Uv?dzame vlastnosti n?bojov

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

element?rny n?boj

Elektrina. Podmienky existencie elektrick?ho pr?du. Pr?dov? sila a pr?dov? hustota

Elektrick? pr?d je riaden? pohyb nabit?ch ?ast?c. Bolo dohodnut? pova?ova? smer pohybu kladne nabit?ch ?ast?c za smer elektrick?ho pr?du. Pre ?al?iu existenciu elektrick?ho pr?du v uzavretom okruhu musia by? splnen? tieto podmienky:

Pr?tomnos? vo?n?ch nabit?ch ?ast?c (nosi?ov pr?du);

Pr?tomnos? elektrick?ho po?a, ktor?ho sily p?sobiace na nabit? ?astice sp?sobuj?, ?e sa pohybuj? usporiadan?m sp?sobom;

Pr?tomnos? zdroja pr?du, vo vn?tri ktor?ho vonkaj?ie sily pres?vaj? vo?n? n?boje proti elektrostatick?m (coulombovsk?m) sil?m.

Kvantitat?vne charakteristiky elektrick?ho pr?du s? pr?dov? sila I a pr?dov? hustota j.

Sila pr?du - skal?rna fyzik?lne mno?stvo, rovnak? pomer n?boj Dq, prech?dzaj?ci prierezom vodi?a za ur?it? ?as Dt, do tohto intervalu:

Jednotkou SI pr?du je amp?r (A).

Ak sa sila pr?du a jeho smer s ?asom nemenia, potom sa pr?d naz?va kon?tantn?.

Pr?dov? hustota j je vektorov? fyzik?lna veli?ina, ktorej modul sa rovn? pomeru sily pr?du I vo vodi?i k ploche prierezu S vodi?a:

Jednotkou SI pre hustotu pr?du je amp?rper meter ?tvorcov?(A/m2).

Lom svetla v ?o?ovk?ch

?o?ovka je prieh?adn? telo ohrani?en? dvoma krivo?iarymi alebo krivo?iarymi a ploch?mi plochami.

Vo v???ine pr?padov sa pou??vaj? ?o?ovky, ktor?ch povrchy maj? sf?rick? tvar. ?o?ovka sa pova?uje za tenk?, ak je jej hr?bka d mal? v porovnan? s polomermi zakrivenia jej povrchov R1 a R2. V opa?nom pr?pade sa ?o?ovka naz?va hrub?. Hlavn? optick? os ?o?ovky sa naz?va priamka prech?dzaj?ca stredmi zakrivenia jej povrchov. M??eme predpoklada?, ?e v tenkej ?o?ovke sa priese?n?ky hlavnej optickej osi s oboma plochami ?o?ovky sp?jaj? do jedn?ho bodu O, naz?van?ho optick? stred ?o?ovky. Tenk? ?o?ovka m? jednu hlavn? rovinu spolo?n? pre oba povrchy ?o?ovky a prech?dzaj?cu cez optick? stred ?o?ovky kolmo na jej hlavn? optick? os. V?etky priamky prech?dzaj?ce optick?m stredom ?o?ovky a nezhoduj?ce sa s jej hlavnou optickou osou sa naz?vaj? sekund?rne optick? osi ?o?ovky. L??e pohybuj?ce sa pozd?? optick?ch os? ?o?ovky (hlavnej a sekund?rnej) sa nelomia.

Vzorec pre tenk? ?o?ovky:

kde n21 = n2/n1, n2 an1 - absol?tne ukazovatele lom pre materi?l ?o?ovky a ?ivotn? prostredie, R1 a R2 s? polomery zakrivenia predn?ho a zadn?ho (vzh?adom na objekt) povrchu ?o?ovky, a1 a a2 s? vzdialenosti k objektu a jeho obrazu, po??tan? od optick?ho stredu ?o?ovky pozd?? jej hlavn?ho optick?ho obvodu. os.

Hodnota sa naz?va ohniskov? vzdialenos? ?o?ovky. Body le?iace na hlavnej optickej osi ?o?ovky na oboch stran?ch optick?ho stredu v rovnak?ch vzdialenostiach rovnaj?cich sa f sa naz?vaj? hlavn? ohnisk? priamky. Roviny prech?dzaj?ce cez hlavn? ohnisk? F1 a F2 ?o?ovky kolm? na jej hlavn? optick? os sa naz?vaj? ohniskov? roviny ?o?ovky. Priese?n?ky sekund?rnych optick?ch os? s ohniskov?mi rovinami ?o?ovky sa naz?vaj? sekund?rne ohnisk? ?o?ovky.

?o?ovka sa naz?va konverguj?ca (pozit?vna), ak jej ohniskov? vzdialenos? f>0. ?o?ovka sa naz?va diverguj?ca (negat?vna), ak jej ohniskov? vzdialenos? f<0.

Pre n2 >n1 s? zbiehav? ?o?ovky bikonvexn?, plankonvexn? a konk?vne konvexn? (pozit?vne meniskusov? ?o?ovky), sten?uj?ce sa od stredu k okrajom; dif?zne s? bikonk?vne, plankonk?vne a konvexne konk?vne ?o?ovky (negat?vne menisky), zhrubnut? od stredu k okrajom. Pre p2 n1.

Planckova hypot?za. Fot?n a jeho vlastnosti. Dualita vlny a ?ast?c

Planckova hypot?za – hypot?za, ktor? predlo?il 14. decembra 1900 Max Planck a ktor? spo??va v tom, ?e pri tepelnom ?iaren? sa energia vy?aruje a absorbuje nie nepretr?ite, ale v samostatn?ch kvant?ch (porci?ch). Ka?d? tak?to kvantum porcie m? energiu ?mern? frekvencii n ?iarenia:

kde h alebo - koeficient proporcionality, pomenovan? nesk?r Planckova kon?tanta. Na z?klade tejto hypot?zy navrhol teoretick? odvodenie vz?ahu medzi teplotou telesa a ?iaren?m, ktor? toto teleso vy?aruje – Planckov vzorec.

