Biz to'lovlarning xususiyatlarini sanab o'tamiz

2. Elektr zaryadi bor diskret tabiat

elementar zaryad

Elektr toki. Elektr tokining mavjudligi uchun shartlar. Oqim kuchi va oqim zichligi

Elektr toki - bu zaryadlangan zarralarning yo'naltirilgan harakati. Musbat zaryadlangan zarrachalarning harakat yo'nalishini elektr tokining yo'nalishi deb hisoblashga kelishib olindi. Yopiq zanjirda elektr tokining davom etishi uchun quyidagi shartlar bajarilishi kerak:

Erkin zaryadlangan zarralarning mavjudligi (joriy tashuvchilar);

Elektr maydonining mavjudligi, uning kuchlari zaryadlangan zarrachalarga ta'sir qilib, ularni tartibli harakatga keltiradi;

Ichkarida tashqi kuchlar elektrostatik (Coulomb) kuchlariga qarshi erkin zaryadlarni harakatga keltiradigan oqim manbai mavjudligi.

Elektr tokining miqdoriy xarakteristikalari oqim kuchi I va oqim zichligi j hisoblanadi.

Hozirgi kuch - skaler jismoniy miqdor, teng nisbat o'tkazgichning ko'ndalang kesimidan ma'lum Dt vaqt oralig'ida o'tgan Dq zaryadi ushbu intervalgacha:

Oqimning SI birligi amper (A) dir.

Agar oqimning kuchi va uning yo'nalishi vaqt o'tishi bilan o'zgarmasa, u holda oqim doimiy deyiladi.

Oqim zichligi j - vektor fizik kattaligi, uning moduli o'tkazgichdagi I oqim kuchining o'tkazgichning S tasavvurlar maydoniga nisbatiga teng:

Oqim zichligi uchun SI birligi amper boshiga hisoblanadi kvadrat metr(A/m2).

Linzalardagi yorug'likning sinishi

Ob'ektiv ikki egri chiziqli yoki egri chiziqli va tekis sirt bilan chegaralangan shaffof tanadir.

Ko'pgina hollarda linzalar ishlatiladi, ularning sirtlari sharsimon shaklga ega. Agar linzaning qalinligi d R1 va R2 yuzalarining egrilik radiuslariga nisbatan kichik bo'lsa, linza ingichka deyiladi. Aks holda, linzalar qalin deb ataladi. Ob'ektivning asosiy optik o'qi uning sirtlarining egrilik markazlaridan o'tadigan to'g'ri chiziq deb ataladi. Yupqa linzada asosiy optik o'qning linzaning ikkala yuzasi bilan kesishish nuqtalari linzaning optik markazi deb ataladigan bitta O nuqtaga birlashadi deb taxmin qilishimiz mumkin. Yupqa linza linzaning ikkala yuzasi uchun umumiy bo'lgan va asosiy optik o'qiga perpendikulyar bo'lgan linzaning optik markazidan o'tadigan bitta asosiy tekislikka ega. Ob'ektivning optik markazidan o'tadigan va uning asosiy optik o'qiga to'g'ri kelmaydigan barcha to'g'ri chiziqlar linzalarning ikkilamchi optik o'qlari deb ataladi. Ob'ektivning optik o'qlari bo'ylab harakatlanadigan nurlar (asosiy va ikkilamchi) sinishi sodir bo'lmaydi.

Yupqa linza formulasi:

bu erda n21 = n2/n1, n2 va n1 - mutlaq ko'rsatkichlar linzalar materiali uchun sinishi va muhit, R1 va R2 - linzaning old va orqa (ob'ektga nisbatan) yuzalarining egrilik radiusi, a1 va a2 - ob'ektga va uning tasviriga bo'lgan masofalar, linzaning optik markazidan uning asosiy optik chizig'i bo'ylab hisoblanadi. o'qi.

Qiymat linzaning fokus uzunligi deb ataladi. Ob'ektivning asosiy optik o'qida optik markazning har ikki tomonida f ga teng teng masofada joylashgan nuqtalar chiziqning asosiy fokuslari deb ataladi. Ob'ektivning asosiy optik o'qiga perpendikulyar bo'lgan F1 va F2 asosiy fokuslari orqali o'tadigan tekisliklarga linzalarning fokus tekisliklari deyiladi. Ikkilamchi optik o'qlarning linzalarning fokus tekisliklari bilan kesishish nuqtalari linzalarning ikkilamchi o'choqlari deb ataladi.

Fokus uzunligi f>0 bo'lsa, linza konverging (musbat) deb ataladi. Ob'ektivning fokus uzunligi f bo'lsa, diverging (salbiy) deb ataladi<0.

N2 >n1 uchun konverging linzalari bikonveks, plano-qavariq va konkav-qavariq (musbat menisk linzalari), markazdan qirralarga yupqalash; diffuzing - bikonkav, plano-konkav va konveks-konkav linzalari (salbiy menisklar), markazdan qirralarga qalinlashadi. p2 uchun n1.

Plank gipotezasi. Foton va uning xossalari. To'lqin-zarralar ikkiligi

Plank gipotezasi - bu gipoteza 1900 yil 14 dekabrda Maks Plank tomonidan ilgari surilgan va termal nurlanish paytida energiya doimiy ravishda emas, balki alohida kvantlarda (qismlarda) chiqariladi va so'riladi. Har bir bunday porsiya-kvant nurlanish chastotasi n ga mutanosib energiyaga ega:

Bu erda h yoki - proportsionallik koeffitsienti, keyinroq nomlanadi Plank doimiysi. Bu gipotezaga asoslanib, u jismning harorati va shu jism chiqaradigan nurlanish o?rtasidagi bog?liqlikning nazariy kelib chiqishini – Plank formulasini taklif qildi.

