Paneller
Elektrik yükü ve çeşitleri. Elektrik yükünün fiziksel özü

Elektrik yükü ve çeşitleri. Elektrik yükünün fiziksel özü

Elektrik yükü, cisimler arasındaki elektromanyetik etkileşimin yoğunluğunu karakterize eden fiziksel bir niceliktir. Elektrik yükünün kendisi mevcut değildir; taşıyıcısı yalnızca maddenin bir parçacığı olabilir.

Temel özellikler

1. Dualite: Doğada, yüklerin itilmesi ve zıt yüklerin birbirini çekmesi gibi iki işaretin yükü vardır. Bu bakımdan şartlı masraflar pozitif ve negatif olarak ikiye ayrılmıştır.

İpek veya kağıda sürtülen cam çubuğun sahip olduğu yüke pozitif denir.

Negatif - kürk veya yüne sürülen kehribar veya ebonit çubuğun sahip olduğu yük.

2. Niceleme: Bir fiziksel nicelik yalnızca belirli ayrık değerleri alıyorsa buna nicemlenmiş (kesikli) denir. Deneyimler, herhangi bir elektrik yükünün kuantize edildiğini göstermektedir; tamsayı sayıda temel yükten oluşur.

burada =1,2,...tamsayı; e =1,6·1 -19 C - temel yük.

Elektron en küçük (temel) negatif yüke sahiptir, proton ise pozitif yüke sahiptir.

1 coulomb, iletkenden bir amperlik doğru akım geçtiğinde bir saniyede iletkenin kesitinden geçen yüktür.

3. Şarj tasarrufu.

Elektrik yükleri yalnızca çiftler halinde kaybolup yeniden ortaya çıkabilir. Bu çiftlerin her birinde, yükler büyüklük bakımından eşit ve işaret bakımından zıttır. Örneğin bir elektron ve bir pozitron karşılaştıkları anda yok olurlar. nötr g fotonlarına dönüşür ve –e ve +e yükleri kaybolur. Çift üretimi adı verilen bir süreçte, atom çekirdeğinin alanına giren g foton, bir elektron ve bir pozitron çifti parçacığa dönüşür ve +e ve –e yükleri ortaya çıkar.

Yükün korunumu kanunu: Yalıtılmış bir sistemde yüklerin cebirsel toplamı, sistem içindeki tüm değişiklikler için sabit kalır.

Yalıtılmış dış çevreyle yük alışverişinde bulunmayan cisimlerden oluşan bir sistemdir.

4. değişmezlikÇeşitli eylemsiz referans çerçevelerine yük.

Deneyimler, yükün büyüklüğünün yüklü cismin hareket hızına bağlı olmadığını göstermektedir. Farklı atalet raporlama çerçevelerinde ölçülen aynı ücret aynıdır.

5. toplanabilirlik: .

Yüklerin sınıflandırılması.

Yüklü cismin büyüklüğüne bağlı olarak yükler noktalara bölünür ve uzatılır.

· Nokta yükü, bu problem koşullarında boyutları ihmal edilebilecek yüklü bir cisimdir.

· Genişletilmiş, bu problem koşullarında boyutları ihmal edilemeyecek bir cismin yüküdür. Genişletilmiş yükler doğrusal, yüzey ve hacim olarak ayrılır.

Dış elektriğin etkisi altında denge konumuna göre kayma yeteneği ile. alanlar, yükler geleneksel olarak serbest, bağlı ve yabancı olarak ayrılır.

Özgür Dış elektriğin etkisi altında bir vücutta serbestçe hareket edebilen yüklere denir. alanlar.

İlgili elektriğin etkisi altındaki dielektrik moleküllerin parçası olan yüklere denir. alanlar yalnızca denge konumundan kayabilir ancak molekülü terk edemez.

Üçüncü şahıs Dielektrik üzerinde bulunan ancak moleküllerinin bir parçası olmayan yükler denir.

Nokta yükleri arasındaki etkileşim kuvvetini düzenleyen yasa, 1785'te deneysel olarak oluşturuldu. Kolye.

Coulomb yasası: iki sabit nokta yük arasındaki etkileşim kuvveti, yüklerle doğru orantılı, aralarındaki mesafenin karesiyle ters orantılı, yükleri birleştiren düz çizgi boyunca yönlendirilir ve bulundukları ortama bağlıdır.

burada q 1, q 2 - yük değerleri; r, yükler arasındaki mesafedir;

8,85 1 -12 C2 / (Nm2) - elektriksel sabit,

e ortamın dielektrik sabitidir.

Bir maddenin dielektrik sabiti, belirli bir dielektrikteki yükler arasındaki etkileşim kuvvetinin vakumdakinden kaç kat daha az olduğunu gösterir; vakum = 1, boyutsuz bir miktardır.

Bu zayıflamanın nedenini dielektrikle çevrelenmiş yüklü bir topun durumunu ele alarak açıklayalım. Topun alanı dielektrik moleküllerini yönlendirir ve dielektrikin topa bitişik yüzeyinde negatif bağlı yükler belirir.

Dielektrikin herhangi bir noktasındaki alan, zıt yüklü iki küre tarafından oluşturulacaktır: topun pozitif yüklü yüzeyi ve ona bitişik dielektrikin negatif yüklü yüzeyi, sınır yüklerin alanı ise dielektrik alanından çıkarılır. ücretsiz yükler ve toplam alan bir topun alanından daha zayıf olacaktır.

1. Elektrostatik alan kuvveti. Elektrik alanlarının süperpozisyonu ilkesi. Vektör akışı.

Herhangi bir yük çevredeki alanın özelliklerini değiştirir; içinde bir elektrik alanı yaratır.

Elektrik alanı, elektrik yüklerini çevreleyen maddenin varoluş biçimlerinden biridir. Bu alan herhangi bir noktaya yerleştirilen elektrik yükünün kuvvetin etkisi altında kalmasıyla kendini gösterir.

Elektrik alanı kavramı, 19. yüzyılın 30'lu yıllarında İngiliz bilim adamları Michael Faraday tarafından bilime tanıtıldı.

Faraday'a göre her elektrik yükü, yarattığı elektrik alanıyla çevrilidir, dolayısıyla böyle bir yüke bazen kaynak yükü adı verilir. Kaynak yük alanının incelendiği yüke test yükü denir.

Test yüküne etki eden kuvvetin belirli bir noktadaki alanı karakterize edebilmesi için; Test ücreti puan ücreti olmalıdır.

Puan ücreti bu problem koşullarında boyutları ihmal edilebilecek yüklü bir cisim denir, yani. etkileşime girdiği diğer cisimlere olan mesafelere kıyasla boyutları küçüktür. Bu durumda test yükünün kendi elektrik alanı, kaynak yükünün alanını değiştirmeyecek kadar küçük olmalıdır. Yüklü cismin boyutu ne kadar küçükse ve kaynak yükün alanıyla karşılaştırıldığında kendi alanı ne kadar zayıfsa, bu yüklü cisim test yükü koşulunu o kadar doğru bir şekilde karşılar.