Planckova hypot?za bola nesk?r experiment?lne potvrden?.

Pokrok tejto hypot?zy sa pova?uje za moment zrodu kvantovej mechaniky.

Fot?n - hmotn?, elektricky neutr?lna ?astica, kvantum elektromagnetick?ho po?a(nosi? elektromagnetickej interakcie).

Z?kladn? vlastnosti fot?nu

1. Je ?asticou elektromagnetick?ho po?a.

2. Pohybuje sa r?chlos?ou svetla.

3. Existuje iba v pohybe.

4. Fot?n nie je mo?n? zastavi?: bu? sa pohybuje r?chlos?ou rovnaj?cou sa r?chlosti svetla, alebo neexistuje; preto je pokojov? hmotnos? fot?nu nulov?.

Fot?nov? energia:

Pod?a te?rie relativity mo?no energiu v?dy vypo??ta? ako ,

Preto - hmotnos? fot?nu.

hybnos? fot?nu . Hybnos? fot?nu smeruje pozd?? sveteln?ho l??a.

Dualita vlny a ?ast?c

Koniec 19. storo?ia: fotoelektrick? jav a Comptonov jav potvrdili Newtonovu te?riu a javy difrakcie a interferencie svetla potvrdili Huygensovu te?riu.

Tak mnoh? fyzici na za?iatku 20. stor. dospel k z?veru, ?e svetlo m? dve vlastnosti:

1. Pri ??ren? prejavuje vlnov? vlastnosti.

2. Pri interakcii s l?tkou vykazuje korpuskul?rne vlastnosti. Jeho vlastnosti nie s? obmedzen? ani na vlny, ani na ?astice.

??m viac v, t?m v?raznej?ie s? kvantov? vlastnosti svetla a t?m men?ie s? vlnov? vlastnosti.

Ak?ko?vek ?iarenie m? teda vlnov? aj kvantov? vlastnosti. Preto to, ako sa fot?n prejavuje - ako vlna alebo ako ?astica - z?vis? od povahy ?t?die, ktor? sa na ?om vykon?va.

Rutherfordove experimenty. Planet?rny model at?mu

Pre experiment?lnu ?t?diu distrib?cie kladn? n?boj, a teda hmotnos? vn?tri at?mu Rutherford navrhol v roku 1906 pou?i? sondovanie at?mu pomocou a-?ast?c. Ich hmotnos? je asi 8000-n?sobok hmotnosti elektr?nu a kladn? n?boj sa modulom rovn? dvojn?sobku n?boja elektr?nu. R?chlos? a-?ast?c je ve?mi vysok?: je to 1/15 r?chlosti svetla. T?mito ?asticami Rutherford bombardoval at?my ?a?k? prvky. Elektr?ny v?aka svojej malej hmotnosti nem??u v?razne zmeni? trajekt?riu a-?astice a nie s? schopn? v?razne zmeni? jej r?chlos?. Rozptyl (zmena smeru pohybu) a-?ast?c m??e sp?sobi? iba kladne nabit? ?as? at?mu. Z rozptylu a-?ast?c je teda mo?n? ur?i? povahu rozlo?enia kladn?ho n?boja a hmotnosti vo vn?tri at?mu. R?dioakt?vny pr?pravok, ako je r?dium, bol umiestnen? vo vn?tri oloven?ho valca 1, pozd?? ktor?ho bol vyv?tan? ?zky kan?l. L?? a-?ast?c z kan?la dopadol na tenk? f?liu 2 vyroben? zo sk?man?ho materi?lu (zlato, me? at?.). Po rozpt?len? a-?astice dopadli na poloprieh?adn? sito 3 potiahnut? sulfidom zino?nat?m. Zr??ku ka?dej ?astice s tienidlom sprev?dzal z?blesk svetla (scintil?cia), ktor? bolo mo?n? pozorova? v mikroskope 4. Cel? pr?stroj bol umiestnen? v n?dobe, z ktorej bol odv?dzan? vzduch.

Pri distrib?cii v celom at?me nem??e kladn? n?boj vytvori? dostato?ne intenz?vny n?boj elektrick? pole schopn? vrhn?? a-?asticu sp??. Maxim?lna odpudiv? sila je ur?en? Coulombov?m z?konom:

kde qa je n?boj a-?astice; q je kladn? n?boj at?mu; r je jeho polomer; k - koeficient proporcionality. Intenzita elektrick?ho po?a rovnomerne nabitej gule je maxim?lna na povrchu gule a pri pribli?ovan? sa k stredu kles? na nulu. Preto ??m men?? je polomer r, t?m v???ia je sila, ktor? odpudzuje a-?astice. T?to te?ria sa zd? by? absol?tne nevyhnutn? na vysvetlenie experimentov s rozptylom a-?ast?c. Ale na z?klade tohto modelu nie je mo?n? vysvetli? existenciu at?mu, jeho stabilitu. Koniec koncov, pohyb elektr?nov na obe?n?ch dr?hach nast?va so zr?chlen?m, a to dos? zna?n?m. Pod?a Maxwellov?ch z?konov elektrodynamiky mus? zr?chlen? n?boj vy?arova? elektromagnetick? vlny s frekvenciou rovnaj?cou sa frekvencii jeho ot??ania okolo jadra. ?iarenie je sprev?dzan? stratou energie. Pri strate energie by sa elektr?ny mali pribl??i? k jadru, rovnako ako sa satelit pribli?uje k Zemi pri brzden? v hornej atmosf?re. Ako ukazuj? rigor?zne v?po?ty zalo?en? na Newtonovej mechanike a Maxwellovej elektrodynamike, elektr?n mus? dopadn?? na jadro v zanedbate?nom ?ase. At?m mus? presta? existova?.

