ประจุไฟฟ้าและประเภทของมัน สาระสำคัญทางกายภาพของประจุไฟฟ้า

ประจุไฟฟ้าเป็นปริมาณทางกายภาพที่แสดงลักษณะความเข้มของปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างวัตถุ ประจุไฟฟ้านั้นไม่มีอยู่จริง พาหะของมันเป็นเพียงอนุภาคของสสารเท่านั้น

คุณสมบัติพื้นฐาน

1. ความเป็นคู่: โดยธรรมชาติแล้วประจุจะมีสองสัญญาณ เหมือนประจุผลักกัน ประจุตรงข้ามกันจะดึงดูด ในเรื่องนี้ค่าธรรมเนียมแบบมีเงื่อนไขจะแบ่งออกเป็นค่าบวกและค่าลบ

ประจุที่ครอบครองโดยแท่งแก้วที่ถูกับไหมหรือกระดาษเรียกว่าประจุบวก

เชิงลบ - ประจุที่มีแท่งสีเหลืองอำพันหรือกำมะถันถูกับขนหรือขนสัตว์

2. การหาปริมาณ: หากปริมาณทางกายภาพใช้ค่าที่ไม่ต่อเนื่องเพียงค่าใดค่าหนึ่ง ก็เรียกว่าเป็นปริมาณ (ไม่ต่อเนื่อง) ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าประจุไฟฟ้าใดๆ ก็ตามถูกหาปริมาณ เช่น ประกอบด้วยประจุเบื้องต้นจำนวนเต็ม

โดยที่ =1,2,...จำนวนเต็ม; e =1.6·1 -19 C - ประจุเบื้องต้น

อิเล็กตรอนมีประจุลบ (ประถมศึกษา) น้อยที่สุด ส่วนโปรตอนมีประจุบวก

1 คูลอมบ์คือประจุที่ไหลผ่านหน้าตัดของตัวนำในหนึ่งวินาทีเมื่อมีกระแสไฟฟ้าตรงหนึ่งแอมแปร์ไหลผ่านตัวนำ

3. การอนุรักษ์ประจุ

ประจุไฟฟ้าสามารถหายไปและปรากฏเป็นคู่เท่านั้น ในแต่ละคู่ดังกล่าว ประจุจะมีขนาดเท่ากันและมีเครื่องหมายตรงกันข้าม ตัวอย่างเช่น อิเล็กตรอนและโพซิตรอนจะทำลายล้างเมื่อพวกมันมาบรรจบกัน เช่น กลายเป็น g - โฟตอนที่เป็นกลาง และประจุ –e และ +e จะหายไป ในระหว่างกระบวนการที่เรียกว่าการผลิตคู่ จีโฟตอนจะเข้าสู่สนามนิวเคลียสของอะตอม กลายเป็นอนุภาคคู่หนึ่ง อิเล็กตรอนและโพซิตรอน และประจุ +e และ –e เกิดขึ้น

กฎการอนุรักษ์ประจุ:ในระบบแยก ผลรวมเชิงพีชคณิตของประจุจะคงที่สำหรับการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดภายในระบบ

โดดเดี่ยวคือระบบของร่างกายที่ไม่แลกเปลี่ยนประจุกับสิ่งแวดล้อมภายนอก

4. ค่าคงที่ประจุไปที่กรอบอ้างอิงเฉื่อยต่างๆ

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าขนาดของประจุไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีประจุ ประจุเดียวกันที่วัดในกรอบการรายงานเฉื่อยที่แตกต่างกันจะเหมือนกัน

5. การเติมแต่ง: .

การจำแนกประเภทของค่าธรรมเนียม

ประจุจะถูกแบ่งออกเป็นจุดและขยายออก ขึ้นอยู่กับขนาดของวัตถุที่มีประจุ

· ประจุแบบจุดคือวัตถุที่มีประจุซึ่งสามารถละเลยขนาดได้ภายใต้เงื่อนไขของปัญหานี้

· ส่วนขยายคือประจุของวัตถุที่ไม่สามารถละเลยขนาดได้ภายใต้เงื่อนไขของปัญหานี้ ประจุเพิ่มเติมจะแบ่งออกเป็นเชิงเส้น พื้นผิว และปริมาตร

โดยความสามารถในการเลื่อนสัมพันธ์กับตำแหน่งสมดุลภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้าภายนอก ฟิลด์ ค่าธรรมเนียมจะแบ่งตามอัตภาพเป็นแบบอิสระ ผูกมัด และไม่เกี่ยวข้อง

ฟรีเรียกว่าประจุที่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในร่างกายภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้าภายนอก สาขา

ที่เกี่ยวข้องเรียกว่าประจุที่เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลอิเล็กทริกซึ่งอยู่ภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้า สนามสามารถเปลี่ยนจากตำแหน่งสมดุลเท่านั้น แต่ไม่สามารถออกจากโมเลกุลได้

บุคคลที่สามเรียกว่าประจุที่อยู่บนอิเล็กทริก แต่ไม่ใช่ส่วนหนึ่งของโมเลกุล

กฎหมายที่ควบคุมแรงอันตรกิริยาระหว่างประจุแบบจุดนั้นก่อตั้งขึ้นโดยการทดลองในปี ค.ศ. 1785 จี้.

กฎของคูลอมบ์: แรงอันตรกิริยาระหว่างประจุที่จุดนิ่งสองประจุจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับประจุ ซึ่งแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างประจุทั้งสอง ซึ่งพุ่งไปตามเส้นตรงที่เชื่อมประจุนั้น และขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่ประจุนั้นตั้งอยู่

โดยที่ q 1, q 2 - ค่าการชาร์จ; r คือระยะห่างระหว่างประจุ

8.85 1 -12 C 2 / (N m 2) - ค่าคงที่ทางไฟฟ้า

e คือค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของตัวกลาง

ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของสารแสดงจำนวนครั้งที่แรงกระทำระหว่างประจุในอิเล็กทริกที่กำหนดมีค่าน้อยกว่าในสุญญากาศ สุญญากาศ = 1 เป็นปริมาณไร้มิติ

ให้เราอธิบายสาเหตุของการอ่อนตัวลงโดยพิจารณาจากลูกบอลที่มีประจุซึ่งล้อมรอบด้วยอิเล็กทริก สนามของลูกบอลจะปรับทิศทางของโมเลกุลของอิเล็กทริก และประจุที่มีขอบเขตลบจะปรากฏบนพื้นผิวของอิเล็กทริกที่อยู่ติดกับลูกบอล

สนามที่จุดใดๆ ของไดอิเล็กตริกจะถูกสร้างขึ้นโดยทรงกลมที่มีประจุตรงข้ามกัน 2 ทรงกลม ได้แก่ พื้นผิวของลูกบอลซึ่งมีประจุบวก และพื้นผิวที่มีประจุลบของไดอิเล็กตริกที่อยู่ติดกัน ในขณะที่สนามของประจุที่ผูกมัดจะถูกลบออกจากสนามของ ฟรีค่าธรรมเนียมและสนามรวมจะอ่อนกว่าสนามของลูกบอลหนึ่งลูก

1. ความแรงของสนามไฟฟ้าสถิต หลักการซ้อนทับของสนามไฟฟ้า การไหลของเวกเตอร์

ประจุใด ๆ จะเปลี่ยนคุณสมบัติของพื้นที่โดยรอบ - มันจะสร้างสนามไฟฟ้าในนั้น

สนามไฟฟ้าเป็นรูปแบบหนึ่งของการดำรงอยู่ของสสารที่อยู่รอบประจุไฟฟ้า สนามนี้แสดงให้เห็นความจริงที่ว่าประจุไฟฟ้าที่วาง ณ จุดใด ๆ อยู่ภายใต้อิทธิพลของแรง

แนวคิดของสนามไฟฟ้าถูกนำมาใช้ในวิทยาศาสตร์ในช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ 19 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ไมเคิล ฟาราเดย์

จากข้อมูลของฟาราเดย์ ประจุไฟฟ้าทุกประจุจะถูกล้อมรอบด้วยสนามไฟฟ้าที่มันสร้างขึ้น ดังนั้นประจุดังกล่าวบางครั้งจึงเรียกว่าประจุต้นทาง ประจุที่ใช้ศึกษาฟิลด์ประจุต้นทางเรียกว่าประจุทดสอบ

เพื่อให้แรงที่กระทำต่อประจุทดสอบระบุลักษณะสนาม ณ จุดที่กำหนด ค่าทดสอบจะต้องเป็นค่าจุด

ค่าธรรมเนียมจุดเรียกว่าวัตถุที่มีประจุขนาดที่สามารถละเลยได้ภายใต้เงื่อนไขของปัญหานี้เช่น ซึ่งมีขนาดที่เล็กเมื่อเทียบกับระยะทางไปยังวัตถุอื่นที่มันโต้ตอบด้วย ในกรณีนี้ สนามไฟฟ้าของประจุทดสอบจะต้องมีน้อยมากจนไม่สามารถเปลี่ยนสนามของประจุต้นทางได้ ยิ่งขนาดของวัตถุที่มีประจุมีขนาดเล็กลงและสนามแม่เหล็กของตัวเองก็จะอ่อนลงเมื่อเปรียบเทียบกับสนามของประจุต้นทาง วัตถุที่มีประจุนี้จะยิ่งตรงตามเงื่อนไขของประจุทดสอบมากขึ้นเท่านั้น