Elektrik alanı boşlukta c = 3·1 8 hızıyla yayılır.

Durağan elektrik yüklerinin alanı elektrostatiktir.

Bir test yükü kullanarak, sabit bir yükün yarattığı alanı, yani kaynağı araştırıyoruz.

Alanın belirli bir noktasında test yüküne etki eden kuvvet, test yükünün boyutuna bağlıdır. Farklı test yükleri alırsak, alanın belirli bir noktasında onlara etki eden kuvvet farklı olacaktır.

Ancak kuvvetin test yükünün büyüklüğüne oranı sabit kalır ve alanın kendisini karakterize eder. Bu orana belirli bir noktadaki elektrik alan kuvveti denir.

Elektrik alan kuvveti alanın belirli bir noktasında birim pozitif test yüküne etki ettiği kuvvete sayısal olarak eşit ve bu kuvvetle eş yönlü bir vektör miktarıdır.

Güç, alanın temel özelliğidir ve alanı her noktada büyüklük ve yön açısından tamamen karakterize eder.

Bir nokta yükünün alan kuvveti.

Coulomb yasasına göre

bu yükten r uzaklıktaki bir nokta yükün elektrik alan kuvvetidir.

Kuvvet çizgileri veya gerilim çizgileri olarak adlandırılan çizgilerin bir resmini kullanarak elektrik alanını grafiksel olarak tasvir etmek uygundur.

Gerginlik hattı her noktada teğeti o noktadaki gerilim vektörüyle aynı doğrultuda çakışan bir çizgidir.

Sabit yüklerin oluşturduğu alan kuvveti çizgileri her zaman yüklerde (veya sonsuzda) başlar ve biter ve asla kapanmaz. Daha güçlü bir alan, daha yoğun aralıklı gerilim çizgileriyle temsil edilir. Çizgilerin yoğunluğu, sahanın birim yüzeyinden çizgilere dik olarak geçen çizgilerin sayısı vektörün sayısal değerine eşit olacak şekilde seçilir. Gerilim çizgileri asla kesişmez çünkü... bunların kesişmesi, alan kuvveti vektörünün aynı noktada iki farklı yönü anlamına gelir ki bu da mantıklı değildir.

Yoğunluğu tüm noktalarda aynı büyüklükte ve aynı yönde olan alana homojen denir. Böyle bir alanda kuvvet çizgileri paraleldir ve yoğunlukları her yerde aynıdır. birbirlerinden aynı uzaklıkta bulunurlar.

Üstüste binme ilkesi.

Belirli bir noktadaki elektrik alanı birkaç yük tarafından yaratılıyorsa, ortaya çıkan alanın gücü, her yükün ayrı ayrı oluşturduğu alan kuvvetlerinin vektör toplamına eşittir.

Süperpozisyon ilkesi çok güçlü alanlara kadar geçerli olan deneysel bir gerçektir. Aynı yasaya göre sadece statik değil aynı zamanda hızla değişen elektromanyetik alanlar da oluşur.

Vektör alanında S yüzeyiyle sınırlı belirli bir hacmi seçelim. Bu yüzeyi büyüklükteki temel alanlara bölelim. .

Yönlendirilmiş bir yüzey elemanı dikkate alınabilir. Bir yüzeyin yönlendirilmiş elemanı, uzunluğu elemanın alanına eşit olan bir vektördür ve yönü, bu elemanın normal yönü ile çakışmaktadır. Kapalı bir yüzey için yüzeyin dış normali alınır. Yön seçimi keyfi (koşullu) olduğundan, bölgeden bir yöne veya diğer yöne yönlendirilebilir; gerçek bir vektör değil, sözde bir vektördür.

Yönlü yüzey elemanı,

Temel yüzey.

Gerilim vektörünün temel bir yüzey boyunca akışı dS skaler çarpım denir

burada a vektörler arasındaki açıdır ve ,

E n - normal yöne projeksiyon.

S yüzeyinin bölündüğü tüm temel alanlardaki akışları topladıktan sonra, S yüzeyinden geçen vektör akışını elde ederiz.

Bir vektörün S yüzeyinden akışı integraldir

Kapalı bir yüzey için.

Vektör akısı cebirsel bir miktardır:

Düzgün bir alan için

Gerilim vektörünün akışına net bir geometrik yorum verilebilir: sayısal olarak belirli bir yüzeyden geçen gerilim çizgilerinin sayısına eşittir.

2. Vektör akısı için Gauss teoremi ve bunun boşluktaki uzatılmış yüklerin alanlarını hesaplamak için uygulanması.

Bir noktasal yükün alan gücünü bilerek ve süperpozisyon ilkesini kullanarak, çeşitli noktasal yüklerin oluşturduğu alan gücünü hesaplamak mümkündür. Ancak uzatılmış yükler için süperpozisyon ilkesinin uygulanması zordur. Genişletilmiş yüklerin yarattığı alanları hesaplamak için bir yöntem, 19. yüzyılın başında Alman bilim adamı Gauss tarafından önerildi.

Boşluktaki elektrostatik alan için Gauss teoremi.

Boşluktaki bir noktasal yükün alanını ele alalım ve kürenin yüzeyden geçen yarıçapını hesaplayalım.

Kürenin yüzeyinin herhangi bir noktasındaki alan kuvveti

Elektrik bizi her taraftan kuşatıyor. Ancak bir zamanlar durum böyle değildi. Çünkü kelimenin kendisi belirli bir malzemenin Yunanca adından geliyor: “elektron”, Yunanca'da “amber”. Onunla sihir numaralarına benzer ilginç deneyler yaptılar. İnsanlar her zaman mucizeleri sevmişlerdir, ancak burada bir parça kehribar parçası, bir bez parçasıyla ovulduğu anda her türlü toz, villus, iplik, saç zerreleri çekilmeye başlandı. Yani, bu altın taşın küçük bir "sapı" yoktur, ancak tüyleri toplayabilir.

Temas halinde

Sınıf arkadaşları

Elektrik birikimi ve bu konuda bilgi

Kehribar boncuklar, kehribar saç tokaları gibi kehribardan yapılmış el sanatları giyildiğinde de gözle görülür elektrik birikimi meydana geldi. Bunun dışında hiçbir açıklama yok bariz büyü, hiç olamazdı. Sonuçta, numaranın başarılı olması için boncukları yalnızca temiz, kuru ellerle ve temiz giysilerle oturarak ayırmak gerekiyordu. Ve bir saç tokasıyla iyice ovulmuş temiz saçlar, güzel ve korkutucu bir şey verir: yukarıya doğru çıkan bir saç halesi. Ve hatta çatırtı. Ve karanlıkta bile flaşlar var. Bu, talepkar ve kaprisli olduğu kadar korkutucu ve anlaşılmaz bir ruhun eylemidir. Ancak zamanı geldi ve elektrik olayları artık ruhun bölgesi olmaktan çıktı.