V skuto?nosti sa ni? tak? nedeje. Z toho vypl?va, ?e z?kony klasickej fyziky s? neaplikovate?n? na javy v at?movom meradle. Rutherford vytvoril planet?rny model at?mu: elektr?ny sa to?ia okolo jadra, rovnako ako plan?ty obiehaj? okolo Slnka. Tento model je jednoduch?, experiment?lne opodstatnen?, ale neumo??uje vysvetli? stabilitu at?mu.

Mno?stvo tepla

Mno?stvo tepla je mierou zmeny vn?tornej energie, ktor? telo prij?ma (alebo d?va) v procese odovzd?vania tepla.

Pr?ca aj mno?stvo tepla teda charakterizuj? zmenu energie, ale nie s? toto?n? s energiou. Necharakterizuj? stav samotn?ho syst?mu, ale ur?uj? proces prenosu energie z jednej formy do druhej (z jedn?ho tela do druh?ho), ke? sa stav men? a v podstate z?visia od povahy procesu.

Hlavn? rozdiel medzi pr?cou a mno?stvom tepla je v tom, ?e pr?ca charakterizuje proces zmeny vn?tornej energie syst?mu sprev?dzan? premenou energie z jedn?ho typu na druh? (z mechanickej na vn?torn?). Mno?stvo tepla charakterizuje proces prenosu vn?tornej energie z jedn?ho telesa do druh?ho (od viac ohriateho k menej ohriatemu), nesprev?dzan? energetick?mi premenami.

Sk?senosti ukazuj?, ?e mno?stvo tepla potrebn? na zahriatie telesa s hmotnos?ou m z teploty T1 na teplotu T2 sa vypo??ta pod?a vzorca kde c je ?pecifick? teplo l?tky;

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

?pecifick? teplo c sa ??selne rovn? mno?stvu tepla, ktor? sa mus? odovzda? telesu s hmotnos?ou 1 kg, aby sa zohrialo o 1 K.

Tepeln? kapacita telesn?ho CT sa ??selne rovn? mno?stvu tepla potrebn?mu na zmenu telesnej teploty o 1 K:

Jednotkou SI tepelnej kapacity telesa je joule na Kelvin (J/K).

Na premenu kvapaliny na paru pri kon?tantnej teplote je potrebn? mno?stvo tepla

kde L - ?pecifick? teplo odparovanie. Pri kondenz?cii pary sa uvo??uje rovnak? mno?stvo tepla.

Aby sa roztopili kry?talick? telo hmotnosti m pri teplote topenia je potrebn?, aby teleso hl?silo mno?stvo tepla

kde l je ?pecifick? teplo topenia. Po?as kry?taliz?cie telesa sa uvo??uje rovnak? mno?stvo tepla.

Mno?stvo tepla uvo?nen?ho po?as ?pln? sp?lenie hmotnos? paliva m,

kde q je ?pecifick? spaln? teplo.

Jednotka SI pre ?pecifick? teplo vyparovania, topenia a spa?ovania je joule na kilogram (J/kg).

Elektrick? n?boj a jeho vlastnosti. diskr?tnos?. element?rny elektrick? n?boj. Z?kon zachovania elektrick?ho n?boja.

Elektrick? n?boj je fyzik?lna veli?ina, ktor? charakterizuje elektromagnetick? interakciu. Telo je negat?vne nabit?, ak je na ?om prebytok elektr?nov, pozit?vne - deficit.

Uv?dzame vlastnosti n?bojov

1. Existuj? dva druhy poplatkov; negat?vne a pozit?vne. Opa?n? n?boje sa pri?ahuj?, rovnako ako n?boje odpudzuj?. Nosite? element?rneho, t.j. Najmen?? z?porn? n?boj je elektr?n, ktor?ho n?boj je qe = -1,6 * 10-19 C a hmotnos? je me = 9,1 * 10-31 kg. Nosi?om element?rneho kladn?ho n?boja je prot?n qр=+1,6*10-19C, hmotnos? mр=1,67*10-27kg.

2. Elektrick? n?boj m? diskr?tna povaha. To znamen?, ?e n?boj ak?hoko?vek telesa je n?sobkom n?boja elektr?nu q=Nqe, kde N je cel? ??slo. Spravidla si v?ak nev?imneme diskr?tnos? n?boja, preto?e element?rny n?boj je ve?mi mal?.

3. V izolovanom syst?me, t.j. v syst?me, ktor?ho teles? si nevymie?aj? n?boje s telesami mimo neho, je algebraick? s??et n?bojov zachovan? (z?kon zachovania n?boja).

4. Email n?boj sa m??e v?dy pren??a? z jedn?ho telesa na druh?.

5. Jednotkou n?boja v SI je pr?vesok (C). Pod?a defin?cie sa 1 pr?vesok rovn? n?boju, ktor? prete?ie prierezom vodi?a za 1 s pri pr?de 1 A.

6. Z?kon zachovania elektrick?ho n?boja.

Vo vn?tri uzavret?ho syst?mu pre ak?ko?vek interakcie zost?va algebraick? s??et elektrick?ch n?bojov kon?tantn?:

Izolovan? (alebo uzavret?) syst?m budeme naz?va? syst?m telies, do ktor?ho sa zvonku nevn??aj? a neodv?dzaj? z neho ?iadne elektrick? n?boje.

Nikde a nikdy v pr?rode nevznik? a nezanik? elektrick? n?boj rovnak?ho znamenia. V?skyt kladn?ho elektrick?ho n?boja je v?dy sprev?dzan? objaven?m sa z?porn?ho n?boja rovnak?ho v absol?tnej hodnote. Ani kladn?, ani z?porn? n?boj nem??e zmizn?? oddelene, m??u sa vz?jomne neutralizova? iba vtedy, ak s? rovnak? v absol?tnej hodnote.