สนามไฟฟ้าแพร่กระจายในสุญญากาศด้วยความเร็ว c = 3·1 8

สนามของประจุไฟฟ้าที่อยู่นิ่งคือไฟฟ้าสถิต

เมื่อใช้ประจุทดสอบ เราจะตรวจสอบสนามที่สร้างขึ้นโดยประจุที่อยู่นิ่งซึ่งเป็นแหล่งกำเนิด

แรงที่กระทำต่อประจุทดสอบที่จุดที่กำหนดในสนามจะขึ้นอยู่กับขนาดของประจุทดสอบ หากเราใช้ประจุทดสอบที่แตกต่างกัน แรงที่กระทำต่อประจุ ณ จุดที่กำหนดในสนามจะแตกต่างกัน

อย่างไรก็ตาม อัตราส่วนของแรงต่อขนาดของประจุทดสอบยังคงที่และเป็นการกำหนดลักษณะของสนามเอง อัตราส่วนนี้เรียกว่าความแรงของสนามไฟฟ้าที่จุดที่กำหนด

ความแรงของสนามไฟฟ้าคือปริมาณเวกเตอร์ในเชิงตัวเลขซึ่งเท่ากับแรงที่สนามกระทำต่อประจุทดสอบบวกหนึ่งหน่วยที่จุดที่กำหนดในสนามและมีทิศทางร่วมกับแรงนี้

ความแข็งแกร่งเป็นคุณลักษณะหลักของสนามและแสดงลักษณะเฉพาะของสนามในแต่ละจุดตามขนาดและทิศทางโดยสมบูรณ์

ความแรงของสนามประจุแบบจุด

ตามกฎของคูลอมบ์

=

คือความแรงของสนามไฟฟ้าของประจุจุดที่อยู่ห่างจากประจุนี้

สะดวกในการพรรณนาสนามไฟฟ้าแบบกราฟิกโดยใช้รูปภาพของเส้นแรงที่เรียกว่าหรือเส้นแรงดึง

เส้นตึงคือเส้นตรงที่แทนเจนต์แต่ละจุดตรงกันในทิศทางกับเวกเตอร์แรงดึงที่จุดนั้น

เส้นความแรงของสนามที่สร้างขึ้นโดยประจุที่อยู่นิ่งจะเริ่มต้นและสิ้นสุดที่ประจุ (หรือที่ระยะอนันต์) เสมอ และจะไม่มีวันปิด สนามที่แรงกว่าจะแสดงด้วยเส้นแรงดึงที่มีระยะห่างกันหนาแน่นมากขึ้น เลือกความหนาแน่นของเส้นเพื่อให้จำนวนเส้นที่เจาะพื้นผิวหน่วยของไซต์ที่ตั้งฉากกับเส้นนั้นเท่ากับค่าตัวเลขของเวกเตอร์ เส้นความตึงเครียดไม่เคยตัดกัน เพราะ... จุดตัดของพวกเขาจะหมายถึงสองทิศทางที่แตกต่างกันของเวกเตอร์ความแรงของสนามที่จุดเดียวกัน ซึ่งไม่สมเหตุสมผล

สนามที่ความเข้มทุกจุดมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางเดียวกันเรียกว่าเป็นเนื้อเดียวกัน ในสนามดังกล่าว เส้นแรงจะขนานกันและความหนาแน่นเท่ากันทุกที่ กล่าวคือ พวกมันอยู่ห่างจากกันในระยะเดียวกัน

หลักการซ้อนทับ

ถ้าสนามไฟฟ้าที่จุดที่กำหนดถูกสร้างขึ้นจากประจุหลายตัว ความแรงของสนามผลลัพธ์จะเท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของความแรงของสนามที่สร้างขึ้นโดยแต่ละประจุแยกกัน

หลักการของการซ้อนทับคือข้อเท็จจริงเชิงทดลองซึ่งใช้ได้กับสาขาที่แข็งแกร่งมาก ตามกฎหมายเดียวกัน ไม่เพียงแต่เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบคงที่เท่านั้น แต่ยังเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วอีกด้วย

ให้เราเลือกปริมาตรบางปริมาตรที่ถูกจำกัดโดยพื้นผิว S ในสนามเวกเตอร์ ให้เราแบ่งพื้นผิวนี้ออกเป็นพื้นที่ขนาดเบื้องต้น .

สามารถนำองค์ประกอบพื้นผิวที่กำหนดทิศทางมาพิจารณาได้ องค์ประกอบที่กำหนดทิศทางของพื้นผิวคือเวกเตอร์ที่มีความยาวเท่ากับพื้นที่ขององค์ประกอบและทิศทางเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของเส้นปกติกับองค์ประกอบนี้ สำหรับพื้นผิวปิด ให้ใช้พื้นผิวปกติด้านนอก เนื่องจากการเลือกทิศทางเป็นไปตามอำเภอใจ (มีเงื่อนไข) จึงสามารถนำทางไปในทิศทางเดียวจากไซต์หรืออีกทิศทางหนึ่งได้ มันไม่ใช่เวกเตอร์ที่แท้จริง แต่เป็นเวกเตอร์หลอก

องค์ประกอบพื้นผิวทิศทาง

พื้นผิวเบื้องต้น

การไหลของเวกเตอร์แรงดึงผ่านพื้นผิวเบื้องต้น ดีเอสเรียกว่าผลคูณสเกลาร์

โดยที่ a คือมุมระหว่างเวกเตอร์ และ ,

E n - การฉายภาพไปยังทิศทางปกติ

เมื่อสรุปการไหลผ่านพื้นที่เบื้องต้นทั้งหมดซึ่งมีการแบ่งพื้นผิว S แล้ว เราจะได้เวกเตอร์ไหลผ่านพื้นผิว S

การไหลของเวกเตอร์ผ่านพื้นผิว S ถือเป็นอินทิกรัล

สำหรับพื้นผิวปิด

ฟลักซ์เวกเตอร์เป็นปริมาณพีชคณิต:

สำหรับสนามที่สม่ำเสมอ

การไหลของเวกเตอร์แรงดึงสามารถให้การตีความทางเรขาคณิตที่ชัดเจน: โดยจะมีค่าเท่ากับจำนวนเส้นแรงดึงที่ตัดผ่านพื้นผิวที่กำหนด

2. ทฤษฎีบทของเกาส์สำหรับฟลักซ์เวกเตอร์และการประยุกต์เพื่อคำนวณสนามประจุขยายในสุญญากาศ

เมื่อทราบความแรงของสนามไฟฟ้าของประจุแบบจุด และใช้หลักการของการซ้อน จึงสามารถคำนวณความแรงของสนามที่สร้างขึ้นโดยประจุแบบจุดหลายจุดได้ อย่างไรก็ตาม สำหรับประจุที่ขยายออกไป การใช้หลักการซ้อนทับนั้นทำได้ยาก วิธีการคำนวณสนามที่สร้างขึ้นโดยประจุเพิ่มเติมถูกเสนอโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน Gauss เมื่อต้นศตวรรษที่ 19

ทฤษฎีบทของเกาส์สำหรับสนามไฟฟ้าสถิตในสุญญากาศ

ลองพิจารณาสนามของจุดประจุในสุญญากาศและคำนวณรัศมีของทรงกลมที่ผ่านพื้นผิว

ความแรงของสนาม ณ จุดใดๆ บนพื้นผิวทรงกลม

กระแสไฟฟ้าล้อมรอบเราทุกด้าน แต่กาลครั้งหนึ่งนี่ไม่ใช่กรณี เนื่องจากคำนี้มาจากชื่อภาษากรีกสำหรับวัสดุเฉพาะ: "อิเล็กตรอน" ในภาษากรีก "อำพัน" พวกเขาทำการทดลองที่น่าสนใจกับเขา คล้ายกับมายากล ผู้คนชื่นชอบปาฏิหาริย์มาโดยตลอด แต่ที่นี่ฝุ่น, วิลลี่, ด้าย, ผมเริ่มถูกดึงดูดไปที่เศษอำพันทันทีที่ถูด้วยผ้าชิ้นหนึ่ง นั่นคือหินสีทองนี้ไม่มี "ด้ามจับ" เล็ก ๆ แต่สามารถดึงขนปุยได้

ติดต่อกับ

เพื่อนร่วมชั้น

แหล่งรวมความรู้เรื่องไฟฟ้าและความรู้เกี่ยวกับเรื่องนี้

การสะสมไฟฟ้าที่มองเห็นได้ยังเกิดขึ้นเมื่อพวกเขาสวมงานฝีมือที่ทำจากอำพัน เช่น ลูกปัดสีเหลืองอำพัน กิ๊บติดผมสีเหลืองอำพัน ไม่มีคำอธิบายอื่นนอกจาก เวทมนตร์ที่ชัดเจนไม่มีเลย ท้ายที่สุดเพื่อให้เคล็ดลับประสบความสำเร็จนั้นจำเป็นต้องคัดแยกลูกปัดด้วยมือที่สะอาดและแห้งโดยเฉพาะและขณะนั่งในเสื้อผ้าที่สะอาด และผมที่สะอาดซึ่งใช้กิ๊บติดผมถูอย่างดีนั้นให้สิ่งที่สวยงามและน่ากลัว: ผมมีรัศมียื่นออกมา และแม้กระทั่งเสียงแตก และแม้แต่ในความมืดก็ยังมีแสงวาบ นี่คือการกระทำของวิญญาณที่เรียกร้องและไม่แน่นอนตลอดจนน่ากลัวและเข้าใจไม่ได้ แต่ถึงเวลาแล้ว และปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าก็ไม่ได้เป็นอาณาเขตของวิญญาณอีกต่อไป

