Điện tích và tính chất của nó

Các quá trình vật lý diễn ra trong tự nhiên không phải lúc nào cũng được giải thích bằng hoạt động của các định luật của thuyết động học phân tử, cơ học hay nhiệt động lực học. Ngoài ra còn có các lực điện từ tác dụng ở khoảng cách xa và không phụ thuộc vào trọng lượng cơ thể.

Biểu hiện của chúng lần đầu tiên được mô tả trong các tác phẩm của các nhà khoa học cổ đại từ Hy Lạp, khi chúng thu hút ánh sáng, các hạt nhỏ của các chất riêng lẻ bằng hổ phách, cọ xát với len.

Đóng góp lịch sử của các nhà khoa học cho sự phát triển của điện động lực học

Các thí nghiệm với hổ phách đã được nghiên cứu chi tiết bởi nhà nghiên cứu người Anh William Hilbert... Vào những năm cuối của thế kỷ 16, ông đã kể lại công trình của mình và xác định các vật thể có khả năng thu hút các vật thể khác từ xa bằng thuật ngữ "nhiễm điện".

Nhà vật lý người Pháp Charles Dufay đã thiết lập sự tồn tại của các điện tích có dấu hiệu trái ngược nhau: một số được hình thành bằng cách cọ xát các vật thủy tinh trên vải lụa và một số khác - nhựa trên len. Đó là những gì ông gọi chúng: thủy tinh và nhựa. Sau khi hoàn thành nghiên cứu, Benjamin Franklin đã đưa ra khái niệm về điện tích âm và điện tích dương.

Charles Visulka nhận ra khả năng đo cường độ điện tích bằng cách thiết kế một cân bằng xoắn do chính ông sáng chế.

Robert Milliken, dựa trên một loạt thí nghiệm, ông đã thiết lập tính chất rời rạc của điện tích của bất kỳ chất nào, chứng minh rằng chúng bao gồm một số hạt cơ bản nhất định. (Đừng nhầm lẫn với một khái niệm khác của thuật ngữ này - sự phân mảnh, sự gián đoạn.)

Các công trình của các nhà khoa học này là cơ sở của kiến ​​​​thức hiện đại về các quá trình và hiện tượng xảy ra trong điện trường và từ trường được tạo ra bởi các điện tích và chuyển động của chúng, được nghiên cứu bởi điện động lực học.

Xác định phí và nguyên tắc tương tác của họ

Điện tích đặc trưng cho tính chất của chất cung cấp cho chúng khả năng tạo ra điện trường và tương tác trong các quá trình điện từ. Nó còn được gọi là lượng điện và được định nghĩa là một đại lượng vật lý vô hướng. Các ký hiệu "q" hoặc "Q" được sử dụng để biểu thị điện tích và đơn vị "Mặt dây chuyền" được sử dụng trong các phép đo, được đặt theo tên của nhà khoa học người Pháp đã phát triển một kỹ thuật độc đáo.

Anh ấy đã tạo ra một thiết bị, phần thân của nó sử dụng những quả bóng treo trên một sợi thạch anh mỏng. Chúng được định hướng trong không gian theo một cách nhất định và vị trí của chúng được ghi lại theo thang chia độ với các vạch chia bằng nhau.

Thông qua một lỗ đặc biệt trên nắp, một quả bóng khác có điện tích bổ sung đã được đưa đến những quả bóng này. Các lực tương tác kết quả buộc các quả bóng bị lệch hướng, xoay theo hướng xoay của chúng. Sự khác biệt về số đọc thang đo trước và sau khi sạc giúp ước tính lượng điện trong các mẫu thử nghiệm.

Điện tích 1 culông được đặc trưng trong hệ SI bởi dòng điện 1 ampe đi qua tiết diện ngang của dây dẫn trong thời gian bằng 1 giây.

Điện động lực học hiện đại chia tất cả các điện tích thành:

• tích cực;

• tiêu cực.

Khi chúng tương tác với nhau, chúng phát triển các lực có hướng phụ thuộc vào cực hiện có.

Các điện tích cùng loại, dương hay âm, luôn đẩy nhau ngược chiều, có xu hướng dịch chuyển ra xa nhau, còn các điện tích trái dấu thì có những lực có xu hướng kéo chúng lại gần nhau và hợp nhất thành một. .