Plank gipotezasi keyinchalik eksperimental tarzda tasdiqlandi.

Ushbu gipotezaning rivojlanishi kvant mexanikasining tug'ilish vaqti hisoblanadi.

Foton - moddiy, elektr neytral zarracha, kvant elektromagnit maydon(elektromagnit o'zaro ta'sir tashuvchisi).

Fotonning asosiy xossalari

1. Elektromagnit maydonning zarrasi.

2. Yorug'lik tezligida harakat qiladi.

3. Faqat harakatda mavjud.

4. Fotonni to‘xtatib bo‘lmaydi: u yo yorug‘lik tezligiga teng tezlikda harakat qiladi, yoki yo‘q; shuning uchun fotonning qolgan massasi nolga teng.

Foton energiyasi:

Nisbiylik nazariyasiga ko'ra, energiya har doim quyidagicha hisoblanishi mumkin:

Demak - fotonning massasi.

foton impulsi . Foton impulsi yorug'lik nuri bo'ylab yo'naltiriladi.

To'lqin-zarralar ikkiligi

19-asr oxiri: fotoelektr effekti va Kompton effekti Nyuton nazariyasini, difraksiya va yorug?lik interferensiyasi hodisalari Gyuygens nazariyasini tasdiqladi.

Shunday qilib, 20-asr boshlarida ko'plab fiziklar. yorug'lik ikkita xususiyatga ega degan xulosaga keldi:

1. Tarqalganda, u to'lqin xususiyatlarini namoyon qiladi.

2. Modda bilan o‘zaro ta’sirlashganda u korpuskulyar xossalarni namoyon qiladi. Uning xususiyatlari to'lqinlar yoki zarralar bilan cheklanmaydi.

Qanchalik v qancha ko'p bo'lsa, yorug'likning kvant xossalari shunchalik aniq, to'lqin xossalari shunchalik kam bo'ladi.

Demak, har qanday nurlanish ham to‘lqin, ham kvant xossalariga ega. Shuning uchun fotonning qanday namoyon bo'lishi - to'lqin yoki zarracha sifatida - unda olib borilgan tadqiqotning tabiatiga bog'liq.

Ruterford tajribalari. Atomning sayyoraviy modeli

Tarqatishni eksperimental o'rganish uchun musbat zaryad, va shuning uchun atom ichidagi massa Rezerford 1906 yilda atomni a-zarralar yordamida tekshirishni taklif qildi. Ularning massasi elektronning massasidan taxminan 8000 marta, musbat zaryad esa modul bo'yicha elektron zaryadining ikki barobariga teng. a-zarrachalarning tezligi juda katta: u yorug'lik tezligining 1/15 qismini tashkil qiladi. Bu zarralar bilan Rezerford atomlarni bombardimon qildi og'ir elementlar. Elektronlar kichik massasi tufayli a-zarrachaning traektoriyasini sezilarli darajada o'zgartira olmaydi va uning tezligini sezilarli darajada o'zgartira olmaydi. a-zarrachalarning tarqalishi (harakat yo'nalishini o'zgartirish) faqat atomning musbat zaryadlangan qismi tomonidan sodir bo'lishi mumkin. Shunday qilib, a-zarrachalarning tarqalishidan atom ichidagi musbat zaryad va massaning tarqalish xarakterini aniqlash mumkin. Qo'rg'oshin tsilindrining 1 ichiga radioaktiv preparat, masalan, radiy joylashtirildi, uning bo'ylab tor kanal burg'ulandi. Kanaldan a-zarrachalar nuri o'rganilayotgan materialdan (oltin, mis va boshqalar) yasalgan yupqa folga 2 ga tushdi. Tarqalgandan so'ng, a-zarralar rux sulfid bilan qoplangan yarim shaffof ekranga 3 urildi. Har bir zarrachaning ekran bilan to'qnashuvi mikroskopda kuzatilishi mumkin bo'lgan yorug'lik chaqnashi (scintillation) bilan birga bo'ldi 4. Butun apparat havo evakuatsiya qilingan idishga joylashtirildi.

Atom bo'ylab taqsimlanganda, musbat zaryad etarli darajada intensivlikni yarata olmaydi elektr maydoni a-zarrachani orqaga tashlashga qodir. Maksimal itarilish kuchi Kulon qonuni bilan belgilanadi:

bu yerda qa - a-zarrachaning zaryadi; q - atomning musbat zaryadi; r - uning radiusi; k - mutanosiblik koeffitsienti. Bir tekis zaryadlangan to'pning elektr maydon kuchi to'p yuzasida maksimal bo'lib, markazga yaqinlashganda nolga kamayadi. Shuning uchun r radiusi qanchalik kichik bo'lsa, a-zarralarni qaytaruvchi kuch shunchalik katta bo'ladi. Bu nazariya a-zarrachalarning tarqalishi bo'yicha tajribalarni tushuntirish uchun mutlaqo zarur bo'lib tuyuladi. Ammo bu model asosida atomning mavjudligini, uning barqarorligini tushuntirish mumkin emas. Axir, elektronlarning orbitalarda harakati tezlashuv bilan sodir bo'ladi va juda sezilarli. Maksvellning elektrodinamika qonunlariga ko'ra, tezlashtirilgan zaryad nurlanishi kerak elektromagnit to'lqinlar uning yadro atrofida aylanish chastotasiga teng chastota bilan. Radiatsiya energiyani yo'qotish bilan birga keladi. Energiyani yo'qotib, elektronlar yadroga yaqinlashishi kerak, xuddi sun'iy yo'ldosh atmosferaning yuqori qismida tormozlanganda Yerga yaqinlashadi. Nyuton mexanikasi va Maksvell elektrodinamikasiga asoslangan qat'iy hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, elektron arzimas vaqt ichida yadroga tushishi kerak. Atom mavjud bo'lishni to'xtatishi kerak.

