Ի՞նչն է որոշում մասնիկների կողմից փոխանցվող ընդհանուր լիցքը: Էլեկտրական լիցքը մեծություն կամ մասնիկ է և ինչով է այն չափվում: Ինչպե՞ս է չափվում լիցքը:

« Ֆիզիկա - 10-րդ դասարան»

Նախ դիտարկենք ամենապարզ դեպքը, երբ էլեկտրական լիցքավորված մարմինները գտնվում են հանգստի վիճակում։

Էլեկտրադինամիկայի այն ճյուղը, որը նվիրված է էլեկտրական լիցքավորված մարմինների հավասարակշռության պայմանների ուսումնասիրությանը, կոչվում է. էլեկտրաստատիկ.

Ի՞նչ է էլեկտրական լիցքը:
Ի՞նչ մեղադրանքներ կան:

Բառերով էլեկտրականություն, էլեկտրական լիցք, էլեկտրական հոսանքդուք բազմիցս հանդիպել եք և հասցրել եք ընտելանալ նրանց: Բայց փորձեք պատասխանել հարցին. «Ի՞նչ է էլեկտրական լիցքը»: Հայեցակարգն ինքնին գանձել- սա հիմնական, առաջնային հայեցակարգ է, որը չի կարող կրճատվել մեր գիտելիքների զարգացման ներկա մակարդակում ավելի պարզ, տարրական հասկացությունների:

Եկեք նախ փորձենք պարզել, թե ինչ է նշանակում «Այս մարմինը կամ մասնիկը էլեկտրական լիցք ունի» արտահայտությունը:

Բոլոր մարմինները կառուցված են ամենափոքր մասնիկներից, որոնք անբաժանելի են ավելի պարզների և, հետևաբար, կոչվում են. տարրական.

Տարրական մասնիկներն ունեն զանգված և դրա շնորհիվ նրանք ձգվում են միմյանց՝ համաձայն համընդհանուր ձգողության օրենքի։ Քանի որ մասնիկների միջև հեռավորությունը մեծանում է, գրավիտացիոն ուժը նվազում է այս հեռավորության քառակուսու հետ հակադարձ համամասնությամբ: Տարրական մասնիկների մեծ մասը, թեև ոչ բոլորը, նույնպես կարող են փոխազդել միմյանց հետ մի ուժով, որը նույնպես նվազում է հեռավորության քառակուսու հակադարձ համամասնությամբ, բայց այդ ուժը շատ անգամ ավելի մեծ է, քան ձգողականության ուժը:

Այսպիսով, ջրածնի ատոմում, որը սխեմատիկորեն ներկայացված է Նկար 14.1-ում, էլեկտրոնը ձգվում է դեպի միջուկը (պրոտոն) 10 39 անգամ ավելի մեծ ուժով, քան գրավիտացիոն ձգողության ուժը:

Եթե ​​մասնիկները փոխազդում են միմյանց հետ ուժերով, որոնք մեծանում են հեռավորության վրա, ինչպես համընդհանուր ձգողության ուժերը, բայց շատ անգամ գերազանցում են գրավիտացիոն ուժերը, ապա այդ մասնիկները կոչվում են էլեկտրական լիցք: Մասնիկներն իրենք են կոչվում գանձվում է.

Առանց էլեկտրական լիցքի մասնիկներ կան, բայց առանց մասնիկի էլեկտրական լիցք չկա։

Լիցքավորված մասնիկների փոխազդեցությունը կոչվում է էլեկտրամագնիսական.

Էլեկտրական լիցքը որոշում է էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունների ինտենսիվությունը, ինչպես զանգվածը որոշում է գրավիտացիոն փոխազդեցությունների ինտենսիվությունը։

Տարրական մասնիկի էլեկտրական լիցքը մասնիկի մեջ հատուկ մեխանիզմ չէ, որը կարող է հեռացվել դրանից, տարրալուծվել իր բաղադրիչ մասերի և նորից հավաքվել: Էլեկտրոնի և այլ մասնիկների վրա էլեկտրական լիցքի առկայությունը միայն նշանակում է նրանց միջև որոշակի ուժային փոխազդեցությունների առկայություն:

Մենք, ըստ էության, ոչինչ չգիտենք լիցքի մասին, եթե չգիտենք այդ փոխազդեցության օրենքները: Փոխազդեցության օրենքների իմացությունը պետք է ներառվի լիցքավորման մասին մեր պատկերացումներում: Այս օրենքները պարզ չեն, և դրանք մի քանի բառով ուրվագծել հնարավոր չէ։ Հետևաբար, անհնար է տալ հայեցակարգի բավականաչափ բավարար համառոտ սահմանում էլեկտրական լիցք.

Էլեկտրական լիցքերի երկու նշան.

Բոլոր մարմիններն ունեն զանգված և հետևաբար ձգում են միմյանց: Լիցքավորված մարմինները կարող են և՛ գրավել, և՛ վանել միմյանց։ Ձեզ ծանոթ այս ամենակարեւոր փաստը նշանակում է, որ բնության մեջ կան հակառակ նշանների էլեկտրական լիցքերով մասնիկներ. Նույն նշանի լիցքերի դեպքում մասնիկները վանում են, իսկ տարբեր նշանների դեպքում՝ ձգում։

Տարրական մասնիկների լիցք - պրոտոններ, որոնք բոլոր ատոմային միջուկների մաս են կազմում, կոչվում են դրական, իսկ լիցքը էլեկտրոններ- բացասական: Դրական և բացասական լիցքերի միջև ներքին տարբերություններ չկան: Եթե ​​մասնիկների լիցքերի նշանները հակադարձ լինեին, ապա էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունների բնույթն ընդհանրապես չէր փոխվի։

Տարրական լիցքավորում.

