Bình luận: 0
Thông thường, một nguyên tử có cùng một số proton và electron. Trong trường hợp này, nguyên tử trung hòa về điện vì các proton tích điện dương được cân bằng chính xác bởi các electron tích điện âm. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, nguyên tử mất cân bằng điện do mất hoặc bắt giữ một electron. Khi một electron bị mất hoặc bị bắt giữ, nguyên tử không còn ở trạng thái trung tính nữa. Nó tích điện dương hoặc âm - tùy thuộc vào sự mất hoặc thu giữ một electron. Do đó, một điện tích tồn tại trong nguyên tử khi số lượng proton và electron của nó không khớp nhau.
Trong những điều kiện nhất định, một số nguyên tử có thể mất một lượng nhỏ electron trong một khoảng thời gian ngắn. Các electron của nguyên tử của một số chất, đặc biệt là kim loại, có thể dễ dàng bị bật ra khỏi quỹ đạo bên ngoài của chúng. Những electron như vậy được gọi là electron tự do và vật liệu chứa chúng được gọi là chất dẫn điện. Khi các electron rời khỏi nguyên tử, nguyên tử này sẽ thu được điện tích dương, bởi vì một electron tích điện âm bị loại bỏ, làm đảo lộn sự cân bằng điện trong nguyên tử.
Một nguyên tử có thể dễ dàng thu giữ thêm các electron. Trong trường hợp này, nó thu được điện tích âm.
Do đó, điện tích được tạo ra khi có quá nhiều electron hoặc proton trong nguyên tử. Khi một nguyên tử được tích điện và nguyên tử kia mang điện tích dấu hiệu ngược lại, các electron có thể di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác. Dòng electron này được gọi là dòng điện.
Một nguyên tử bị mất hoặc nhận thêm một electron được coi là không ổn định. Các electron dư thừa tạo ra một điện tích âm trong đó. Sự thiếu electron là điện tích dương. Các điện tích tương tác với nhau theo nhiều cách khác nhau. Hai hạt tích điện âm đẩy nhau và các hạt tích điện dương cũng đẩy nhau. Hai điện tích trái dấu thì hút nhau. Định luật điện tích phát biểu: điện tích với dấu hiệu giống hệt nhauđẩy nhau, những mặt trái dấu thì hút nhau. Hình 1.2 minh họa cho định luật điện tích.
Tất cả các nguyên tử có xu hướng giữ nguyên tính trung hòa vì các electron ở quỹ đạo bên ngoài đẩy các electron khác. Tuy nhiên, nhiều vật liệu có thể thu được điện tích dương hoặc âm do tác động cơ học, chẳng hạn như ma sát. Âm thanh tanh tách quen thuộc của một chiếc lược bằng gỗ mun di chuyển qua tóc vào một ngày mùa đông hanh khô là một ví dụ về sự tạo ra điện tích do ma sát.
« Vật lý - lớp 10"
Đầu tiên, hãy xét trường hợp đơn giản nhất, khi các vật tích điện đứng yên.
Nhánh điện động lực học nghiên cứu các điều kiện cân bằng của các vật mang điện được gọi là tĩnh điện.
Chuyện gì đã xảy ra vậy điện tích?
Có những khoản phí nào?
Với từ điện, điện tích, dòng điện bạn đã gặp nhiều lần và đã quen với chúng. Nhưng hãy cố gắng trả lời câu hỏi: “Điện tích là gì?” Bản thân khái niệm thù lao- đây là một khái niệm cơ bản, cơ bản không thể rút gọn thành trình độ hiện đại phát triển kiến thức của chúng ta tới một số khái niệm cơ bản, đơn giản hơn.
Trước tiên chúng ta hãy cố gắng tìm hiểu ý nghĩa của câu nói: “ Cơ thể này hoặc hạt có điện tích.”
Mọi cơ thể đều được làm bằng hạt nhỏ, không thể chia thành những phần đơn giản hơn và do đó được gọi là tiểu học.
Các hạt cơ bản có khối lượng nên chúng hút nhau theo định luật trọng lực phổ quát. Khi khoảng cách giữa các hạt tăng lên, lực hấp dẫn giảm tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách này. Số đông hạt cơ bản Ngoài ra, mặc dù không phải tất cả đều có khả năng tương tác với nhau với một lực cũng giảm tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách, nhưng lực này lớn hơn lực hấp dẫn rất nhiều lần.
Vì vậy, trong nguyên tử hydro, được biểu diễn dưới dạng sơ đồ trong Hình 14.1, electron bị hút vào hạt nhân (proton) với một lực lớn gấp 10 lần lực hấp dẫn.
Nếu các hạt tương tác với nhau bằng những lực giảm dần khi khoảng cách tăng dần giống như lực hấp dẫn phổ quát, nhưng lớn hơn lực hấp dẫn nhiều lần, thì những hạt này được cho là có điện tích. Bản thân các hạt được gọi là tính phí.
Có những hạt không mang điện, nhưng không có điện tích nếu không có hạt.
Sự tương tác của các hạt tích điện được gọi là điện từ.