Her şeyi basitçe “etkileşim” olarak adlandırmaya başladılar. İşte o zaman denemeye başladık. Bunun için özel bir makine (elektroforik makine) ve elektriği depolamak için bir kavanoz (Leyden kavanozu) icat ettiler. Ve zaten elektrikle ilgili olarak bir miktar “eşit-fazla-az” gösterebilen bir cihaz (elektroskop). Geriye her şeyi açıklamak kalıyor giderek daha güçlü hale gelen formül dilinin yardımıyla.

Böylece insanlık, doğada belirli bir elektrik yükünün varlığını tanıma ihtiyacını ortaya çıkardı. Aslında başlık herhangi bir keşif içermiyor. Fenomenlerle ilişkili elektrik araçları araştırması kehribarın büyüsüyle başladı. "Saldırı" kelimesi yalnızca bir top güllesi gibi bir nesnenin içine yerleştirilmiş belirsiz olasılıklardan söz eder. Elektriğin bir şekilde üretilebileceği ve bir şekilde depolanabileceği çok açık. Ve bir şekilde ölçülmesi gerekiyor. Sıradan bir maddeyle aynı, örneğin yağ.

Ve maddelere benzetilerek, en küçük parçacıklarının (atomlarının) güvenle söylendiği maddeler Demokritos zamanından bu yana ve yükün kesinlikle benzer çok küçük "parçacıklardan" (bedenlerden) oluşması gerektiğine karar verdi. Büyük yüklü bir gövdedeki sayısı elektrik yükü miktarını verecektir.

Elektrik yükü - yükün korunumu yasası

Elbette o zamanlar, çok küçük yüklü bir vücutta bile bu tür kaç tane elektriksel "parçacığın" ortaya çıkabileceğini yaklaşık olarak hayal bile edemiyorlardı. Ancak pratik bir elektrik yükü birimine hâlâ ihtiyaç vardı. Ve onu icat etmeye başladılar. Daha sonra böyle bir birime adını veren kolye, görünüşe göre yüklerin büyüklüğünü deneyler yaptığı metal topları kullanarak ölçtü, ancak bir şekilde göreceli olarak. Benimkini açtım ünlü Coulomb yasası Burada cebirsel olarak, aralarında R mesafesi kadar mesafe olan iki q1 ve q2 yükü arasında etki eden kuvvetin, bunların çarpımı ile orantılı ve aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılı olduğunu yazdı.

Katsayı k etkileşimin gerçekleştiği ortama bağlıdır, ancak boşlukta birliğe eşittir.

Muhtemelen Kepler ve Newton'dan sonra bu tür şeyleri yapmak o kadar da zor olmadı. Mesafeyi ölçmek kolaydır. Bir topa diğerine dokunarak yükleri fiziksel olarak böldü. İki özdeş topta, eğer biri yüklüyse ve diğeri yüklü değilse, temas halinde yükün ikiye bölündüğü ve her iki topa da dağıldığı ortaya çıktı. Böylece orijinal bilinmeyen miktar q'nun kesirli değerlerini aldı.

Ders çalışıyor elektrik yüklerinin etkileşimi, toplar arasında farklı mesafelerde ölçümler yaptı, yüklü topların birbirini itmesiyle elde edilen burulma dengelerindeki sapmaları kaydetti. Görünen o ki, Coulomb'un kendisi yük ölçüm birimi olan "coulomb"u bilmediğinden ve bilemeyeceğinden, onun yasası cebir için saf bir zaferdi.

Bir diğer zafer ise, bu şekilde şarj edebildiği toplardaki aynı miktardaki q'nun toplam miktarının her zaman değişmeden kaldığını keşfetmesiydi. Bu nedenle açık yasayı yükün korunumu yasası olarak adlandırdı.

S = q 1 + q 2 + q 3 + … + q n

Bilim adamının doğruluğunu ve sabrını, ayrıca çalıştığı şeyin bir birimine sahip olmadan yasalarını ilan etme cesaretini takdir etmeliyiz.

Bir elektrik parçacığı - minimum ücret

Temel, yani en küçük elektrik yükünün bir elektron olduğunu ancak daha sonra fark ettiler. Sadece küçük bir kehribar parçası değil, aynı zamanda (neredeyse) bir madde bile olmayan, ancak herhangi bir maddi gövdede mutlaka mevcut olan, ifade edilemeyecek kadar küçük bir parçacık. Ve hatta her maddenin her atomunda. Ve sadece atomlarda değil, onların çevresinde de. Ve bunlar:

Atomlarda bulunanlara bağlı elektronlar denir.
ve etrafındakiler serbest elektronlardır.

Elektronlar bir atoma bağlıdır çünkü atom çekirdeği aynı zamanda yük parçacıkları da içerir - protonlar ve her proton kesinlikle bir elektronu kendine çekecektir. Aynen Coulomb kanununa göre.

Ve görebileceğiniz veya hissedebileceğiniz yük aşağıdakilerden kaynaklanır:

sürtünme,
tasarruf, birikim
Kimyasal reaksiyon,
elektromanyetik indüksiyon,

çeşitli yanlış anlaşılmalar nedeniyle atomlardan kopan serbest elektronlardan oluşur:

başka bir atomun çarpmasından (termal emisyon)
ışığın kuantumu (fotoemisyon) ve diğer nedenlerden dolayı

ve devasa makroskobik cisimlerin (örneğin kılların) içinde dolaşmak.

Elektronlar için nesnelerimizin gövdeleri gerçekten çok büyüktür. Bir birim yük (coulomb) yaklaşık olarak şu miktarda elektron içerir: 624.150.912.514.351.000'in biraz üzerinde. Kulağa şöyle geliyor: Bir coulomb elektrik yükünde 624 katrilyon 150 trilyon 912 milyar 514 milyon 351 bin elektron.

Ve kolye çok basit bir miktar ve bize yakın. Bir coulomb aynı yüktür İçinden geçen akım bir amperlik bir kuvvete sahipse, bir iletkenin kesitinden bir saniyede akar. Yani, her saniyede 1 amperde, sadece bu 624 katrilyon ... elektron telin kesiti boyunca titreşecek.

Elektronlar fiziksel bedenlerin içinde o kadar hareketli ve hızlı hareket ederler ki, düğmeye bastığımız anda ampulümüzü anında yakarlar. İşte bu nedenle elektriksel etkileşimimiz o kadar hızlıdır ki, her saniye "rekombinasyon" adı verilen olaylar meydana gelir. Kaçan elektron, elektronun az önce kaçtığı atomu bulur ve içinde boş yer kaplar.