Aslida, bu kabi hech narsa sodir bo'lmaydi. Bundan kelib chiqadiki, klassik fizika qonunlari atom miqyosidagi hodisalarga taalluqli emas. Rezerford atomning sayyoraviy modelini yaratdi: elektronlar yadro atrofida aylanadi, xuddi sayyoralar quyosh atrofida aylanadi. Ushbu model oddiy, eksperimental asoslanadi, ammo atomning barqarorligini tushuntirishga imkon bermaydi.

Issiqlik miqdori

Issiqlik miqdori o'zgarish o'lchovidir ichki energiya, issiqlik uzatish jarayonida tanani oladi (yoki beradi).

Shunday qilib, ish ham, issiqlik miqdori ham energiyaning o'zgarishini tavsiflaydi, lekin energiya bilan bir xil emas. Ular tizimning o'zi holatini tavsiflamaydi, balki holat o'zgarganda energiyaning bir shakldan ikkinchisiga (bir jismdan ikkinchisiga) o'tish jarayonini aniqlaydi va mohiyatan jarayonning xususiyatiga bog'liq.

Ish va issiqlik miqdori o'rtasidagi asosiy farq shundaki, ish energiyaning bir turdan ikkinchisiga (mexanikdan ichkiga) aylanishi bilan birga tizimning ichki energiyasini o'zgartirish jarayonini tavsiflaydi. Issiqlik miqdori energiya almashinuvi bilan birga bo'lmagan ichki energiyani bir jismdan ikkinchisiga (ko'proq qizdirilgandan kamroq qizdirilganga) o'tkazish jarayonini tavsiflaydi.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, massasi m bo'lgan jismni T1 haroratdan T2 haroratgacha qizdirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori c - moddaning solishtirma issiqligi bo'lgan formula bilan hisoblanadi;

SI o'ziga xos issiqlik birligi kilogramm boshiga joul - Kelvin (J / (kg K)).

Maxsus issiqlik c massasi 1 kg bo'lgan jismni 1 K ga qizdirish uchun unga berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdoriga son jihatdan teng.

KT tanasining issiqlik sig'imi son jihatdan tana haroratini 1 K ga o'zgartirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdoriga teng:

Jismning issiqlik sig'imining SI birligi - Kelvinga joule (J/K).

Suyuqlikni doimiy haroratda bug'ga aylantirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori

qaerda L - o'ziga xos issiqlik bug'lanish. Bug 'kondensatsiyalanganda, bir xil miqdorda issiqlik chiqariladi.

Eritish uchun kristall tanasi massasi m erish haroratida, u issiqlik miqdorini xabar uchun tananing zarur

bu yerda l - sintezning solishtirma issiqligi. Tananing kristallanishi paytida bir xil miqdordagi issiqlik chiqariladi.

davomida chiqarilgan issiqlik miqdori to'liq yonish yoqilg'i massasi m,

bu yerda q - yonishning solishtirma issiqligi.

Bug'lanish, erish va yonishning o'ziga xos issiqliklarining SI birligi kilogramm uchun joul (J/kg).

Elektr zaryadi va uning xususiyatlari. diskretlik. elementar elektr zaryadi. Elektr zaryadining saqlanish qonuni.

Elektr zaryadi - bu elektromagnit o'zaro ta'sirni tavsiflovchi jismoniy miqdor. Agar tanada elektronlar ko'p bo'lsa, manfiy zaryadlangan, ijobiy - tanqislik.

Biz to'lovlarning xususiyatlarini sanab o'tamiz

1. Ikki xil to'lovlar mavjud; salbiy va ijobiy. Qarama-qarshi zaryadlar o'ziga tortadi, xuddi zaryadlar qaytaradi. Elementarning tashuvchisi, ya'ni. Eng kichik, manfiy zaryad elektron bo'lib, uning zaryadi qe = -1,6 * 10-19 C, massasi esa me = 9,1 * 10-31 kg. Elementar musbat zaryadning tashuvchisi proton qr=+1,6*10-19C, massasi mr=1,67*10-27kg.

2. Elektr zaryadi bor diskret tabiat. Demak, har qanday jismning zaryadi elektron zaryadiga karrali q=Nqe, bu yerda N butun sondir. Biroq, qoida tariqasida, biz zaryadning diskretligini sezmaymiz, chunki elementar zaryad juda kichik.

3. Izolyatsiya qilingan tizimda, ya'ni. jismlari o?zidan tashqaridagi jismlar bilan zaryad almashmaydigan sistemada zaryadlarning algebraik yig?indisi saqlanib qoladi (zaryadning saqlanish qonuni).

4. Elektron pochta zaryad har doim bir tanadan boshqasiga o'tishi mumkin.

5. SIda zaryad birligi kulon (C) dir. Ta'rifga ko'ra, 1 kulon o'tkazgichning kesishmasidan 1 sekundda 1 A oqimda oqadigan zaryadga teng.

6. Elektr zaryadining saqlanish qonuni.

Yopiq tizim ichida har qanday o'zaro ta'sirlar uchun elektr zaryadlarining algebraik yig'indisi doimiy bo'lib qoladi:

Izolyatsiya qilingan (yoki yopiq) tizimni biz tashqi tomondan elektr zaryadlari kiritilmagan va undan olib tashlanmaydigan jismlar tizimini chaqiramiz.

Tabiatning hech bir joyida va hech qachon bir xil belgili elektr zaryadi paydo bo'lmaydi va yo'qolmaydi. Musbat elektr zaryadining paydo bo'lishi doimo mutlaq qiymatga teng bo'lgan manfiy zaryadning paydo bo'lishi bilan birga keladi. Na musbat, na manfiy zaryad alohida-alohida yo'qolishi mumkin emas, ular faqat mutlaq qiymatda teng bo'lsa, bir-birini o'zaro neytrallashtira oladi.