Բացի էլեկտրոններից և պրոտոններից, կան լիցքավորված տարրական մասնիկների մի քանի այլ տեսակներ: Բայց միայն էլեկտրոններն ու պրոտոնները կարող են գոյություն ունենալ ազատ վիճակում անորոշ ժամանակով: Մնացած լիցքավորված մասնիկները ապրում են վայրկյանի մեկ միլիոներորդից պակաս: Նրանք ծնվում են արագ տարրական մասնիկների բախումների ժամանակ և, գոյություն ունենալով աննշան կարճ ժամանակ, քայքայվում են՝ վերածվելով այլ մասնիկների։ Այս մասնիկներին կծանոթանաք 11-րդ դասարանում։

Էլեկտրական լիցք չունեցող մասնիկները ներառում են նեյտրոն. Նրա զանգվածը միայն մի փոքր ավելի է պրոտոնի զանգվածից։ Նեյտրոնները պրոտոնների հետ միասին կազմում են ատոմային միջուկը։ Եթե ​​տարրական մասնիկը լիցք ունի, ապա դրա արժեքը խիստ սահմանված է։

Լիցքավորված մարմիններԲնության մեջ էլեկտրամագնիսական ուժերը հսկայական դեր են խաղում այն ​​պատճառով, որ բոլոր մարմինները պարունակում են էլեկտրական լիցքավորված մասնիկներ: Ատոմների բաղկացուցիչ մասերը՝ միջուկները և էլեկտրոնները, ունեն էլեկտրական լիցք։

Մարմինների միջև էլեկտրամագնիսական ուժերի անմիջական ազդեցությունը չի հայտնաբերվում, քանի որ մարմիններն իրենց նորմալ վիճակում էլեկտրականորեն չեզոք են:

Ցանկացած նյութի ատոմը չեզոք է, քանի որ նրանում էլեկտրոնների թիվը հավասար է միջուկի պրոտոնների թվին: Դրական և բացասաբար լիցքավորված մասնիկները միացված են միմյանց էլեկտրական ուժերով և ձևավորում են չեզոք համակարգեր։

Մակրոսկոպիկ մարմինը էլեկտրական լիցքավորված է, եթե այն պարունակում է տարրական մասնիկների ավելցուկ՝ լիցքի որևէ նշանով: Այսպիսով, մարմնի բացասական լիցքը պայմանավորված է պրոտոնների քանակի համեմատ էլեկտրոնների ավելցուկով, իսկ դրական լիցքը՝ էլեկտրոնների պակասով։

Էլեկտրական լիցքավորված մակրոսկոպիկ մարմին ստանալու, այսինքն՝ էլեկտրականացնելու համար անհրաժեշտ է բացասական լիցքի մի մասը առանձնացնել դրա հետ կապված դրական լիցքից կամ բացասական լիցքը փոխանցել չեզոք մարմնին։

Դա կարելի է անել՝ օգտագործելով շփում: Եթե ​​դուք սանր եք անցկացնում չոր մազերի միջով, ապա ամենաշարժական լիցքավորված մասնիկների մի փոքր մասը՝ էլեկտրոնները, մազից կտեղափոխվեն սանր և բացասական լիցքավորվեն, իսկ մազերը դրական լիցքավորվեն:

Էլեկտրաֆիկացման ժամանակ գանձումների հավասարությունը

Փորձի օգնությամբ կարելի է ապացուցել, որ շփման միջոցով էլեկտրականանալիս երկու մարմիններն էլ ձեռք են բերում հակառակ նշանի լիցքեր, բայց մեծությամբ հավասար։

Վերցնենք էլեկտրաչափ, որի ձողի վրա անցք ունեցող մետաղյա գունդ է, իսկ երկար բռնակներով երկու թիթեղ՝ մեկը կարծր ռետինից, մյուսը՝ պլեքսիգլասից։ Իրար քսվելիս թիթեղները էլեկտրականանում են։

Թիթեղներից մեկը ներս բերենք գնդի՝ առանց դրա պատերին դիպչելու։ Եթե ​​թիթեղը դրական լիցքավորված է, ապա էլեկտրոմետրի ասեղից և ձողից էլեկտրոնների մի մասը կձգվի դեպի թիթեղը և կհավաքվի ոլորտի ներքին մակերեսին։ Միաժամանակ սլաքը դրական լիցքավորվելու է և կլիցքավորվի էլեկտրամետրի ձողից (նկ. 14.2, ա):

Եթե ​​մեկ այլ թիթեղ բերեք ոլորտի ներս՝ նախ հանելով առաջինը, ապա ոլորտի և ձողի էլեկտրոնները կքշվեն թիթեղից և ավելցուկով կկուտակվեն սլաքի վրա։ Դա կհանգեցնի նրան, որ սլաքը կշեղվի ձողից և նույն անկյան տակ, ինչ առաջին փորձի ժամանակ:

Երկու թիթեղներն էլ գնդիկի ներսում իջեցնելով, մենք ընդհանրապես չենք հայտնաբերի սլաքի որևէ շեղում (նկ. 14.2, բ): Սա ապացուցում է, որ թիթեղների լիցքերը մեծությամբ հավասար են, իսկ նշանով՝ հակառակ։

Մարմինների էլեկտրիֆիկացում և դրա դրսևորումները.Սինթետիկ գործվածքների շփման ժամանակ տեղի է ունենում զգալի էլեկտրաֆիկացում։ Երբ չոր օդում հանում եք սինթետիկ նյութից պատրաստված վերնաշապիկը, դուք կարող եք լսել բնորոշ ճռռոց: Մանր կայծերը ցատկում են քսվող մակերեսների լիցքավորված տարածքների միջև:

Տպարաններում տպագրության ժամանակ թուղթը էլեկտրաֆիկացվում է, իսկ թերթերը կպչում են իրար։ Որպեսզի դա տեղի չունենա, լիցքաթափման համար օգտագործվում են հատուկ սարքեր: Սակայն սերտ շփման մեջ գտնվող մարմինների էլեկտրիֆիկացումը երբեմն օգտագործվում է, օրինակ, տարբեր էլեկտրապատճենահանման կայանքներում և այլն:

Էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքը.

Թիթեղների էլեկտրաֆիկացման փորձը ցույց է տալիս, որ շփման միջոցով էլեկտրաֆիկացման ժամանակ տեղի է ունենում առկա լիցքերի վերաբաշխում նախկինում չեզոք մարմինների միջև։ Էլեկտրոնների փոքր մասը տեղափոխվում է մի մարմնից մյուսը: Այս դեպքում նոր մասնիկներ չեն առաջանում, իսկ նախկինում գոյություն ունեցողները չեն անհետանում։

Երբ մարմինները էլեկտրիֆիկացված են, էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքը. Այս օրենքը գործում է այն համակարգի համար, որտեղ լիցքավորված մասնիկները դրսից չեն մտնում և որտեղից չեն հեռանում, այսինքն. մեկուսացված համակարգ.

