifikace kontaktem.

ur?it sv?t?n? e - n?boj t?lesa, kter? lze br?t jako hmotn? bod.

zku?ebn? poplatek() - bodov?, mal? n?boj, nutn? kladn? - slou?? ke studiu elektrick?ho pole.

Z?kon zachov?n? n?boje:v izolovan?m syst?mu z?st?v? algebraick? sou?et n?boj? v?ech t?les konstantn? pro jak?koli vz?jemn? interakce t?chto t?les.

Coulomb?v z?kon:interak?n? s?ly dvou bodov?ch n?boj? jsou ?m?rn? sou?inu t?chto n?boj?, nep??mo ?m?rn? druh? mocnin? vzd?lenosti mezi nimi, z?vis? na vlastnostech prost?ed? a sm??uj? pod?l p??mky spojuj?c? jejich st?edy.

, kde
F/m, C2/nm2 - dielektrikum. rychle. vakuum

- se t?k?. dielektrick? konstanta (>1)

- absolutn? dielektrick? propustnost. prost?ed?

Elektrick? pole- hmotn? prost?ed?, jeho? prost?ednictv?m doch?z? k interakci elektrick?ch n?boj?.

Vlastnosti elektrick?ho pole:

Charakteristika elektrick?ho pole:

nap?t?(E) je vektorov? veli?ina rovna s?le p?sob?c? na jednotkov? zku?ebn? n?boj um?st?n? v dan?m bod?.

M??eno v N/C.

Sm?r je stejn? jako u ?inn? s?ly.

nap?t? nez?vis? ani na s?le, ani na velikosti soudn?ho obvin?n?.

Superpozice elektrick?ch pol?: s?la pole vytvo?en?ho n?kolika n?boji se rovn? vektorov?mu sou?tu sil pole ka?d?ho n?boje:

Graficky Elektronick? pole je zn?zorn?no pomoc? ?ar nap?t?.

nap?nac? ??ra- p??mka, jej?? te?na se v ka?d?m bod? shoduje se sm?rem vektoru nap?t?.

Vlastnosti linie nap?t?: neprot?naj? se, ka?d?m bodem lze v?st pouze jednu ??ru; nejsou uzav?eny, zanech?vaj? kladn? n?boj a vstupuj? do z?porn?ho, nebo se rozpt?l? do nekone?na.

Typy pol?:

Rovnom?rn? elektrick? pole- pole, jeho? vektor intenzity je v ka?d?m bod? stejn? v absolutn? hodnot? a sm?ru.

Nerovnom?rn? elektrick? pole- pole, jeho? vektor intenzity v ka?d?m bod? nen? stejn? v absolutn? hodnot? a sm?ru.

Konstantn? elektrick? pole– vektor nap?t? se nem?n?.

Nekonstantn? elektrick? pole- zm?n? se vektor nap?t?.

Pr?ce elektrick?ho pole p?i pohybu n?boje.

, kde F je s?la, S je posunut?, - ?hel mezi F a S.

Pro rovnom?rn? pole: s?la je konstantn?.

Pr?ce nez?vis? na tvaru trajektorie; pr?ce vykonan? pro pohyb po uzav?en? dr?ze je nulov?.

Pro nehomogenn? pole:

Potenci?l elektrick?ho pole- pom?r pr?ce, kterou pole vykon? pohybem zku?ebn?ho elektrick?ho n?boje do nekone?na, k velikosti tohoto n?boje.

-potenci?l je energetick? charakteristika pole. M??eno ve voltech

Potenci?ln? rozd?l:

Pokud
, pak

, znamen?

-potenci?ln? gradient.

Pro homogenn? pole: potenci?ln? rozd?l - Nap?t?:

. M??? se ve Voltech, za??zen? - voltmetry.

Elektrick? kapacita- schopnost t?les akumulovat elektrick? n?boj; pom?r n?boje k potenci?lu, kter? je pro dan? vodi? v?dy konstantn?.