Tak?e element?rne ?astice schopn? premeni? sa jeden na druh?ho. Ale v?dy pri zrode nabit?ch ?ast?c sa pozoruje v?skyt p?ru ?ast?c s n?bojmi opa?n?ho znamienka. Mo?no pozorova? aj s??asn? zrodenie nieko?k?ch tak?chto p?rov. Nabit? ?astice mizn?, menia sa na neutr?lne, tie? len v p?roch. V?etky tieto skuto?nosti nenech?vaj? nikoho na pochyb?ch o pr?snom uplat?ovan? z?kona zachovania elektrick?ho n?boja.

element?rny n?boj - minim?lny poplatok, ktor? nemo?no oddeli?.

Nab?ja?ka- fyzik?lna veli?ina charakterizuj?ca schopnos? telies vstupova? do elektromagnetick?ch interakci?. Meran? v Coulombe.

element?rny elektrick? n?boj- minim?lny n?boj, ktor? maj? element?rne ?astice (n?boj prot?nu a elektr?nu).

Telo m? n?boj, znamen?, ?e m? navy?e alebo ch?baj?ce elektr?ny. Tento n?boj je ozna?en? q=nie. (rovn? sa po?tu element?rnych n?bojov).

elektrizova? telo- vytv?ra? nadbytok a nedostatok elektr?nov. Sp?soby: elektrifik?cia tren?m a elektrifik?cia kontaktom.

presne ur?i? ?svit e - n?boj telesa, ktor? mo?no bra? ako hmotn? bod.

sk??obn? poplatok() - bod, mal? n?boj, nevyhnutne kladn? - sa pou??va na ?t?dium elektrick?ho po?a.

Z?kon zachovania n?boja:v izolovanom syst?me zost?va algebraick? s??et n?bojov v?etk?ch telies kon?tantn? pre ak?ko?vek vz?jomn? p?sobenie t?chto telies.

Coulombov z?kon:interak?n? sily dvoch bodov?ch n?bojov s? ?mern? s??inu t?chto n?bojov, nepriamo ?mern? druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi, z?visia od vlastnost? prostredia a smeruj? pozd?? priamky sp?jaj?cej ich stredy.

, kde
F / m, C2 / nm2 - dielektrikum. r?chlo. v?kuum

- s?vis?. dielektrick? kon?tanta (>1)

- absol?tna dielektrick? priepustnos?. prostredia

Elektrick? pole- hmotn? m?dium, prostredn?ctvom ktor?ho doch?dza k interakcii elektrick?ch n?bojov.

Vlastnosti elektrick?ho po?a:

Charakteristiky elektrick?ho po?a:

nap?tie(E) je vektorov? veli?ina rovnaj?ca sa sile p?sobiacej na jednotkov? sk??obn? n?boj umiestnen? v danom bode.

Meran? v N/C.

Smer je rovnak? ako pre akt?vnu silu.

nap?tie nez?vis? ani na sile, ani na ve?kosti s?dneho obvinenia.

Superpoz?cia elektrick?ch pol?: sila po?a vytvoren?ho nieko?k?mi n?bojmi sa rovn? vektorov?mu s??tu intenzity po?a ka?d?ho n?boja:

Graficky Elektronick? pole je zn?zornen? pomocou ?iar nap?tia.

nap?nacia ?iara- priamka, ktorej doty?nica sa v ka?dom bode zhoduje so smerom vektora nap?tia.

Vlastnosti stresovej l?nie: nepret?naj? sa, cez ka?d? bod mo?no vies? len jednu ?iaru; nie s? uzavret?, zanech?vaj? kladn? n?boj a vstupuj? do z?porn?ho, alebo sa rozpty?uj? do nekone?na.

Typy pol?:

Rovnomern? elektrick? pole- pole, ktor?ho vektor intenzity je v ka?dom bode rovnak? v absol?tnej hodnote a smere.

Nerovnomern? elektrick? pole- pole, ktor?ho vektor intenzity v ka?dom bode nie je rovnak? v absol?tnej hodnote a smere.

Kon?tantn? elektrick? pole– vektor nap?tia sa nemen?.

Nekon?tantn? elektrick? pole- men? sa vektor nap?tia.

Pr?ca elektrick?ho po?a na pohyb n?boja.

, kde F je sila, S je posunutie, - uhol medzi F a S.

Pre rovnomern? pole: sila je kon?tantn?.

Pr?ca nez?vis? od tvaru trajekt?rie; pr?ca vykonan? na pohyb po uzavretej dr?he je nulov?.

Pre nehomog?nne pole:

Potenci?l elektrick?ho po?a- pomer pr?ce, ktor? pole vykon? pohybom sk??obn?ho elektrick?ho n?boja do nekone?na, k ve?kosti tohto n?boja.

-potenci?l je energetick? charakteristika po?a. Meran? vo voltoch

Potenci?lny rozdiel:

Ak
, potom

, znamen?

-potenci?lny gradient.

Pre homog?nne pole: potenci?lny rozdiel - Nap?tie:

. Meria sa vo voltoch, pr?stroje - voltmetre.

Elektrick? kapacita- schopnos? telies akumulova? elektrick? n?boj; pomer n?boja k potenci?lu, ktor? je pre dan? vodi? v?dy kon?tantn?.

.

Nez?vis? od nabitia a nez?vis? od potenci?lu. Ale to z?vis? od ve?kosti a tvaru vodi?a; o dielektrick?ch vlastnostiach m?dia.

, kde r je ve?kos?,
- priepustnos? m?dia okolo tela.

Elektrick? kapacita sa zvy?uje, ak s? v bl?zkosti nejak? teles? - vodi?e alebo dielektrika.