พวกเขาเริ่มเรียกทุกสิ่งทุกอย่างว่า "ปฏิสัมพันธ์" นั่นคือตอนที่เราเริ่มทดลอง พวกเขามาพร้อมกับเครื่องจักรพิเศษสำหรับสิ่งนี้ (เครื่องอิเล็กโทรโฟริก) และโถเก็บไฟฟ้า (ขวดเลย์เดน) และอุปกรณ์ที่สามารถแสดง "เท่ากันมากกว่า" ที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า (อิเล็กโทรสโคป) ได้แล้ว สิ่งที่เหลืออยู่คือการอธิบายทั้งหมดด้วยความช่วยเหลือจากภาษาของสูตรที่ทรงพลังมากขึ้น

ดังนั้นมนุษยชาติจึงจำเป็นต้องรับรู้ถึงประจุไฟฟ้าในธรรมชาติ จริงๆแล้วชื่อเรื่องไม่มีการค้นพบใดๆ ไฟฟ้าหมายถึงที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ การศึกษานี้เริ่มต้นด้วยความมหัศจรรย์ของอำพัน- คำว่า "พุ่ง" พูดถึงความเป็นไปได้ที่คลุมเครือซึ่งฝังอยู่ในวัตถุ เช่น ลูกกระสุนปืนใหญ่ เห็นได้ชัดว่าไฟฟ้าสามารถผลิตได้และกักเก็บได้ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง และอย่างใดก็ต้องวัดกัน เช่นเดียวกับสารธรรมดา เช่น น้ำมัน

และโดยการเปรียบเทียบกับสสารอนุภาคที่เล็กที่สุดซึ่ง (อะตอม) พูดได้อย่างมั่นใจ ตั้งแต่สมัยพรรคเดโมคริตุสและตัดสินใจว่าประจุนั้นจะต้องประกอบด้วย "ร่างกาย" ที่เล็กมากที่คล้ายกันอย่างแน่นอน จำนวนประจุในร่างกายที่มีประจุขนาดใหญ่จะให้ปริมาณประจุไฟฟ้า

ประจุไฟฟ้า - กฎการอนุรักษ์ประจุ

แน่นอนว่า ในเวลานั้นพวกเขาไม่สามารถจินตนาการได้เลยว่า "คลังแสง" ที่เป็นไฟฟ้าเช่นนี้จะปรากฏได้ในร่างกายที่มีประจุขนาดเล็กมากจำนวนเท่าใด แต่ยังจำเป็นต้องมีหน่วยประจุไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริง และพวกเขาก็เริ่มประดิษฐ์มันขึ้นมา จี้ซึ่งภายหลังได้รับการตั้งชื่อหน่วยดังกล่าวนั้น เห็นได้ชัดว่าวัดขนาดของประจุโดยใช้ลูกบอลโลหะที่เขาทำการทดลอง แต่อย่างใดค่อนข้างจะใกล้เคียงกัน เปิดของฉัน กฎคูลอมบ์อันโด่งดังซึ่งเขาเขียนในเชิงพีชคณิตว่าแรงที่กระทำระหว่างสองประจุ q1 และ q2 ที่คั่นด้วยระยะห่าง R จะเป็นสัดส่วนกับผลคูณของประจุและเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างประจุทั้งสอง

ค่าสัมประสิทธิ์ เคขึ้นอยู่กับตัวกลางที่เกิดปฏิสัมพันธ์ แต่ในสุญญากาศจะเท่ากับความสามัคคี

อาจเป็นไปได้ว่าหลังจากเคปเลอร์และนิวตันแล้ว การทำสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่เรื่องยากนัก ระยะทางเป็นเรื่องง่ายที่จะวัด เขาแบ่งประจุทางกายภาพโดยสัมผัสลูกบอลลูกหนึ่งไปยังอีกลูกหนึ่ง ปรากฎว่าในลูกบอลสองลูกที่เหมือนกันถ้ามีลูกหนึ่งถูกชาร์จและอีกลูกหนึ่งไม่ได้ถูกชาร์จเมื่อสัมผัสกันประจุจะถูกแบ่งครึ่ง - มันจะกระจายไปทั่วลูกบอลทั้งสอง ดังนั้นเขาได้รับค่าเศษส่วนของปริมาณที่ไม่รู้จักเดิม q

กำลังเรียน อันตรกิริยาของประจุไฟฟ้าเขาทำการวัดในระยะห่างที่แตกต่างกันระหว่างลูกบอล บันทึกความเบี่ยงเบนของยอดคงเหลือบิดของเขา ซึ่งได้มาเมื่อลูกบอลที่มีประจุผลักกัน เห็นได้ชัดว่ากฎของเขาเป็นชัยชนะอย่างแท้จริงสำหรับพีชคณิต เนื่องจากคูลอมบ์เองไม่ทราบหน่วยการวัดประจุ "คูลอมบ์" และไม่สามารถรู้ได้

ชัยชนะอีกอย่างหนึ่งคือการค้นพบข้อเท็จจริงที่ว่าจำนวนรวมของปริมาณ q เท่ากันในลูกบอลที่เขาสามารถชาร์จได้ในลักษณะนี้ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ นั่นคือเหตุผลที่เขาเรียกกฎหมายเปิดว่ากฎการอนุรักษ์ประจุ

ถาม = คิว 1 + คิว 2 + คิว 3 + … + คิว n

เราต้องจ่ายส่วยให้กับความแม่นยำและความอดทนของนักวิทยาศาสตร์ตลอดจนความกล้าหาญที่เขาประกาศกฎของเขาโดยไม่ต้องมีหน่วยของสิ่งที่เขาศึกษา

อนุภาคของไฟฟ้า - ประจุขั้นต่ำ

หลังจากนั้นพวกเขาก็ตระหนักว่าประจุไฟฟ้าระดับประถมศึกษาซึ่งก็คือประจุไฟฟ้าที่เล็กที่สุดคือ... อิเล็กตรอน ไม่ใช่แค่อำพันชิ้นเล็กๆ แต่เป็นอนุภาคเล็กๆ ที่ไม่สามารถอธิบายได้ซึ่งไม่ใช่แม้แต่สสาร (เกือบ) แต่จำเป็นต้องมีอยู่ในวัตถุใดๆ และแม้กระทั่ง ในทุกอะตอมของสารทุกชนิด- และไม่เพียงแต่ในอะตอมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงรอบๆ พวกมันด้วย และเหล่านั้น:

• ที่พบในอะตอมเรียกว่าอิเล็กตรอนที่ถูกผูกไว้
• และสิ่งที่อยู่รอบๆ ก็เป็นอิเล็กตรอนอิสระ

อิเล็กตรอนถูกผูกมัดในอะตอมเนื่องจากนิวเคลียสของอะตอมยังมีอนุภาคที่มีประจุ - โปรตอน และโปรตอนแต่ละตัวจะดึงดูดอิเล็กตรอนเข้าสู่ตัวมันเองอย่างแน่นอน ตามกฎของคูลอมบ์เท่านั้น

และประจุที่เห็นหรือสัมผัสได้เป็นผลจาก:

• แรงเสียดทาน,
• การออมการสะสม
• ปฏิกิริยาเคมี,
• การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า,

ประกอบด้วยอิเล็กตรอนอิสระที่ถูกดีดออกจากอะตอมเนื่องจากความเข้าใจผิดต่างๆ:

1. จากการถูกอะตอมอื่นชน (การแผ่รังสีความร้อน)
2. ควอนตัมของแสง (การเปล่งแสง) และด้วยเหตุผลอื่น ๆ

และเดินเตร่ไปในร่างขนาดมหึมา (เช่น ขน)

สำหรับอิเล็กตรอน ร่างกายของวัตถุของเรามีขนาดใหญ่มาก ประจุหนึ่งหน่วย (คูลอมบ์) มีอิเล็กตรอนประมาณนี้: มากกว่า 624,150,912,514,351,000 เล็กน้อย ดูเหมือนว่า: 624 สี่ล้านล้าน 150 ล้านล้าน 912 พันล้าน 514 ล้าน 351,000 อิเล็กตรอนในประจุไฟฟ้าหนึ่งคูลอมบ์

และจี้นั้นเป็นปริมาณที่เรียบง่ายและอยู่ใกล้ตัวเรา คูลอมบ์เป็นประจุเดียวกันกับสิ่งนั้น ไหลผ่านหน้าตัดของตัวนำในหนึ่งวินาทีหากกระแสไฟฟ้าในนั้นมีแรงหนึ่งแอมแปร์- นั่นคือที่ 1 แอมแปร์ทุก ๆ วินาที เพียง 624 พันล้านล้าน ... อิเล็กตรอนจะสั่นไหวผ่านหน้าตัดของเส้นลวด

อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้มากและเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วภายในร่างกายจนพวกมันเปิดหลอดไฟของเราในทันทีทันทีที่เรากดสวิตช์ และนั่นคือเหตุผลว่าทำไมปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าของเราจึงเร็วมากจนเหตุการณ์ที่เรียกว่า "การรวมตัวกันใหม่" เกิดขึ้นทุกวินาที อิเล็กตรอนที่หลบหนีจะค้นหาอะตอมที่อิเล็กตรอนเพิ่งหลบหนีออกมาและใช้พื้นที่ว่างในนั้น

จำนวนเหตุการณ์ดังกล่าวต่อวินาทีก็เป็นไปตามลำดับ... เอาล่ะ ทุกคนคงจินตนาการเรื่องนี้อยู่แล้ว และเหตุการณ์เหล่านี้จะเกิดขึ้นซ้ำอย่างต่อเนื่องเมื่ออิเล็กตรอนออกจากอะตอมแล้วกลับคืนสู่อะตอม พวกเขาวิ่งหนีและกลับมา นี่คือชีวิตของพวกเขา หากปราศจากมันพวกเขาก็ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ และต้องขอบคุณสิ่งนี้เท่านั้นที่ทำให้เกิดไฟฟ้า - ระบบนั้นที่กลายมาเป็นส่วนหนึ่งในชีวิตของเรา ความสะดวกสบาย โภชนาการ และการดูแลรักษาของเรา

ทิศทางปัจจุบัน ใครเป็นผู้รับผิดชอบค่าใช้จ่ายของเรา?

สิ่งเดียวที่เหลืออยู่คือความอยากรู้อยากเห็นเล็กๆ น้อยๆ ที่ทุกคนรู้ แต่ไม่มีนักฟิสิกส์คนไหนอยากแก้ไข

เมื่อคูลอมบ์เล่นกลกับลูกบอลของเขา พวกเขาพบว่ามีประจุอยู่สองประเภท และประจุชนิดเดียวกันจะผลักกัน และประจุชนิดต่างกันจะดึงดูดกัน เป็นเรื่องปกติที่จะตั้งชื่อบางส่วน บวกและลบอื่น ๆ- และสมมติว่ากระแสไฟฟ้าไหลจากจุดที่มีมากไปยังจุดที่มีน้อย นั่นคือจากบวกไปลบ มันจึงติดอยู่ในจิตใจของนักฟิสิกส์มาหลายชั่วอายุคน

แต่แล้วมันไม่ใช่อิเล็กตรอน แต่เป็นไอออนที่ถูกค้นพบก่อน สิ่งเหล่านี้คืออะตอมที่ไม่สามารถละลายได้ซึ่งสูญเสียอิเล็กตรอนไปอย่างแน่นอน ในนิวเคลียสซึ่งมีโปรตอน "พิเศษ" อยู่ดังนั้นพวกมันจึงมีประจุ เมื่อพวกเขาค้นพบสิ่งนี้ พวกเขาก็ถอนหายใจทันทีและพูดว่า - นี่ไง คุณคือประจุบวกของเรา และโปรตอนได้รับชื่อเสียงว่าเป็นอนุภาคที่มีประจุบวก

จากนั้นพวกเขาก็ตระหนักว่าอะตอมส่วนใหญ่มักจะเป็นกลาง เนื่องจากประจุไฟฟ้าของนิวเคลียสสมดุลโดยประจุของเปลือกอิเล็กตรอนที่หมุนรอบนิวเคลียส นั่นคือพวกเขาสร้างแบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม และเมื่อถึงตอนนั้นพวกเขาจึงเข้าใจว่าอะตอมประกอบขึ้นเป็นสสาร (เกือบ) ทั้งหมด ตาข่ายผลึกแข็ง หรือมวลทั้งหมดของร่างกายของเหลว นั่นคือโปรตอนที่มีนิวตรอนอยู่ในนิวเคลียสของอะตอมอย่างมั่นคง และไม่ใช่เพียงการกวักมือเรียกของคุณ เหมือนแสงและอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้ ดังนั้นกระแสจึงไม่ไหลจากบวกไปลบ แต่ตรงกันข้ามจากลบไปบวก

คำว่าไฟฟ้ามาจากชื่อกรีกที่แปลว่าอำพัน ελεκτρον .
อำพันเป็นเรซินฟอสซิลของต้นสน คนโบราณสังเกตว่าถ้าคุณใช้ผ้าถูอำพัน มันจะดึงดูดวัตถุที่สว่างหรือฝุ่นเข้ามา ปรากฏการณ์นี้ซึ่งเราเรียกว่าไฟฟ้าสถิตในปัจจุบัน สามารถสังเกตได้โดยการถูไม้มะเกลือหรือแท่งแก้ว หรือเพียงแค่ใช้ผ้าเช็ดไม้บรรทัดพลาสติก

ไม้บรรทัดพลาสติกซึ่งถูด้วยกระดาษเช็ดปากอย่างทั่วถึงจะดึงดูดกระดาษชิ้นเล็ก ๆ (รูปที่ 22.1) คุณอาจเคยเห็นการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตขณะหวีผมหรือถอดเสื้อหรือเสื้อเชิ้ตไนลอน คุณอาจเคยถูกไฟฟ้าช็อตเมื่อสัมผัสที่จับประตูโลหะหลังจากลุกขึ้นจากเบาะรถยนต์หรือเดินบนพรมสังเคราะห์ ในกรณีทั้งหมดนี้ วัตถุจะได้รับประจุไฟฟ้าผ่านการเสียดสี พวกเขากล่าวว่าการใช้พลังงานไฟฟ้าเกิดขึ้นจากแรงเสียดทาน

ค่าไฟฟ้าทั้งหมดเท่ากันหรือมีหลายประเภท? ปรากฎว่ามีประจุไฟฟ้าอยู่ 2 ประเภท ซึ่งสามารถพิสูจน์ได้ด้วยการทดลองง่ายๆ ต่อไปนี้ แขวนไม้บรรทัดพลาสติกไว้ตรงกลางด้ายแล้วใช้ผ้าถูให้ทั่ว หากเรานำไม้บรรทัดไฟฟ้าอีกอันมาด้วย เราจะพบว่าผู้ปกครองผลักกัน (รูปที่ 22.2, ก)
ในทำนองเดียวกันเมื่อนำแท่งแก้วไฟฟ้าอีกอันมารวมกันเราจะสังเกตการผลักกันของมัน (รูปที่ 22.2,6) หากนำแท่งแก้วที่มีประจุไปที่ไม้บรรทัดพลาสติกที่ใช้ไฟฟ้า แท่งแก้วจะถูกดึงดูด (รูปที่ 22.2, c) ไม้บรรทัดดูเหมือนจะมีประจุที่แตกต่างจากแท่งแก้ว
มีการทดลองพบว่าวัตถุที่มีประจุทั้งหมดถูกแบ่งออกเป็นสองประเภท: วัตถุนั้นถูกดึงดูดด้วยพลาสติกและถูกผลักด้วยแก้ว หรือในทางกลับกัน วัตถุที่ถูกผลักด้วยพลาสติกและถูกดึงดูดด้วยแก้ว ประจุมี 2 ประเภท ประจุชนิดเดียวกันผลักกัน และประจุชนิดต่างกันดึงดูด เราบอกว่าเหมือนประจุผลักไส และประจุต่างดึงดูดกัน

รัฐบุรุษ นักปรัชญา และนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน เบนจามิน แฟรงคลิน (ค.ศ. 1706-1790) เรียกประจุทั้งสองประเภทนี้ว่าเป็นบวกและลบ มันไม่ได้สร้างความแตกต่างอย่างแน่นอนในการโทร
แฟรงคลินเสนอว่าประจุของแท่งแก้วที่ถูกไฟฟ้าถือเป็นประจุบวก ในกรณีนี้ ประจุที่ปรากฏบนไม้บรรทัดพลาสติก (หรือสีเหลืองอำพัน) จะเป็นค่าลบ ข้อตกลงนี้ยังคงปฏิบัติตามมาจนถึงทุกวันนี้

ทฤษฎีไฟฟ้าของแฟรงคลินมีผลกับแนวคิด "ของเหลวเดียว" โดยประจุบวกจะถูกมองว่าเป็นปริมาณที่มากเกินไปของ "ของเหลวไฟฟ้า" ที่เกินกว่าปริมาณปกติในวัตถุที่กำหนด และประจุลบถือเป็นการขาด แฟรงคลินแย้งว่า เมื่อผลของกระบวนการบางอย่าง ประจุบางอย่างเกิดขึ้นในวัตถุหนึ่ง ประจุจำนวนเท่ากันของประจุประเภทตรงกันข้ามก็จะเกิดขึ้นในอีกวัตถุหนึ่งพร้อมกัน ดังนั้นจึงควรเข้าใจชื่อ "บวก" และ "ลบ" ในความหมายเชิงพีชคณิตเพื่อให้ประจุทั้งหมดที่ได้รับจากวัตถุในกระบวนการใด ๆ จะเท่ากับศูนย์เสมอ

ตัวอย่างเช่น เมื่อไม้บรรทัดพลาสติกถูด้วยกระดาษเช็ดปาก ไม้บรรทัดจะมีประจุลบ และผ้าเช็ดปากจะมีประจุบวกเท่ากัน มีการแยกประจุ แต่ผลรวมเป็นศูนย์
ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นถึงการสถาปนาอย่างมั่นคง กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้าซึ่งอ่านว่า:

ประจุไฟฟ้าทั้งหมดที่เกิดจากกระบวนการใดๆ จะเป็นศูนย์

ไม่เคยมีการเบี่ยงเบนจากกฎนี้ดังนั้นเราจึงสามารถพิจารณาได้ว่ามีการจัดตั้งขึ้นอย่างมั่นคงเช่นเดียวกับกฎการอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัม

ประจุไฟฟ้าในอะตอม

เฉพาะในศตวรรษที่ผ่านมาเท่านั้นที่ชัดเจนว่าสาเหตุของการมีอยู่ของประจุไฟฟ้านั้นอยู่ในอะตอมนั่นเอง ต่อมาเราจะหารือเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอมและการพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับมันโดยละเอียด ที่นี่เราจะพูดคุยสั้น ๆ เกี่ยวกับแนวคิดหลักที่จะช่วยให้เราเข้าใจธรรมชาติของไฟฟ้าได้ดีขึ้น

ตามแนวคิดสมัยใหม่ อะตอม (ค่อนข้างง่าย) ประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกหนักซึ่งล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบหนึ่งตัวหรือมากกว่า
ในสภาวะปกติ ประจุบวกและลบในอะตอมจะมีขนาดเท่ากัน และอะตอมโดยรวมมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม อะตอมสามารถสูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอนตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป จากนั้นประจุของมันจะเป็นบวกหรือลบ และอะตอมดังกล่าวเรียกว่าไอออน

ในของแข็ง นิวเคลียสสามารถสั่นสะเทือนโดยคงอยู่ใกล้ตำแหน่งคงที่ ในขณะที่อิเล็กตรอนบางตัวเคลื่อนที่อย่างอิสระโดยสมบูรณ์ การเกิดกระแสไฟฟ้าจากแรงเสียดทานสามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าในสารต่าง ๆ นิวเคลียสจับอิเล็กตรอนที่มีจุดแข็งต่างกัน
เมื่อไม้บรรทัดพลาสติกที่ถูด้วยกระดาษเช็ดปากมีประจุลบ หมายความว่าอิเล็กตรอนในกระดาษเช็ดปากจะถูกยึดแน่นน้อยกว่าในพลาสติก และบางส่วนก็ถ่ายโอนจากผ้าเช็ดปากไปยังไม้บรรทัด ประจุบวกของผ้าเช็ดปากมีขนาดเท่ากับประจุลบที่ไม้บรรทัดได้รับ

โดยทั่วไปแล้ว วัตถุที่เกิดไฟฟ้าจากแรงเสียดทานจะคงประจุไว้เพียงชั่วระยะเวลาหนึ่งและกลับสู่สถานะเป็นกลางทางไฟฟ้าในที่สุด ค่าธรรมเนียมไปไหน? มัน “ระบาย” ไปยังโมเลกุลของน้ำที่มีอยู่ในอากาศ
ความจริงก็คือโมเลกุลของน้ำนั้นมีขั้ว: แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วพวกมันจะเป็นกลางทางไฟฟ้า แต่ประจุในนั้นก็ไม่กระจายสม่ำเสมอ (รูปที่ 22.3) ดังนั้นอิเล็กตรอนส่วนเกินจากไม้บรรทัดที่ถูกไฟฟ้าจะ "ระบาย" ไปในอากาศและถูกดึงดูดไปยังบริเวณที่มีประจุบวกของโมเลกุลน้ำ
ในทางกลับกัน ประจุบวกของวัตถุจะถูกทำให้เป็นกลางโดยอิเล็กตรอน ซึ่งถูกกักไว้อย่างอ่อนโดยโมเลกุลของน้ำในอากาศ ในสภาพอากาศแห้ง อิทธิพลของไฟฟ้าสถิตจะเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น: มีโมเลกุลของน้ำในอากาศน้อยลงและประจุไม่ไหลเร็วนัก ในสภาพอากาศชื้นและมีฝนตก อุปกรณ์จะไม่สามารถเก็บประจุไว้ได้นาน

ฉนวนและตัวนำ

ให้มีลูกบอลโลหะสองลูก ลูกหนึ่งมีประจุสูงและอีกลูกมีประจุเป็นกลางทางไฟฟ้า ถ้าเราเชื่อมต่อพวกมันด้วยตะปูเหล็ก ลูกบอลที่ไม่มีประจุจะได้รับประจุไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว ถ้าเราสัมผัสลูกบอลทั้งสองพร้อมกันด้วยแท่งไม้หรือชิ้นยาง ลูกบอลที่ไม่มีประจุก็จะไม่มีประจุ สสารเช่นเหล็กเรียกว่าตัวนำไฟฟ้า ไม้และยางเรียกว่าไม่ใช่ตัวนำหรือฉนวน

โดยทั่วไปแล้วโลหะจะเป็นตัวนำที่ดี สารอื่นๆ ส่วนใหญ่เป็นฉนวน (แต่ฉนวนนำไฟฟ้าได้เพียงเล็กน้อย) สิ่งที่น่าสนใจคือวัสดุธรรมชาติเกือบทั้งหมดจัดอยู่ในประเภทใดประเภทหนึ่งที่แตกต่างกันอย่างมาก
อย่างไรก็ตาม มีสารต่างๆ (ซึ่งควรกล่าวถึงซิลิคอน เจอร์เมเนียม และคาร์บอน) ที่อยู่ในประเภทสื่อกลาง (แต่ยังแยกออกจากกันอย่างมาก) พวกเขาเรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์

จากมุมมองของทฤษฎีอะตอม อิเล็กตรอนในฉนวนจะถูกจับกับนิวเคลียสอย่างแน่นหนา ในขณะที่ในตัวนำ อิเล็กตรอนจำนวนมากจะถูกจับอย่างอ่อนมากและสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระภายในสาร
เมื่อวัตถุที่มีประจุบวกถูกนำเข้ามาใกล้หรือสัมผัสตัวนำ อิเล็กตรอนอิสระจะเคลื่อนที่เข้าหาประจุบวกอย่างรวดเร็ว หากวัตถุมีประจุลบ ในทางกลับกัน อิเล็กตรอนก็มีแนวโน้มที่จะเคลื่อนตัวออกห่างจากวัตถุนั้น ในเซมิคอนดักเตอร์มีอิเล็กตรอนอิสระน้อยมากและในฉนวนนั้นแทบไม่มีเลย

ค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้น อิเล็กทรอสโคป

ลองนำวัตถุโลหะที่มีประจุบวกไปยังวัตถุโลหะ (เป็นกลาง) อีกอันหนึ่ง

เมื่อสัมผัสกัน อิเล็กตรอนอิสระของวัตถุที่เป็นกลางจะถูกดึงดูดไปยังประจุที่มีประจุบวก และบางส่วนจะถ่ายโอนไปยังอิเล็กตรอนนั้น เนื่องจากวัตถุที่สองขาดอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจำนวนหนึ่ง จึงได้รับประจุบวก กระบวนการนี้เรียกว่าการใช้พลังงานไฟฟ้าเนื่องจากการนำไฟฟ้า

ตอนนี้ให้เรานำวัตถุที่มีประจุบวกเข้าใกล้แท่งโลหะที่เป็นกลาง แต่เพื่อไม่ให้วัตถุสัมผัสกัน แม้ว่าอิเล็กตรอนจะไม่ออกจากแท่งโลหะ แต่พวกมันก็จะเคลื่อนที่ไปยังวัตถุที่มีประจุ ประจุบวกจะเกิดขึ้นที่ปลายอีกด้านของแท่ง (รูปที่ 22.4) ในกรณีนี้ ว่ากันว่ามีประจุเกิดขึ้น (หรือถูกเหนี่ยวนำ) ที่ปลายแท่งโลหะ แน่นอนว่าไม่มีประจุใหม่เกิดขึ้น: ประจุแยกจากกัน แต่โดยรวมแล้วแท่งยังคงเป็นกลางทางไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม หากตอนนี้เราตัดไม้วัดตามขวางตรงกลาง เราก็จะได้วัตถุที่มีประจุสองอัน อันหนึ่งมีประจุลบ อีกอันมีประจุบวก

คุณยังสามารถจ่ายประจุให้กับวัตถุที่เป็นโลหะได้ด้วยการต่อสายไฟเข้ากับพื้น (หรือเช่นกับท่อน้ำที่ลงดิน) ดังแสดงในรูปที่ 1 22.5 ก. มีการกล่าวกันว่าวัตถุดังกล่าวถูกต่อสายดิน เนื่องจากขนาดที่ใหญ่โตของมัน โลกจึงรับและให้อิเล็กตรอนไป มันทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บประจุ หากคุณนำวัตถุที่มีประจุเข้ามาใกล้โลหะอิเล็กตรอนอิสระของโลหะจะถูกผลักไสและหลายตัวจะไปตามเส้นลวดลงสู่พื้น (รูปที่ 22.5,6) โลหะจะมีประจุบวก หากคุณถอดสายไฟออก ประจุบวกเหนี่ยวนำจะยังคงอยู่บนโลหะ แต่ถ้าคุณทำเช่นนี้หลังจากนำวัตถุที่มีประจุลบออกจากโลหะแล้ว อิเล็กตรอนทั้งหมดจะมีเวลาที่จะกลับคืนมา และโลหะจะยังคงเป็นกลางทางไฟฟ้า