.

Nez?vis? na nabit? a nez?vis? na potenci?lu. Ale z?le?? na velikosti a tvaru vodi?e; na dielektrick? vlastnosti m?dia.

, kde r je velikost,
- propustnost m?dia kolem t?la.

Elektrick? kapacita se zvy?uje, pokud jsou v bl?zkosti n?jak? t?lesa - vodi?e nebo dielektrika.

Kondenz?tor- za??zen? pro akumulaci n?boje. Elektrick? kapacita:

Ploch? kondenz?tor- dv? kovov? desky s dielektrikem mezi nimi. Kapacita ploch?ho kondenz?toru:

, kde S je plocha desek, d je vzd?lenost mezi deskami.

Energie nabit?ho kondenz?toru se rovn? pr?ci, kterou vykon? elektrick? pole p?i p?enosu n?boje z jedn? desky na druhou.

P?evod mal?ho poplatku
, nap?t? se zm?n? na
, bude se pracovat
. Proto?e
a C \u003d const,
. Pak
. Integrujeme:

Energie elektrick?ho pole:
, kde V=Sl je objem obsazen? elektrick?m polem

Pro nehomogenn? pole:
.

Objemov? hustota elektrick?ho pole:
. M??eno v J/m3.

elektrick? dip?l- syst?m sest?vaj?c? ze dvou stejn?ch, ale ve znam?nku opa?n?ch bodov?ch elektrick?ch n?boj? um?st?n?ch v ur?it? vzd?lenosti od sebe (dip?lov? rameno -l).

Hlavn? charakteristikou dip?lu je dip?lov? moment je vektor rovn? sou?inu n?boje a ramene dip?lu, sm?rovan? od z?porn?ho n?boje ke kladn?mu. Ozna?eno
. M??eno v coulomb metrech.

Dip?l v rovnom?rn?m elektrick?m poli.

S?ly p?sob?c? na ka?d? z n?boj? dip?lu jsou:
a
. Tyto s?ly sm??uj? opa?n? a vytv??ej? moment dvojice sil - moment:, kde

M - moment F - s?ly p?sob?c? na dip?l

d– rameno rameno l– rameno dip?lu

p– dip?lov? moment E– intenzita

- ?hel mezi p Eq - n?boj

P?soben?m to?iv?ho momentu se dip?l oto?? a usad? se ve sm?ru ?ar nap?t?. Vektory pi a E budou paraleln? a jednosm?rn?.

Dip?l v nehomogenn?m elektrick?m poli.

Existuje to?iv? moment, tak?e se dip?l oto??. Ale s?ly budou nestejn? a dip?l se p?esune tam, kde je s?la v?t??.

-gradient s?ly. ??m vy??? je gradient nap?t?, t?m vy??? je bo?n? s?la, kter? odtrhne dip?l. Dip?l je orientov?n pod?l silo?ar.

Vlastn? pole Dip?lu.

Ale . Pak:

.

Nech? je dip?l v bod? O a jeho rameno je mal?. Pak:

.

Vzorec byl z?sk?n s ohledem na:

Rozd?l potenci?l? tedy z?vis? na sinu polovi?n?ho ?hlu, pod kter?m jsou vid?t dip?lov? body, a na pr?m?tu dip?lov?ho momentu na p??mku spojuj?c? tyto body.

Dielektrika v elektrick?m poli.

Dielektrikum- l?tka, kter? nem? ??dn? voln? n?boje, a proto nevede elekt?ina. Ve skute?nosti v?ak vodivost existuje, ale je zanedbateln?.