Saniyedeki bu tür olayların sayısı da şu sıralar civarındadır... yani bunu zaten herkes hayal ediyor. Ve bu olaylar, elektronların atomlardan ayrılıp tekrar atomlara dönmesi sırasında sürekli olarak tekrarlanır. Kaçıp geri geliyorlar. Bu onların hayatıdır, bu olmadan var olamazlar. Ve ancak bu sayede elektrik var; hayatımızın, rahatlığımızın, beslenmemizin ve korumamızın bir parçası haline gelen sistem.

Mevcut yön. Bizim sorumluluğumuzda kim var?

Geriye kalan tek şey bu, herkesin bildiği ama hiçbir fizikçinin düzeltmek istemediği küçük bir merak.

Coulomb toplarıyla oyunlar oynadığında iki tür saldırı olduğunu gördüler. Ve aynı türden yükler birbirini iter, farklı türdeki yükler ise birbirini çeker. Bazılarının adını vermek doğaldı olumlu ve diğerleri olumsuz. Ve elektrik akımının çok olan yerden az olan yere doğru aktığını varsayalım. Yani artıdan eksiye. Bu yüzden nesiller boyu fizikçilerin aklında kaldı.

Ama sonra ilk keşfedilen elektronlar değil iyonlardı. Bunlar tam olarak elektronlarını kaybetmiş, teselli edilemeyen atomlardır. Çekirdeğinde "ekstra" bir proton bulunur ve bu nedenle yüklüdürler. Bunu keşfettiklerinde hemen iç çektiler ve dediler ki - işte burada, sen bizim pozitif yükümüzsün. Ve proton, pozitif yüklü bir parçacık olarak ün kazandı.

Daha sonra atomların çoğunlukla nötr olduğunu fark ettiler çünkü çekirdeğin elektrik yükü, çekirdeğin etrafında dönen elektron kabuklarının yüküyle dengeleniyordu. Yani atomun gezegen modelini oluşturdular. Ve ancak o zaman atomların (neredeyse) maddenin tamamını, katı kristal kafesini veya sıvı gövdesinin tüm kütlesini oluşturduğunu anladılar. Yani nötronlu protonlar atom çekirdeğinde sağlam bir şekilde oturur. Ve ışık ve hareketli elektronlar gibi emrinizde değil. Sonuç olarak, akım artıdan eksiye değil, tam tersine eksiden artıya akar.

Elektrik kelimesi, kehribarın Yunanca isminden gelmektedir. ελεκτρον .
Amber, iğne yapraklı ağaçların fosilleşmiş reçinesidir. Eskiler, kehribarı bir bez parçasıyla ovuşturursanız hafif nesneleri veya tozu çekeceğini fark ettiler. Bugün statik elektrik dediğimiz bu olgu, ebonit veya cam bir çubuğun ya da sadece plastik bir cetvelin bir bezle ovulmasıyla gözlemlenebilir.

Kağıt peçeteyle iyice ovulan plastik cetvel, küçük kağıt parçalarını çeker (Şekil 22.1). Saçınızı tararken veya naylon bluzunuzu veya gömleğinizi çıkarırken statik elektrik deşarjı görmüş olabilirsiniz. Araba koltuğundan kalktıktan veya sentetik halı üzerinde yürüdükten sonra metal kapı koluna dokunduğunuzda elektrik çarpması yaşamış olabilirsiniz. Tüm bu durumlarda nesne sürtünme yoluyla bir elektrik yükü kazanır; elektrifikasyonun sürtünmeyle oluştuğunu söylüyorlar.

Tüm elektrik yükleri aynı mıdır yoksa farklı türleri var mıdır? Aşağıdaki basit deneyle kanıtlanabilecek iki tür elektrik yükünün olduğu ortaya çıktı. Plastik bir cetveli ortasından bir ipliğe asın ve bir bez parçasıyla iyice ovalayın. Şimdi buna başka bir elektrikli cetvel getirirsek, yöneticilerin birbirini ittiğini göreceğiz (Şekil 22.2, a).
Aynı şekilde bir başka elektrikli cam çubuğu da birine getirerek itmelerini gözlemleyeceğiz (Şekil 22.2,6). Yüklü bir cam çubuk elektrikli bir plastik cetvele getirilirse çekilecektir (Şekil 22.2, c). Cetvelin cam çubuktan farklı türde bir yükü var gibi görünüyor.
Tüm yüklü nesnelerin iki kategoriye ayrıldığı deneysel olarak tespit edilmiştir: ya plastik tarafından çekilir ve cam tarafından itilir ya da tam tersine plastik tarafından itilir ve cam tarafından çekilir. İki tür yük var gibi görünüyor; aynı türden yükler birbirini itiyor ve farklı türden yükler çekiyor. Benzer yüklerin birbirini ittiğini, farklı yüklerin ise çektiğini söylüyoruz.

Amerikalı devlet adamı, filozof ve bilim adamı Benjamin Franklin (1706-1790) bu iki tür suçlamayı olumlu ve olumsuz olarak adlandırdı. Hangi ücretin aranacağı kesinlikle hiçbir fark yaratmadı;
Franklin, elektrikli bir cam çubuğun yükünün pozitif kabul edilmesini önerdi. Bu durumda plastik cetvelin (veya kehribarın) üzerinde görünen yük negatif olacaktır. Bu anlaşmaya bugün de uyulmaktadır.

Franklin'in elektrik teorisi aslında "tek akışkan" kavramıydı: Pozitif yük, belirli bir nesnedeki "elektrik sıvısının" normal içeriğinin üzerinde fazlalığı olarak görülüyordu, negatif yük ise eksiklik olarak görülüyordu. Franklin, bir süreç sonucunda bir cisimde belirli bir yük ortaya çıktığında, aynı miktarda zıt türden yükün eş zamanlı olarak başka bir cisimde de ortaya çıktığını savundu. Bu nedenle "pozitif" ve "negatif" isimleri cebirsel anlamda anlaşılmalıdır, böylece cisimlerin herhangi bir süreçte edindiği toplam yük her zaman sıfıra eşit olur.

Örneğin, plastik bir cetvel bir kağıt peçeteye sürtüldüğünde, cetvel negatif bir yük kazanır ve peçete de eşit bir pozitif yük kazanır. Yüklerin ayrımı vardır ancak toplamları sıfırdır.
Bu örnek, sağlam bir şekilde kurulmuş olan düzeni göstermektedir. elektrik yükünün korunumu kanunu, şöyle yazıyor:

Herhangi bir işlemden kaynaklanan toplam elektrik yükü sıfırdır.

