Michakato ya kimwili inayotokea katika asili si mara zote inaelezwa na sheria za nadharia ya kinetic ya molekuli, mechanics au thermodynamics. Pia kuna nguvu za sumakuumeme zinazofanya kazi kwa mbali na hazitegemei wingi wa mwili.

Maonyesho yao yalielezwa kwanza katika kazi za wanasayansi wa kale wa Kigiriki, wakati walivutia mwanga, chembe ndogo za vitu vya mtu binafsi na amber iliyopigwa kwenye pamba.

Mchango wa kihistoria wa wanasayansi katika maendeleo ya electrodynamics

Majaribio ya kaharabu yalichunguzwa kwa kina na mtafiti wa Kiingereza William Gilbert. Katika miaka ya mwisho ya karne ya 16, alitoa ripoti juu ya kazi yake, na akateua vitu vinavyoweza kuvutia miili mingine kwa mbali na neno "umeme."

Mwanafizikia wa Kifaransa Charles Dufay aliamua kuwepo kwa mashtaka kwa ishara tofauti: baadhi yaliundwa na msuguano wa vitu vya kioo kwenye kitambaa cha hariri, na wengine kwa resini kwenye pamba. Hiyo ndiyo aliyowaita: kioo na resin. Baada ya kukamilisha utafiti Benjamin Franklin Dhana ya malipo hasi na chanya ilianzishwa.

Charles Coulomb aligundua uwezekano wa kupima nguvu ya mashtaka na muundo wa mizani ya torsion ya uvumbuzi wake mwenyewe.

Robert Millikan, kulingana na mfululizo wa majaribio, alianzisha asili tofauti ya malipo ya umeme ya dutu yoyote, na kuthibitisha kuwa yanajumuisha idadi fulani ya chembe za msingi. (Isichanganywe na dhana nyingine ya neno hili - kugawanyika, kutoendelea.)

Kazi za wanasayansi hawa zilitumika kama msingi wa maarifa ya kisasa juu ya michakato na matukio yanayotokea katika uwanja wa umeme na sumaku iliyoundwa na chaji za umeme na harakati zao, zilizosomwa na mienendo ya umeme.

Ufafanuzi wa malipo na kanuni za mwingiliano wao

Malipo ya umeme yana sifa ya mali ya vitu vinavyowapa uwezo wa kuunda uwanja wa umeme na kuingiliana katika michakato ya sumakuumeme. Pia inaitwa kiasi cha umeme na inafafanuliwa kama kiasi cha scalar kimwili. Ili kuashiria malipo, alama "q" au "Q" hutumiwa, na katika vipimo hutumia kitengo cha "Coulomb", kilichoitwa baada ya mwanasayansi wa Kifaransa ambaye alianzisha mbinu ya pekee.

Aliunda kifaa ambacho mwili wake ulitumia mipira iliyosimamishwa kwenye uzi mwembamba wa quartz. Walielekezwa katika nafasi kwa njia fulani, na nafasi yao ilirekodiwa kuhusiana na kiwango cha kuhitimu na mgawanyiko sawa.

Kupitia shimo maalum kwenye kifuniko, mpira mwingine wenye malipo ya ziada uliletwa kwa mipira hii. Nguvu za mwingiliano zinazoibuka zilisababisha mipira kugeuka na kugeuza mkono wao wa roki. Ukubwa wa tofauti katika usomaji kwa kiwango kabla na baada ya kuanzishwa kwa malipo ilifanya iwezekanavyo kukadiria kiasi cha umeme katika sampuli za mtihani.

Malipo ya coulomb 1 ina sifa ya mfumo wa SI kwa sasa ya ampere 1 inayopitia sehemu ya msalaba wa kondakta kwa wakati sawa na sekunde 1.

Electrodynamics ya kisasa inagawanya malipo yote ya umeme katika:

chanya;

hasi.

Wanapoingiliana na kila mmoja, huendeleza nguvu, mwelekeo ambao unategemea polarity iliyopo.

Malipo ya aina hiyo hiyo, chanya au hasi, daima huwafukuza kwa mwelekeo tofauti, kujaribu kusonga mbali kutoka kwa kila mmoja iwezekanavyo. Na mashtaka ya ishara kinyume yana nguvu zinazoelekea kuzileta karibu zaidi na kuziunganisha kuwa zima moja.

Kanuni ya nafasi ya juu

Wakati kuna mashtaka kadhaa kwa kiasi fulani, kanuni ya superposition inatumika kwao.

Maana yake ni kwamba kila malipo kwa namna fulani, kwa mujibu wa njia iliyojadiliwa hapo juu, inaingiliana na wengine wote, ikivutiwa na wale wa aina tofauti na kuchukizwa na wale wa aina moja. Kwa mfano, malipo mazuri q1 huathiriwa na nguvu ya kivutio F31 kwa malipo hasi q3 na nguvu ya kurudisha nyuma F21 kutoka q2.

Nguvu inayotokana na F1 inayofanya kazi kwenye q1 imedhamiriwa na kuongeza ya kijiometri ya vectors F31 na F21. (F1= F31+ F21).

Njia sawa hutumiwa kuamua nguvu zinazosababisha F2 na F3 kwa malipo q2 na q3, kwa mtiririko huo.

Kwa kutumia kanuni ya superposition, ilihitimishwa kuwa kwa idadi fulani ya malipo katika mfumo uliofungwa, nguvu za umeme za utulivu hutenda kati ya miili yake yote, na uwezo katika hatua yoyote maalum katika nafasi hii ni sawa na jumla ya uwezo kutoka kwa wote. ada zinazotumika kibinafsi.

Athari za sheria hizi zinathibitishwa na vifaa vilivyoundwa electroscope na electrometer, ambayo ina kanuni ya jumla ya uendeshaji.