Dielektrick? t??dy:

s pol?rn?mi molekulami (voda, nitrobenzen): molekuly nejsou symetrick?, t??i?t? kladn?ch a z?porn?ch n?boj? se neshoduj?, co? znamen?, ?e maj? dip?lov? moment i v p??pad?, kdy nen? ??dn? elektrick? pole.

s nepol?rn?mi molekulami (vod?k, kysl?k): molekuly jsou symetrick?, t??i?t? kladn?ch a z?porn?ch n?boj? se shoduj?, co? znamen?, ?e p?i absenci elektrick?ho pole nemaj? dip?lov? moment.

krystalick? (chlorid sodn?): kombinace dvou podm???ek, z nich? jedna je nabit? kladn? a druh? z?porn?; v nep??tomnosti elektrick?ho pole je celkov? dip?lov? moment nulov?.

Polarizace- proces prostorov? separace n?boj?, v?skyt nav?zan?ch n?boj? na povrchu dielektrika, co? vede k zeslaben? pole uvnit? dielektrika.

Zp?soby polarizace:

1 cesta - elektrochemick? polarizace:

Na elektrod?ch - pohyb kationt? a aniont? sm?rem k nim, neutralizace l?tek; vznikaj? oblasti kladn?ch a z?porn?ch n?boj?. Proud postupn? kles?. Rychlost ustaven? neutraliza?n?ho mechanismu je charakterizov?na relaxa?n?m ?asem - to je ?as, b?hem kter?ho se polariza?n? EMF zv??? z 0 na maximum od okam?iku aplikace pole. = 10-3-10-2 s.

Metoda 2 - orienta?n? polarizace:

Na povrchu dielektrika se tvo?? nekompenzovan? pol?rn?, tzn. doch?z? k polarizaci. Nap?t? uvnit? dielektrika je men?? ne? vn?j?? nap?t?. ?as na odpo?inek: = 10-13-10-7 s. Frekvence 10 MHz.

3cestn? - elektronick? polarizace:

Charakteristick? pro nepol?rn? molekuly, kter? se st?vaj? dip?ly. ?as na odpo?inek: = 10-16-10-14 s. Frekvence 10 8 MHz.

4cestn? - iontov? polarizace:

Dv? m???ky (Na a Cl) jsou v??i sob? posunuty.

?as na odpo?inek:

Metoda 5 - mikrostruktur?ln? polarizace:

Pro biologick? struktury je typick?, ?e se st??daj? nabit? a nenabit? vrstvy. Doch?z? k redistribuci iont? na polopropustn?ch nebo iontov? nepropustn?ch p?ep??k?ch.

?as na odpo?inek: \u003d 10-8-10-3 s Frekvence 1 kHz

??seln? charakteristiky stupn? polarizace:

Elekt?ina je uspo??dan? pohyb voln?ch n?boj? v hmot? nebo ve vakuu.

Podm?nky existence elektrick?ho proudu:

p??tomnost bezplatn?ch poplatk?

p??tomnost elektrick?ho pole, tzn. s?ly p?sob?c? na tyto n?boje

S?la proudu- hodnota rovna n?boji, kter? projde jak?mkoliv pr??ezem vodi?e za jednotku ?asu (1 sekunda)

M??eno v amp?rech.

n je koncentrace n?boj?

q je v??e poplatku

S- plocha pr??ezu vodi?e

- rychlost usm?rn?n?ho pohybu ??stic.

Rychlost pohybu nabit?ch ??stic v elektrick?m poli je mal? - 7 * 10 -5 m/s, rychlost ???en? elektrick?ho pole je 3 * 10 8 m/s.

proudov? hustota- mno?stv? n?boje, kter? projde za 1 sekundu ?sekem 1 m2.

. M??eno v A/m2.

- s?la p?sob?c? na iont ze strany elektrick?ho pole je rovna t?ec? s?le

- pohyblivost iont?

- rychlost usm?rn?n?ho pohybu iont? = pohyblivost, s?la pole

M?rn? vodivost elektrolytu je t?m v?t??, ??m v?t?? je koncentrace iont?, jejich n?boj a pohyblivost. Se stoupaj?c? teplotou se zvy?uje pohyblivost iont? a zvy?uje se elektrick? vodivost.