Bu yasadan hiçbir zaman sapma gözlenmedi, bu nedenle enerjinin ve momentumun korunumu yasaları kadar sağlam bir şekilde kurulduğunu düşünebiliriz.

Atomlardaki elektrik yükleri

Elektrik yükünün varlığının nedeninin atomların kendisinde olduğu ancak geçen yüzyılda anlaşıldı. Daha sonra atomun yapısını ve onunla ilgili fikirlerin gelişimini daha detaylı tartışacağız. Burada elektriğin doğasını daha iyi anlamamıza yardımcı olacak ana fikirleri kısaca tartışacağız.

Modern kavramlara göre, bir atom (biraz basitleştirilmiş), bir veya daha fazla negatif yüklü elektronla çevrelenmiş, ağır, pozitif yüklü bir çekirdekten oluşur.
Normal durumda, bir atomdaki pozitif ve negatif yükler büyüklük bakımından eşittir ve atom bir bütün olarak elektriksel olarak nötrdür. Ancak bir atom bir veya daha fazla elektron kaybedebilir veya kazanabilir. O zaman yükü pozitif veya negatif olacaktır ve böyle bir atoma iyon denir.

Bir katıda çekirdekler titreşebilir ve sabit konumların yakınında kalarak bazı elektronlar tamamen serbestçe hareket edebilir. Sürtünme yoluyla elektriklenme, farklı maddelerdeki çekirdeklerin farklı kuvvetlerdeki elektronları tutmasıyla açıklanabilir.
Kağıt peçeteye sürtülen plastik cetvelin negatif yük alması, kağıt peçetedeki elektronların plastiğe göre daha az sıkı tutulduğu ve bir kısmının peçeteden cetvele aktarıldığı anlamına gelir. Peçetenin pozitif yükünün büyüklüğü, cetvelin aldığı negatif yüke eşittir.

Tipik olarak, sürtünmeyle elektriklenen nesneler yalnızca bir süreliğine yük tutar ve sonunda elektriksel olarak nötr duruma geri döner. Ücret nereye gidiyor? Havada bulunan su moleküllerine “boşalır”.
Gerçek şu ki, su molekülleri kutupsaldır: genel olarak elektriksel olarak nötr olmalarına rağmen, içlerindeki yük eşit şekilde dağılmamıştır (Şekil 22.3). Bu nedenle, elektrikli cetveldeki fazla elektronlar, su molekülünün pozitif yüklü bölgesine çekilerek havaya "boşalacak".
Öte yandan nesnenin pozitif yükü, havadaki su molekülleri tarafından zayıf bir şekilde tutulan elektronlar tarafından nötralize edilecektir. Kuru havalarda statik elektriğin etkisi çok daha belirgindir: Havada daha az su molekülü vardır ve yük o kadar hızlı akmaz. Nemli ve yağmurlu havalarda ürün şarjını uzun süre tutamaz.

Yalıtkanlar ve iletkenler

Biri yüksek yüklü, diğeri elektriksel açıdan nötr olan iki metal top olsun. Bunları örneğin bir demir çiviyle bağlarsak, yüksüz top hızla elektrik yükü kazanacaktır. Her iki topa aynı anda tahta bir çubuk veya bir lastik parçasıyla dokunursak, yüksüz olan top yüksüz kalacaktır. Demir gibi maddelere elektriğin iletkenleri denir; ahşap ve kauçuğa iletken olmayan veya yalıtkan maddeler denir.

Metaller genellikle iyi iletkenlerdir; Diğer maddelerin çoğu yalıtkandır (ancak yalıtkanlar elektriği biraz iletirler). İlginç bir şekilde, hemen hemen tüm doğal malzemeler bu iki tamamen farklı kategoriden birine girmektedir.
Bununla birlikte, ara (ama aynı zamanda keskin bir şekilde ayrılmış) kategoriye ait olan maddeler de vardır (bunların arasında silikon, germanyum ve karbonun da belirtilmesi gerekir). Bunlara yarı iletkenler denir.

Atom teorisi açısından bakıldığında, yalıtkanlardaki elektronlar çekirdeğe çok sıkı bağlanırken, iletkenlerde çok sayıda elektron çok zayıf bir şekilde bağlanır ve madde içinde serbestçe hareket edebilir.
Pozitif yüklü bir nesne bir iletkene yaklaştığında veya dokunduğunda, serbest elektronlar hızla pozitif yüke doğru hareket eder. Bir nesne negatif yüklüyse, elektronlar tam tersine ondan uzaklaşma eğilimindedir. Yarı iletkenlerde çok az serbest elektron vardır ve yalıtkanlarda neredeyse hiç yoktur.

Uyarılmış şarj. Elektroskop

Pozitif yüklü bir metal nesneyi başka bir (nötr) metal nesnenin yanına getirelim.

Temas üzerine, nötr bir nesnenin serbest elektronları pozitif yüklü bir nesneye çekilecek ve bir kısmı ona aktarılacaktır. İkinci nesne artık belirli sayıda negatif yüklü elektrondan yoksun olduğundan, pozitif bir yük kazanır. Bu işleme elektriksel iletkenlik nedeniyle elektrifikasyon denir.

Şimdi pozitif yüklü nesneyi nötr metal çubuğa, birbirine değmeyecek şekilde yaklaştıralım. Elektronlar metal çubuğu terk etmeyecek olsalar da yine de yüklü nesneye doğru hareket edeceklerdir; çubuğun karşı ucunda pozitif bir yük ortaya çıkacaktır (Şekil 22.4). Bu durumda metal çubuğun uçlarında bir yükün indüklendiği (veya indüklendiği) söylenir. Elbette yeni yükler ortaya çıkmıyor: Yükler basitçe ayrışıyor, ancak genel olarak çubuk elektriksel olarak nötr kalıyor. Ancak şimdi çubuğu çapraz olarak ortasından kesersek, biri negatif, diğeri pozitif yüklü iki yüklü nesne elde ederiz.

Ayrıca, Şekil 2'de gösterildiği gibi, metal bir nesneyi bir tel ile zemine (veya örneğin toprağa giden bir su borusuna) bağlayarak da yük verebilirsiniz. 22.5, a. Konunun temellendirildiği söyleniyor. Dünya, muazzam boyutundan dolayı elektronları kabul eder ve verir; şarj deposu görevi görür. Yüklü, örneğin negatif bir nesneyi metalin yakınına getirirseniz, metalin serbest elektronları itilecek ve birçoğu tel boyunca zemine doğru ilerleyecektir (Şekil 22.5,6). Metal pozitif yüklenecektir. Şimdi telin bağlantısını keserseniz, metal üzerinde indüklenen pozitif yük kalacaktır. Ancak bunu negatif yüklü nesne metalden çıkarıldıktan sonra yaparsanız, tüm elektronların geri dönme zamanı olacak ve metal elektriksel olarak nötr kalacaktır.