Shunday qilib elementar zarralar bir-biriga aylanishiga qodir. Lekin har doim zaryadlangan zarralar tug'ilganda, qarama-qarshi belgili zaryadli juft zarrachalarning paydo bo'lishi kuzatiladi. Bir vaqtning o'zida bir nechta bunday juftlarning tug'ilishi ham kuzatilishi mumkin. Zaryadlangan zarralar yo'qolib, neytral zarralarga aylanadi, faqat juft bo'ladi. Bu faktlarning barchasi elektr zaryadining saqlanish qonunining qat'iy bajarilishiga shubha qoldirmaydi.

elementar zaryad - minimal to'lov, uni ajratish mumkin emas.

Elektr zaryadi- jismlarning elektromagnit o'zaro ta'sirga kirish qobiliyatini tavsiflovchi fizik miqdor. Kulonda o'lchanadi.

elementar elektr zaryadi- elementar zarrachalarning minimal zaryadi (proton va elektronning zaryadi).

Tananing zaryadi bor, unda ortiqcha yoki etishmayotgan elektronlar borligini bildiradi. Ushbu to'lov belgilanadi q=yo'q. (u elementar zaryadlar soniga teng).

tanani elektrlashtiring- elektronlarning ortiqcha va taqchilligini hosil qilish. Yo'llari: ishqalanish orqali elektrlashtirish va kontakt orqali elektrlashtirish.

tongni aniq belgilash e - moddiy nuqta sifatida qabul qilinishi mumkin bo'lgan tananing zaryadi.

sinov to'lovi() - nuqta, kichik zaryad, majburiy musbat - elektr maydonini o'rganish uchun ishlatiladi.

Zaryadning saqlanish qonuni:Izolyatsiya qilingan tizimda barcha jismlarning zaryadlarining algebraik yig'indisi ushbu jismlarning bir-biri bilan har qanday o'zaro ta'siri uchun doimiy bo'lib qoladi..

Coulomb qonuni:Ikki nuqtaviy zaryadning o'zaro ta'sir kuchlari bu zaryadlarning mahsulotiga proportsional, ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proportsional, muhitning xususiyatlariga bog'liq va ularning markazlarini bog'laydigan to'g'ri chiziq bo'ylab yo'naltirilgan..

, qayerda
F / m, C 2 / nm 2 - dielektrik. tez. vakuum

- bog'laydi. dielektrik doimiy (>1)

- mutlaq dielektrik o'tkazuvchanlik. muhitlar

Elektr maydoni- elektr zaryadlarining o'zaro ta'siri sodir bo'ladigan moddiy muhit.

Elektr maydonining xususiyatlari:

Elektr maydonining xususiyatlari:

kuchlanish(E) - berilgan nuqtaga joylashtirilgan birlik sinov zaryadiga ta'sir qiluvchi kuchga teng vektor kattalik.

N/C da o'lchanadi.

Yo'nalish faol kuch bilan bir xil bo'ladi.

kuchlanish bog'liq emas na kuchga, na sinov ayblovining kattaligiga.

Elektr maydonlarining superpozitsiyasi: bir nechta zaryad tomonidan yaratilgan maydon kuchi har bir zaryadning maydon kuchlarining vektor yig'indisiga teng:

Grafik jihatdan Elektron maydon kuchlanish chiziqlari yordamida tasvirlangan.

kuchlanish chizig'i- har bir nuqtada tangensi kuchlanish vektorining yo'nalishiga to'g'ri keladigan chiziq.

Stress chizig'ining xususiyatlari: ular kesishmaydi, har bir nuqta orqali faqat bitta chiziq o'tkazish mumkin; ular yopiq emas, musbat zaryad qoldirib, manfiy zaryadga kiradi yoki cheksizlikka tarqaladi.

Maydon turlari:

Yagona elektr maydoni- har bir nuqtada intensivlik vektori mutlaq qiymat va yo'nalishda bir xil bo'lgan maydon.

Bir xil bo'lmagan elektr maydoni- har bir nuqtada intensivlik vektori mutlaq qiymat va yo'nalishda bir xil bo'lmagan maydon.

Doimiy elektr maydoni- kuchlanish vektori o'zgarmaydi.

Doimiy bo'lmagan elektr maydoni- kuchlanish vektori o'zgaradi.

Zaryadni ko'chirish uchun elektr maydonining ishi.

, bu erda F - kuch, S - siljish, - F va S orasidagi burchak.

Yagona maydon uchun: kuch doimiy.

Ish traektoriyaning shakliga bog'liq emas; yopiq yo'l bo'ylab harakatlanish uchun bajarilgan ish nolga teng.

Bir hil bo'lmagan maydon uchun:

Elektr maydon potentsiali- sinov elektr zaryadini cheksizlikka ko'chiradigan maydon bajaradigan ishning ushbu zaryadning kattaligiga nisbati.

-salohiyat maydonning energiya xarakteristikasi hisoblanadi. Voltlarda o'lchanadi

Potensial farq:

Agar a
, keyin

, degan ma'noni anglatadi

-potentsial gradient.

Bir hil maydon uchun: potentsial farq - Kuchlanishi:

. U Voltlarda, qurilmalarda - voltmetrlarda o'lchanadi.

Elektr quvvati- jismlarning elektr zaryadini to'plash qobiliyati; ma'lum bir o'tkazgich uchun doimo doimiy bo'lgan zaryadning potentsialga nisbati.

.

Zaryadga bog'liq emas va potentsialga bog'liq emas. Lekin bu o'tkazgichning o'lchamiga va shakliga bog'liq; muhitning dielektrik xossalari haqida.

, bu erda r - o'lcham,
- tananing atrofidagi muhitning o'tkazuvchanligi.