Մեկուսացված համակարգում բոլոր մարմինների լիցքերի հանրահաշվական գումարը պահպանվում է։

q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = կոնստ. (14.1)

որտեղ q 1, q 2 և այլն առանձին լիցքավորված մարմինների մեղադրանքներն են:

Լիցքի պահպանման օրենքը խոր իմաստ ունի. Եթե ​​լիցքավորված տարրական մասնիկների թիվը չի փոխվում, ապա լիցքի պահպանման օրենքի կատարումն ակնհայտ է։ Բայց տարրական մասնիկները կարող են փոխակերպվել միմյանց, ծնվել ու անհետանալ՝ կյանք տալով նոր մասնիկների։

Այնուամենայնիվ, բոլոր դեպքերում լիցքավորված մասնիկները ծնվում են միայն զույգերով՝ նույն մեծության և հակառակ նշանով լիցքերով. Լիցքավորված մասնիկները նույնպես անհետանում են միայն զույգերով՝ վերածվելով չեզոքների։ Եվ այս բոլոր դեպքերում լիցքերի հանրահաշվական գումարը մնում է նույնը։

Լիցքի պահպանման օրենքի վավերականությունը հաստատվում է տարրական մասնիկների մեծ թվով փոխակերպումների դիտարկումներով։ Այս օրենքը արտահայտում է էլեկտրական լիցքի ամենահիմնական հատկություններից մեկը։ Մեղադրանքը պահելու պատճառը դեռևս հայտնի չէ։

Յուրաքանչյուր մարդ ծանոթ է այն իրավիճակին, երբ ձեռքով առարկային դիպչելով՝ թեթև քորոց է զգում, երբեմն նույնիսկ թույլ ճաքի ձայն է լսում։ Հաճախ ասում են, որ առարկան «ցնցում է» այն էլեկտրիֆիկացված. Այդ ամենը էլեկտրական լիցքի պատճառով է:

Լիցքավորում - ինչ է դա:

Էլեկտրական լիցքը ֆիզիկական մեծություն է։ Էլեկտրական լիցքավորված մարմինն ունակ է առաջացնել էլեկտրամագնիսական դաշտ՝ այլ մարմինների (առարկաների) հետ փոխազդելու համար։

Q= 1 C նշանակում է էլեկտրական լիցք, որը անցնում է հաղորդիչի խաչմերուկով մեկ վայրկյանում 1 Ամպեր հոսանքի դեպքում:

Պատմությունից

• Հին հույները նկատել են սաթի տարօրինակ պահվածքը՝ բրդի հետ քսվելիս այն հանկարծ սկսել է գրավել թեթև առարկաներ։
• Անգլիացի Ուիլյամ Գիլբերտը մարմիններին, որոնք գրավում են առարկաները, տվել է «էլեկտրականացված» անվանումը։ Նա մանրամասն նկարագրել է իր փորձերը մագնիսների և մարմինների էլեկտրամագնիսական հատկությունների մասին «Մագնիսի վրա, մագնիսական մարմինները և մեծ մագնիս-Երկիրը» գրքում («De magnete, magneticisque corparibus et magne magnete tellure», 1600):
• Ֆրանսիացի ֆիզիկոս Կ. Դյուֆայը (1698 - 1739) դիտարկել է մետաքսի և խեժի վրա քսված ապակու լիցքերի տարբերությունները, որոնք քսում են բուրդին և դասակարգել դրանք որպես «ապակ» և «խեժ»: Հետագայում գանձումների հետ կապված սկսեցին գործածվել համապատասխանաբար «դրական» և «բացասական» տերմինները։ Իր փորձերի ընթացքում Դյու Ֆեյը հայտնաբերեց լիցքավորված մարմինների մի հետաքրքիր հատկություն՝ նման լիցքերով առարկաները շեղվում են տարածության մեջ (վանում են միմյանց), մինչդեռ հակառակ լիցքերով առարկաները գրավում են միմյանց։

Մի փոքր ֆիզիկա

1843 թվականին անգլիացի Մայքլ Ֆարադեյը մի շարք փորձեր կատարեց, որոնց արդյունքում փորձնականորեն հաստատվեց էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքը։

Համաձայն այս դրույթի՝ գումարվում են դրական և բացասական լիցքերը, մինչդեռ այդ հանրահաշվական գումարը մնում է անփոփոխ՝ համակարգի փակ լինելու դեպքում։

Հանգստի ժամանակ մարմինը էլեկտրականորեն չեզոք է: Այն բնութագրվում է նույն չափի փոխադարձ փոխհատուցվող հակադիր լիցքերի առկայությամբ։ Մարմինների փոխադարձ էլեկտրականացումը առաջացնում է լիցքերի փոխանակում, սակայն դրանց ընդհանուր արժեքը չի փոխվում։

Էլեկտրական լիցքը ֆիզիկայի հիմնական հասկացություններից մեկն է, և դրա պահպանման օրենքը ժամանակակից տիեզերքի հիմնարար օրենքն է:

«Էլեկտրականություն» բառը հին հունական ծագում ունի (հին հունարեն ἤλεκτρον – «սաթ»):
Սաթի կարողությունը էլեկտրիֆիկացնելու առարկաները նկատել են հույները դեռ հին ժամանակներում:

Ռուսաստանում սաթը կոչվում էր «ilektr», իսկ «սաթ» բառն ինքնին եկել է ռուսերեն, ենթադրաբար, լիտվերենից (gintaras), քանի որ հենց Լիտվան է համարում այս «սոճու սառեցված արցունքները» իր խորհրդանիշը:

Այստեղ սաթի մասին հիշատակումներ կարելի է գտնել ամենուր՝ սկսած հյուրանոցի անունից մինչև գարեջրի պիտակը:

Էլեկտրական լիցքավորումֆիզիկական սկալյար մեծություն է, որը որոշում է մարմինների կարողությունը լինել էլեկտրամագնիսական դաշտերի աղբյուր և մասնակցել էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությանը։ Էլեկտրական լիցքը առաջին անգամ ներդրվել է Կուլոնի օրենքում 1785 թվականին։

SI լիցքի չափման միավորը կուլոնն է՝ էլեկտրական լիցք, որն անցնում է հաղորդիչի խաչմերուկով 1 Ա հոսանքի ուժգնությամբ 1 վրկ։ Մեկ կախազարդի լիցքը շատ մեծ է։ Եթե ​​երկու լիցքակիրներ (q1 = q2 = 1 C) տեղադրվեին վակուումում 1 մ հեռավորության վրա, ապա դրանք կփոխազդեին 9·109 Ն ուժի հետ, այսինքն. այն ուժով, որով Երկրի ձգողականությունը կձգեր մոտ 1 մլն տոննա զանգված ունեցող առարկան։

Մարմինների ցանկացած համակարգի էլեկտրական լիցքը բաղկացած է տարրական լիցքերի ամբողջ թվից, որը հավասար է մոտավորապես 1,6 · 10 -19 C-ի SI համակարգում կամ 4,8 · 10 -10 միավորի: SGSE. Էլեկտրական լիցքի կրիչները էլեկտրական լիցքավորված տարրական մասնիկներ են։ Զանգվածով ամենափոքր մասնիկը, որը կայուն է ազատ վիճակում և ունի մեկ բացասական տարրական էլեկտրական լիցք, էլեկտրոնն է (նրա զանգվածը 9,11·10−31 կգ է)։