Nguyên lý chồng chất

Khi có một số điện tích trong một thể tích nhất định, nguyên tắc chồng chất hoạt động đối với chúng.

Ý nghĩa của nó là mỗi điện tích theo một cách nhất định, theo phương pháp đã thảo luận ở trên, tương tác với tất cả các điện tích khác, bị thu hút bởi các điện tích đối lập và bị đẩy bởi các điện tích tương tự. Ví dụ, điện tích dương q1 chịu tác dụng của lực hút F31 lên điện tích âm q3 và lực đẩy F21 từ q2.

Lực kết quả F1 tác dụng lên q1 được xác định bằng tổng hình học của các vectơ F31 và F21. (F1 = F31 + F21).

Phương pháp tương tự được sử dụng để xác định các lực F2 và F3 tương ứng tác dụng lên các điện tích q2 và q3.

Sử dụng nguyên lý chồng chất, người ta đã kết luận rằng đối với một số điện tích nhất định trong một hệ kín, lực tĩnh điện không đổi tác dụng giữa tất cả các vật thể của nó và điện thế tại bất kỳ điểm cụ thể nào trong không gian này bằng tổng điện thế của tất cả tính phí riêng biệt.

Hoạt động của các định luật này được xác nhận bởi các thiết bị điện kế và điện kế được tạo ra, có nguyên tắc hoạt động chung.

Một máy quang điện bao gồm hai tấm lá mỏng giống hệt nhau được treo trong một không gian cách điện trên một sợi dẫn điện gắn với một quả bóng kim loại. Ở trạng thái bình thường, các điện tích không tác dụng lên quả bóng này, do đó các cánh hoa treo tự do trong không gian bên trong bóng đèn của thiết bị.

Làm thế nào điện tích có thể được chuyển giao giữa các cơ thể

Nếu bạn mang một vật tích điện, chẳng hạn như một thanh, đến quả bóng của máy quang điện, thì điện tích sẽ truyền qua quả bóng dọc theo một sợi dẫn điện đến các cánh hoa. Chúng sẽ nhận cùng một điện tích và bắt đầu dịch chuyển ra xa nhau theo một góc tỷ lệ với lượng điện áp vào.

Điện kế có cấu trúc cơ bản giống nhau, nhưng có một số khác biệt nhỏ: một cánh hoa được cố định bất động và cánh hoa thứ hai di chuyển ra xa nó và được trang bị một mũi tên cho phép bạn đọc thang chia độ.

Các hạt tải điện trung gian có thể được sử dụng để truyền điện tích từ một vật thể tĩnh và tích điện ở xa sang một điện kế.

Các phép đo được thực hiện bởi điện kế không có độ chính xác cao và trên cơ sở đó, rất khó để phân tích các lực tác dụng giữa các điện tích. Cân bằng xoắn Coulomb phù hợp hơn cho nghiên cứu của họ. Họ sử dụng những quả bóng có đường kính nhỏ hơn nhiều so với khoảng cách của chúng với nhau. Chúng có các đặc tính của điện tích điểm — các vật tích điện có kích thước không ảnh hưởng đến độ chính xác của thiết bị.

Các phép đo do Coulomb thực hiện đã xác nhận giả định của ông rằng một điện tích điểm được truyền từ một vật tích điện sang vật giống nhau về tính chất và khối lượng, nhưng không tích điện theo cách mà nó phân bố đều giữa chúng, giảm đi 2 lần tại nguồn.Bằng cách này, có thể giảm số tiền phí xuống hai, ba lần và nhiều lần khác.

Các lực tồn tại giữa các điện tích đứng yên được gọi là tương tác Coulombic hoặc tĩnh. Chúng được nghiên cứu bằng tĩnh điện học, là một trong những nhánh của điện động lực học.

Các loại hạt mang điện

Khoa học hiện đại coi hạt tích điện âm nhỏ nhất là electron và hạt tích điện dương là positron... Chúng có cùng khối lượng 9,1 × 10-31 kilôgam. Hạt proton chỉ có một điện tích dương và khối lượng 1,7 × 10-27 kilôgam. Trong tự nhiên, số lượng điện tích dương và âm là cân bằng.