Elektron je element?rn? ??stice, kter? je jednou z hlavn?ch jednotek ve struktu?e hmoty. N?boj elektronu je z?porn?. V?t?ina p?esn? m??en? byly vyrobeny na po??tku dvac?t?ho stolet? Millikanem a Joffem.

N?boj elektronu se rovn? m?nus 1,602176487 (40) * 10 -1 9 C.

Prost?ednictv?m t?to hodnoty se m??? elektrick? n?boj dal??ch nejmen??ch ??stic.

Obecn? pojem elektronu

V ??sticov? fyzice se ??k?, ?e elektron je ned?liteln? a nem? ??dnou strukturu. Pod?l? se na elektromagnetick?ch a gravita?n?ch procesech, pat?? do skupiny lepton?, stejn? jako jeho anti??stice, pozitron. Mezi ostatn?mi leptony m? nejni??? hmotnost. Pokud se elektrony a pozitrony sraz?, vede to k jejich zni?en?. Takov? p?r m??e vzniknout z gama-kvanta ??stic.

Ne? bylo neutrino zm??eno, byl to elektron, kter? byl pova?ov?n za nejleh?? ??stici. V kvantov? mechanika je klasifikov?n jako fermion. Elektron m? tak? magnetick? moment. Pokud se o n?m tak? mluv? jako o pozitronu, pak se pozitron odd?l? jako kladn? nabit? ??stice a elektron se naz?v? negatron jako ??stice se z?porn?m n?bojem.

Jednotliv? vlastnosti elektron?

Elektrony pat?? do prvn? generace lepton? s vlastnostmi ??stic a vln. Ka?d? z nich je vybaven kvantov?m stavem, kter? je ur?en m??en?m energie, orientace spinu a dal??ch parametr?. Svou p??slu?nost k fermion?m prozrazuje prost?ednictv?m nemo?nosti m?t dva elektrony ve stejn?m kvantov?m stavu sou?asn? (podle Pauliho principu).

Studuje se stejn?m zp?sobem jako kvazi??stice v periodick?m krystalov?m potenci?lu, ve kter?m se efektivn? hmotnost m??e v?razn? li?it od hmotnosti v klidu.

Prost?ednictv?m pohybu elektron? doch?z? k elektrick?mu proudu, magnetismu a termo EMF. N?boj elektronu v pohybu tvo?? magnetick? pole. Vn?j?? magnetick? pole v?ak ??stici vychyluje sm?r vp?ed. P?i urychlen? z?sk?v? elektron schopnost absorbovat nebo emitovat energii jako foton. Jeho soubor tvo?? elektronov? atomov? obaly, jejich? po?et a poloha ur?uj? chemick? vlastnosti.

Atomov? hmotnost se skl?d? hlavn? z jadern?ch proton? a neutron?, zat?mco hmotnost elektron? je asi 0,06 % celkov? atomov? hmotnosti. Coulombova elektrick? s?la je jednou z hlavn?ch sil, kter? mohou udr?et elektron bl?zko j?dra. Ale kdy? jsou molekuly vytvo?eny z atom? a vznikaj? chemick? vazby, elektrony jsou redistribuov?ny v nov? vznikl?m prostoru.

Nukleony a hadrony se pod?lej? na vzniku elektron?. Izotopy s radioaktivn?mi vlastnostmi jsou schopn? emitovat elektrony. V laboratorn?ch podm?nk?ch lze tyto ??stice studovat ve speci?ln?ch p??stroj?ch a nap??klad dalekohledy z nich dok??ou detekovat z??en? v oblac?ch plazmatu.

Otev?rac?

Elektron objevili n?me?t? fyzici v devaten?ct?m stolet?, kdy? studovali katodick? vlastnosti paprsk?. Pak ji za?ali podrobn?ji studovat dal?? v?dci, ??m? ji p?ivedli na ?rove? samostatn? ??stice. Bylo studov?no z??en? a dal?? souvisej?c? fyzik?ln? jevy.