Փակ համակարգի էլեկտրական լիցքը պահպանվում է ժամանակի ընթացքում և քվանտացված է. այն փոխվում է տարրական էլեկտրական լիցքի բազմապատիկ մասերով, այսինքն՝ այլ կերպ ասած՝ էլեկտրական լիցք կազմող մարմինների կամ մասնիկների էլեկտրական լիցքերի հանրահաշվական գումարը։ մեկուսացված համակարգը չի փոխվում այս համակարգում տեղի ունեցող որևէ գործընթացի ժամանակ:

Կետային լիցքը իդեալականացում է, որը ներկայացվել է լիցքավորված մարմնի կամ մարմինների համակարգի դաշտի նկարագրությունը պարզեցնելու համար: Երբեմն նաև սահմանվում է որպես էլեկտրական լիցքավորված նյութական կետ:

Ավելի պարզ բառերով, կետային լիցքը լիցք է, որի կրիչի չափերը, համեմատած այն հեռավորության հետ, որի վրա դիտարկվում է էլեկտրաստատիկ փոխազդեցությունը, կարող են անտեսվել:

Հենց կետային մեղադրանքների համար է ձևակերպվել Կուլոնի օրենքը։

Կուլոնի օրենքըօրենք է, որը նկարագրում է կետային էլեկտրական լիցքերի փոխազդեցության ուժերը։

Այն հայտնաբերել է Չարլզ Կուլոնը 1785 թվականին: Մետաղական գնդերի հետ մեծ թվով փորձեր կատարելուց հետո Չարլզ Կուլոնը տվել է օրենքի հետևյալ ձևակերպումը.

Վակուումում երկու կետային լիցքերի փոխազդեցության ուժի մոդուլն ուղիղ համեմատական ​​է այդ լիցքերի մոդուլների արտադրյալին և հակադարձ համեմատական՝ նրանց միջև հեռավորության քառակուսուն։

Կարևոր է նշել, որ օրենքի ճշմարիտ լինելու համար անհրաժեշտ է.

Լիցքերի կետային բնույթը, այսինքն՝ լիցքավորված մարմինների միջև հեռավորությունը շատ ավելի մեծ է, քան դրանց չափերը, սակայն կարելի է ապացուցել, որ երկու ծավալային բաշխված լիցքերի փոխազդեցության ուժը գնդաձև սիմետրիկ չհատվող տարածական բաշխումներով հավասար է ուժին։ գնդային համաչափության կենտրոններում տեղակայված երկու համարժեք կետային լիցքերի փոխազդեցություն.

Նրանց անշարժությունը. Հակառակ դեպքում ուժի մեջ են մտնում լրացուցիչ ազդեցությունները՝ շարժվող լիցքի մագնիսական դաշտը և համապատասխան լրացուցիչ Լորենցի ուժը, որը գործում է մեկ այլ շարժվող լիցքի վրա.

Փոխազդեցություն վակուումում.

Վեկտորային ձևով C. Coulomb-ի ձևակերպման մեջ օրենքը գրված է հետևյալ կերպ.

որտեղ է այն ուժը, որով լիցք 1-ը գործում է լիցք 2-ի վրա; - լիցքերի մեծությունը; - շառավղով վեկտոր (վեկտոր՝ ուղղված լիցքից 1-ից մինչև լիցք 2, և բացարձակ արժեքով հավասար է լիցքերի միջև հեռավորությանը - ); — համաչափության գործակիցը. Այսպիսով, օրենքը ցույց է տալիս, որ նման լիցքերը վանում են (և ի տարբերություն լիցքերի՝ ձգում են):

Միավորների միջազգային համակարգում (SI) հիմնական միավորներից մեկը էլեկտրական հոսանքի միավորն է՝ ամպերը, իսկ լիցքի միավորը՝ կուլոնը, դրա ածանցյալն է։ Ամպերի արժեքը սահմանվում է այնպես, որ կ= c 2 · 10 -7 H / m = 8,9875517873681764 · 10 9 N · m 2 /Cl 2 (կամ F −1 · m):

SI գործակից կգրված է այսպես.

որտեղ ≈ 8,854187817 · 10 −12 F/m էլեկտրական հաստատունն է:

Էլեկտրական լիցքը ֆիզիկական մեծություն է, որը բնութագրում է մարմինների միջև էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության ինտենսիվությունը։ Էլեկտրական լիցքը ինքնին գոյություն չունի.

Հիմնական հատկություններ

1. ԵրկակիությունԲնության մեջ կան երկու նշանների լիցքեր, ինչպես լիցքերը վանում են, հակառակ լիցքերը ձգում են։ Այս առումով պայմանական գանձումները բաժանվում են դրական և բացասական:

Մետաքսին կամ թղթին քսած ապակե ձողով լիցքը կոչվում է դրական:

Բացասական - սաթի կամ էբոնիտի փայտի լիցքը, որը քսում է մորթին կամ բուրդին:

2. ՔվանտացումԵթե ​​ֆիզիկական մեծությունը վերցնում է միայն որոշակի դիսկրետ արժեքներ, ապա այն կոչվում է քվանտացված (դիսկրետ): Փորձը ցույց է տալիս, որ ցանկացած էլեկտրական լիցք քվանտացված է, այսինքն. բաղկացած է տարրական լիցքերի ամբողջ թվից։

որտեղ =1,2,...ամբողջ թիվ; e =1.6·1 -19 C - տարրական լիցք:

Էլեկտրոնն ունի ամենափոքր (տարրական) բացասական լիցքը, պրոտոնը՝ դրական։

1 կուլոնը հաղորդիչի խաչմերուկով մեկ վայրկյանում անցնող լիցքն է, երբ հաղորդիչով մեկ ամպերի ուղիղ հոսանք է անցնում։

3. Լիցքի պահպանում.

Էլեկտրական լիցքերը կարող են անհետանալ և նորից հայտնվել միայն զույգերով: Յուրաքանչյուր այդպիսի զույգում լիցքերը հավասար են մեծությամբ և հակառակ նշանով։ Օրինակ, էլեկտրոնը և պոզիտրոնը ոչնչացվում են, երբ հանդիպում են, այսինքն. վերածվում են չեզոք g- ֆոտոնների, և –e և +e լիցքերը անհետանում են։ Զույգ արտադրություն կոչվող գործընթացի ժամանակ g ֆոտոնը, մտնելով ատոմային միջուկի դաշտ, վերածվում է զույգ մասնիկների՝ էլեկտրոնի և պոզիտրոնի, և առաջանում են +e և –e լիցքեր։

Լիցքի պահպանման օրենքը.Մեկուսացված համակարգում գանձումների հանրահաշվական գումարը մնում է հաստատուն համակարգի ներսում բոլոր փոփոխությունների համար:

Մեկուսացվածմարմինների համակարգ է, որը լիցքեր չի փոխանակում արտաքին միջավայրի հետ։

4. Անփոփոխությունլիցքավորում տարբեր իներցիոն հղման համակարգերի վրա:

Փորձը ցույց է տալիս, որ լիցքի մեծությունը կախված չէ լիցքավորված մարմնի շարժման արագությունից։ Նույն լիցքը, որը չափվում է տարբեր իներցիոն հաշվետվության շրջանակներում, նույնն է:

5. Ավելացում: .