Kondenz?tor- zariadenie na akumul?ciu n?boja. Elektrick? kapacita:

Ploch? kondenz?tor- dve kovov? platne s dielektrikom medzi nimi. Kapacita ploch?ho kondenz?tora:

, kde S je plocha dosiek, d je vzdialenos? medzi doskami.

Energia nabit?ho kondenz?tora sa rovn? pr?ci, ktor? vykon? elektrick? pole pri prenose n?boja z jednej dosky na druh?.

Prevod mal?ho poplatku
, nap?tie sa zmen? na
, bude sa pracova?
. Preto?e
a C \u003d const,
. Potom
. Integrujeme:

Energia elektrick?ho po?a:
, kde V=Sl je objem, ktor? zaber? elektrick? pole

Pre nehomog?nne pole:
.

Objemov? hustota elektrick?ho po?a:
. Meran? v J/m3.

elektrick? dip?l- syst?m pozost?vaj?ci z dvoch rovnak?ch, ale v znamienku opa?n?ch bodov?ch elektrick?ch n?bojov umiestnen?ch v ur?itej vzdialenosti od seba (dip?lov? rameno -l).

Hlavnou charakteristikou dip?lu je dip?lov?ho momentu je vektor rovn? s??inu n?boja a ramena dip?lu, nasmerovan? zo z?porn?ho n?boja na kladn?. Ozna?en?
. Meran? v coulomb metroch.

Dip?l v rovnomernom elektrickom poli.

Sily p?sobiace na ka?d? z n?bojov dip?lu s?:
a
. Tieto sily smeruj? opa?ne a vytv?raj? moment dvojice s?l - moment:, kde

M - moment F - sily p?sobiace na dip?l

d– rameno rameno l– rameno dip?lu

p– dip?lov? moment E– intenzita

- uhol medzi p Eq - n?boj

P?soben?m kr?tiaceho momentu sa dip?l oto?? a usad? sa v smere ?iar nap?tia. Vektory pi a E bud? paraleln? a jednosmern?.

Dip?l v nehomog?nnom elektrickom poli.

Existuje kr?tiaci moment, tak?e dip?l sa bude ot??a?. Ale sily bud? nerovnak? a dip?l sa presunie tam, kde je sila v???ia.

-gradient sily. ??m vy??? je gradient nap?tia, t?m v???ia je bo?n? sila, ktor? odtiahne dip?l. Dip?l je orientovan? pozd?? silo?iar.

Vlastn? pole Dip?lu.

Ale . potom:

.

Nech je dip?l v bode O a jeho rameno je mal?. potom:

.

Vzorec bol z?skan? s prihliadnut?m na:

Potenci?lny rozdiel teda z?vis? od s?nusu polovi?n?ho uhla, pod ktor?m s? dip?lov? body vidite?n?, a od priemetu dip?lov?ho momentu na priamku sp?jaj?cu tieto body.

Dielektrika v elektrickom poli.

Dielektrikum- l?tka, ktor? nem? ?iadne vo?n? n?boje, a teda nevedie elektriny. V skuto?nosti v?ak vodivos? existuje, ale je zanedbate?n?.

Dielektrick? triedy:

s pol?rnymi molekulami (voda, nitrobenz?n): molekuly nie s? symetrick?, ?a?isk? kladn?ch a z?porn?ch n?bojov sa nezhoduj?, ?o znamen?, ?e maj? dip?lov? moment aj v pr?pade, ?e neexistuje elektrick? pole.

s nepol?rnymi molekulami (vod?k, kysl?k): molekuly s? symetrick?, ?a?isk? kladn?ch a z?porn?ch n?bojov sa zhoduj?, ?o znamen?, ?e pri absencii elektrick?ho po?a nemaj? dip?lov? moment.

kry?talick? (chlorid sodn?): kombin?cia dvoch podmrie?ok, z ktor?ch jedna je nabit? kladne a druh? z?porne; pri absencii elektrick?ho po?a je celkov? dip?lov? moment nulov?.

Polariz?cia- proces priestorovej separ?cie n?bojov, objavenie sa viazan?ch n?bojov na povrchu dielektrika, ?o vedie k oslabeniu po?a vo vn?tri dielektrika.

Sp?soby polariz?cie:

1 cesta - elektrochemick? polariz?cia:

Na elektr?dach - pohyb kati?nov a ani?nov smerom k nim, neutraliz?cia l?tok; vytv?raj? sa oblasti kladn?ch a z?porn?ch n?bojov. Pr?d postupne kles?. R?chlos? zavedenia neutraliza?n?ho mechanizmu je charakterizovan? relaxa?n?m ?asom - to je ?as, po?as ktor?ho sa polariza?n? EMF zv??i z 0 na maximum od okamihu, ke? sa pole aplikuje. = 10-3-10-2 s.

Met?da 2 - orienta?n? polariz?cia:

Na povrchu dielektrika vznikaj? nekompenzovan? pol?rne, t.j. doch?dza k polariz?cii. Nap?tie vo vn?tri dielektrika je men?ie ako vonkaj?ie nap?tie. ?as relax?cie: = 10-13-10-7 s. Frekvencia 10 MHz.

3-cestn? - elektronick? polariz?cia:

Charakteristick? pre nepol?rne molekuly, ktor? sa st?vaj? dip?lmi. ?as relax?cie: = 10-16-10-14 s. Frekvencia 10 8 MHz.

4-cestn? - i?nov? polariz?cia:

Dve mrie?ky (Na a Cl) s? vo?i sebe posunut?.

?as relax?cie:

Met?da 5 - mikro?truktur?lna polariz?cia:

Pre biologick? ?trukt?ry je typick? striedanie nabit?ch a nenabit?ch vrstiev. Doch?dza k redistrib?cii i?nov na polopriepustn?ch alebo i?novo nepriepustn?ch prie?kach.