Har qanday jismlar - o'tkazgichlar yoki dielektriklar yaqinida bo'lsa, elektr quvvati ortadi.

Kondensator- zaryadni to'plash uchun qurilma. Elektr quvvati:

Yassi kondansat?r- ular orasida dielektrik bo'lgan ikkita metall plastinka. Yassi kondensatorning sig'imi:

, bu erda S - plitalarning maydoni, d - plitalar orasidagi masofa.

Zaryadlangan kondensatorning energiyasi zaryadni bir plastinkadan ikkinchisiga o'tkazishda elektr maydoni bajargan ishiga teng.

Kichik to'lovni o'tkazish
, kuchlanish ga o'zgaradi
, ish bajariladi
. Chunki
, va C \u003d const,
. Keyin
. Biz birlashtiramiz:

Elektr maydoni energiyasi:
, bu yerda V=Sl elektr maydoni egallagan hajm

Bir hil bo'lmagan maydon uchun:
.

Volumetrik elektr maydon zichligi:
. J / m 3 da o'lchanadi.

elektr dipol- ikkita teng, lekin ishorasi qarama-qarshi bo'lgan, bir-biridan ma'lum masofada joylashgan nuqta elektr zaryadidan iborat tizim (dipol qo'li -l).

Dipolning asosiy xarakteristikasi dipol moment manfiy zaryaddan musbat zaryadga yo'naltirilgan zaryad va dipolning qo'li mahsulotiga teng vektor. Belgilangan
. Kulon metrlarda o'lchanadi.

Yagona elektr maydonidagi dipol.

Dipolning har bir zaryadiga ta'sir qiluvchi kuchlar:
va
. Bu kuchlar qarama-qarshi yo'naltirilgan va bir juft kuch momentini hosil qiladi - moment:, bu erda

M - moment F - dipolga ta'sir qiluvchi kuchlar

d– qo‘l qo‘li l– dipolning qo‘li

p – dipol moment E – intensivlik

- p Eq - zaryad orasidagi burchak

Moment ta'sirida dipol buriladi va kuchlanish chiziqlari yo'nalishi bo'yicha joylashadi. Pi va E vektorlari parallel va bir yo'nalishli bo'ladi.

Bir jinsli bo'lmagan elektr maydonidagi dipol.

Tork bor, shuning uchun dipol aylanadi. Ammo kuchlar teng bo'lmaydi va dipol kuch katta bo'lgan joyga o'tadi.

-kuch gradienti. Kuchlanish gradienti qanchalik baland bo'lsa, dipolni tortib oladigan lateral kuch shunchalik yuqori bo'ladi. Dipol kuch chiziqlari bo'ylab yo'naltirilgan.

Dipolning o'z maydoni.

Lekin . Keyin:

.

Dipol O nuqtada va uning qo'li kichik bo'lsin. Keyin:

.

Formulani hisobga olgan holda olingan:

Shunday qilib, potentsiallar farqi dipol nuqtalari ko'rinadigan yarim burchak sinusiga va dipol momentining bu nuqtalarni bog'laydigan to'g'ri chiziqqa proyeksiyasiga bog'liq.

Elektr maydonidagi dielektriklar.

Dielektrik- erkin zaryadga ega bo'lmagan va shuning uchun o'tkazmaydigan modda elektr toki. Biroq, aslida, o'tkazuvchanlik mavjud, ammo u ahamiyatsiz.

Dielektrik sinflar:

qutbli molekulalar (suv, nitrobenzol) bilan: molekulalar simmetrik emas, musbat va manfiy zaryadlarning massa markazlari bir-biriga to‘g‘ri kelmaydi, ya’ni ular elektr maydoni bo‘lmagan taqdirda ham dipol momentga ega.

qutbsiz molekulalar (vodorod, kislorod) bilan: molekulalar simmetrik, musbat va manfiy zaryadlarning massa markazlari bir-biriga to?g?ri keladi, ya'ni ular elektr maydoni bo?lmaganda dipol momentga ega emas.

kristall (natriy xlorid): biri musbat zaryadlangan, ikkinchisi esa manfiy zaryadlangan ikkita pastki panjaraning birikmasi; elektr maydoni bo'lmaganda, umumiy dipol moment nolga teng.

Polarizatsiya- zaryadlarning fazoviy ajralish jarayoni, dielektrik yuzasida bog'langan zaryadlarning paydo bo'lishi, bu dielektrik ichidagi maydonning zaiflashishiga olib keladi.

Polarizatsiya usullari:

1 yo'l - elektrokimyoviy polarizatsiya:

Elektrodlarda - kationlar va anionlarning ularga qarab harakatlanishi, moddalarni neytrallash; musbat va manfiy zaryadlar maydonlari hosil bo'ladi. Oqim asta-sekin kamayadi. Neytrallash mexanizmini o'rnatish tezligi gev?eme vaqti bilan tavsiflanadi - bu maydon qo'llanilgan paytdan boshlab qutblanish EMF 0 dan maksimalgacha ko'tariladigan vaqt. = 10 -3 -10 -2 s.

2-usul - orientatsion polarizatsiya:

Dielektrik yuzasida kompensatsiyalanmagan qutblar hosil bo'ladi, ya'ni. polarizatsiya sodir bo'ladi. Dielektrik ichidagi kuchlanish tashqi kuchlanishdan kamroq. Dam olish vaqti: = 10 -13 -10 -7 s. Chastotasi 10 MGts.

3 yo'l - elektron polarizatsiya:

Dipolga aylanadigan qutbsiz molekulalarning xarakteristikasi. Dam olish vaqti: = 10 -16 -10 -14 s. Chastotasi 10 8 MGts.

4 yo'l - ion polarizatsiyasi:

Ikkita panjara (Na va Cl) bir-biriga nisbatan siljiydi.