Գանձումների դասակարգում.

Կախված լիցքավորված մարմնի չափերից՝ լիցքերը բաժանվում են կետային և երկարաձգված։

· Կետային լիցքը լիցքավորված մարմին է, որի չափերը կարող են անտեսվել այս խնդրի պայմաններում:

· Ընդլայնված է մարմնի լիցքը, որի չափերը չեն կարող անտեսվել այս խնդրի պայմաններում: Ընդլայնված լիցքերը բաժանվում են գծային, մակերեսային և ծավալային:

Արտաքին էլեկտրաէներգիայի ազդեցությամբ հավասարակշռության դիրքի համեմատ տեղաշարժվելու ունակությամբ: դաշտերը, վճարները պայմանականորեն բաժանվում են անվճար, կապված և կողմնակի:

Անվճարկոչվում են լիցքեր, որոնք կարող են ազատորեն շարժվել մարմնի մեջ արտաքին էլեկտրականության ազդեցությամբ։ դաշտերը.

Առնչվողկոչվում են այն լիցքերը, որոնք մտնում են դիէլեկտրական մոլեկուլների մեջ, որոնք էլեկտրական հոսանքի ազդեցության տակ. դաշտերը կարող են միայն շարժվել իրենց հավասարակշռության դիրքից, բայց չեն կարող լքել մոլեկուլը:

Երրորդ կողմկոչվում են լիցքեր, որոնք տեղակայված են դիէլեկտրիկի վրա, բայց ոչ նրա մոլեկուլների մաս:

Կետային լիցքերի միջև փոխազդեցության ուժը կարգավորող օրենքը փորձարարականորեն հաստատվել է 1785 թվականին։ Կախազարդ.

Կուլոնի օրենքըԵրկու անշարժ կետային լիցքերի փոխազդեցության ուժը ուղիղ համեմատական ​​է լիցքերին, հակադարձ համեմատական ​​է նրանց միջև հեռավորության քառակուսուն, ուղղված լիցքերը միացնող ուղիղ գծի երկայնքով և կախված է այն միջավայրից, որտեղ դրանք գտնվում են:

որտեղ q 1, q 2 - լիցքավորման արժեքներ; r-ը լիցքերի միջև հեռավորությունն է.

8.85 1 -12 C 2 / (N m 2) - էլեկտրական հաստատուն,

e-ն միջավայրի դիէլեկտրական հաստատունն է։

Նյութի դիէլեկտրական հաստատունը ցույց է տալիս, թե տվյալ դիէլեկտրիկում լիցքերի փոխազդեցության ուժը քանի անգամ է փոքր, քան վակուումում, վակուում = 1, անչափ մեծություն է։

Եկեք բացատրենք այս թուլացման պատճառը՝ դիտարկելով լիցքավորված գնդակը, որը շրջապատված է դիէլեկտրիկով։ Գնդակի դաշտը կողմնորոշում է դիէլեկտրիկի մոլեկուլները, իսկ գնդակին կից դիէլեկտրիկի մակերեսին հայտնվում են բացասական կապակցված լիցքեր։

Դիէլեկտրիկի ցանկացած կետում դաշտը կստեղծվի երկու հակադիր լիցքավորված գնդերով՝ դրական լիցքավորված գնդակի մակերեսը և դրան կից դիէլեկտրիկի բացասական լիցքավորված մակերեսը, մինչդեռ կապված լիցքերի դաշտը հանվում է դաշտից։ անվճար վճարներ, և ընդհանուր դաշտը կլինի ավելի թույլ, քան մեկ գնդակի դաշտը:

1. Էլեկտրաստատիկ դաշտի ուժ: Էլեկտրական դաշտերի սուպերպոզիցիոն սկզբունքը. Վեկտորային հոսք.

Ցանկացած լիցք փոխում է շրջապատող տարածության հատկությունները՝ այն ստեղծում է էլեկտրական դաշտ դրա մեջ։

Էլեկտրական դաշտը էլեկտրական լիցքերը շրջապատող նյութի գոյության ձևերից մեկն է։ Այս դաշտը դրսևորվում է նրանով, որ ցանկացած կետում տեղադրված էլեկտրական լիցքը գտնվում է ուժի ազդեցության տակ։

Էլեկտրական դաշտ հասկացությունը գիտության մեջ մտցվել է 19-րդ դարի 30-ական թվականներին անգլիացի գիտնականներ Մայքլ Ֆարադեյի կողմից։

Ըստ Ֆարադեյի՝ յուրաքանչյուր էլեկտրական լիցքը շրջապատված է իր ստեղծած էլեկտրական դաշտով, ուստի նման լիցքը երբեմն կոչվում է աղբյուրի լիցք։ Լիցքը, որով ուսումնասիրվում է աղբյուրի լիցքի դաշտը, կոչվում է փորձնական լիցք։

Որպեսզի փորձնական լիցքի վրա ազդող ուժը բնութագրի դաշտը տվյալ կետում. Փորձարկման վճարը պետք է լինի բալային:

Կետային լիցքավորումկոչվում է լիցքավորված մարմին, որի չափերը կարելի է անտեսել այս խնդրի պայմաններում, այսինքն. որոնց չափերը փոքր են՝ համեմատած այլ մարմինների հեռավորությունների հետ, որոնց հետ այն փոխազդում է։ Այս դեպքում փորձնական լիցքի սեփական էլեկտրական դաշտը պետք է այնքան փոքր լինի, որ չփոխի աղբյուրի լիցքի դաշտը։ Որքան փոքր է լիցքավորված մարմնի չափը և որքան թույլ է նրա սեփական դաշտը աղբյուրի լիցքի դաշտի համեմատությամբ, այնքան ավելի ճշգրիտ է այս լիցքավորված մարմինը բավարարում փորձնական լիցքավորման պայմանը։

Էլեկտրական դաշտը տարածվում է վակուումում c = 3·1 8 արագությամբ:

Անշարժ էլեկտրական լիցքերի դաշտը էլեկտրաստատիկ է։

Օգտագործելով փորձնական լիցքավորում, մենք ուսումնասիրում ենք անշարժ լիցքի ստեղծած դաշտը՝ աղբյուրը:

Դաշտի տվյալ կետում փորձնական լիցքի վրա ազդող ուժը կախված է փորձնական լիցքի չափից: Եթե ​​վերցնենք տարբեր փորձնական լիցքեր, ապա դաշտի տվյալ կետում դրանց վրա ազդող ուժը տարբեր կլինի։

Այնուամենայնիվ, ուժի հարաբերակցությունը փորձարկման լիցքի մեծությանը մնում է հաստատուն և բնութագրում է հենց դաշտը: Այս հարաբերակցությունը կոչվում է էլեկտրական դաշտի ուժ տվյալ կետում:

Էլեկտրական դաշտի ուժըվեկտորային մեծություն է, որը թվայինորեն հավասար է այն ուժին, որով դաշտը գործում է միավոր դրական փորձնական լիցքի վրա դաշտի տվյալ կետում և համակողմանի է այս ուժի հետ:

Ուժը դաշտի հիմնական բնութագիրն է և ամբողջությամբ բնութագրում է դաշտը մեծության և ուղղության յուրաքանչյուր կետում:

Կետային լիցքի դաշտի ուժը:

Կուլոնի օրենքի համաձայն

=

այս լիցքից r հեռավորության վրա գտնվող կետային լիցքի էլեկտրական դաշտի ուժգնությունն է։

Հարմար է գրաֆիկորեն պատկերել էլեկտրական դաշտը՝ օգտագործելով այսպես կոչված ուժի գծերի կամ լարվածության գծերի նկարը:

Լարվածության գիծուղիղ է, որի շոշափողը յուրաքանչյուր կետում իր ուղղությամբ համընկնում է տվյալ կետի լարվածության վեկտորի հետ։

Անշարժ լիցքերով ստեղծված դաշտի ուժգնության գծերը միշտ սկսվում և ավարտվում են լիցքերով (կամ անվերջությամբ) և երբեք չեն փակվում: Ավելի ուժեղ դաշտը ներկայացված է ավելի խիտ տարածված լարվածության գծերով: Գծերի խտությունն ընտրված է այնպես, որ գծերին ուղղահայաց տեղանքի միավոր մակերեսը ծակող գծերի թիվը հավասար լինի վեկտորի թվային արժեքին: Լարվածության գծերը երբեք չեն հատվում, քանի որ... դրանց խաչմերուկը կնշանակի դաշտի ուժգնության վեկտորի երկու տարբեր ուղղություններ նույն կետում, ինչը իմաստ չունի:

Այն դաշտը, որտեղ ինտենսիվությունը բոլոր կետերում ունի նույն մեծությունը և նույն ուղղությունը, կոչվում է միատարր: Նման դաշտում ուժի գծերը զուգահեռ են, և դրանց խտությունը ամենուր նույնն է, այսինքն. դրանք գտնվում են միմյանցից նույն հեռավորության վրա։

Սուպերպոզիցիոն սկզբունքը.

Եթե ​​տվյալ կետում էլեկտրական դաշտը ստեղծվում է մի քանի լիցքերով, ապա ստացված դաշտի ուժգնությունը հավասար է յուրաքանչյուր լիցքից առանձին ստեղծված դաշտի ուժգնության վեկտորային գումարին։

Սուպերպոզիցիայի սկզբունքը փորձարարական փաստ է, որը վավեր է մինչև շատ ուժեղ դաշտեր: Նույն օրենքի համաձայն՝ ձևավորվում են ոչ միայն ստատիկ, այլև արագ փոփոխվող էլեկտրամագնիսական դաշտեր

Եկեք վեկտորային դաշտում ընտրենք որոշակի ծավալ, որը սահմանափակվում է S մակերևույթով: Եկեք այս մակերեսը բաժանենք չափի տարրական տարածքների: .

Կարելի է հաշվի առնել ուղղորդված մակերեսային տարրը: Մակերեւույթի ուղղորդված տարրը վեկտորն է, որի երկարությունը հավասար է տարրի մակերեսին, իսկ ուղղությունը համընկնում է այս տարրի նորմալ ուղղության հետ: Փակ մակերեսի համար վերցվում է մակերեսի արտաքին նորմալը։ Քանի որ ուղղության ընտրությունը կամայական է (պայմանական), այն կարող է ուղղորդվել կա՛մ տեղանքից, կա՛մ մյուս ուղղությամբ, այն իրական վեկտոր չէ, այլ կեղծ վեկտոր։

Ուղղորդված մակերեսային տարր,

Տարրական մակերես:

Լարվածության վեկտորի հոսքը տարրական մակերեսով dSկոչվում է սկալյար արտադրյալ

որտեղ a-ն անկյունն է վեկտորների և ,

E n - պրոյեկցիա նորմալ ուղղությամբ:

Ամփոփելով հոսքերը բոլոր տարրական տարածքներով, որոնց բաժանվել է S մակերեսը, մենք ստանում ենք վեկտորային հոսքը S մակերևույթի միջով։

Վեկտորի հոսքը S մակերևույթի միջով ինտեգրալն է

Փակ մակերեսի համար.

Վեկտորային հոսքը հանրահաշվական մեծություն է.

Միատեսակ դաշտի համար

Լարվածության վեկտորի հոսքին կարելի է տալ հստակ երկրաչափական մեկնաբանություն. այն թվայինորեն հավասար է տվյալ մակերեսը հատող լարվածության գծերի թվին։

2. Գաուսի թեորեմը վեկտորային հոսքի և դրա կիրառումը վակուումում ընդլայնված լիցքերի դաշտերը հաշվարկելու համար։

Իմանալով կետային լիցքի դաշտի ուժգնությունը և օգտագործելով սուպերպոզիցիայի սկզբունքը, հնարավոր է հաշվարկել մի քանի կետային լիցքերով ստեղծված դաշտի ուժգնությունը։ Այնուամենայնիվ, ընդլայնված լիցքերի համար սուպերպոզիցիայի սկզբունքի կիրառումը դժվար է: 19-րդ դարի սկզբին գերմանացի գիտնական Գաուսի կողմից առաջարկվել է ընդլայնված լիցքերով ստեղծված դաշտերի հաշվարկման մեթոդ։

Գաուսի թեորեմը վակուումում էլեկտրաստատիկ դաշտի համար.