Electroscope ina vile vile viwili vinavyofanana vya foil nyembamba iliyosimamishwa katika nafasi iliyotengwa na thread ya conductive iliyounganishwa na mpira wa chuma. Katika hali ya kawaida, malipo hayafanyiki kwenye mpira huu, kwa hivyo petals hutegemea kwa uhuru kwenye nafasi ndani ya balbu ya kifaa.

Je, malipo yanawezaje kuhamishwa kati ya miili?

Ikiwa unaleta mwili wa kushtakiwa, kwa mfano, fimbo, kwa mpira wa electroscope, malipo yatapita kupitia mpira pamoja na thread ya conductive kwa petals. Watapata malipo sawa na kuanza kuondoka kutoka kwa kila mmoja kwa pembe sawia na kiasi kilichotumiwa cha umeme.

Electrometer ina kifaa sawa cha msingi, lakini ina tofauti kidogo: petal moja ni fasta kwa kudumu, na ya pili inatoka nayo na ina vifaa vya mshale unaokuwezesha kuchukua usomaji kutoka kwa kiwango kilichohitimu.

Ili kuhamisha malipo kutoka kwa kifaa cha mbali, kilichosimama na cha kushtakiwa hadi kwa electrometer, unaweza kutumia flygbolag za kati.

Vipimo vinavyotengenezwa na electrometer hazina darasa la juu la usahihi na kwa misingi yao ni vigumu kuchambua nguvu zinazofanya kati ya mashtaka. Mizani ya torsional ya Coulomb inafaa zaidi kwa masomo yao. Wanatumia mipira yenye kipenyo kidogo sana kuliko umbali wao kutoka kwa kila mmoja. Wana mali ya malipo ya uhakika - miili iliyoshtakiwa, vipimo ambavyo haviathiri usahihi wa kifaa.

Vipimo vilivyofanywa na Coulomb vilithibitisha nadhani yake kwamba malipo ya nukta huhamishwa kutoka kwa chombo kilichoshtakiwa hadi kwa mwili wa mali na misa sawa, lakini bila malipo, kwa njia ya kusambazwa sawasawa kati yao, ikipungua kwa sababu ya 2 chanzo. Kwa njia hii, iliwezekana kupunguza kiasi cha malipo kwa mara mbili, tatu, au nyingine.

Nguvu zilizopo kati ya chaji za umeme zilizosimama huitwa Coulomb au mwingiliano tuli. Wanasomwa na electrostatics, ambayo ni moja ya matawi ya electrodynamics.

Aina za flygbolag za malipo ya umeme

Sayansi ya kisasa inachukulia chembe ndogo zaidi iliyo na chaji hasi kuwa elektroni, na positron kuwa chembe ndogo zaidi iliyo na chaji chanya. Wana uzito sawa 9.1 · 10-31 kg. Protoni ya chembe ya msingi ina chaji moja tu chanya na uzito wa kilo 1.7 · 10-27. Kwa asili, idadi ya mashtaka mazuri na hasi ni ya usawa.

Katika metali, harakati za elektroni huunda, na katika semiconductors, flygbolag za mashtaka yake ni elektroni na mashimo.

Katika gesi, sasa huzalishwa na harakati ya ions - kushtakiwa chembe zisizo za msingi (atomi au molekuli) na chaji chanya, inayoitwa cations au chaji hasi - anions.

Ions huundwa kutoka kwa chembe zisizo na upande.

Malipo mazuri huundwa na chembe ambayo imepoteza elektroni chini ya ushawishi wa kutokwa kwa umeme kwa nguvu, mwanga au mionzi ya mionzi, mtiririko wa upepo, harakati ya raia wa maji au sababu nyingine kadhaa.

Ioni hasi huundwa kutoka kwa chembe zisizo na upande ambazo zimepokea elektroni.

Matumizi ya ionization kwa madhumuni ya matibabu na maisha ya kila siku

Watafiti wamegundua kwa muda mrefu uwezo wa ioni hasi kuathiri mwili wa binadamu, kuboresha matumizi ya oksijeni hewani, kuipeleka haraka kwa tishu na seli, na kuharakisha oxidation ya serotonini. Yote hii pamoja kwa kiasi kikubwa inaboresha kinga, inaboresha hisia, na hupunguza maumivu.

Ionizer ya kwanza iliyotumiwa kutibu watu iliitwa Chandeliers za Chizhevsky, kwa heshima ya mwanasayansi wa Soviet ambaye aliunda kifaa ambacho kina athari ya manufaa kwa afya ya binadamu.

Katika vifaa vya kisasa vya umeme vya nyumbani unaweza kupata ionizers zilizojengwa ndani ya visafishaji vya utupu, unyevu, vifaa vya kukausha nywele, kavu ...

Ionizers maalum za hewa husafisha hewa na kupunguza kiasi cha vumbi na uchafu unaodhuru.

Ionizers za maji zinaweza kupunguza kiasi cha reagents za kemikali katika muundo wake. Wao hutumiwa kusafisha mabwawa na mabwawa, kueneza maji kwa ions ya shaba au fedha, ambayo hupunguza ukuaji wa mwani na kuharibu virusi na bakteria.

Chaji ya umeme ni kiasi cha kimwili ambacho huamua ukubwa wa mwingiliano wa sumakuumeme. Mwingiliano wa sumakuumeme ni mwingiliano kati ya chembe zilizochajiwa au miili.

Malipo ya umeme yanagawanywa kuwa chanya na hasi. Chembe za msingi thabiti zina chaji chanya - protoni Na positroni, pamoja na ions ya atomi za chuma, nk. Imara hasi malipo flygbolag ni elektroni Na antiprotoni.

Kuna chembe za umeme ambazo hazijachajiwa, ambayo ni, zisizo na upande: neutroni, neutrino. Chembe hizi hazishiriki katika mwingiliano wa umeme, kwani malipo yao ya umeme ni sifuri. Kuna chembe bila malipo ya umeme, lakini malipo ya umeme haipo bila chembe.