Trong kim loại, sự chuyển động của các electron được tạo ra điện, và trong chất bán dẫn hạt tải điện của nó là electron và lỗ trống.

Trong chất khí, dòng điện được hình thành do sự chuyển động của các ion — các hạt không mang điện tích (nguyên tử hoặc phân tử) mang điện tích dương, được gọi là cation hoặc âm — anion.

Các ion được hình thành từ các hạt trung tính.

Một điện tích dương được tạo ra trong một hạt bị mất electron dưới tác động của phóng điện mạnh, ánh sáng hoặc bức xạ phóng xạ, luồng gió, chuyển động của khối nước hoặc một số lý do khác.

Các ion âm được hình thành từ các hạt trung tính đã nhận thêm một điện tử.

Việc sử dụng ion hóa cho mục đích y tế và cuộc sống hàng ngày

Các nhà nghiên cứu từ lâu đã nhận thấy khả năng của các ion âm ảnh hưởng đến cơ thể con người, cải thiện việc tiêu thụ oxy trong không khí, đưa nó đến các mô và tế bào nhanh hơn, đồng thời đẩy nhanh quá trình oxy hóa serotonin.Tất cả điều này trong phức hợp làm tăng đáng kể khả năng miễn dịch, cải thiện tâm trạng, giảm đau.

Máy ion hóa đầu tiên được sử dụng để điều trị cho con người được đặt tên là đèn chùm Chizhevsky, để vinh danh nhà khoa học Liên Xô đã tạo ra một thiết bị có tác dụng tốt đối với sức khỏe con người.

Trong các thiết bị điện hiện đại để làm việc trong môi trường gia đình, bạn có thể tìm thấy các chất ion hóa tích hợp trong máy hút bụi, máy làm ẩm không khí, máy sấy tóc, máy sấy tóc ...

Máy ion hóa không khí đặc biệt làm sạch thành phần của nó, giảm lượng bụi và tạp chất có hại.

Máy ion hóa nước có thể giảm lượng thuốc thử hóa học trong thành phần của chúng. Chúng được sử dụng để làm sạch hồ và hồ, bão hòa nước bằng các ion đồng hoặc bạc làm giảm sự phát triển của tảo, tiêu diệt vi rút và vi khuẩn.

Các thuật ngữ và định nghĩa hữu ích

điện tích là gì

Đây là một điện tích được phân phối trong toàn bộ khối lượng.

điện tích bề mặt là gì

Đó là một điện tích được coi là phân bố trên bề mặt.

điện tích tuyến tính là gì

Đó là một điện tích được coi là phân bố dọc theo một đường dây.

Mật độ thể tích của điện tích là gì

Nó là đại lượng vô hướng đặc trưng cho sự phân bố của điện tích thể tích, bằng giới hạn của tỷ số giữa điện tích thể tích và phần tử thể tích mà nó phân bố trong đó khi phần tử thể tích này có xu hướng bằng không.

mật độ điện tích bề mặt là gì

Nó là một đại lượng vô hướng đặc trưng cho sự phân bố điện tích bề mặt, bằng với giới hạn tỷ số của điện tích bề mặt với phần tử bề mặt mà nó phân bố khi phần tử bề mặt này có xu hướng bằng không.

Mật độ điện tích tuyến tính là gì

Nó là một đại lượng vô hướng đặc trưng cho sự phân bố của một điện tích tuyến tính, bằng giới hạn của tỷ số giữa một điện tích tuyến tính với một phần tử có chiều dài của đoạn thẳng mà điện tích này phân bố khi phần tử có chiều dài này có xu hướng bằng không .

lưỡng cực điện là gì

Đó là tập hợp gồm hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau, trái dấu và nằm cách nhau một khoảng rất nhỏ so với khoảng cách từ chúng đến điểm quan sát.

Momen điện của một lưỡng cực điện là gì

Nó là một đại lượng vectơ bằng tích của giá trị tuyệt đối của một trong các điện tích của lưỡng cực và khoảng cách giữa chúng và hướng từ điện tích âm sang điện tích dương.

Momen điện của vật là gì

Nó là một đại lượng vectơ bằng tổng hình học của các mô men điện của tất cả các lưỡng cực tạo nên vật thể đang được xem xét. "Momen điện của một khối lượng vật chất nhất định" được định nghĩa theo cách tương tự.