Դիտարկենք կետային լիցքի դաշտը վակուումում և հաշվարկենք ոլորտի շառավիղը մակերևույթի միջով

Դաշտի ուժը գնդի մակերևույթի ցանկացած կետում

Պետական ​​միասնական քննության կոդավորիչի թեմաներմարմինների էլեկտրականացում, լիցքերի փոխազդեցություն, երկու տեսակի լիցք, էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենք։

Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություններբնության մեջ ամենահիմնական փոխազդեցություններից են: Էլաստիկության և շփման ուժերը, գազի ճնշումը և շատ ավելին կարող են կրճատվել մինչև նյութի մասնիկների միջև էլեկտրամագնիսական ուժեր: Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություններն ինքնին այլևս չեն կրճատվում այլ, ավելի խորը փոխազդեցությունների տեսակներով:

Փոխազդեցության նույնքան հիմնարար տեսակ է գրավիտացիան՝ ցանկացած երկու մարմնի գրավիտացիոն ձգողականություն: Այնուամենայնիվ, կան մի քանի կարևոր տարբերություններ էլեկտրամագնիսական և գրավիտացիոն փոխազդեցությունների միջև:

1. Ոչ բոլորը կարող են մասնակցել էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություններին, այլ միայն գանձվում էմարմիններ (ունեն էլեկտրական լիցք).

2. Գրավիտացիոն փոխազդեցությունը միշտ մի մարմնի ձգում է մյուսին: Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունները կարող են լինել կամ գրավիչ կամ վանող:

3. Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունը շատ ավելի ինտենսիվ է, քան գրավիտացիոն փոխազդեցությունը: Օրինակ, երկու էլեկտրոնների միջև էլեկտրական վանման ուժը մի քանի անգամ ավելի մեծ է, քան նրանց ձգողականության ուժը միմյանց նկատմամբ:

Յուրաքանչյուր լիցքավորված մարմին ունի որոշակի քանակությամբ էլեկտրական լիցք: Էլեկտրական լիցքը ֆիզիկական մեծություն է, որը որոշում է բնական առարկաների միջև էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության ուժը. Լիցքավորման միավորն է կախազարդ(Cl):

Երկու տեսակի լիցքավորում

Քանի որ գրավիտացիոն փոխազդեցությունը միշտ գրավիչ է, բոլոր մարմինների զանգվածները ոչ բացասական են: Բայց դա ճիշտ չէ մեղադրանքների համար: Հարմար է նկարագրել էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության երկու տեսակ՝ ձգողություն և վանում, ներմուծելով երկու տեսակի էլեկտրական լիցքեր. դրականԵվ բացասական.

Տարբեր նշանների մեղադրանքները գրավում են միմյանց, իսկ տարբեր նշանների մեղադրանքները վանում են միմյանց: Սա պատկերված է Նկ. 1 ; Թելերի վրա կախված գնդիկներին տրվում են այս կամ այն ​​նշանի լիցքեր։

Բրինձ. 1. Երկու տեսակի գանձումների փոխազդեցություն

Էլեկտրամագնիսական ուժերի համատարած դրսևորումը բացատրվում է նրանով, որ ցանկացած նյութի ատոմները պարունակում են լիցքավորված մասնիկներ. ատոմի միջուկը պարունակում է դրական լիցքավորված պրոտոններ, իսկ բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները շարժվում են միջուկի շուրջ ուղեծրերով։

Պրոտոնի և էլեկտրոնի լիցքերը մեծությամբ հավասար են, իսկ միջուկի պրոտոնների թիվը հավասար է ուղեծրերում գտնվող էլեկտրոնների թվին, և, հետևաբար, պարզվում է, որ ատոմը որպես ամբողջություն էլեկտրականորեն չեզոք է: Ահա թե ինչու նորմալ պայմաններում մենք չենք նկատում շրջակա մարմինների էլեկտրամագնիսական ազդեցությունը. նրանցից յուրաքանչյուրի ընդհանուր լիցքը զրոյական է, իսկ լիցքավորված մասնիկները հավասարաչափ բաշխված են մարմնի ամբողջ ծավալով: Բայց եթե էլեկտրական չեզոքությունը խախտվում է (օրինակ, արդյունքում էլեկտրիֆիկացում) մարմինը անմիջապես սկսում է գործել շրջապատող լիցքավորված մասնիկների վրա։

Թե ինչու կա էլեկտրական լիցքերի ուղիղ երկու տեսակ, և ոչ թե այլ թվեր, ներկայումս հայտնի չէ: Մենք կարող ենք միայն պնդել, որ այս փաստը որպես առաջնային ընդունելը տալիս է էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունների համարժեք նկարագրություն:

Պրոտոնի լիցքը Cl. Էլեկտրոնի լիցքը նշանով հակառակ է նրան և հավասար է Cl-ի: Մեծություն

կանչեց տարրական լիցքավորում. Սա նվազագույն հնարավոր լիցքավորումն է՝ ավելի փոքր լիցք ունեցող ազատ մասնիկներ փորձերի ժամանակ չեն հայտնաբերվել: Ֆիզիկան դեռ չի կարող բացատրել, թե ինչու է բնությունն ունի ամենափոքր լիցքը և ինչու է դրա մեծությունը հենց այդպիսին:

Ցանկացած մարմնի լիցքավորումը միշտ բաղկացած է ամբողջըտարրական վճարների քանակը.

Եթե ​​, ապա մարմինն ունի էլեկտրոնների ավելցուկ (համեմատած պրոտոնների քանակի հետ)։ Եթե, ընդհակառակը, մարմնին էլեկտրոններ են պակասում, ապա պրոտոններն ավելի շատ են:

Մարմինների էլեկտրիֆիկացում

Որպեսզի մակրոսկոպիկ մարմինը էլեկտրական ազդեցություն գործադրի այլ մարմինների վրա, այն պետք է էլեկտրականացված լինի։ Էլեկտրականացումմարմնի կամ նրա մասերի էլեկտրական չեզոքության խախտում է։ Էլեկտրաֆիկացման արդյունքում մարմինը դառնում է էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության ընդունակ։

Մարմինը էլեկտրականացնելու եղանակներից մեկը նրան էլեկտրական լիցք հաղորդելն է, այսինքն՝ տվյալ մարմնում նույն նշանի լիցքերի ավելցուկի հասնելը։ Սա հեշտ է անել շփման միջոցով:

Այսպիսով, երբ ապակե ձողը քսում են մետաքսով, նրա բացասական լիցքերի մի մասը գնում է մետաքսին։ Արդյունքում փայտիկը դառնում է դրական լիցքավորված, իսկ մետաքսը՝ բացասական։ Բայց էբոնիտի փայտիկը բուրդով քսելիս բացասական լիցքերի մի մասը բրդից տեղափոխվում է փայտիկը՝ փայտը լիցքավորվում է բացասական, իսկ բուրդը՝ դրական։