Chaji chanya huonekana kwenye glasi iliyosuguliwa na hariri. Ebonite iliyopakwa kwenye manyoya ina mashtaka hasi. Chembe hufukuza wakati malipo yana ishara sawa ( mashtaka ya jina moja) na kwa ishara tofauti ( tofauti na mashtaka) chembe huvutiwa.

Miili yote imeundwa kwa atomi. Atomu zinajumuisha kiini cha atomiki kilicho na chaji chanya na elektroni zenye chaji hasi ambazo huzunguka kiini cha atomiki. Nucleus ya atomiki ina protoni zenye chaji chanya na chembe zisizo na upande - neutroni. Chaji katika atomi husambazwa kwa njia ambayo atomi kwa ujumla haina upande wowote, yaani, jumla ya chaji chanya na hasi katika atomi ni sifuri.

Elektroni na protoni ni sehemu ya dutu yoyote na ni chembe ndogo za msingi thabiti. Chembe hizi zinaweza kuwepo katika hali ya bure kwa muda usio na kikomo. Chaji ya umeme ya elektroni na protoni inaitwa malipo ya msingi.

Malipo ya msingi- hii ni malipo ya chini ambayo chembe zote za msingi zinazoshtakiwa zina. Chaji ya umeme ya protoni ni sawa kwa thamani kamili kwa chaji ya elektroni:

E = 1.6021892(46) * 10 -19 C

Nguvu za mwingiliano kati ya chaji za stationary ni sawia moja kwa moja na bidhaa ya moduli ya chaji na zinawiana kinyume na mraba wa umbali kati yao:

Vikosi vya mwingiliano vinatii sheria ya tatu ya Newton: Ni vikosi vya kukataa vilivyo na ishara sawa za mashtaka na nguvu za kuvutia na ishara tofauti (Mchoro 1.1.3). Mwingiliano wa malipo ya umeme ya stationary inaitwa umemetuamo au Coulomb mwingiliano. Tawi la electrodynamics ambayo inasoma mwingiliano wa Coulomb inaitwa umemetuamo .

Sheria ya Coulomb ni halali kwa mashirika yanayotozwa pointi. Kwa mazoezi, sheria ya Coulomb imeridhika vizuri ikiwa saizi za miili iliyoshtakiwa ni ndogo sana kuliko umbali kati yao.

Kipengele cha uwiano k katika sheria ya Coulomb inategemea uchaguzi wa mfumo wa vitengo. Katika Mfumo wa Kimataifa wa SI, kitengo cha malipo kinachukuliwa kuwa kishaufu(Cl).

Pendenti ni malipo yanayopitia sehemu ya msalaba wa kondakta katika 1 s kwa sasa ya 1 A. Kitengo cha sasa (ampere) katika SI ni, pamoja na vitengo vya urefu, wakati na wingi. kitengo cha msingi cha kipimo.

Mgawo k katika mfumo wa SI kawaida huandikwa kama:

Uzoefu unaonyesha kwamba nguvu za mwingiliano wa Coulomb hutii kanuni ya nafasi ya juu zaidi.

Kama dhana ya uzito wa mvuto wa mwili katika mechanics ya Newton, dhana ya chaji katika mienendo ya kielektroniki ndiyo dhana ya msingi, ya msingi.

Chaji ya umeme ni wingi wa kimaumbile unaobainisha sifa ya chembe au miili kuingia katika mwingiliano wa nguvu za kielektroniki.

Chaji ya umeme kawaida huwakilishwa na herufi q au Q.

Jumla ya ukweli wote wa majaribio unaojulikana huturuhusu kufikia hitimisho lifuatalo:

Kuna aina mbili za malipo ya umeme, kawaida huitwa chanya na hasi.

Malipo yanaweza kuhamishwa (kwa mfano, kwa kuwasiliana moja kwa moja) kutoka kwa mwili mmoja hadi mwingine. Tofauti na wingi wa mwili, malipo ya umeme sio sifa muhimu ya mwili uliopewa. Mwili sawa chini ya hali tofauti unaweza kuwa na malipo tofauti.

Kama vile kutoza, tofauti na gharama huvutia. Hii pia inaonyesha tofauti ya kimsingi kati ya nguvu za sumakuumeme na zile za mvuto. Nguvu za mvuto daima ni nguvu za kuvutia.

Moja ya sheria za kimsingi za asili ni zile zilizowekwa kwa majaribio sheria ya uhifadhi wa malipo ya umeme .

Katika mfumo uliotengwa, jumla ya algebraic ya malipo ya miili yote inabaki thabiti:

q 1 + q 2 + q 3 + ... +qn= const.

Sheria ya uhifadhi wa malipo ya umeme inasema kwamba katika mfumo wa kufungwa wa miili michakato ya uumbaji au kutoweka kwa malipo ya ishara moja tu haiwezi kuzingatiwa.

Kutoka kwa mtazamo wa kisasa, flygbolag za malipo ni chembe za msingi. Miili yote ya kawaida inajumuisha atomi, ambayo ni pamoja na protoni zenye chaji chanya, elektroni zenye chaji hasi na chembe zisizo na upande - neutroni. Protoni na nyutroni ni sehemu ya viini vya atomiki, elektroni huunda shell ya elektroni ya atomi. Chaji za umeme za protoni na elektroni ni sawa kwa ukubwa na ni sawa na chaji ya msingi. e.

Katika atomi ya upande wowote, idadi ya protoni kwenye kiini ni sawa na idadi ya elektroni kwenye ganda. Nambari hii inaitwa nambari ya atomiki . Atomi ya dutu fulani inaweza kupoteza elektroni moja au zaidi au kupata elektroni ya ziada. Katika matukio haya, atomi ya upande wowote inageuka kuwa ioni yenye chaji chanya au hasi.