Dam olish vaqti:

5-usul - mikrostruktura polarizatsiyasi:

Zaryadlangan va zaryadsiz qatlamlar almashinganda, bu biologik tuzilmalar uchun xosdir. Yarim o'tkazuvchan yoki ion o'tkazmaydigan qismlarda ionlarning qayta taqsimlanishi mavjud.

Dam olish vaqti: \u003d 10 -8 -10 -3 s. Chastotasi 1 kHz

Polarizatsiya darajasining raqamli xususiyatlari:

Elektr toki erkin zaryadlarning moddada yoki vakuumda tartibli harakatidir.

Elektr tokining mavjudligi uchun shartlar:

bepul to'lovlarning mavjudligi

elektr maydonining mavjudligi, ya'ni. bu zaryadlar asosida harakat qiluvchi kuchlar

Hozirgi kuch- vaqt birligida o'tkazgichning istalgan kesimidan o'tadigan zaryadga teng qiymat (1 soniya)

Amperda o'lchanadi.

n - zaryadlarning konsentratsiyasi

q - to'lov miqdori

S - o'tkazgichning tasavvurlar maydoni

- zarralarning yo'naltirilgan harakati tezligi.

Elektr maydonida zaryadlangan zarrachalarning harakat tezligi kichik - 7 * 10 -5 m / s, elektr maydonining tarqalish tezligi 3 * 10 8 m / s.

oqim zichligi- 1 m 2 kesimdan 1 soniyada o'tadigan zaryad miqdori.

. A / m 2 da o'lchanadi.

- ionga elektr maydon tomonidan ta'sir etuvchi kuch ishqalanish kuchiga teng

- ionlarning harakatchanligi

- ionlarning yo'naltirilgan harakati tezligi = harakatchanlik, maydon kuchi

Elektrolitning o'ziga xos o'tkazuvchanligi qanchalik katta bo'lsa, ionlarning kontsentratsiyasi, ularning zaryadi va harakatchanligi shunchalik katta bo'ladi. Haroratning oshishi bilan ionlarning harakatchanligi oshadi va elektr o'tkazuvchanligi ortadi.

Elektron - elementar zarracha bo'lib, u moddaning tuzilishidagi asosiy birliklardan biridir. Elektronning zaryadi manfiy. Ko'pchilik aniq o'lchovlar XX asr boshlarida Millikan va Joffe tomonidan yaratilgan.

Elektron zaryadi minus 1,602176487 (40) * 10 -1 9 S ga teng.

Ushbu qiymat orqali boshqa eng kichik zarrachalarning elektr zaryadi o'lchanadi.

Elektron haqida umumiy tushuncha

Zarrachalar fizikasida elektron bo?linmas va hech qanday tuzilishga ega emas, deyiladi. U elektromagnit va tortishish jarayonlarida ishtirok etadi, xuddi uning antizarrasi, pozitron kabi lepton guruhiga kiradi. Boshqa leptonlar orasida eng engil vaznga ega. Agar elektronlar va pozitronlar to'qnashsa, bu ularning nobud bo'lishiga olib keladi. Bunday juftlik zarrachalarning gamma-kvantidan kelib chiqishi mumkin.

Neytrinoni o'lchashdan oldin, eng engil zarracha deb hisoblangan elektron edi. DA kvant mexanikasi u fermion sifatida tasniflanadi. Elektron magnit momentga ham ega. Agar unga pozitron ham aytilsa, u holda pozitron musbat zaryadli zarracha sifatida ajratiladi, elektron esa manfiy zaryadli zarracha sifatida negatron deb ataladi.

Elektronlarning individual xossalari

Elektronlar zarralar va to'lqinlarning xususiyatlariga ega bo'lgan leptonlarning birinchi avlodiga tegishli. Ularning har biri energiya, spin orientatsiyasi va boshqa parametrlarni o'lchash orqali aniqlanadigan kvant holatiga ega. U bir vaqtning o'zida ikkita elektronning bir kvant holatida bo'lishi mumkin emasligi orqali (Pauli printsipiga ko'ra) fermionlarga tegishliligini ochib beradi.

U davriy kristall potentsialdagi kvazizarra bilan bir xil tarzda o'rganiladi, bunda samarali massa tinch holatda bo'lgan massadan sezilarli darajada farq qilishi mumkin.

Elektronlarning harakati orqali elektr toki, magnitlanish va termo EMF paydo bo'ladi. Harakatdagi elektronning zaryadi magnit maydon hosil qiladi. Biroq, tashqi magnit maydon zarrachani chetga suradi oldinga yo'nalish. Tezlashtirilganda, elektron foton sifatida energiyani yutish yoki chiqarish qobiliyatiga ega bo'ladi. Uning to'plami elektron atom qobig'idan iborat bo'lib, ularning soni va holati kimyoviy xossalarini aniqlaydi.

Atom massasi asosan yadro protonlari va neytronlaridan iborat, elektronlarning massasi esa umumiy atom og'irligining taxminan 0,06% ni tashkil qiladi. Kulon elektr kuchi elektronni yadroga yaqin tuta oladigan asosiy kuchlardan biridir. Ammo atomlardan molekulalar yaratilganda va kimyoviy bog'lanishlar paydo bo'lganda, elektronlar hosil bo'lgan yangi bo'shliqda qayta taqsimlanadi.

Elektronlarning paydo bo'lishida nuklonlar va adronlar ishtirok etadi. Radioaktiv xususiyatlarga ega izotoplar elektron chiqarishga qodir. Laboratoriya sharoitida bu zarralarni maxsus asboblarda o'rganish mumkin va, masalan, teleskoplar plazma bulutlarida ulardan nurlanishni aniqlay oladi.