Skupina veden? Thomsonem nap??klad odhadla n?boj elektronu a hmotnost katodov?ch paprsk?, jejich? pom?ry, jak zjistili, nez?vis? na materi?lov?m zdroji.
A Becquerel zjistil, ?e miner?ly samy vyza?uj? z??en? a jejich beta paprsky mohou b?t vychylov?ny p?soben?m elektrick?ho pole, zat?mco hmotnost a n?boj si zachovaly stejn? pom?r jako katodov? paprsky.

Atomov? teorie

Podle t?to teorie se atom skl?d? z j?dra a elektron? kolem n?j, uspo??dan?ch do podoby oblaku. Jsou v n?jak?ch kvantovan?ch stavech energie, jejich? zm?na je doprov?zena procesem absorpce nebo emise foton?.

Kvantov? mechanika

Na po??tku dvac?t?ho stolet? byla formulov?na hypot?za, podle n?? hmotn? ??stice maj? vlastnosti jak vlastn?ch ??stic, tak vln?n?. Sv?tlo se tak? m??e projevovat ve form? vlny (??k? se tomu de Broglieho vlna) a ??stic (foton?).

V d?sledku toho byla formulov?na slavn? Schr?dingerova rovnice, kter? popisovala ???en? elektronov?ch vln. Tento p??stup se naz?v? kvantov? mechanika. Byl pou?it k v?po?tu elektronov?ch stav? energie v atomu vod?ku.

Z?kladn? a kvantov? vlastnosti elektronu

??stice vykazuje z?kladn? a kvantov? vlastnosti.

Mezi z?kladn? pat?? hmotnost (9,109 * 10 -31 kilogram?), element?rn? elektrick? n?boj (tedy minim?ln? pod?l n?boje). Podle dosud proveden?ch m??en? nejsou v elektronu nalezeny ??dn? prvky, kter? by mohly odhalit jeho spodn? strukturu. N?kte?? v?dci jsou ale toho n?zoru, ?e jde o bodov? nabitou ??stici. Jak je uvedeno na za??tku ?l?nku, elektrick? elektrick? n?boj je -1,602 * 10 -19 C.

Jako ??stice m??e b?t elektron sou?asn? vlnou. Experiment se dv?ma ?t?rbinami potvrzuje mo?nost jeho sou?asn?ho pr?chodu ob?ma. To je v rozporu s vlastnostmi ??stice, kde je v?dy mo?n? proj?t pouze jednou ?t?rbinou.

P?edpokl?d? se, ?e elektrony maj? tot?? fyzik?ln? vlastnosti. Jejich permutace tedy z pohledu kvantov? mechaniky nevede ke zm?n? stavu syst?mu. vlnov? funkce elektrony jsou antisymetrick?. Proto jeho ?e?en? zanikaj?, kdy? identick? elektrony vstoup? do stejn?ho kvantov?ho stavu (Pauliho princip).

Element?rn? elektrick? n?boj je z?kladn? fyzik?ln? konstanta, minim?ln? ??st (kvanta) elektrick?ho n?boje. P?ibli?n? se rovn?

e=1,602 176 565 (35) 10 -19 C

v mezin?rodn? soustav? jednotek (SI). ?zce souvis? s konstantou jemn? struktury, kter? popisuje elektromagnetickou interakci.

"Jak?koli elektrick? n?boj pozorovan? v experimentu je v?dy n?sobkem element?rn?ho n?boje"- takov? p?edpoklad vyslovil B. Franklin v roce 1752 a n?sledn? opakovan? experiment?ln? testov?n. Element?rn? n?boj byl poprv? experiment?ln? zm??en Millikanem v roce 1910.