Điện tích xác định cường độ tương tác điện từ, giống như khối lượng quyết định cường độ tương tác hấp dẫn.
Điện tích của hạt cơ bản không phải là một cơ chế đặc biệt trong hạt có thể tách ra khỏi nó, phân hủy thành các bộ phận cấu thành và tập hợp lại. Sự hiện diện của điện tích trên electron và các hạt khác chỉ có nghĩa là sự tồn tại của những tương tác lực nhất định giữa chúng.
Về bản chất, chúng ta sẽ không biết gì về điện tích nếu chúng ta không biết quy luật của những tương tác này. Kiến thức về các quy luật tương tác nên được đưa vào ý tưởng của chúng ta về điện tích. Những định luật này không đơn giản và không thể tóm tắt chúng trong vài từ. Vì vậy, khó có thể đưa ra một kết quả đủ thỏa đáng định nghĩa ngắn gọný tưởng điện tích.
Hai dấu hiệu của điện tích.
Mọi vật đều có khối lượng và do đó hút nhau. Các vật nhiễm điện có thể vừa hút vừa đẩy nhau. Cái này sự thật quan trọng nhất, quen thuộc với bạn, có nghĩa là trong tự nhiên có những hạt mang điện tích trái dấu; trong trường hợp các điện tích cùng dấu, các hạt đẩy nhau, và trong trường hợp khác dấu, chúng hút nhau.
Điện tích của các hạt cơ bản - proton, là một phần của tất cả các hạt nhân nguyên tử, được gọi là điện tích dương và điện tích điện tử- tiêu cực. Không có sự khác biệt bên trong giữa điện tích dương và âm. Nếu dấu của điện tích hạt bị đảo ngược thì bản chất của tương tác điện từ sẽ không thay đổi chút nào.
Phí cơ bản.
Ngoài electron và proton, còn có một số loại hạt cơ bản tích điện khác. Nhưng chỉ có electron và proton mới có thể tồn tại ở trạng thái tự do vô thời hạn. Phần còn lại của các hạt tích điện tồn tại dưới một phần triệu giây. Chúng sinh ra trong quá trình va chạm của các hạt cơ bản nhanh và tồn tại trong một thời gian ngắn không đáng kể, phân rã, biến thành các hạt khác. Bạn sẽ làm quen với những hạt này ở lớp 11.
Các hạt không mang điện bao gồm neutron. Khối lượng của nó chỉ lớn hơn khối lượng của proton một chút. Neutron cùng với proton là một phần của hạt nhân nguyên tử. Nếu một hạt cơ bản có điện tích thì giá trị của nó được xác định chặt chẽ.
Cơ thể tích điện Lực điện từ trong tự nhiên đóng một vai trò rất lớn do thực tế là mọi vật thể đều chứa các hạt tích điện. Các bộ phận cấu thành của nguyên tử - hạt nhân và electron - mang điện tích.
Hành động trực tiếp lực điện từ giữa các vật thể không được phát hiện, vì các vật thể ở trạng thái bình thường là trung hòa về điện.
Nguyên tử của bất kỳ chất nào đều trung hòa vì số electron trong nó bằng số proton trong hạt nhân. Các hạt tích điện dương và âm liên kết với nhau lực điện và hình thành các hệ trung tính.
Một vật vĩ mô được tích điện nếu nó chứa một lượng dư các hạt cơ bản có một dấu điện tích. Như vậy, điện tích âm của vật là do thừa electron so với số proton, còn điện tích dương là do thiếu electron.
Để thu được một vật vĩ mô tích điện, tức là nhiễm điện cho nó, cần phải tách một phần điện tích âm ra khỏi điện tích dương liên kết với nó hoặc chuyển điện tích âm sang vật trung hòa.
Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng ma sát. Nếu bạn chạy lược qua tóc khô, thì một phần nhỏ của các hạt tích điện di động nhất - electron - sẽ di chuyển từ tóc sang lược và tích điện âm, và tóc sẽ tích điện dương.
Bình đẳng về điện tích trong quá trình điện khí hóa
Với sự hỗ trợ của thí nghiệm, người ta có thể chứng minh rằng khi bị nhiễm điện do ma sát, cả hai vật đều thu được điện tích trái dấu nhưng có độ lớn giống nhau.
Chúng ta hãy lấy một điện kế, trên thanh có một quả cầu kim loại có lỗ và hai tấm trên tay cầm dài: một tấm làm bằng cao su cứng và tấm kia làm bằng mica. Khi cọ xát vào nhau, các tấm bị nhiễm điện.
Hãy đưa một trong các tấm vào bên trong quả cầu mà không chạm vào các bức tường của nó. Nếu tấm điện tích dương thì một số electron từ kim và que của điện kế sẽ bị hút vào tấm và tập trung lại trên bề mặt bên trong hình cầu. Đồng thời, mũi tên sẽ nhiễm điện dương và bị đẩy ra khỏi thanh điện kế (Hình 14.2, a).
Nếu bạn mang một tấm khác vào trong quả cầu, sau khi loại bỏ tấm đầu tiên, thì các electron của quả cầu và thanh sẽ bị đẩy ra khỏi tấm và sẽ tích tụ nhiều hơn trên mũi tên. Điều này sẽ làm cho mũi tên lệch khỏi thanh và ở cùng một góc như trong thí nghiệm đầu tiên.