?as relax?cie: \u003d 10 -8 -10 -3 s. Frekvencia 1 kHz

??seln? charakteristiky stup?a polariz?cie:

Elektrina je usporiadan? pohyb vo?n?ch n?bojov v hmote alebo vo v?kuu.

Podmienky existencie elektrick?ho pr?du:

pr?tomnos? bezplatn?ch poplatkov

pr?tomnos? elektrick?ho po?a, t.j. sily p?sobiace na tieto n?boje

S??asn? sila- hodnota rovnaj?ca sa n?boju, ktor? prejde ak?mko?vek prierezom vodi?a za jednotku ?asu (1 sekunda)

Meran? v amp?roch.

n je koncentr?cia n?bojov

q je v??ka poplatku

S - prierezov? plocha vodi?a

- r?chlos? usmernen?ho pohybu ?ast?c.

R?chlos? pohybu nabit?ch ?ast?c v elektrickom poli je mal? - 7 * 10 -5 m / s, r?chlos? ??renia elektrick?ho po?a je 3 * 10 8 m / s.

s??asn? hustota- mno?stvo n?boja, ktor? prejde za 1 sekundu ?sekom 1 m2.

. Meran? v A/m2.

- sila p?sobiaca na i?n zo strany elektrick?ho po?a sa rovn? sile trenia

- pohyblivos? i?nov

- r?chlos? usmernen?ho pohybu i?nov = pohyblivos?, sila po?a

?pecifick? vodivos? elektrolytu je t?m v???ia, ??m v???ia je koncentr?cia i?nov, ich n?boj a pohyblivos?. So st?paj?cou teplotou sa zvy?uje pohyblivos? i?nov a zvy?uje sa elektrick? vodivos?.

Elektr?n je element?rna ?astica, ktor? je jednou z hlavn?ch jednotiek v ?trukt?re hmoty. N?boj elektr?nu je z?porn?. V???ina presn? merania boli vyroben? na za?iatku dvadsiateho storo?ia Millikan a Joffe.

Elektr?nov? n?boj sa rovn? m?nus 1,602176487 (40) * 10 -1 9 C.

Prostredn?ctvom tejto hodnoty sa meria elektrick? n?boj ostatn?ch najmen??ch ?ast?c.

V?eobecn? koncepcia elektr?nu

V ?asticovej fyzike sa hovor?, ?e elektr?n je nedelite?n? a nem? ?iadnu ?trukt?ru. Podie?a sa na elektromagnetick?ch a gravita?n?ch procesoch, patr? do skupiny lept?nov, rovnako ako jeho anti?astica pozitr?n. Spomedzi ostatn?ch lept?nov m? najni??iu hmotnos?. Ak sa elektr?ny a pozitr?ny zrazia, vedie to k ich zni?eniu. Tak?to p?r m??e vznikn?? z gama-kvanta ?ast?c.

Pred meran?m neutr?na to bol elektr?n, ktor? bol pova?ovan? za naj?ah?iu ?asticu. AT kvantov? mechanika je klasifikovan? ako fermion. Elektr?n m? tie? magnetick? moment. Ak sa o ?om hovor? aj o pozitr?ne, potom sa pozitr?n oddel? ako kladne nabit? ?astica a elektr?n sa naz?va negatr?n ako ?astica so z?porn?m n?bojom.

Jednotliv? vlastnosti elektr?nov

Elektr?ny patria do prvej gener?cie lept?nov s vlastnos?ami ?ast?c a v?n. Ka?d? z nich je vybaven? kvantov?m stavom, ktor? je ur?en? meran?m energie, orient?cie rot?cie a ?al??ch parametrov. Jeho pr?slu?nos? k fermi?nom sa prejavuje t?m, ?e dva elektr?ny nie s? v rovnakom kvantovom stave s??asne (pod?a Pauliho princ?pu).

?tuduje sa rovnak?m sp?sobom ako kv?zi?astica v periodickom kry?t?lovom potenci?li, v ktorom sa efekt?vna hmotnos? m??e v?razne l??i? od hmotnosti v pokoji.

Pohybom elektr?nov doch?dza k elektrick?mu pr?du, magnetizmu a termo EMF. Pohyb elektr?nu vytv?ra magnetick? pole. Vonkaj?ie magnetick? pole v?ak ?asticu odchy?uje smer dopredu. Pri zr?chlen? z?skava elektr?n schopnos? absorbova? alebo emitova? energiu ako fot?n. Jeho s?bor tvoria elektr?nov? at?mov? obaly, ktor?ch po?et a poloha ur?uj? chemick? vlastnosti.

At?mov? hmotnos? pozost?va hlavne z jadrov?ch prot?nov a neutr?nov, zatia? ?o hmotnos? elektr?nov je asi 0,06 % z celkovej at?movej hmotnosti. Coulombova elektrick? sila je jednou z hlavn?ch s?l, ktor? dok??u udr?a? elektr?n bl?zko jadra. Ke? sa v?ak z at?mov vytvoria molekuly a vznikn? chemick? v?zby, elektr?ny sa prerozdelia v novom vytvorenom priestore.

Nukle?ny a hadr?ny sa podie?aj? na vzh?ade elektr?nov. Izotopy s r?dioakt?vnymi vlastnos?ami s? schopn? emitova? elektr?ny. V laborat?rnych podmienkach mo?no tieto ?astice ?tudova? v ?peci?lnych pr?strojoch a napr?klad teleskopy z nich dok??u detekova? ?iarenie v oblakoch plazmy.

Otvorenie

Elektr?n objavili nemeck? fyzici v dev?tn?stom storo??, ke? ?tudovali kat?dov? vlastnosti l??ov. Potom ju za?ali podrobnej?ie ?tudova? ?al?? vedci, ??m sa dostala do kateg?rie samostatnej ?astice. ?tudovalo sa ?iarenie a ?al?ie s?visiace fyzik?lne javy.