Elektrik yükünü tespit etmek için bir elektroskop (veya basit bir elektrometre) kullanılır.

Olarak Şekil l'de görülebilir. 22.6, içinde genellikle altından yapılmış iki hareketli yaprağın bulunduğu bir gövdeden oluşur. (Bazen sadece bir kanat hareketli hale getirilir.) Yapraklar, gövdeden izole edilmiş ve dışta metal bir top ile biten metal bir çubuğa monte edilir. Yüklü bir nesneyi topa yaklaştırdığınızda, çubukta bir yük ayrımı meydana gelir (Şekil 22.7, a), şekilde gösterildiği gibi yaprakların benzer şekilde yüklü olduğu ve birbirini ittiği ortaya çıkar.

Çubuğu elektriksel iletkenlik nedeniyle tamamen şarj edebilirsiniz (Şekil 22.7, b). Her durumda, yük ne kadar büyük olursa, yapraklar o kadar fazla ayrışır.

Bununla birlikte, yükün işaretinin bu şekilde belirlenemeyeceğine dikkat edin: Negatif bir yük, yaprakları eşit bir pozitif yük ile tam olarak aynı mesafeye ayıracaktır. Yine de, yükün işaretini belirlemek için bir elektroskop kullanılabilir, bunun için önce çubuğa, örneğin negatif bir yük verilmelidir (Şekil 22.8, a). Şimdi elektroskop topuna negatif yüklü bir nesne getirirseniz (Şekil 22.8,6), o zaman ek elektronlar yapraklara doğru hareket edecek ve bunlar daha da uzaklaşacaktır. Aksine, topa pozitif bir yük getirilirse, negatif yükleri azalacağından elektronlar yapraklardan uzaklaşacak ve yaklaşacaktır (Şekil 22.8, c).

Elektroskop, elektrik mühendisliğinin şafağında yaygın olarak kullanıldı. Çok hassas modern elektrometreler, elektronik devreleri kullanırken aynı prensipte çalışır.

Bu yayın D. Giancoli'nin kitabındaki materyallere dayanmaktadır. "İki ciltte Fizik" 1984 Cilt 2.

Devam edecek. Kısaca aşağıdaki yayın hakkında:

Güç F Yüklü bir cismin başka bir yüklü cisim üzerinde hareket ettiği yüklerin çarpımı ile orantılıdır Q 1 ve Q 2 ve uzaklığın karesiyle ters orantılı R onların arasında.

Yorum ve önerileriniz kabul edilir ve memnuniyetle karşılanır!

Elektrik mühendisliği hakkında özet

Tamamlayan: Agafonov Roman

Luga Tarımsal Endüstri Koleji

Ücretin her bakımdan tatmin edici kısa bir tanımını yapmak mümkün değildir. Atom, sıvı kristaller, moleküllerin hıza göre dağılımı vb. gibi çok karmaşık oluşum ve süreçlere anlaşılır açıklamalar bulmaya alışkınız. Ancak günümüz bilimine göre herhangi bir iç mekanizmadan yoksun, daha basit kavramlara bölünemeyen en temel, temel kavramlar artık tatmin edici bir şekilde kısaca açıklanamaz. Özellikle nesneler doğrudan duyularımız tarafından algılanmıyorsa. Elektrik yükünün ifade ettiği bu temel kavramlardır.

Öncelikle elektrik yükünün ne olduğunu değil, şu ifadenin arkasında neyin saklı olduğunu bulmaya çalışalım: Bu cisim veya parçacık bir elektrik yüküne sahiptir.

Tüm cisimlerin, daha basit (bilimin artık bildiği kadarıyla) parçacıklara bölünemeyen küçük parçacıklardan oluştuğunu ve bu nedenle bunlara temel adı verildiğini biliyorsunuz. Tüm temel parçacıkların kütlesi vardır ve bu nedenle birbirlerini çekerler. Evrensel çekim yasasına göre, aralarındaki mesafe arttıkça çekim kuvveti nispeten yavaş bir şekilde azalır: mesafenin karesiyle ters orantılıdır. Ek olarak, temel parçacıkların çoğu, hepsi olmasa da, mesafenin karesiyle ters orantılı olarak azalan bir kuvvetle birbirleriyle etkileşime girme yeteneğine sahiptir, ancak bu kuvvet, yerçekimi kuvvetinden çok daha büyüktür. . Böylece, Şekil 1'de şematik olarak gösterilen hidrojen atomunda elektron, çekim kuvvetinden 1039 kat daha büyük bir kuvvetle çekirdeğe (proton) çekilir.

Parçacıklar birbirleriyle, mesafe arttıkça yavaş yavaş azalan ve yerçekimi kuvvetinden kat kat daha büyük kuvvetlerle etkileşime giriyorsa, bu parçacıkların elektrik yüküne sahip olduğu söylenir. Parçacıkların kendilerine yüklü denir. Elektrik yükü olmayan parçacıklar vardır, ancak parçacık olmadan elektrik yükü yoktur.

Yüklü parçacıklar arasındaki etkileşimlere elektromanyetik denir. Elektronların ve protonların elektriksel olarak yüklü olduğunu söylediğimizde, bu onların belirli bir türde (elektromanyetik) etkileşime girebilecekleri anlamına gelir, başka bir şey değil. Parçacıkların yükünün olmaması, bu tür etkileşimleri tespit edemediği anlamına gelir. Kütlenin yerçekimsel etkileşimlerin yoğunluğunu belirlemesi gibi, elektrik yükü de elektromanyetik etkileşimlerin yoğunluğunu belirler. Elektrik yükü, temel parçacıkların çevredeki dünyadaki davranışlarını belirleyen ikinci (kütleden sonra) en önemli özelliğidir.

Böylece

Elektrik yükü, parçacıkların veya cisimlerin elektromanyetik kuvvet etkileşimlerine girme özelliğini karakterize eden fiziksel bir skaler miktardır.

Elektrik yükü q veya Q harfleriyle sembolize edilir.

Tıpkı mekanikte, birçok problemin çözümünü önemli ölçüde basitleştirmeyi mümkün kılan maddi nokta kavramının sıklıkla kullanılması gibi, yüklerin etkileşimini incelerken nokta yükü kavramı etkilidir. Nokta yükü, boyutları bu gövdeden gözlem noktasına ve diğer yüklü cisimlere olan mesafeden önemli ölçüde daha az olan yüklü bir cisimdir. Özellikle, iki noktasal yükün etkileşimi hakkında konuşurlarsa, söz konusu iki yüklü cisim arasındaki mesafenin doğrusal boyutlarından önemli ölçüde daha büyük olduğunu varsayarlar.