Skute?nost, ?e elektrick? n?boj se v p??rod? vyskytuje pouze ve form? celo??seln?ho po?tu element?rn?ch n?boj?, lze nazvat kvantov?n?m elektrick?ho n?boje. Z?rove? se v klasick? elektrodynamice ne?e?? ot?zka p???in kvantov?n? n?boje, proto?e n?boj je extern? parametr, a ne dynamick? prom?nn?. Uspokojiv? vysv?tlen?, pro? mus? b?t n?boj kvantov?n, nebylo dosud nalezeno, ale ji? byla z?sk?na ?ada zaj?mav?ch pozorov?n?.

• · Pokud v p??rod? existuje magnetick? monop?l, pak podle kvantov? mechaniky mus? b?t jeho magnetick? n?boj v ur?it?m pom?ru s n?bojem libovoln? vybran? element?rn? ??stice. Z toho automaticky vypl?v?, ?e pouh? existence magnetick?ho monop?lu s sebou nese kvantov?n? n?boje. V p??rod? v?ak nebylo mo?n? detekovat magnetick? monop?l.
• · V modern? fyzika element?rn?ch ??stic, jsou vyv?jeny dal?? modely, ve kter?ch by se v?echny zn?m? z?kladn? ??stice uk?zaly jako jednoduch? kombinace nov?ch, je?t? z?sadn?j??ch ??stic. Kvantov?n? n?boje pozorovan?ch ??stic se v tomto p??pad? nezd? p?ekvapiv?, nebo? vznik? „konstruk?n?“.

Je tak? mo?n?, ?e v?echny parametry pozorovan?ch ??stic budou pops?ny v term?nech jednotn? teorie pole, k n?mu? se v sou?asnosti vyv?jej? p??stupy. V takov?ch teori?ch mus? b?t velikost elektrick?ho n?boje ??stic vypo?tena z extr?mn? mal?ho po?tu z?kladn?ch parametr?, kter? mohou souviset se strukturou ?asoprostoru na ultramal?ch vzd?lenostech. Pokud se takov? teorie zkonstruuje, pak to, co pozorujeme jako element?rn? elektrick? n?boj, se uk??e jako n?jak? diskr?tn? ?asoprostorov? invariant. Takov? p??stup je vyvinut nap?. v modelu S. Bilson-Thompson, ve kter?m fermiony standardn? model jsou interpretov?ny jako t?i stuhy ?asoprostoru spleten? do copu a elektrick? n?boj (p?esn?ji jeho t?etina) odpov?d? stuh? sto?en? o 180°. Navzdory eleganci takov?ch model? v?ak v tomto sm?ru dosud nebyly z?sk?ny konkr?tn? obecn? uzn?van? v?sledky.

element?rn? elektrick? n?boj element?rn? elektrick? n?boj

(E), minim?ln? elektrick? n?boj, kladn? nebo z?porn?, jeho? velikost E?4,8 10 -10 jednotek CGSE nebo 1,6 10 -19 C. T?m?? v?echny nabit? element?rn? ??stice maj? n?boj + E nebo - E(v?jimkou jsou n?kter? rezonance s n?bojem, kter? je n?sobkem E); ??stice s ??ste?n?mi elektrick?mi n?boji v?ak nebyly pozorov?ny v modern? teorie siln? interakce - kvantov? chromodynamika - p?edpokl?d? se existence kvark? - ??stice s n?boji, kter? jsou n?sobky 1/3 E.