Malipo yanaweza kuhamishwa kutoka chombo kimoja hadi kingine katika sehemu zilizo na idadi kamili ya gharama za msingi. Kwa hivyo, malipo ya umeme ya mwili ni idadi tofauti:

Kiasi cha kimwili ambacho kinaweza tu kuchukua mfululizo tofauti wa maadili huitwa quantized . Malipo ya msingi e ni quantum (sehemu ndogo zaidi) ya chaji ya umeme. Ikumbukwe kwamba katika fizikia ya kisasa ya chembe za msingi kuwepo kwa kinachojulikana quarks ni kudhani - chembe na malipo ya sehemu na Hata hivyo, quarks bado kuzingatiwa katika hali ya bure.

Katika majaribio ya kawaida ya maabara, a kipima umeme ( au elektroniki) - kifaa kilicho na fimbo ya chuma na pointer ambayo inaweza kuzunguka karibu na mhimili wa usawa (Mchoro 1.1.1). Fimbo ya mshale imetengwa na mwili wa chuma. Wakati mwili wa kushtakiwa unapogusana na fimbo ya electrometer, malipo ya umeme ya ishara sawa husambazwa juu ya fimbo na pointer. Vikosi vya kukataa umeme husababisha sindano kuzunguka kwa pembe fulani, ambayo mtu anaweza kuhukumu malipo yaliyohamishwa kwenye fimbo ya electrometer.

Electrometer ni chombo kisicho na mafuta; hairuhusu mtu kujifunza nguvu za mwingiliano kati ya mashtaka. Sheria ya mwingiliano wa mashtaka ya stationary iligunduliwa kwanza na mwanafizikia wa Kifaransa Charles Coulomb mwaka wa 1785. Katika majaribio yake, Coulomb alipima nguvu za kivutio na kukataa kwa mipira ya kushtakiwa kwa kutumia kifaa alichotengeneza - usawa wa torsion (Mchoro 1.1.2). , ambayo ilitofautishwa na unyeti wa hali ya juu sana. Kwa mfano, boriti ya usawa ilizungushwa 1 ° chini ya ushawishi wa nguvu ya utaratibu wa 10 -9 N.

Wazo la vipimo lilitokana na dhana nzuri ya Coulomb kwamba ikiwa mpira uliochajiwa utaguswa na ule ule ambao haujachajiwa, basi malipo ya kwanza yatagawanywa kwa usawa kati yao. Kwa hivyo, njia ilionyeshwa kubadili malipo ya mpira kwa mara mbili, tatu, nk. Katika majaribio ya Coulomb, mwingiliano kati ya mipira ambayo vipimo vyake vilikuwa vidogo sana kuliko umbali kati yao ulipimwa. Miili kama hiyo ya kushtakiwa kawaida huitwa mashtaka ya uhakika.

Pointi malipo inayoitwa mwili wa kushtakiwa, vipimo ambavyo vinaweza kupuuzwa katika hali ya tatizo hili.

Kulingana na majaribio mengi, Coulomb ilianzisha sheria ifuatayo:

Nguvu za mwingiliano kati ya chaji za stationary ni sawia moja kwa moja na bidhaa ya moduli ya chaji na zinawiana kinyume na mraba wa umbali kati yao:

Nguvu za mwingiliano zinatii sheria ya tatu ya Newton:

Wao ni nguvu za kukataa na ishara sawa za mashtaka na nguvu za kuvutia na ishara tofauti (Mchoro 1.1.3). Mwingiliano wa malipo ya umeme ya stationary inaitwa umemetuamo au Coulomb mwingiliano. Tawi la electrodynamics ambayo inasoma mwingiliano wa Coulomb inaitwa umemetuamo .

Sheria ya Coulomb ni halali kwa mashirika yanayotozwa pointi. Kwa mazoezi, sheria ya Coulomb imeridhika vizuri ikiwa saizi za miili iliyoshtakiwa ni ndogo sana kuliko umbali kati yao.

Kipengele cha uwiano k katika sheria ya Coulomb inategemea uchaguzi wa mfumo wa vitengo. Katika Mfumo wa Kimataifa wa SI, kitengo cha malipo kinachukuliwa kuwa kishaufu(Cl).

Pendenti ni malipo yanayopita kwa sekunde 1 kupitia sehemu ya msalaba ya kondakta kwa nguvu ya sasa ya 1 A. Kitengo cha sasa (Ampere) katika SI ni pamoja na vitengo vya urefu, wakati na wingi. kitengo cha msingi cha kipimo.

Mgawo k katika mfumo wa SI kawaida huandikwa kama:

Wapi - umeme mara kwa mara .

Katika mfumo wa SI, malipo ya msingi e sawa na:

Uzoefu unaonyesha kuwa nguvu za mwingiliano wa Coulomb hutii kanuni ya nafasi kuu:

Ikiwa mwili ulio na chaji huingiliana wakati huo huo na miili kadhaa iliyoshtakiwa, basi nguvu inayotokana inayofanya kazi kwenye mwili fulani ni sawa na jumla ya vekta ya nguvu zinazofanya kazi kwenye mwili huu kutoka kwa miili mingine yote iliyoshtakiwa.

Mchele. 1.1.4 inaeleza kanuni ya nafasi ya juu zaidi kwa kutumia mfano wa mwingiliano wa kielektroniki wa miili mitatu iliyochajiwa.

Kanuni ya superposition ni sheria ya msingi ya asili. Walakini, matumizi yake yanahitaji tahadhari fulani tunapozungumza juu ya mwingiliano wa miili iliyoshtakiwa ya saizi ndogo (kwa mfano, mipira miwili ya kushtakiwa 1 na 2). Ikiwa mpira wa chaji wa tatu utaletwa kwenye mfumo wa mipira miwili iliyochajiwa, basi mwingiliano kati ya 1 na 2 utabadilika kutokana na ugawaji wa malipo.