Մարմինների էլեկտրաֆիկացման այս մեթոդը կոչվում է էլեկտրականացում շփման միջոցով. Դուք բախվում եք էլեկտրականացված շփման ամեն անգամ, երբ ձեր գլխավերեւում սվիտեր եք հանում ;-)

Էլեկտրաֆիկացման մեկ այլ տեսակ կոչվում է էլեկտրաստատիկ ինդուկցիա, կամ էլեկտրիֆիկացում ազդեցության միջոցով. Այս դեպքում մարմնի ընդհանուր լիցքը մնում է հավասար զրոյի, բայց վերաբաշխվում է այնպես, որ մարմնի որոշ մասերում դրական լիցքեր են կուտակվում, իսկ մյուսներում՝ բացասական։

Բրինձ. 2. Էլեկտրաստատիկ ինդուկցիա

Եկեք նայենք թզ. 2. Մետաղական մարմնից որոշ հեռավորության վրա դրական լիցք կա։ Այն ձգում է բացասական մետաղական լիցքեր (ազատ էլեկտրոններ), որոնք կուտակվում են մարմնի մակերեսի լիցքին ամենամոտ հատվածներում։ Հեռավոր վայրերում մնում են չփոխհատուցված դրական լիցքեր:

Չնայած այն հանգամանքին, որ մետաղական մարմնի ընդհանուր լիցքը մնացել է հավասար զրոյի, մարմնում տեղի է ունեցել լիցքերի տարածական տարանջատում։ Եթե ​​այժմ մարմինը բաժանենք կետագծով, ապա աջ կեսը բացասական լիցքավորված կլինի, իսկ ձախ կեսը՝ դրական:

Դուք կարող եք դիտարկել մարմնի էլեկտրիֆիկացումը էլեկտրոսկոպի միջոցով: Պարզ էլեկտրոսկոպը ներկայացված է Նկ. 3 (պատկերը՝ en.wikipedia.org-ից):

Բրինձ. 3. Էլեկտրոսկոպ

Ի՞նչ է տեղի ունենում այս դեպքում: Դրական լիցքավորված փայտիկ (օրինակ՝ նախկինում քսված) բերվում է էլեկտրոսկոպի սկավառակի վրա և դրա վրա բացասական լիցք է հավաքում։ Ներքևում, էլեկտրոսկոպի շարժվող տերևների վրա, մնում են չփոխհատուցված դրական լիցքեր. Հեռանալով միմյանցից՝ տերեւները շարժվում են տարբեր ուղղություններով։ Եթե ​​փայտը հանեք, լիցքերը կվերադառնան իրենց տեղը, և տերևները հետ կընկնեն։

Մեծ մասշտաբով էլեկտրաստատիկ ինդուկցիայի երեւույթը դիտվում է ամպրոպի ժամանակ։ Նկ. 4 մենք տեսնում ենք ամպրոպ, որը անցնում է երկրի վրայով:

Բրինձ. 4. Երկրագնդի էլեկտրիֆիկացում ամպրոպի միջոցով

Ամպի ներսում տարբեր չափերի սառույցի կտորներ կան, որոնք բարձրացող օդային հոսանքներից խառնվում են իրար, բախվում միմյանց և էլեկտրականանում։ Պարզվում է, որ ամպի ստորին հատվածում բացասական լիցք է կուտակվում, իսկ վերին մասում՝ դրական։

Ամպի բացասական լիցքավորված ստորին հատվածը դրական լիցքեր է առաջացնում երկրի մակերևույթի վրա: Հսկայական կոնդենսատոր է հայտնվում ամպի և գետնի միջև հսկայական լարումով: Եթե ​​այս լարումը բավարար է օդային բացը քայքայելու համար, ապա տեղի կունենա լիցքաթափում` հայտնի կայծակը:

Լիցքի պահպանման օրենքը

Վերադառնանք շփման միջոցով էլեկտրաֆիկացման օրինակին՝ փայտը կտորով քսելը։ Այս դեպքում փայտը և կտորի կտորը մեծությամբ հավասար և նշանով հակադիր լիցքեր են ձեռք բերում։ Նրանց ընդհանուր լիցքը փոխազդեցությունից առաջ հավասար էր զրոյի, իսկ փոխազդեցությունից հետո մնում է զրոյի։

Մենք տեսնում ենք այստեղ լիցքի պահպանման օրենքը, որը կարդում է. մարմինների փակ համակարգում լիցքերի հանրահաշվական գումարը մնում է անփոփոխ այս մարմինների հետ տեղի ունեցող գործընթացների ժամանակ:

Մարմինների համակարգի փակ լինելը նշանակում է, որ այդ մարմինները կարող են լիցքեր փոխանակել միայն իրենց միջև, բայց ոչ այս համակարգից դուրս որևէ այլ օբյեկտի հետ:

Փայտը էլեկտրիֆիկացնելիս լիցքի պահպանման մեջ զարմանալի բան չկա. քանի լիցքավորված մասնիկ է թողել փայտը, նույն քանակությունը հասել է գործվածքի կտորին (կամ հակառակը): Զարմանալին այն է, որ ավելի բարդ գործընթացներում ուղեկցվող փոխադարձ փոխակերպումներտարրական մասնիկներ և փոխելով համարըլիցքավորված մասնիկներ համակարգում, ընդհանուր լիցքը դեռ պահպանված է:

Օրինակ, Նկ. Նկար 5-ը ցույց է տալիս այն գործընթացը, որի ընթացքում էլեկտրամագնիսական ճառագայթման մի մասը (այսպես կոչված ֆոտոն) վերածվում է երկու լիցքավորված մասնիկի՝ էլեկտրոնի և պոզիտրոնի։ Նման պրոցեսը հնարավոր է դառնում որոշակի պայմաններում, օրինակ՝ ատոմային միջուկի էլեկտրական դաշտում։

Բրինձ. 5. Էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգի ծնունդ

Պոզիտրոնի լիցքը մեծությամբ հավասար է էլեկտրոնի լիցքին և հակառակ նշանով։ Լիցքի պահպանման օրենքը կատարված է։ Իրոք, պրոցեսի սկզբում մենք ունեինք ֆոտոն, որի լիցքը զրոյական էր, իսկ վերջում ստացանք երկու մասնիկ, որոնց ընդհանուր լիցքը զրոյական էր։

Լիցքի պահպանման օրենքը (ամենափոքր տարրական լիցքի առկայության հետ մեկտեղ) այսօր առաջնային գիտական ​​փաստ է։ Ֆիզիկոսներին դեռևս չի հաջողվել բացատրել, թե ինչու է բնությունն այսպես վարվում, այլ ոչ: Կարող ենք միայն փաստել, որ այս փաստերը հաստատվում են բազմաթիվ ֆիզիկական փորձերով։