Skupina veden? Thomsonom napr?klad odhadla n?boj elektr?nu a hmotnos? kat?dov?ch l??ov, ktor?ch pomery, ako zistili, nez?visia od materi?lneho zdroja.
A Becquerel zistil, ?e miner?ly samy vy?aruj? ?iarenie a ich beta l??e m??u by? vych?len? p?soben?m elektrick?ho po?a, pri?om hmotnos? a n?boj si zachovali rovnak? pomer ako kat?dov? l??e.

At?mov? te?ria

Pod?a tejto te?rie sa at?m sklad? z jadra a elektr?nov okolo neho, usporiadan?ch do tvaru oblaku. S? v niektor?ch kvantovan?ch stavoch energie, ktor?ch zmena je sprev?dzan? procesom absorpcie alebo emisie fot?nov.

Kvantov? mechanika

Za?iatkom dvadsiateho storo?ia bola sformulovan? hypot?za, pod?a ktorej hmotn? ?astice maj? vlastnosti ako vlastn?ch ?ast?c, tak aj v?n. Svetlo sa tie? m??e prejavi? vo forme vlny (naz?va sa to de Broglieho vlna) a ?ast?c (fot?nov).

V d?sledku toho bola sformulovan? sl?vna Schr?dingerova rovnica, ktor? popisovala ??renie elektr?nov?ch v?n. Tento pr?stup sa naz?va kvantov? mechanika. Bol pou?it? na v?po?et elektr?nov?ch stavov energie v at?me vod?ka.

Z?kladn? a kvantov? vlastnosti elektr?nu

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

Medzi z?kladn? patr? hmotnos? (9,109 * 10 -31 kilogramov), element?rny elektrick? n?boj (teda minim?lna ?as? n?boja). Pod?a doteraz uskuto?nen?ch meran? sa v elektr?ne nenach?dzaj? ?iadne prvky, ktor? by mohli odhali? jeho pod?trukt?ru. Niektor? vedci s? v?ak toho n?zoru, ?e ide o bodovo nabit? ?asticu. Ako je uveden? na za?iatku ?l?nku, elektronick? elektrick? n?boj je -1,602 * 10 -19 C.

Ke??e je elektr?n ?asticou, m??e by? s??asne vlnou. Experiment s dvoma ?trbinami potvrdzuje mo?nos? jeho s??asn?ho prechodu oboma z nich. To je v rozpore s vlastnos?ami ?astice, kde je mo?n? prejs? zaka?d?m len jednou ?trbinou.

Predpoklad? sa, ?e elektr?ny maj? rovnak? fyzik?lne vlastnosti. Preto ich permut?cia z poh?adu kvantovej mechaniky nevedie k zmene stavu syst?mu. vlnov? funkcia elektr?ny s? antisymetrick?. Preto jeho rie?enia zanikaj?, ke? identick? elektr?ny vst?pia do rovnak?ho kvantov?ho stavu (Pauliho princ?p).

Element?rny elektrick? n?boj je z?kladn? fyzik?lna kon?tanta, minim?lna ?as? (kvantum) elektrick?ho n?boja. Rovn? sa pribli?ne

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

v Medzin?rodnej s?stave jednotiek (SI). ?zko s?vis? s kon?tantou jemnej ?trukt?ry, ktor? popisuje elektromagnetick? interakciu.

"Ak?ko?vek elektrick? n?boj pozorovan? v experimente je v?dy n?sobkom element?rneho n?boja"- tak?to predpoklad vyslovil B. Franklin v roku 1752 a n?sledne opakovane experiment?lne testovan?. Element?rny n?boj prv?kr?t experiment?lne zmeral Millikan v roku 1910.

Skuto?nos?, ?e elektrick? n?boj sa v pr?rode vyskytuje iba vo forme celo??seln?ho po?tu element?rnych n?bojov, mo?no nazva? kvantovan?m elektrick?ho n?boja. Z?rove? sa v klasickej elektrodynamike nehovor? o ot?zke pr??in kvantovania n?boja, preto?e n?boj je vonkaj?? parameter a nie dynamick? premenn?. Uspokojiv? vysvetlenie, pre?o treba n?boj kvantova?, sa zatia? nena?lo, ale u? sa podarilo z?ska? mno?stvo zauj?mav?ch pozorovan?.

• · Ak v pr?rode existuje magnetick? monop?l, potom pod?a kvantovej mechaniky mus? by? jeho magnetick? n?boj v ur?itom pomere s n?bojom ?ubovo?nej vybranej element?rnej ?astice. Z toho automaticky vypl?va, ?e samotn? existencia magnetick?ho monop?lu znamen? kvantovanie n?boja. V pr?rode v?ak nebolo mo?n? odhali? magnetick? monop?l.
• · AT modern? fyzika element?rnych ?ast?c sa vyv?jaj? ?al?ie modely, v ktor?ch by sa v?etky zn?me z?kladn? ?astice uk?zali ako jednoduch? kombin?cie nov?ch, e?te z?sadnej??ch ?ast?c. V tomto pr?pade sa kvantovanie n?boja pozorovan?ch ?ast?c nezd? prekvapuj?ce, ke??e vznik? „kon?trukciou“.