Kanuni ya superposition inasema kwamba wakati kupewa (fasta) usambazaji wa malipo kwa miili yote, nguvu za mwingiliano wa kielektroniki kati ya miili yoyote miwili haitegemei uwepo wa miili mingine iliyoshtakiwa.

Kwa kunyongwa mipira nyepesi ya foil kwenye nyuzi mbili na kugusa kila mmoja wao na fimbo ya glasi iliyosuguliwa kwenye hariri, unaweza kuona kwamba mipira hiyo itarudishana. Ikiwa kisha unagusa mpira mmoja na fimbo ya kioo iliyopigwa kwenye hariri, na nyingine kwa fimbo ya ebonite iliyopigwa kwenye manyoya, mipira itavutia kila mmoja. Hii ina maana kwamba kioo na fimbo za ebonite, wakati wa kusugua, hupata malipo ya ishara tofauti , i.e. kuwepo katika asili aina mbili za malipo ya umeme, kuwa na ishara kinyume: chanya na hasi. Tulikubali kudhani kwamba fimbo ya kioo iliyosuguliwa kwenye hariri hupata malipo chanya , na fimbo ya ebonite, iliyopigwa kwenye manyoya, hupata malipo hasi .

Kutoka kwa jaribio lililoelezewa pia hufuata miili iliyoshtakiwa kuingiliana na kila mmoja. Mwingiliano huu wa malipo huitwa umeme. Ambapo mashtaka ya jina moja, hizo. malipo ya ishara sawa , hufukuzana, na tofauti na malipo huvutiana.

Kifaa kinategemea hali ya kukataa miili iliyoshtakiwa sawa elektroniki- kifaa kinachokuwezesha kuamua ikiwa mwili uliopewa unashtakiwa, na kipima umeme, kifaa kinachokuwezesha kukadiria thamani ya chaji ya umeme.

Ikiwa unagusa fimbo ya elektroni na mwili ulioshtakiwa, majani ya elektroni yatatawanyika, kwani watapata malipo ya ishara sawa. Kitu kimoja kitatokea kwa sindano ya electrometer ikiwa unagusa fimbo yake na mwili wa kushtakiwa. Katika kesi hii, malipo makubwa zaidi, zaidi ya pembe ya mshale itatoka kwenye fimbo.

Kutoka kwa majaribio rahisi inafuata kwamba nguvu ya mwingiliano kati ya miili iliyoshtakiwa inaweza kuwa kubwa au chini kulingana na ukubwa wa malipo yaliyopatikana. Kwa hivyo, tunaweza kusema kwamba malipo ya umeme, kwa upande mmoja, yanaonyesha uwezo wa mwili kuingiliana kwa umeme, na kwa upande mwingine, ni kiasi ambacho huamua ukubwa wa mwingiliano huu.

Malipo yanaonyeshwa na barua q , kuchukuliwa kama kitengo cha malipo kishaufu: [q ] = 1 Kl.

Ikiwa unagusa electrometer moja na fimbo ya kushtakiwa, na kisha kuunganisha electrometer hii na fimbo ya chuma kwenye electrometer nyingine, basi malipo kwenye electrometer ya kwanza itagawanywa kati ya electrometers mbili. Kisha unaweza kuunganisha electrometer kwa electrometers kadhaa zaidi, na malipo yatagawanywa kati yao. Hivyo, malipo ya umeme ina mali ya mgawanyiko . Kikomo cha mgawanyiko wa malipo, i.e. malipo ndogo zaidi iliyopo katika asili ni malipo elektroni. Malipo ya elektroni ni hasi na sawa na 1.6 * 10 -19 Cl. Chaji nyingine yoyote ni nyingi ya malipo ya elektroni.

I. V. Yakovlev | Nyenzo za fizikia | MathUs.ru

Electrodynamics

Mwongozo huu umetolewa kwa sehemu ya tatu ya "Electrodynamics" ya msimbo wa Mitihani ya Jimbo la Umoja katika fizikia. Inashughulikia mada zifuatazo.

Umeme wa miili. Mwingiliano wa mashtaka. Aina mbili za malipo. Sheria ya uhifadhi wa malipo ya umeme. Sheria ya Coulomb.

Athari ya uwanja wa umeme kwenye malipo ya umeme. Nguvu ya uwanja wa umeme. Kanuni ya superposition ya mashamba ya umeme.

Uwezo wa uwanja wa umeme. Uwezo wa uwanja wa umeme. Voltage (tofauti inayowezekana).

Makondakta katika uwanja wa umeme. Dielectrics katika uwanja wa umeme.

Uwezo wa umeme. Capacitor. Nishati ya uwanja wa umeme wa capacitor.

Mkondo wa umeme wa mara kwa mara. Nguvu ya sasa. Voltage. Upinzani wa umeme. Sheria ya Ohm kwa sehemu ya mzunguko.

Uunganisho wa sambamba na mfululizo wa waendeshaji. Uunganisho wa mchanganyiko wa waendeshaji.

Kazi ya sasa ya umeme. Sheria ya Joule-Lenz. Nguvu ya sasa ya umeme.

Nguvu ya umeme. Upinzani wa ndani wa chanzo cha sasa. Sheria ya Ohm kwa mzunguko kamili wa umeme.

Wabebaji wa malipo ya bure ya umeme katika metali, vinywaji na gesi.

Semiconductors. Conductivity ya ndani na uchafu wa semiconductors.

Mwingiliano wa sumaku. Sehemu ya sumaku ya kondakta anayebeba sasa. Nguvu ya Ampere. Nguvu ya Lorentz.

Jambo la induction ya sumakuumeme. Fluji ya sumaku. Sheria ya Faraday ya induction ya sumakuumeme. Utawala wa Lenz.