Ochilish

Elektronni nemis fiziklari XIX asrda nurlarning katodik xususiyatlarini o'rganganlarida kashf qilishgan. Keyin boshqa olimlar uni alohida zarracha darajasiga olib chiqib, batafsilroq o'rganishni boshladilar. Radiatsiya va boshqa tegishli fizik hodisalar o'rganildi.

Masalan, Tomson boshchiligidagi guruh elektronning zaryadini va katod nurlarining massasini hisoblab chiqdi, ularning nisbati ular aniqlaganidek, moddiy manbaga bog'liq emas.
Va Bekkerel minerallar o'z-o'zidan nurlanishni va ularning beta nurlari elektr maydonining ta'sirida burilishi mumkinligini aniqladi, massa va zaryad esa katod nurlari bilan bir xil nisbatni saqlab qoldi.

Atom nazariyasi

Bu nazariyaga ko'ra, atom yadro va uning atrofida bulut shaklida joylashgan elektronlardan iborat. Ular energiyaning ba'zi kvantlangan holatlarida bo'lib, ularning o'zgarishi fotonlarni yutish yoki chiqarish jarayoni bilan birga keladi.

Kvant mexanikasi

Yigirmanchi asrning boshlarida moddiy zarrachalar ham to'g'ri zarrachalar, ham to'lqinlar xususiyatlariga ega bo'lgan gipoteza ishlab chiqilgan. Shuningdek, yorug'lik to'lqin (u de Broyl to'lqini deb ataladi) va zarralar (fotonlar) shaklida o'zini namoyon qilishi mumkin.

Natijada, elektron to'lqinlarning tarqalishini tavsiflovchi mashhur Shredinger tenglamasi shakllantirildi. Ushbu yondashuv deyiladi kvant mexanikasi. U vodorod atomidagi energiyaning elektron holatlarini hisoblash uchun ishlatilgan.

Elektronning asosiy va kvant xossalari

Zarracha fundamental va kvant xossalarini namoyon qiladi.

Asosiy bo'lganlarga massa (9,109 * 10 -31 kilogramm), elementar elektr zaryadi (ya'ni zaryadning minimal qismi) kiradi. Hozirgacha olib borilgan o'lchovlarga ko'ra, elektronda uning pastki tuzilishini ochib bera oladigan elementlar topilmadi. Ammo ba'zi olimlar bu nuqta zaryadlangan zarralar degan fikrda. Maqolaning boshida ta'kidlanganidek, elektron elektr zaryadi -1,602 * 10 -19 S ni tashkil qiladi.

Zarracha bo'lgan elektron bir vaqtning o'zida to'lqin bo'lishi mumkin. Ikki tirqish bilan o'tkazilgan tajriba uning ikkalasidan bir vaqtning o'zida o'tish imkoniyatini tasdiqlaydi. Bu zarrachaning xususiyatlariga zid keladi, bu erda har safar faqat bitta tirqishdan o'tish mumkin.

Elektronlar bir xil bo'ladi deb taxmin qilinadi jismoniy xususiyatlar. Shuning uchun ularning almashinishi, kvant mexanikasi nuqtai nazaridan, tizim holatining o'zgarishiga olib kelmaydi. to'lqin funktsiyasi elektronlar antisimmetrikdir. Shuning uchun, bir xil elektronlar bir xil kvant holatiga kirganda, uning eritmalari yo'qoladi (Pauli printsipi).

Elementar elektr zaryadi - bu asosiy fizik konstanta, elektr zaryadining minimal qismi (kvant). Taxminan teng

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

Xalqaro birliklar tizimida (SI). Elektromagnit o'zaro ta'sirni tavsiflovchi nozik tuzilish konstantasi bilan chambarchas bog'liq.

"Tajribada kuzatilgan har qanday elektr zaryadi har doim elementar zaryadning ko'paytmasi bo'ladi"- bunday taxmin 1752 yilda B. Franklin tomonidan qilingan va keyinchalik eksperimental ravishda qayta-qayta sinovdan o'tgan. Elementar zaryad birinchi marta 1910 yilda Millikan tomonidan eksperimental ravishda o'lchangan.

Elektr zaryadining tabiatda faqat elementar zaryadlarning butun soni ko'rinishida bo'lishini elektr zaryadining kvantlanishi deb atash mumkin. Shu bilan birga, klassik elektrodinamikada zaryadni kvantlash sabablari masalasi muhokama qilinmaydi, chunki zaryad dinamik o'zgaruvchi emas, balki tashqi parametrdir. Zaryadni nima uchun kvantlash kerakligi haqida qoniqarli tushuntirish hali topilmagan, biroq bir qator qiziqarli kuzatishlar allaqachon olingan.

• · Agar tabiatda magnit monopol mavjud bo'lsa, u holda kvant mexanikasiga ko'ra, uning magnit zaryadi har qanday tanlangan elementar zarrachaning zaryadi bilan ma'lum nisbatda bo'lishi kerak. Bundan avtomatik ravishda kelib chiqadiki, magnit monopolning mavjudligi zaryadning kvantlanishini talab qiladi. Biroq, tabiatda magnit monopolni aniqlashning iloji bo'lmadi.
• · DA zamonaviy fizika elementar zarralar, boshqa modellar ishlab chiqilmoqda, ularda barcha ma'lum bo'lgan asosiy zarralar yangi, hatto undan ham asosiy zarralarning oddiy kombinatsiyasi bo'lib chiqadi. Bunday holda, kuzatilgan zarrachalarning zaryadini kvantlash ajablanarli ko'rinmaydi, chunki u "qurilish orqali" paydo bo'ladi.