Je tie? mo?n?, ?e v?etky parametre pozorovan?ch ?ast?c bud? op?san? v term?noch jednotn? te?ria v oblasti, ktorej pr?stupy sa v s??asnosti vyv?jaj?. V tak?chto te?ri?ch mus? by? ve?kos? elektrick?ho n?boja ?ast?c vypo??tan? z extr?mne mal?ho po?tu z?kladn?ch parametrov, ktor? m??u s?visie? so ?trukt?rou ?asopriestoru v ultramal?ch vzdialenostiach. Ak sa tak?to te?ria skon?truuje, potom to, ?o pozorujeme ako element?rny elektrick? n?boj, sa uk??e ako nejak? diskr?tny ?asopriestorov? invariant. Tak?to pr?stup je vyvinut? napr?klad v modeli S. Bilson-Thompson, v ktorom fermi?ny ?tandardn? model sa interpretuj? ako tri stuhy ?asopriestoru, spleten? do copu a elektrick? n?boj (presnej?ie jeho tretina) zodpoved? stuhe skr?tenej o 180°. Napriek elegancii tak?chto modelov v?ak v tomto smere e?te neboli dosiahnut? konkr?tne v?eobecne akceptovan? v?sledky.

element?rny elektrick? n?boj element?rny elektrick? n?boj

(e), minim?lny elektrick? n?boj, kladn? alebo z?porn?, ktor?ho ve?kos? e?4,8 10 -10 jednotiek CGSE alebo 1,6 10 -19 C. Takmer v?etky nabit? element?rne ?astice maj? n?boj + e alebo - e(v?nimkou s? niektor? rezonancie s n?bojom, ktor? je n?sobkom e); ?astice s frak?n?mi elektrick?mi n?bojmi v?ak neboli pozorovan? v modern? te?ria siln? interakcia - kvantov? chromodynamika - predpoklad? sa existencia kvarkov - ?astice s n?bojmi, ktor? s? n?sobky 1/3 e.

Z?KLADN? ELEKTRICK? N?PL? ( e), minim?lny elektrick? n?boj, kladn? alebo z?porn?, rovn? n?boj elektr?nu.
Predpoklad, ?e ak?ko?vek elektrick? n?boj pozorovan? v experimente je v?dy n?sobkom element?rneho n?boja, vyslovil B. Franklin (cm. FRANKLIN Benjamin) v roku 1752 V?aka pokusom M. Faradaya (cm. FARADEUS Michael) elektrol?zou bola hodnota element?rneho n?boja vypo??tan? v roku 1834. Na existenciu element?rneho elektrick?ho n?boja upozornil v roku 1874 aj anglick? vedec J. Stoney. Do fyziky zaviedol aj pojem „elektr?n“ a navrhol met?du na v?po?et hodnoty element?rneho n?boja. Prv?kr?t experiment?lne zmeral element?rny elektrick? n?boj R. Milliken (cm. MILLIKAN Robert Andrus) v roku 1908
Hmotn?mi nosi?mi element?rneho elektrick?ho n?boja v pr?rode s? nabit? element?rne ?astice (cm. ELEMENT?RNE ?ASTICE).
Nab?ja?ka (cm. NAB?JA?KA) ak?hoko?vek mikrosyst?mu a makroskopick?ch telies sa v?dy rovn? algebraick?mu s??tu element?rnych n?bojov zahrnut?ch v syst?me, teda celo??seln?mu n?sobku hodnoty e (alebo nuly).
Aktu?lne stanoven? hodnota absol?tnej hodnoty element?rneho elektrick?ho n?boja (cm. Z?KLADN? ELEKTRICK? N?PL?) je e = (4,8032068 0,0000015) . 10-10 jednotiek CGSE alebo 1,60217733. 10-19 °C. Hodnota element?rneho elektrick?ho n?boja vypo??tan? vzorcom, vyjadren? pomocou fyzik?lnych kon?t?nt, ud?va hodnotu element?rneho elektrick?ho n?boja: e = 4,80320419(21) . 10 -10 , alebo: e \u003d 1,602176462 (65) . 10-19 °C.
Predpoklad? sa, ?e tento n?boj je skuto?ne element?rny, to znamen?, ?e ho nemo?no rozdeli? na ?asti a n?boje ak?chko?vek objektov s? jeho cel?mi n?sobkami. Elektrick? n?boj element?rnej ?astice je jej z?kladnou charakteristikou a nez?vis? od v?beru referen?n?ho syst?mu. Element?rny elektrick? n?boj sa presne rovn? elektrick?mu n?boju elektr?nu, prot?nu a takmer v?etk?ch ostatn?ch nabit?ch element?rnych ?ast?c, ktor? s? teda hmotn?mi nosi?mi najmen?ieho n?boja v pr?rode.
Existuje kladn? a z?porn? element?rny elektrick? n?boj a element?rna ?astica a jej anti?astica maj? n?boje opa?n?ho znamienka. Nosi?om element?rneho z?porn?ho n?boja je elektr?n, ktor?ho hmotnos? je me = 9,11. 10 - 31 kg. Nosite?om element?rneho kladn?ho n?boja je prot?n, ktor?ho hmotnos? je mp = 1,67. 10-27 kg.
Skuto?nos?, ?e elektrick? n?boj sa v pr?rode vyskytuje iba vo forme celo??seln?ho po?tu element?rnych n?bojov, mo?no nazva? kvantovan?m elektrick?ho n?boja. Takmer v?etky nabit? element?rne ?astice maj? n?boj e - alebo e + (v?nimkou s? niektor? rezonancie s n?bojom, ktor? je n?sobkom e); ?astice s frak?n?mi elektrick?mi n?bojmi neboli pozorovan?, av?ak v modernej te?rii silnej interakcie - kvantov? chromodynamika - existencia ?ast?c - kvarkov - s n?bojmi, ktor? s? n?sobky 1/3 e.
Element?rny elektrick? n?boj nem??e by? zni?en?; t?to skuto?nos? je obsahom z?kona zachovania elektrick?ho n?boja na mikroskopickej ?rovni. Elektrick? n?boje m??u zmizn?? a znova sa objavi?. V?dy sa v?ak objavia alebo zmizn? dva element?rne n?boje opa?n?ch znamienok.
Hodnota element?rneho elektrick?ho n?boja je kon?tanta elektromagnetick?ch interakci? a je zahrnut? vo v?etk?ch rovniciach mikroskopickej elektrodynamiky.