Kujiingiza. Inductance. Nishati ya shamba la sumaku.

Oscillations ya bure ya sumakuumeme. Mzunguko wa oscillatory. Oscillations ya sumakuumeme ya kulazimishwa. Resonance. Oscillations ya sumakuumeme ya Harmonic.

Mkondo mbadala. Uzalishaji, usambazaji na matumizi ya nishati ya umeme.

Uwanja wa sumakuumeme.

Tabia za mawimbi ya umeme. Aina mbalimbali za mionzi ya umeme na matumizi yao.

Mwongozo huo pia una nyenzo za ziada ambazo hazijajumuishwa katika kiweka alama za Mitihani ya Jimbo Iliyounganishwa (lakini imejumuishwa katika mtaala wa shule!). Nyenzo hii hukuruhusu kuelewa vyema mada zinazoshughulikiwa.

1.2 Umeme wa miili . . . . . . . 7

2.1 Kanuni ya nafasi ya juu . 11

2.2 Sheria ya Coulomb katika dielectrics . . 12

3.1 Muda mrefu na wa muda mfupi 13

3.2 Uwanja wa umeme . . 13

3.3 Nguvu ya uwanja wa malipo ya pointi 14

3.4 Kanuni ya superposition ya mashamba ya umeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.5 Uwanja wa ndege yenye chaji sawasawa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.6 Mistari ya uwanja wa umeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.1 Vikosi vya kihafidhina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.2 Uwezo wa uwanja wa umeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.3 Nishati inayowezekana ya malipo katika uwanja unaofanana. . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.6 Tofauti inayowezekana. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

4.7 Kanuni ya nafasi ya juu kwa uwezo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.8 Sehemu yenye usawa: uhusiano kati ya voltage na nguvu. . . . . . . . . . . . . . . . 24

5.2 Chaji ndani ya kondakta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

6.1 Dielectric mara kwa mara. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

6.2 Dielectri za polar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

6.3 Dielectri zisizo za polar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

7.1 Uwezo wa kondakta pekee. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

7.2 Uwezo wa capacitor ya sahani sambamba. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

7.3 Nishati ya capacitor iliyoshtakiwa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

7.4 Nishati ya uwanja wa umeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

8.1 Mwelekeo wa sasa wa umeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

8.2 Hatua ya sasa ya umeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

8.5 Uwanja wa umeme wa stationary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

9 Sheria ya Ohm

9.1 Sheria ya Ohm kwa sehemu ya mzunguko. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

9.2 Upinzani wa umeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

		Upinzani. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	Viunganishi vya kondakta
		Resistors na waya za kuongoza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		Uunganisho wa serial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		Uunganisho sambamba. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		Mchanganyiko mchanganyiko. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	Kazi na nguvu ya sasa

11.1 Kazi ya sasa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

11.2 Nguvu ya sasa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

11.3 Sheria ya Joule-Lenz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

12.3 Ufanisi wa mzunguko wa umeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

12.4 Sheria ya Ohm kwa eneo tofauti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

13.1 Elektroni za bure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

13.2 Jaribio la Rikke. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

14.1 Kutengana kwa umeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

14.2 Conductivity ya Ionic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

14.3 Electrolysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

15.1 Gharama za bure katika gesi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

15.2 Utoaji usio na kujitegemea. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

16.1 Kifungo cha Covalent. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

16.2 Muundo wa kioo wa silicon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

16.3 Self conductivity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

16.4 Conductivity ya uchafu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

16.5 p–n makutano. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

17.1 Mwingiliano wa sumaku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

17.2 Mistari ya uwanja wa sumaku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

17.5 Sehemu ya sumaku ya coil yenye mkondo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

17.6 Sehemu ya sumaku ya coil ya sasa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

		Nadharia ya Ampere. Mikondo ya msingi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	Uga wa sumaku. Mamlaka
		Nguvu ya Lorentz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		Nguvu ya Ampere. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		Sura iliyo na mkondo wa sasa kwenye uwanja wa sumaku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	Uingizaji wa sumakuumeme
		Fluji ya sumaku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19.2 Induction emf. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

19.3 Sheria ya Faraday ya induction ya sumakuumeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

19.4 Sheria ya Lenz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

19.7 Uwanja wa umeme wa Vortex. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

19.8 Induction emf katika kondakta kusonga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

	Kujiingiza
		Inductance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
		Ulinganisho wa kielektroniki. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		Nishati ya shamba la sumaku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
	Mitetemo ya sumakuumeme
		Mzunguko wa oscillatory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		Mabadiliko ya nishati katika mzunguko wa oscillatory. . . . . . . . . . . . . . .
		Analogi za kielektroniki. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21.4 Sheria ya Harmonic ya oscillations katika mzunguko. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

21.5 Oscillations ya sumakuumeme ya kulazimishwa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

	Mkondo mbadala. 1
		Quasi-stationary hali. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		Kinga katika mzunguko wa AC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
		Capacitor katika mzunguko wa AC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		Coil katika mzunguko wa AC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
	Mkondo mbadala. 2
		Njia ya pembe ya msaidizi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		Mzunguko wa oscillatory na kupinga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		Resonance katika mzunguko wa oscillatory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	Nguvu ya AC

24.1 Nguvu ya sasa kwa njia ya kupinga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

24.2 Nguvu ya sasa kupitia capacitor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

24.3 Nguvu ya sasa kupitia coil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

26.1 Nadharia ya Maxwell. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

26.2 Dhana ya uwanja wa sumakuumeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

27.1 Fungua mzunguko wa oscillating. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

27.2 Tabia za mawimbi ya umeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

27.3 Uzito wa flux ya mionzi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

27.4 Aina za mionzi ya umeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

1 Chaji ya umeme

Mwingiliano wa sumakuumeme ni kati ya mwingiliano wa kimsingi katika maumbile. Nguvu za elasticity na msuguano, shinikizo la kioevu na gesi, na mengi zaidi yanaweza kupunguzwa kwa nguvu za umeme kati ya chembe za suala. Mwingiliano wa sumakuumeme wenyewe haupunguzwi tena kwa aina zingine, za ndani zaidi za mwingiliano.