อิเล็กโทรสโคป (หรืออิเล็กโตรมิเตอร์ธรรมดา) ใช้ในการตรวจจับประจุไฟฟ้า

ดังที่เห็นได้จากรูป ตามมาตรา 22.6 ประกอบด้วยลำตัว ซึ่งภายในมีใบไม้สองใบที่ขยับได้ ซึ่งมักทำด้วยทองคำ (บางครั้งสามารถเคลื่อนย้ายใบไม้ได้เพียงใบเดียว) ใบไม้จะติดอยู่บนแท่งโลหะ ซึ่งหุ้มฉนวนจากลำตัวและปลายด้านนอกด้วยลูกบอลโลหะ หากคุณนำวัตถุที่มีประจุเข้าใกล้ลูกบอล จะมีการแยกประจุออกจากแกน (รูปที่ 22.7, a) ใบไม้จะมีประจุคล้ายกันและผลักกันดังแสดงในรูป

คุณสามารถชาร์จแท่งได้อย่างสมบูรณ์เนื่องจากค่าการนำไฟฟ้า (รูปที่ 22.7, b) ไม่ว่าในกรณีใด ยิ่งมีประจุมากเท่าใด ใบไม้ก็จะยิ่งแยกออกมากขึ้นเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่าไม่สามารถระบุสัญลักษณ์ของประจุได้ด้วยวิธีนี้ ประจุลบจะแยกใบไม้ที่มีระยะห่างเท่ากันทุกประการกับประจุบวกที่เท่ากัน ถึงกระนั้นก็สามารถใช้อิเล็กโทรสโคปเพื่อระบุสัญญาณของประจุได้สำหรับสิ่งนี้จะต้องให้แท่งประจุลบก่อน (รูปที่ 22.8, a) หากตอนนี้คุณนำวัตถุที่มีประจุลบไปที่ลูกบอลอิเล็กโทรสโคป (รูปที่ 22.8,6) อิเล็กตรอนเพิ่มเติมจะเคลื่อนที่ไปที่ใบและพวกมันจะแยกออกจากกันมากขึ้น ในทางตรงกันข้ามหากมีประจุบวกไปที่ลูกบอล อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ออกจากใบและพวกมันจะเข้ามาใกล้มากขึ้น (รูปที่ 22.8, c) เนื่องจากประจุลบจะลดลง

อิเล็กโทรสโคปถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในช่วงเริ่มต้นของวิศวกรรมไฟฟ้า อิเล็กโทรมิเตอร์สมัยใหม่ที่มีความไวสูงทำงานบนหลักการเดียวกันเมื่อใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์

สิ่งพิมพ์นี้มีพื้นฐานมาจากหนังสือของ D. Giancoli "ฟิสิกส์ในสองเล่ม" พ.ศ. 2527 เล่มที่ 2

ยังมีต่อ. สั้น ๆ เกี่ยวกับสิ่งพิมพ์ต่อไปนี้:

บังคับ เอฟโดยที่วัตถุมีประจุอันหนึ่งกระทำกับวัตถุมีประจุอีกอันหนึ่ง จะเป็นสัดส่วนกับผลคูณของประจุนั้น ถาม 1 และ ถาม 2 และแปรผกผันกับกำลังสองของระยะทาง รระหว่างพวกเขา.

ความคิดเห็นและข้อเสนอแนะได้รับการยอมรับและยินดีต้อนรับ!

บทคัดย่อเกี่ยวกับวิศวกรรมไฟฟ้า

เสร็จสิ้นโดย: Agafonov Roman

วิทยาลัยอุตสาหกรรมเกษตรลูก้า

ไม่อาจให้คำจำกัดความสั้นๆ ของข้อกล่าวหาที่น่าพอใจทุกประการได้ เราคุ้นเคยกับการค้นหาคำอธิบายที่เข้าใจได้สำหรับการก่อตัวและกระบวนการที่ซับซ้อนมาก เช่น อะตอม ผลึกเหลว การกระจายตัวของโมเลกุลตามความเร็ว เป็นต้น แต่แนวคิดพื้นฐานและพื้นฐานที่สุด ซึ่งแบ่งแยกไม่ได้ออกเป็นแนวคิดที่เรียบง่ายกว่า ตามหลักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน ปราศจากกลไกภายในใด ๆ ไม่สามารถอธิบายสั้น ๆ ในลักษณะที่น่าพอใจได้อีกต่อไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าวัตถุไม่ได้รับการรับรู้โดยตรงจากประสาทสัมผัสของเรา เป็นแนวคิดพื้นฐานที่ประจุไฟฟ้าอ้างถึง

ก่อนอื่นให้เราพยายามค้นหาว่าไม่ใช่ประจุไฟฟ้าคืออะไร แต่มีอะไรซ่อนอยู่หลังข้อความนี้: วัตถุหรืออนุภาคนี้มีประจุไฟฟ้า

คุณรู้ว่าวัตถุทั้งหมดถูกสร้างขึ้นจากอนุภาคเล็กๆ ซึ่งแบ่งแยกไม่ได้ออกเป็นอนุภาคที่เรียบง่ายกว่า (เท่าที่วิทยาศาสตร์รู้) ซึ่งจึงเรียกว่าอนุภาคมูลฐาน อนุภาคมูลฐานทั้งหมดมีมวลและด้วยเหตุนี้พวกมันจึงถูกดึงดูดซึ่งกันและกัน ตามกฎของแรงโน้มถ่วงสากล แรงดึงดูดจะลดลงค่อนข้างช้าเมื่อระยะห่างระหว่างสิ่งเหล่านั้นเพิ่มขึ้น: แปรผกผันกับกำลังสองของระยะทาง นอกจากนี้อนุภาคมูลฐานส่วนใหญ่แม้ว่าจะไม่ใช่ทั้งหมด แต่ก็มีความสามารถในการโต้ตอบซึ่งกันและกันด้วยแรงที่ลดลงในสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะทาง แต่แรงนี้มากกว่าแรงโน้มถ่วงเป็นจำนวนมากหลายเท่า . ดังนั้นในอะตอมไฮโดรเจนซึ่งแสดงไว้ในรูปที่ 1 อิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดเข้าสู่นิวเคลียส (โปรตอน) ด้วยแรงที่มากกว่าแรงดึงดูดแรงโน้มถ่วงถึง 1,039 เท่า

หากอนุภาคมีปฏิสัมพันธ์กันด้วยแรงที่ค่อยๆ ลดลงตามระยะทางที่เพิ่มขึ้นและมากกว่าแรงโน้มถ่วงหลายเท่า อนุภาคเหล่านี้จะมีประจุไฟฟ้า อนุภาคนั้นเรียกว่ามีประจุ มีอนุภาคที่ไม่มีประจุไฟฟ้า แต่ไม่มีประจุไฟฟ้าหากไม่มีอนุภาค

ปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคที่มีประจุเรียกว่าแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อเราบอกว่าอิเล็กตรอนและโปรตอนมีประจุไฟฟ้า นั่นหมายความว่าพวกมันมีความสามารถในการโต้ตอบบางประเภท (แม่เหล็กไฟฟ้า) และไม่มีอะไรมากไปกว่านี้ การไม่มีประจุบนอนุภาคหมายความว่าไม่สามารถตรวจจับปฏิกิริยาดังกล่าวได้ ประจุไฟฟ้าเป็นตัวกำหนดความเข้มของปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นเดียวกับที่มวลเป็นตัวกำหนดความเข้มของปฏิกิริยาแรงโน้มถ่วง ประจุไฟฟ้าเป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดลำดับที่สอง (รองจากมวล) ของอนุภาคมูลฐาน ซึ่งกำหนดพฤติกรรมของพวกมันในโลกโดยรอบ

ดังนั้น

ประจุไฟฟ้าคือปริมาณสเกลาร์ทางกายภาพที่กำหนดลักษณะของอนุภาคหรือวัตถุที่จะเข้าสู่ปฏิกิริยาระหว่างแรงแม่เหล็กไฟฟ้า

ประจุไฟฟ้ามีสัญลักษณ์ด้วยตัวอักษร q หรือ Q

เช่นเดียวกับในกลศาสตร์มักใช้แนวคิดของจุดวัสดุซึ่งทำให้สามารถแก้ไขปัญหาต่างๆ ได้ง่ายขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อศึกษาปฏิสัมพันธ์ของประจุ แนวคิดของประจุแบบจุดก็มีประสิทธิภาพ ประจุแบบจุดคือวัตถุที่มีประจุซึ่งมีขนาดน้อยกว่าระยะห่างจากวัตถุนี้ไปยังจุดสังเกตและวัตถุที่มีประจุอื่น ๆ อย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หากพวกเขาพูดถึงอันตรกิริยาของประจุสองจุด พวกเขาจะถือว่าระยะห่างระหว่างวัตถุที่มีประจุทั้งสองที่พิจารณานั้นมากกว่ามิติเชิงเส้นของพวกมันอย่างมีนัยสำคัญ