Temel bir parçacığın elektrik yükü, parçacıkta ondan ayrılabilecek, bileşen parçalarına ayrılabilecek ve yeniden birleştirilebilecek özel bir "mekanizma" değildir. Bir elektron ve diğer parçacıklar üzerinde bir elektrik yükünün varlığı, yalnızca aralarında belirli etkileşimlerin varlığı anlamına gelir.

Doğada zıt işaretli yüklere sahip parçacıklar vardır. Protonun yüküne pozitif, elektronun yüküne ise negatif denir. Bir parçacık üzerindeki yükün pozitif işareti elbette onun herhangi bir özel avantajı olduğu anlamına gelmez. İki işaretli yüklerin eklenmesi, yüklü parçacıkların hem çekebildiği hem de itebildiği gerçeğini ifade eder. Yük işaretleri aynıysa parçacıklar birbirini iter, yük işaretleri farklıysa çeker.

Şu anda iki tür elektrik yükünün varlığının nedenlerine ilişkin bir açıklama bulunmamaktadır. Her durumda, pozitif ve negatif yükler arasında hiçbir temel fark bulunmaz. Parçacıkların elektrik yüklerinin işaretleri ters yönde değişseydi, doğadaki elektromanyetik etkileşimlerin doğası değişmezdi.

Pozitif ve negatif yükler evrende çok iyi dengelenmiştir. Ve eğer Evren sonluysa, o zaman toplam elektrik yükü büyük ihtimalle sıfıra eşit olacaktır.

En dikkat çekici şey, tüm temel parçacıkların elektrik yükünün kesinlikle aynı büyüklükte olmasıdır. Tüm yüklü temel parçacıkların sahip olduğu, temel adı verilen bir minimum yük vardır. Yük, proton gibi pozitif veya elektron gibi negatif olabilir, ancak yük modülü her durumda aynıdır.

Yükün bir kısmını örneğin bir elektrondan ayırmak imkansızdır. Bu belki de en şaşırtıcı şey. Hiçbir modern teori, tüm parçacıkların yüklerinin neden aynı olduğunu açıklayamaz ve minimum elektrik yükünün değerini hesaplayamaz. Çeşitli deneyler kullanılarak deneysel olarak belirlenir.

1960'larda, yeni keşfedilen temel parçacıkların sayısı endişe verici derecede artmaya başladıktan sonra, güçlü etkileşime giren tüm parçacıkların kompozit olduğu varsayıldı. Daha temel parçacıklara kuark adı verildi. Çarpıcı olan şey, kuarkların kesirli bir elektrik yüküne sahip olmalarıydı: temel yükün 1/3'ü ve 2/3'ü. Proton ve nötron oluşturmak için iki tür kuark yeterlidir. Ve görünüşe göre maksimum sayıları altıyı geçmiyor.

Kaçınılmaz yük sızıntısı nedeniyle, uzunluk standardına (bir metre) benzer şekilde, bir elektrik yükü biriminin makroskobik bir standardını oluşturmak imkansızdır. Bir elektronun yükünü tek olarak almak doğal olacaktır (bu artık atom fiziğinde yapılmaktadır). Ancak Coulomb'un zamanında doğadaki elektronların varlığı henüz bilinmiyordu. Ayrıca elektronun yükü çok küçüktür ve bu nedenle standart olarak kullanılması zordur.

Uluslararası Birim Sisteminde (SI), yük birimi coulomb, akım birimi kullanılarak belirlenir:

1 coulomb (C), 1 A akımda bir iletkenin kesitinden 1 saniyede geçen yüktür.

1 C'lik yük çok büyüktür. 1 km mesafedeki bu tür iki yük, dünyanın 1 ton ağırlığındaki bir yükü çektiği kuvvetten biraz daha az bir kuvvetle birbirini itecektir.Bu nedenle, küçük bir cisme (yaklaşık) 1 C'lik bir yük vermek imkansızdır. birkaç metre boyutunda). Birbirini iten yüklü parçacıklar böyle bir cisim üzerinde kalamazlar. Doğada bu koşullar altında Coulomb itmesini telafi edebilecek başka hiçbir kuvvet yoktur. Ancak genel olarak nötr olan bir iletkende 1 C'lik yükü harekete geçirmek zor değildir. Aslında, 127 V voltajda 100 W gücünde sıradan bir ampulde, 1 A'dan biraz daha az bir akım kurulur. Aynı zamanda, 1 saniyede neredeyse 1 C'ye eşit bir yük çaprazdan geçer. -iletkenin bölümü.

Elektrik yüklerini tespit etmek ve ölçmek için bir elektrometre kullanılır. Elektrometre, metal bir çubuk ve yatay bir eksen etrafında dönebilen bir ibreden oluşur (Şekil 2). Oklu çubuk, pleksiglas bir manşona sabitlenir ve cam kapaklarla kapatılmış silindirik bir metal kasaya yerleştirilir.

Elektrometrenin çalışma prensibi. Pozitif yüklü çubuğu elektrometre çubuğuna dokunduralım. Elektrometre iğnesinin belli bir açı kadar saptığını göreceğiz (bkz. Şekil 2). Okun dönüşü, yüklü bir cismin elektrometre çubuğuna temas etmesi durumunda elektrik yüklerinin ok ve çubuk boyunca dağıtılmasıyla açıklanmaktadır. Çubuk ve ibre üzerindeki benzer elektrik yükleri arasında etki eden itme kuvvetleri ibrenin dönmesine neden olur. Ebonit çubuğa tekrar elektrik verelim ve elektrometre çubuğuna tekrar dokunalım. Deneyimler, çubuk üzerindeki elektrik yükünün artmasıyla okun dikey konumdan sapma açısının arttığını göstermektedir. Sonuç olarak, elektrometre iğnesinin sapma açısına göre, elektrometre çubuğuna aktarılan elektrik yükünün değeri değerlendirilebilir.

Bilinen tüm deneysel gerçeklerin toplamı, yükün aşağıdaki özelliklerini vurgulamamızı sağlar:

Geleneksel olarak pozitif ve negatif olarak adlandırılan iki tür elektrik yükü vardır. Pozitif yüklü cisimler, diğer yüklü cisimler üzerinde ipek ile sürtünmeyle elektriklenen camla aynı şekilde etki gösteren cisimlerdir. Yünün sürtünmesiyle elektriklenen ebonit gibi davranan cisimlere negatif yüklü denir. Camdan kaynaklanan yükler için "pozitif", ebonitten kaynaklanan yükler için "negatif" adının seçimi tamamen rastgeledir.

Yükler bir vücuttan diğerine (örneğin doğrudan temas yoluyla) aktarılabilir. Vücut kütlesinin aksine, elektrik yükü belirli bir cismin ayrılmaz bir özelliği değildir. Aynı vücut farklı koşullar altında farklı yüklere sahip olabilir.