Aina ya msingi sawa ya mwingiliano ni mvuto-mvuto wa mvuto wa miili yoyote miwili. Walakini, kuna tofauti kadhaa muhimu kati ya mwingiliano wa sumakuumeme na mvuto.

1. Sio kila mtu anayeweza kushiriki katika mwingiliano wa sumakuumeme, lakini ni ya kushtakiwa tu.

miili (kuwa na malipo ya umeme).

2. Mwingiliano wa mvuto daima ni kivutio cha mwili mmoja hadi mwingine. Mwingiliano wa sumakuumeme unaweza kuvutia au kuchukiza.

3. Mwingiliano wa sumakuumeme ni mkali zaidi kuliko mwingiliano wa mvuto. Kwa mfano, nguvu ya kurudisha umeme ya elektroni mbili ni 10 Mara 42 ya nguvu ya mvuto wao wa mvuto kwa kila mmoja.

Kila mwili unaochajiwa una kiasi fulani cha chaji ya umeme q. Chaji ya umeme ni kiasi halisi ambacho huamua nguvu ya mwingiliano wa sumakuumeme kati ya vitu asilia. Kitengo cha malipo ni coulomb (C)1.

1.1 Aina mbili za malipo

Kwa kuwa mwingiliano wa mvuto daima ni kivutio, wingi wa miili yote sio hasi. Lakini hii si kweli kwa mashtaka. Ni rahisi kuelezea aina mbili za mwingiliano wa sumakuumeme, kuvutia na kukataa, kwa kuanzisha aina mbili za malipo ya umeme: chanya na hasi.

Malipo ya ishara tofauti huvutia kila mmoja, na malipo ya ishara sawa hufukuza kila mmoja. Hii inaonyeshwa katika Mtini. 1; Mipira iliyosimamishwa kwenye nyuzi hupewa malipo ya ishara moja au nyingine.

Mchele. 1. Mwingiliano wa aina mbili za mashtaka

Udhihirisho ulioenea wa nguvu za sumakuumeme huelezewa na ukweli kwamba atomi za dutu yoyote zina chembe za kushtakiwa: kiini cha atomi kina protoni zenye chaji chanya, na elektroni zenye chaji hasi husogea kwenye obiti karibu na kiini. Malipo ya protoni na elektroni ni sawa kwa ukubwa, na idadi ya protoni katika kiini ni sawa na idadi ya elektroni katika obiti, na kwa hiyo inageuka kuwa atomi kwa ujumla haina upande wa umeme. Hii ndiyo sababu katika hali ya kawaida hatuoni ushawishi wa sumakuumeme kutoka kwa wengine

1 Kitengo cha malipo kinatambuliwa kupitia kitengo cha sasa. 1 C ni malipo yanayopitia sehemu ya msalaba ya kondakta kwa sekunde 1 kwa mkondo wa 1 A.

miili: jumla ya malipo ya kila mmoja wao ni sifuri, na chembe za kushtakiwa zinasambazwa sawasawa katika kiasi cha mwili. Lakini ikiwa kutokujali kwa umeme kunakiukwa (kwa mfano, kama matokeo ya umeme), mwili huanza kutenda mara moja kwenye chembe za kushtakiwa zinazozunguka.

Kwa nini kuna aina mbili za malipo ya umeme, na sio nambari nyingine, haijulikani kwa sasa. Tunaweza tu kudai kwamba kukubali ukweli huu kama msingi hutoa maelezo ya kutosha ya mwingiliano wa sumakuumeme.

Malipo ya protoni ni 1.6 10 19 C. Chaji ya elektroni ni kinyume katika ishara na ni sawa na

1;6 10 19 Kl. Ukubwa

e = 1;6 10 19 Cl

inayoitwa malipo ya msingi. Hiki ndicho kiwango cha chini zaidi cha malipo kinachowezekana: chembechembe zisizolipishwa zenye chaji kidogo hazikugunduliwa katika majaribio. Fizikia bado haiwezi kueleza kwa nini asili ina malipo madogo zaidi na kwa nini ukubwa wake ni hivyo.

Malipo ya chombo chochote q huwa na idadi kamili ya gharama za msingi:

Ikiwa q< 0, то тело имеет избыточное количество N электронов (по сравнению с количеством протонов). Если же q >0, basi kinyume chake, mwili hauna elektroni: kuna protoni N zaidi.

1.2 Umeme wa miili

Ili mwili wa macroscopic uwe na ushawishi wa umeme kwenye miili mingine, lazima iwe na umeme. Umeme ni ukiukaji wa kutokujali kwa umeme kwa mwili au sehemu zake. Kama matokeo ya umeme, mwili unakuwa na uwezo wa mwingiliano wa sumakuumeme.

Mojawapo ya njia za kuimarisha mwili ni kutoa malipo ya umeme kwake, yaani, kufikia ziada ya malipo ya ishara sawa katika mwili uliopewa. Hii ni rahisi kufanya kwa kutumia msuguano.

Kwa hiyo, wakati fimbo ya kioo inapopigwa na hariri, sehemu ya mashtaka yake mabaya huenda kwa hariri. Matokeo yake, fimbo inakuwa chaji chanya na hariri kushtakiwa vibaya. Lakini wakati wa kusugua fimbo ya ebonite na pamba, baadhi ya mashtaka mabaya yanahamishwa kutoka kwa pamba hadi kwenye fimbo: fimbo inashtakiwa vibaya, na pamba inashtakiwa vyema.