Z?KLADN? ELEKTRICK? N?PL? ( E), minim?ln? elektrick? n?boj, kladn? nebo z?porn?, rovn? n?boj elektronu.
P?edpoklad, ?e jak?koli elektrick? n?boj pozorovan? v experimentu je v?dy n?sobkem element?rn?ho n?boje, vyslovil B. Franklin (cm. FRANKLIN Benjamin) v roce 1752 D?ky pokus?m M. Faradaye (cm. FARADEUS Michael) elektrol?zou byla hodnota element?rn?ho n?boje vypo?tena v roce 1834. Na existenci element?rn?ho elektrick?ho n?boje upozornil roku 1874 tak? anglick? v?dec J. Stoney. Zavedl tak? pojem „elektron“ do fyziky a navrhl metodu pro v?po?et hodnoty element?rn?ho n?boje. Poprv? experiment?ln? zm??il element?rn? elektrick? n?boj R. Milliken (cm. MILLIKEN Robert Andrus) v roce 1908
Hmotn?mi nosi?i element?rn?ho elektrick?ho n?boje v p??rod? jsou nabit? element?rn? ??stice (cm. ELEMENT?RN? ??STICE).
Elektrick? n?boj (cm. ELEKTRICK? POPLATEK) libovoln?ho mikrosyst?mu a makroskopick?ch t?les se v?dy rovn? algebraick?mu sou?tu element?rn?ch n?boj? obsa?en?ch v syst?mu, tedy celo??seln?mu n?sobku hodnoty e (nebo nuly).
Aktu?ln? stanoven? hodnota absolutn? hodnoty element?rn?ho elektrick?ho n?boje (cm. Z?KLADN? ELEKTRICK? N?PL?) je e = (4,8032068 0,0000015) . 10-10 jednotek CGSE nebo 1,60217733. 10-19 C. Hodnota element?rn?ho elektrick?ho n?boje vypo?ten? podle vzorce, vyj?d?en? pomoc? fyzik?ln?ch konstant, ud?v? hodnotu element?rn?ho elektrick?ho n?boje: e = 4,80320419(21) . 10-10 , nebo: e \u003d 1,602176462 (65) . 10-19 C.
P?edpokl?d? se, ?e tento n?boj je skute?n? element?rn?, to znamen?, ?e jej nelze rozd?lit na ??sti a n?boje jak?chkoli objekt? jsou jeho celo??seln?mi n?sobky. Elektrick? n?boj element?rn? ??stice je jej? z?kladn? charakteristikou a nez?vis? na volb? vzta?n? soustavy. Element?rn? elektrick? n?boj je p?esn? roven elektrick?mu n?boji elektronu, protonu a t?m?? v?ech ostatn?ch nabit?ch element?rn?ch ??stic, kter? jsou tak hmotn?mi nositeli nejmen??ho n?boje v p??rod?.
Existuje kladn? a z?porn? element?rn? elektrick? n?boj a element?rn? ??stice a jej? anti??stice maj? n?boje opa?n?ch znam?nek. Nosi?em element?rn?ho z?porn?ho n?boje je elektron, jeho? hmotnost je me = 9,11. 10-31 kg. Nosi?em element?rn?ho kladn?ho n?boje je proton, jeho? hmotnost je mp = 1,67. 10-27 kg.
Skute?nost, ?e elektrick? n?boj se v p??rod? vyskytuje pouze ve form? celo??seln?ho po?tu element?rn?ch n?boj?, lze nazvat kvantov?n?m elektrick?ho n?boje. T?m?? v?echny nabit? element?rn? ??stice maj? n?boj e - nebo e + (v?jimkou jsou n?kter? rezonance s n?bojem, kter? je n?sobkem e); ??stice s d?l??mi elektrick?mi n?boji nebyly pozorov?ny, nicm?n? v modern? teorii siln? interakce - kvantov? chromodynamika - existence ??stic - kvark? - s n?boji, kter? jsou n?sobky 1/3 E.
Element?rn? elektrick? n?boj nelze zni?it; tato skute?nost je obsahem z?kona zachov?n? elektrick?ho n?boje na mikroskopick? ?rovni. Elektrick? n?boje mohou zmizet a znovu se objevit. V?dy se v?ak objev? nebo zmiz? dva element?rn? n?boje opa?n?ch znam?nek.
Hodnota element?rn?ho elektrick?ho n?boje je konstantou elektromagnetick?ch interakc? a je obsa?ena ve v?ech rovnic?ch mikroskopick? elektrodynamiky.