ประจุไฟฟ้าของอนุภาคมูลฐานไม่ใช่ "กลไก" พิเศษในอนุภาคที่สามารถดึงออกจากอนุภาคนั้นได้ สลายตัวเป็นส่วนประกอบแล้วประกอบกลับเข้าไปใหม่ การมีประจุไฟฟ้าบนอิเล็กตรอนและอนุภาคอื่นหมายถึงการมีปฏิสัมพันธ์บางอย่างระหว่างพวกมันเท่านั้น

ในธรรมชาติมีอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามกัน ประจุของโปรตอนเรียกว่าบวก และประจุของอิเล็กตรอนเรียกว่าลบ เครื่องหมายบวกของประจุบนอนุภาคไม่ได้หมายความว่าอนุภาคจะมีข้อได้เปรียบพิเศษใดๆ อย่างแน่นอน การแนะนำประจุของสัญญาณทั้งสองเป็นเพียงการแสดงออกถึงความจริงที่ว่าอนุภาคที่มีประจุสามารถดึงดูดและขับไล่ได้ หากสัญญาณประจุเหมือนกัน อนุภาคจะผลักกัน และหากสัญญาณประจุต่างกันก็จะดึงดูดกัน

ขณะนี้ยังไม่มีคำอธิบายถึงสาเหตุของประจุไฟฟ้าสองประเภท ไม่ว่าในกรณีใด ไม่พบความแตกต่างพื้นฐานระหว่างประจุบวกและประจุลบ หากสัญญาณของประจุไฟฟ้าของอนุภาคเปลี่ยนไปตรงกันข้ามลักษณะของปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าในธรรมชาติจะไม่เปลี่ยนแปลง

ประจุบวกและประจุลบมีความสมดุลกันเป็นอย่างดีในจักรวาล และถ้าจักรวาลมีขอบเขตจำกัด ประจุไฟฟ้ารวมของมันจะเท่ากับศูนย์ในทุกโอกาส

สิ่งที่น่าทึ่งที่สุดคือประจุไฟฟ้าของอนุภาคมูลฐานทั้งหมดมีขนาดเท่ากันอย่างเคร่งครัด ประจุขั้นต่ำเรียกว่าประจุพื้นฐานซึ่งอนุภาคมูลฐานที่มีประจุทั้งหมดมีอยู่ ประจุอาจเป็นบวก เช่น โปรตอน หรือเป็นลบ เช่น อิเล็กตรอน แต่โมดูลัสประจุจะเท่ากันในทุกกรณี

ไม่สามารถแยกประจุบางส่วนออกจากอิเล็กตรอนได้ นี่อาจเป็นสิ่งที่น่าประหลาดใจที่สุด ไม่มีทฤษฎีสมัยใหม่ใดที่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมประจุของอนุภาคทั้งหมดจึงเท่ากัน และไม่สามารถคำนวณค่าประจุไฟฟ้าขั้นต่ำได้ ถูกกำหนดโดยการทดลองโดยใช้การทดลองต่างๆ

ในคริสต์ทศวรรษ 1960 หลังจากที่จำนวนอนุภาคมูลฐานที่เพิ่งค้นพบเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างน่าตกใจ ก็มีการตั้งสมมติฐานว่าอนุภาคที่มีปฏิกิริยาโต้ตอบรุนแรงทั้งหมดนั้นประกอบขึ้นเป็นองค์ประกอบ อนุภาคพื้นฐานเพิ่มเติมเรียกว่าควาร์ก สิ่งที่น่าทึ่งก็คือควาร์กควรมีประจุไฟฟ้าเป็นเศษส่วน: 1/3 และ 2/3 ของประจุพื้นฐาน ควาร์กสองประเภทก็เพียงพอแล้วในการสร้างโปรตอนและนิวตรอน และจำนวนสูงสุดของพวกเขาดูเหมือนจะไม่เกินหก

เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างมาตรฐานมหภาคของหน่วยประจุไฟฟ้าซึ่งคล้ายกับมาตรฐานความยาว - เมตรเนื่องจากการรั่วไหลของประจุอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ คงจะเป็นเรื่องธรรมดาที่จะรับประจุของอิเล็กตรอนเป็นหนึ่งเดียว (ซึ่งตอนนี้ทำได้ในฟิสิกส์อะตอม) แต่ในสมัยคูลอมบ์ การมีอยู่ของอิเล็กตรอนในธรรมชาติยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด นอกจากนี้ประจุของอิเล็กตรอนยังน้อยเกินไปจึงใช้เป็นมาตรฐานได้ยาก

ในระบบหน่วยสากล (SI) หน่วยประจุหรือคูลอมบ์ถูกกำหนดขึ้นโดยใช้หน่วยของกระแสไฟฟ้า:

1 คูลอมบ์ (C) คือประจุที่ผ่านหน้าตัดของตัวนำใน 1 วินาทีที่กระแส 1 A

ประจุ 1 C นั้นใหญ่มาก ประจุทั้งสองที่ระยะห่าง 1 กม. จะผลักกันด้วยแรงที่น้อยกว่าแรงที่โลกดึงดูดน้ำหนัก 1 ตันเล็กน้อย ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะจ่ายประจุ 1 C ให้กับวัตถุขนาดเล็ก (ประมาณ ขนาดไม่กี่เมตร) อนุภาคที่มีประจุผลักกันจะไม่สามารถอยู่บนร่างกายเช่นนี้ได้ ไม่มีแรงอื่นใดในธรรมชาติที่สามารถชดเชยแรงผลักของคูลอมบ์ได้ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ แต่ในตัวนำที่โดยทั่วไปเป็นกลาง การทำให้ประจุ 1 C เคลื่อนที่ได้ไม่ใช่เรื่องยาก อันที่จริงในหลอดไฟธรรมดาที่มีกำลัง 100 W ที่แรงดันไฟฟ้า 127 V จะมีการสร้างกระแสที่น้อยกว่า 1 A เล็กน้อยในเวลาเดียวกันใน 1 วินาที ประจุเกือบเท่ากับ 1 C ผ่านไม้กางเขน -ส่วนของตัวนำ

อิเล็กโตรมิเตอร์ใช้ในการตรวจจับและวัดค่าไฟฟ้า อิเล็กโตรมิเตอร์ประกอบด้วยแท่งโลหะและตัวชี้ที่สามารถหมุนรอบแกนนอนได้ (รูปที่ 2) แท่งที่มีลูกศรได้รับการแก้ไขในปลอกลูกแก้วและวางไว้ในกล่องโลหะทรงกระบอกปิดด้วยฝาแก้ว

หลักการทำงานของอิเล็กโตรมิเตอร์ ลองแตะแท่งที่มีประจุบวกกับแท่งอิเล็กโตรมิเตอร์ เราจะเห็นว่าเข็มอิเล็กโทรมิเตอร์เบี่ยงเบนไปมุมหนึ่ง (ดูรูปที่ 2) การหมุนของลูกศรอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อวัตถุที่มีประจุสัมผัสกับแท่งอิเล็กโทรมิเตอร์ ประจุไฟฟ้าจะถูกกระจายไปตามลูกศรและแท่ง แรงผลักที่กระทำระหว่างประจุไฟฟ้าบนแกนและตัวชี้จะทำให้ตัวชี้หมุน ลองใช้ก้านกำมะถันไฟฟ้าอีกครั้งแล้วแตะแท่งอิเล็กโตรมิเตอร์ด้วยอีกครั้ง ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อประจุไฟฟ้าเพิ่มขึ้นบนแกน มุมเบี่ยงเบนของลูกศรจากตำแหน่งแนวตั้งจะเพิ่มขึ้น ดังนั้น ด้วยมุมโก่งของเข็มอิเล็กโตรมิเตอร์ เราสามารถตัดสินค่าของประจุไฟฟ้าที่ถ่ายโอนไปยังแท่งอิเล็กโตรมิเตอร์ได้

จำนวนทั้งสิ้นของข้อเท็จจริงการทดลองที่ทราบทั้งหมดช่วยให้เราสามารถเน้นคุณสมบัติของประจุต่อไปนี้:

ประจุไฟฟ้ามีสองประเภท ตามอัตภาพเรียกว่าบวกและลบ วัตถุที่มีประจุบวกคือวัตถุที่กระทำกับวัตถุที่มีประจุอื่นในลักษณะเดียวกับแก้วที่ถูกไฟฟ้าจากการเสียดสีกับไหม วัตถุที่ทำปฏิกิริยาในลักษณะเดียวกับกำมะถันที่ถูกประจุไฟฟ้าโดยการเสียดสีกับขนสัตว์เรียกว่าประจุลบ การเลือกชื่อ "บวก" สำหรับประจุที่เกิดขึ้นบนกระจก และ "ลบ" สำหรับประจุบนอีโบไนต์ ถือเป็นการสุ่มโดยสิ้นเชิง

ค่าธรรมเนียมสามารถถ่ายโอนได้ (เช่น โดยการสัมผัสโดยตรง) จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ประจุไฟฟ้าไม่ใช่ลักษณะเฉพาะของร่างกายที่แตกต่างจากมวลกาย วัตถุเดียวกันภายใต้สภาวะที่ต่างกันสามารถมีประจุต่างกันได้

ประจุไฟฟ้าคือปริมาณทางกายภาพที่แสดงลักษณะของอนุภาคหรือวัตถุที่จะเข้าสู่ปฏิกิริยาระหว่างแรงแม่เหล็กไฟฟ้า เอล ซี. มักจะเขียนแทนด้วยตัวอักษร q หรือ Q จำนวนทั้งสิ้นของข้อเท็จจริงการทดลองที่ทราบทั้งหมดทำให้เราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:

ประจุไฟฟ้ามีสองประเภท ตามอัตภาพเรียกว่าบวกและลบ

ค่าธรรมเนียมสามารถถ่ายโอนได้ (เช่น โดยการสัมผัสโดยตรง) จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ประจุไฟฟ้าไม่ใช่ลักษณะเฉพาะของร่างกายที่แตกต่างจากมวลกาย วัตถุเดียวกันภายใต้สภาวะที่ต่างกันสามารถมีประจุต่างกันได้

เช่นเดียวกับประจุที่ผลักกัน ต่างจากประจุที่ดึงดูด นอกจากนี้ยังเผยให้เห็นถึงความแตกต่างพื้นฐานระหว่างแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงมักเป็นแรงดึงดูดเสมอ

กฎพื้นฐานของธรรมชาติประการหนึ่งคือสิ่งที่สร้างขึ้นจากการทดลอง กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า .