Kuzatilayotgan zarrachalarning barcha parametrlari quyidagi ko'rinishda tasvirlanishi ham mumkin yagona nazariya soha, hozirda unga yondashuvlar ishlab chiqilmoqda. Bunday nazariyalarda zarrachalarning elektr zaryadining kattaligi, ehtimol, ultra kichik masofalardagi fazo-vaqt tuzilishi bilan bog'liq bo'lgan juda kam sonli fundamental parametrlardan hisoblanishi kerak. Agar shunday nazariya tuzilgan bo'lsa, u holda biz elementar elektr zaryad sifatida kuzatadigan narsa ma'lum bir diskret fazo-vaqt invariantiga aylanadi. Bunday yondashuv, masalan, S.Bilson-Tompson modelida ishlab chiqilgan bo'lib, unda fermionlar standart model fazo-vaqtning uchta lentasi o'ralgan holda talqin qilinadi va elektr zaryadi (aniqrog'i, uning uchdan bir qismi) 180 ° ga o'ralgan lentaga to'g'ri keladi. Biroq, bunday modellarning nafisligiga qaramay, bu yo'nalishda aniq umumiy qabul qilingan natijalar hali olinmagan.

elementar elektr zaryadi elementar elektr zaryadi

(e), musbat yoki manfiy minimal elektr zaryadi, uning kattaligi e?4,8 10 -10 CGSE birliklari yoki 1,6 10 -19 S. Deyarli barcha zaryadlangan elementar zarralar zaryadga ega + e yoki - e(Istisno - bu zaryadning karrali bo'lgan ba'zi rezonanslar e); kasr elektr zaryadiga ega bo'lgan zarralar kuzatilmadi, ammo 2013 yilda zamonaviy nazariya kuchli o'zaro ta'sir - kvant xromodinamikasi - kvarklarning mavjudligi taxmin qilinadi - zaryadlari 1/3 ga karrali zarralar e.

ELEKTR ZARYATI ( e), minimal elektr zaryadi, ijobiy yoki salbiy, ga teng elektronning zaryadi.
Tajribada kuzatilgan har qanday elektr zaryadi har doim elementar zaryadga karrali bo‘ladi, degan faraz B. Franklin tomonidan yaratilgan. (sm. FRANKLIN Benjamin) 1752 yilda M. Faraday tajribalari tufayli (sm. FARADEUS Maykl) elektroliz yo'li bilan elementar zaryadning qiymati 1834 yilda hisoblangan.Elementar elektr zaryadining mavjudligini 1874 yilda ingliz olimi J.Stoni ham ta'kidlagan. Shuningdek, u fizikaga “elektron” tushunchasini kiritdi va elementar zaryadning qiymatini hisoblash usulini taklif qildi. Birinchi marta elementar elektr zaryadini eksperimental ravishda R. Milliken o'lchadi (sm. MILLIKEN Robert Andrus) 1908 yilda
Tabiatdagi elementar elektr zaryadining moddiy tashuvchilari zaryadlangan elementar zarralardir (sm. asosiy zarrachalar).
Elektr zaryadi (sm. Elektr zaryadi) har qanday mikrotizim va makroskopik jismlarning har doim tizimga kiritilgan elementar zaryadlarning algebraik yig'indisiga, ya'ni e (yoki nol) qiymatining butun ko'paytmasiga teng bo'ladi.
Elementar elektr zaryadining mutlaq qiymatining hozirgi vaqtda belgilangan qiymati (sm. ELEKTR QUVVATLASH) e = (4,8032068 0,0000015) hisoblanadi. 10 -10 CGSE birliklari yoki 1,60217733. 10-19 S. Formula bilan hisoblangan elementar elektr zaryadining fizik konstantalarda ifodalangan qiymati elementar elektr zaryadining qiymatini beradi: e = 4,80320419(21) . 10 -10 yoki: e \u003d 1.602176462 (65) . 10-19 S.
Bu zaryad haqiqatan ham elementar, ya'ni uni qismlarga bo'lish mumkin emas va har qanday jismning zaryadlari uning butun sonli ko'paytmalari ekanligiga ishoniladi. Elementar zarrachaning elektr zaryadi uning asosiy xarakteristikasi bo'lib, mos yozuvlar tizimini tanlashga bog'liq emas. Elementar elektr zaryadi elektron, proton va deyarli barcha boshqa zaryadlangan elementar zarrachalarning elektr zaryadiga to'liq teng bo'lib, ular tabiatdagi eng kichik zaryadning moddiy tashuvchisi hisoblanadi.
Ijobiy va manfiy elementar elektr zaryadlari mavjud bo'lib, elementar zarra va uning antizarrasi qarama-qarshi belgilarning zaryadlariga ega. Elementar manfiy zaryadning tashuvchisi elektron bo'lib, uning massasi me = 9,11. 10-31 kg. Elementar musbat zaryadning tashuvchisi proton bo'lib, uning massasi mp = 1,67. 10-27 kg.
Elektr zaryadining tabiatda faqat elementar zaryadlarning butun soni ko'rinishida bo'lishini elektr zaryadining kvantlanishi deb atash mumkin. Deyarli barcha zaryadlangan elementar zarralar e - yoki e + zaryadiga ega (e ning karrali zaryadli ba'zi rezonanslar bundan mustasno); kasr elektr zaryadlari bo'lgan zarralar kuzatilmagan, ammo kuchli o'zaro ta'sirning zamonaviy nazariyasida - kvant xromodinamikasi - zarralar mavjudligi - kvarklar - zaryadlari 1/3 ga karrali. e.
Elementar elektr zaryadini yo'q qilib bo'lmaydi; bu fakt mikroskopik darajada elektr zaryadining saqlanish qonunining mazmunidir. Elektr zaryadlari yo'qolishi va yana paydo bo'lishi mumkin. Biroq, qarama-qarshi belgilarning ikkita elementar zaryadi doimo paydo bo'ladi yoki yo'qoladi.
Elementar elektr zaryadining qiymati elektromagnit o'zaro ta'sirlarning doimiysi bo'lib, mikroskopik elektrodinamikaning barcha tenglamalariga kiradi.