Elektrik yükü, parçacıkların veya cisimlerin elektromanyetik kuvvet etkileşimlerine girme özelliğini karakterize eden fiziksel bir niceliktir. El z. genellikle q veya Q harfleriyle gösterilir. Bilinen tüm deneysel gerçeklerin toplamı, aşağıdaki sonuçları çıkarmamızı sağlar:

Geleneksel olarak pozitif ve negatif olarak adlandırılan iki tür elektrik yükü vardır.

Benzer yükler iter, farklı yükler çeker. Bu aynı zamanda elektromanyetik kuvvetler ile yerçekimsel kuvvetler arasındaki temel farkı da ortaya koymaktadır. Yerçekimi kuvvetleri her zaman çekici kuvvetlerdir.

Doğanın temel yasalarından biri deneysel olarak belirlenmiş olandır. elektrik yükünün korunumu kanunu .

Yalıtılmış bir sistemde, tüm cisimlerin yüklerinin cebirsel toplamı sabit kalır:

Q 1 + Q 2 + Q 3 + ... +qn= sabit

Elektrik yükünün korunumu yasası, kapalı bir cisimler sisteminde yalnızca bir işaretin yükünün yaratılması veya kaybolması süreçlerinin gözlemlenemeyeceğini belirtir.

Modern bakış açısına göre yük taşıyıcıları temel parçacıklardır. Tüm sıradan cisimler, pozitif yüklü protonlar, negatif yüklü elektronlar ve nötr parçacıklar - nötronlar içeren atomlardan oluşur. Protonlar ve nötronlar atom çekirdeğinin bir parçasıdır, elektronlar atomların elektron kabuğunu oluşturur. Proton ve elektronun elektrik yükleri büyüklük bakımından tamamen aynı ve temel yüke eşittir. e.

Nötr bir atomda çekirdekteki proton sayısı kabuktaki elektron sayısına eşittir. Bu numara denir atomik numara . Belirli bir maddenin atomu bir veya daha fazla elektron kaybedebilir veya fazladan bir elektron kazanabilir. Bu durumlarda nötr atom pozitif veya negatif yüklü bir iyona dönüşür.

Yük, bir cisimden diğerine yalnızca tam sayıda temel yük içeren kısımlar halinde aktarılabilir. Böylece vücudun elektrik yükü ayrık miktar:

Yalnızca ayrık bir değer dizisi alabilen fiziksel büyüklüklere denir nicemlenmiş . Temel ücret e elektrik yükünün kuantum (en küçük kısmı) 'dır. Temel parçacıkların modern fiziğinde, kuarkların - kesirli yüke sahip parçacıkların - varlığının varsayıldığına dikkat edilmelidir. Bununla birlikte, kuarklar henüz serbest durumda gözlemlenmemiştir.

Ortak laboratuvar deneylerinde, elektrometre - metal bir çubuk ve yatay bir eksen etrafında dönebilen bir işaretçiden oluşan bir cihaz.

Elektrometre oldukça kaba bir alettir; yükler arasındaki etkileşim kuvvetlerinin incelenmesine izin vermez. Sabit yüklerin etkileşimi kanunu ilk olarak 1785 yılında Fransız fizikçi C. Coulomb tarafından keşfedildi. Coulomb deneylerinde yüklü topların çekme ve itme kuvvetlerini kendi tasarladığı bir cihaz olan bir burulma dengesi kullanarak ölçtü (Şekil 1.1.2). ), son derece yüksek hassasiyetle ayırt edildi. Örneğin, denge çubuğu 10 – 9 N düzeyindeki bir kuvvetin etkisi altında 1° döndürülmüştür.

Ölçüm fikri, Coulomb'un, yüklü bir topun tam olarak aynı yüksüz topla temas ettirilmesi durumunda, ilkinin yükünün bunlar arasında eşit olarak bölüneceği yönündeki parlak tahminine dayanıyordu. Böylece topun yükünün iki, üç vb. kez değişmesinin bir yolu gösterildi. Coulomb'un deneylerinde boyutları aralarındaki mesafeden çok daha küçük olan toplar arasındaki etkileşim ölçüldü. Bu tür yüklü cisimlere genellikle denir puan ücretleri.

Nokta yükü, bu problem koşullarında boyutları ihmal edilebilecek yüklü bir cisimdir.

Ayrıca orada: doğrusal yük t(tau)=dq/dl, l-uzunluk, ipliğin dq yükü

Yüzey yükü: σ =dq/ds s-yüzey alanı (hücre/m 2)

Hacim yükü p(ro)=dq/dv (hücre/m3)

Etkileşim kuvvetleri Newton'un üçüncü yasasına uyar: Bunlar aynı yük işaretlerine sahip itici kuvvetler ve farklı işaretlere sahip çekici kuvvetlerdir (Şekil 1.1.3). Sabit elektrik yüklerinin etkileşimine denir elektrostatik veya Coulomb etkileşim. Coulomb etkileşimini inceleyen elektrodinamik dalına ne ad verilir? elektrostatik .

Coulomb kanunu nokta yüklü cisimler için geçerlidir. Uygulamada Coulomb yasası, yüklü cisimlerin boyutları aralarındaki mesafeden çok daha küçükse tam olarak karşılanır.

Orantılılık faktörü k Coulomb yasasında birim sisteminin seçimine bağlıdır. Uluslararası SI Sisteminde ücret birimi şu şekilde alınır: kolye(CI).

Kolye 1 A akımda bir iletkenin kesitinden 1 saniyede geçen yüktür. SI'daki akımın birimi (amper), uzunluk, zaman ve kütle birimleriyle birlikte temel ölçü birimi.

Katsayı k SI sisteminde genellikle şu şekilde yazılır:

Deneyimler Coulomb etkileşim kuvvetlerinin süperpozisyon ilkesine uyduğunu göstermektedir.

Yüklü bir cisim aynı anda birden fazla yüklü cisimle etkileşirse, o zaman belirli bir cisme etki eden sonuçta ortaya çıkan kuvvet, bu cisme diğer tüm yüklü cisimlerden etki eden kuvvetlerin vektör toplamına eşittir.

Süperpozisyon ilkesi doğanın temel bir kanunudur. Bununla birlikte, sonlu büyüklükteki yüklü cisimlerin (örneğin, iki iletken yüklü top 1 ve 2) etkileşiminden bahsederken kullanımı biraz dikkatli olmayı gerektirir. İki yüklü toptan oluşan bir sisteme üçüncü bir yüklü top getirilirse, 1 ile 2 arasındaki etkileşim değişecektir. şarjın yeniden dağıtımı.

Süperpozisyon ilkesi şunu belirtir: verilen (sabit) yük dağılımı tüm cisimlerde, herhangi iki cisim arasındaki elektrostatik etkileşim kuvvetleri diğer yüklü cisimlerin varlığına bağlı değildir.