ในระบบแยก ผลรวมเชิงพีชคณิตของประจุของวัตถุทั้งหมดยังคงที่:

ถาม 1 + ถาม 2 + ถาม 3 + ... +qn= ค่าคงที่

กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้าระบุว่าในระบบปิดของร่างกายไม่สามารถสังเกตกระบวนการสร้างหรือการหายไปของประจุเพียงสัญญาณเดียวได้

จากมุมมองสมัยใหม่ ตัวพาประจุถือเป็นอนุภาคมูลฐาน ร่างกายธรรมดาทั้งหมดประกอบด้วยอะตอมซึ่งรวมถึงโปรตอนที่มีประจุบวก อิเล็กตรอนที่มีประจุลบ และอนุภาคที่เป็นกลาง - นิวตรอน โปรตอนและนิวตรอนเป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียสของอะตอม อิเล็กตรอนก่อตัวเป็นเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม ประจุไฟฟ้าของโปรตอนและอิเล็กตรอนมีขนาดเท่ากันทุกประการและเท่ากับประจุเบื้องต้น จ.

ในอะตอมที่เป็นกลาง จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสจะเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนในเปลือก เบอร์นี้มีชื่อว่า เลขอะตอม - อะตอมของสารที่กำหนดอาจสูญเสียอิเล็กตรอนตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปหรือได้รับอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นอีกหนึ่งตัว ในกรณีเหล่านี้ อะตอมที่เป็นกลางจะกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวกหรือประจุลบ

ประจุสามารถถ่ายโอนจากตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่งได้เฉพาะในส่วนที่มีประจุพื้นฐานจำนวนเต็มเท่านั้น ดังนั้นประจุไฟฟ้าของร่างกายจึงเป็น ปริมาณที่ไม่ต่อเนื่อง:

ปริมาณทางกายภาพที่สามารถรับค่าอนุกรมที่ไม่ต่อเนื่องเท่านั้นเรียกว่า เชิงปริมาณ - ค่าใช้จ่ายเบื้องต้น จคือควอนตัม (ส่วนที่เล็กที่สุด) ของประจุไฟฟ้า ควรสังเกตว่าในฟิสิกส์สมัยใหม่ของอนุภาคมูลฐานมีการสันนิษฐานว่ามีการดำรงอยู่ของสิ่งที่เรียกว่าควาร์ก - อนุภาคที่มีประจุเป็นเศษส่วนและอย่างไรก็ตามควาร์กยังไม่ได้รับการสังเกตในสถานะอิสระ

ในการทดลองในห้องปฏิบัติการทั่วไป ก อิเล็กโทรมิเตอร์ - อุปกรณ์ที่ประกอบด้วยแท่งโลหะและตัวชี้ที่สามารถหมุนรอบแกนนอนได้

อิเล็กโตรมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่ค่อนข้างหยาบ มันไม่อนุญาตให้ใครคนใดคนหนึ่งศึกษาพลังแห่งปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุ กฎปฏิสัมพันธ์ของประจุคงที่ถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส C. Coulomb ในปี 1785 ในการทดลองของเขา คูลอมบ์วัดแรงดึงดูดและแรงผลักของลูกบอลที่มีประจุโดยใช้อุปกรณ์ที่เขาออกแบบ - ความสมดุลของแรงบิด (รูปที่ 1.1.2 ) ซึ่งโดดเด่นด้วยความไวที่สูงมาก ตัวอย่างเช่น คานสมดุลถูกหมุน 1° ภายใต้อิทธิพลของแรงลำดับ 10 –9 N

แนวคิดในการวัดขึ้นอยู่กับการเดาอันชาญฉลาดของคูลอมบ์ว่าหากนำลูกบอลที่มีประจุมาสัมผัสกับลูกบอลที่ไม่มีประจุอันเดียวกัน ประจุของลูกแรกจะถูกแบ่งเท่า ๆ กันระหว่างพวกเขา ดังนั้นจึงมีวิธีเปลี่ยนประจุของลูกบอลเป็นสอง, สามครั้ง ฯลฯ ในการทดลองของคูลอมบ์ ได้มีการวัดปฏิสัมพันธ์ระหว่างลูกบอลที่มีขนาดน้อยกว่าระยะห่างระหว่างลูกบอลเหล่านั้นมาก โดยปกติจะเรียกว่าวัตถุที่มีประจุดังกล่าว ค่าธรรมเนียมจุด.

ประจุแบบจุดคือวัตถุที่มีประจุซึ่งสามารถละเลยขนาดได้ภายใต้เงื่อนไขของปัญหานี้

นอกจากนี้ยังมี:ประจุเชิงเส้น t(tau)=dq/dl, l-length, dq-charge ของเธรด

ประจุพื้นผิว: σ = dq/ds พื้นที่ผิว s (เซลล์/m 2)

ปริมาณประจุ p(ro)=dq/dv (เซลล์/m3)

แรงปฏิสัมพันธ์เป็นไปตามกฎข้อที่สามของนิวตัน: พวกมันคือแรงผลักที่มีสัญญาณประจุเหมือนกันและเป็นแรงดึงดูดที่มีสัญญาณต่างกัน (รูปที่ 1.1.3) ปฏิกิริยาของประจุไฟฟ้าคงที่เรียกว่า ไฟฟ้าสถิต หรือ คูลอมบ์ ปฏิสัมพันธ์. สาขาของพลศาสตร์ไฟฟ้าที่ศึกษาปฏิสัมพันธ์ของคูลอมบ์เรียกว่า ไฟฟ้าสถิต .

กฎของคูลอมบ์ใช้ได้กับวัตถุที่มีประจุแบบจุด ในทางปฏิบัติ กฎของคูลอมบ์เป็นที่พอใจถ้าขนาดของวัตถุที่มีประจุมีขนาดเล็กกว่าระยะห่างระหว่างพวกมันมาก

ปัจจัยสัดส่วน เคในกฎของคูลอมบ์ขึ้นอยู่กับการเลือกระบบหน่วย ในระบบ SI สากล จะมีหน่วยประจุเป็น จี้(ซีแอล)

จี้คือประจุที่ไหลผ่านหน้าตัดของตัวนำใน 1 วินาทีที่กระแส 1 A หน่วยของกระแส (แอมแปร์) ใน SI คือพร้อมกับหน่วยความยาว เวลา และมวล หน่วยวัดพื้นฐาน.

ค่าสัมประสิทธิ์ เคในระบบ SI มักจะเขียนเป็น:

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าแรงปฏิสัมพันธ์ของคูลอมบ์เชื่อฟังหลักการของการซ้อนทับ

ถ้าวัตถุที่มีประจุมีปฏิสัมพันธ์พร้อมกันกับวัตถุที่มีประจุหลายตัว แรงที่เกิดขึ้นที่กระทำต่อวัตถุที่กำหนดจะเท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของแรงที่กระทำต่อวัตถุนี้จากวัตถุที่มีประจุอื่นๆ ทั้งหมด

หลักการของการซ้อนทับเป็นกฎพื้นฐานของธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม การใช้งานต้องใช้ความระมัดระวังเมื่อเราพูดถึงอันตรกิริยาของวัตถุที่มีประจุซึ่งมีขนาดจำกัด (เช่น ลูกบอลที่มีประจุ 1 และ 2 จำนวน 2 ลูกกำลังนำไฟฟ้า) ถ้าลูกชาร์จลูกที่สามถูกนำเข้าไปในระบบของลูกชาร์จสองลูก ดังนั้นปฏิสัมพันธ์ระหว่าง 1 ถึง 2 จะเปลี่ยนไปเนื่องจาก การแจกจ่ายค่าธรรมเนียม.

หลักการซ้อนทับระบุว่าเมื่อใด การกระจายค่าธรรมเนียมที่กำหนด (คงที่)บนวัตถุทั้งหมด แรงของอันตรกิริยาทางไฟฟ้าสถิตระหว่างวัตถุสองชิ้นใดๆ ไม่ได้ขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของวัตถุที่มีประจุอื่นๆ