Njia hii ya miili ya umeme inaitwa umeme kwa msuguano. Unakumbana na msuguano wa umeme kila unapovua sweta juu ya kichwa chako ;-)

Aina nyingine ya uwekaji umeme inaitwa induction ya kielektroniki, au upitishaji umeme kwa ushawishi. Katika kesi hii, malipo ya jumla ya mwili yanabaki sawa na sifuri, lakini inasambazwa tena ili malipo mazuri yakusanyike katika sehemu fulani za mwili, na malipo hasi kwa wengine.

Mchele. 2. Uingizaji wa umeme

Hebu tuangalie mtini. 2. Kwa umbali fulani kutoka kwa mwili wa chuma kuna malipo mazuri q. Inavutia malipo hasi ya chuma (elektroni za bure), ambazo hujilimbikiza kwenye maeneo ya uso wa mwili karibu na malipo. Utozaji chanya ambao haujafidiwa husalia katika maeneo ya mbali.

Licha ya ukweli kwamba malipo ya jumla ya mwili wa chuma yalibaki sawa na sifuri, mgawanyiko wa anga wa mashtaka ulitokea katika mwili. Ikiwa sasa tunagawanya mwili kwenye mstari wa dotted, basi nusu ya kulia itashtakiwa vibaya, na nusu ya kushoto itashtakiwa vyema.

Unaweza kutazama umeme wa mwili kwa kutumia electroscope. Electroscope rahisi imeonyeshwa2 kwenye Mchoro.3.

Mchele. 3. Electroscope

Nini kinatokea katika kesi hii? Fimbo iliyoshtakiwa vyema (kwa mfano, iliyopigwa hapo awali) inaletwa kwenye diski ya electroscope na kukusanya malipo hasi juu yake. Chini, kwenye majani ya kusonga ya electroscope, malipo mazuri yasiyolipwa yanabaki; Kusukuma mbali kutoka kwa kila mmoja, majani huenda kwa njia tofauti. Ikiwa utaondoa fimbo, mashtaka yatarudi mahali pao na majani yataanguka.

Matukio ya uingizwaji wa kielektroniki kwa kiwango kikubwa huzingatiwa wakati wa mvua ya radi. Katika Mtini. 4 tunaona wingu la radi likipita juu ya dunia3.

Mchele. 4. Umeme wa dunia kwa wingu la radi

Ndani ya wingu kuna vipande vya barafu vya ukubwa tofauti, ambavyo vinachanganywa na mikondo ya hewa inayopanda, hugongana na kuwa na umeme. Inatokea kwamba malipo hasi hujilimbikiza chini ya wingu, na malipo mazuri juu.

Sehemu ya chini ya wingu yenye chaji hasi huleta chaji chanya chini yake kwenye uso wa dunia. Capacitor kubwa na voltage kubwa inaonekana

2 Picha kutoka en.wikipedia.org.

3 Picha kutoka elementy.ru.

kati ya mawingu na ardhi. Ikiwa voltage hii inatosha kuvunja pengo la hewa, basi kutokwa kwa umeme inayojulikana itatokea.

1.3 Sheria ya uhifadhi wa malipo

Hebu turudi kwenye mfano wa kusambaza umeme kwa msuguano kwa kusugua fimbo kwa kitambaa. Katika kesi hiyo, fimbo na kipande cha nguo hupata malipo sawa kwa ukubwa na kinyume katika ishara. Jumla ya malipo yao yalikuwa sawa na sifuri kabla ya mwingiliano na inabaki sawa na sifuri baada ya mwingiliano.

Tunaona hapa sheria ya uhifadhi wa malipo, ambayo inasema: katika mfumo uliofungwa wa miili, jumla ya malipo ya algebraic bado haijabadilika wakati wa michakato yoyote inayotokea na miili hii:

q1 + q2 + : : : + qn = const:

Kufungwa kwa mfumo wa miili inamaanisha kuwa miili hii inaweza kubadilishana malipo kati yao tu, lakini sio na vitu vingine vya nje ya mfumo huu.

Wakati wa kuimarisha fimbo, hakuna kitu cha kushangaza katika uhifadhi wa malipo: chembe nyingi za kushtakiwa ziliacha fimbo kama wengi walikuja kwenye kipande cha kitambaa (au kinyume chake). Jambo la kushangaza ni kwamba katika michakato ngumu zaidi, ikifuatana na mabadiliko ya pamoja ya chembe za msingi na mabadiliko ya idadi ya chembe za kushtakiwa kwenye mfumo, malipo ya jumla bado yanahifadhiwa!

Kwa mfano, katika Mtini. 5 inaonyesha mchakato! e + e +, ambayo sehemu ya mionzi ya sumakuumeme (kinachojulikana photon) hugeuka kuwa chembe mbili za kushtakiwa elektroni e na positron e +. Utaratibu huo unageuka kuwa inawezekana chini ya hali fulani, kwa mfano, katika uwanja wa umeme wa kiini cha atomiki.

Mchele. 5. Kuzaliwa kwa jozi ya elektroni-positron

Malipo ya positron ni sawa kwa ukubwa na malipo ya elektroni na kinyume katika ishara. Sheria ya uhifadhi wa malipo imetimizwa! Hakika, mwanzoni mwa mchakato tulikuwa na photon ambayo malipo yake yalikuwa sifuri, na mwisho tulipata chembe mbili na malipo ya jumla ya sifuri.

Sheria ya uhifadhi wa malipo (pamoja na kuwepo kwa malipo madogo ya msingi) ni ukweli wa kimsingi wa kisayansi leo. Wanafizikia bado hawajaweza kueleza kwa nini maumbile yanafanya hivi na si vinginevyo. Tunaweza tu kusema kwamba ukweli huu unathibitishwa na majaribio mengi ya kimwili.