Sau khi hạ cả hai tấm xuống bên trong quả cầu, chúng ta sẽ không phát hiện ra bất kỳ sai lệch nào của mũi tên (Hình 14.2, b). Điều này chứng tỏ điện tích của các bản có độ lớn bằng nhau và trái dấu.
Điện hóa cơ thể và các biểu hiện của nó.Điện khí hóa đáng kể xảy ra trong quá trình ma sát của vải tổng hợp. Khi cởi một chiếc áo làm bằng chất liệu tổng hợp trong không khí khô, bạn có thể nghe thấy âm thanh tanh tách đặc trưng. Những tia lửa nhỏ nhảy ra giữa các vùng tích điện của bề mặt cọ xát.
Trong nhà in, giấy được nhiễm điện trong quá trình in và các tờ giấy dính vào nhau. Để ngăn điều này xảy ra, các thiết bị đặc biệt được sử dụng để tiêu hao điện tích. Tuy nhiên, việc điện khí hóa các vật thể tiếp xúc gần đôi khi được sử dụng, ví dụ, trong các hệ thống lắp đặt sao chép điện khác nhau, v.v.
Định luật bảo toàn điện tích.
Kinh nghiệm về quá trình nhiễm điện của các tấm chứng tỏ rằng trong quá trình nhiễm điện do ma sát, sự phân phối lại các điện tích hiện có xảy ra giữa các vật thể trước đây trung hòa. Một phần nhỏ electron di chuyển từ vật này sang vật khác. Trong trường hợp này, các hạt mới không xuất hiện và những hạt có sẵn không biến mất.
Khi cơ thể được nhiễm điện, định luật bảo toàn điện tích. Định luật này đúng cho một hệ trong đó các hạt tích điện không đi vào từ bên ngoài và không rời khỏi hệ, tức là đối với hệ cô lập.
Trong một hệ cô lập tổng đại sốđiện tích của mọi vật được bảo toàn.
q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = const. (14.1)
trong đó q 1, q 2, v.v. là điện tích của các vật tích điện riêng lẻ.
Định luật bảo toàn điện tích có ý nghĩa sâu sắc. Nếu số lượng hạt cơ bản mang điện không thay đổi thì việc tuân thủ định luật bảo toàn điện tích là hiển nhiên. Nhưng các hạt cơ bản có thể biến đổi lẫn nhau, sinh ra và biến mất, mang lại sự sống cho các hạt mới.
Tuy nhiên, trong mọi trường hợp, các hạt tích điện chỉ sinh ra theo cặp có điện tích cùng độ lớn và trái dấu; Các hạt tích điện cũng chỉ biến mất theo cặp, biến thành các hạt trung tính. Và trong tất cả các trường hợp này, tổng đại số của các điện tích vẫn giữ nguyên.
Giá trị của định luật bảo toàn điện tích được xác nhận bằng các quan sát về một số lượng lớn các biến đổi của các hạt cơ bản. Định luật này thể hiện một trong những tính chất cơ bản nhất của điện tích. Lý do giữ lại phí vẫn chưa được biết.
Từ điện xuất phát từ tên tiếng Hy Lạp có nghĩa là hổ phách - ελεκτρον
.
Hổ phách là nhựa hóa thạch của cây lá kim. Người xưa nhận thấy rằng nếu bạn chà xát hổ phách với một mảnh vải, nó sẽ hút các vật nhẹ hoặc bụi. Hiện tượng này, mà ngày nay chúng ta gọi là tĩnh điện, có thể được quan sát bằng cách cọ xát một thanh ebonite hoặc thủy tinh hoặc đơn giản là một thước nhựa với một miếng vải.
Một thước nhựa đã được cọ xát kỹ bằng khăn giấy sẽ hút những mảnh giấy nhỏ (Hình 22.1). Thứ hạng tĩnh điện bạn có thể đã quan sát thấy khi chải tóc hoặc cởi áo hoặc áo sơ mi bằng nylon. Có thể bạn đã cảm thấy, chạm vào tay nắm cửa kim loại sau khi đứng lên khỏi ghế ô tô hoặc đi trên thảm tổng hợp. Trong tất cả các trường hợp này, vật đều nhiễm điện do ma sát; họ nói rằng điện khí hóa xảy ra do ma sát.
Có phải tất cả các điện tích đều giống nhau hay có nhiều loại khác nhau? Hóa ra có hai loại điện tích, có thể được chứng minh như sau: kinh nghiệm đơn giản. Treo thước nhựa ở giữa vào một sợi chỉ và dùng một mảnh vải chà kỹ. Nếu bây giờ chúng ta mang một thước đo nhiễm điện khác đến nó, chúng ta sẽ thấy rằng các thước đẩy nhau (Hình 22.2, a).
Tương tự như vậy, đưa một thanh thủy tinh nhiễm điện khác vào một thanh, chúng ta sẽ quan sát lực đẩy của chúng (Hình 22.2,6). Nếu đưa một thanh thủy tinh tích điện vào một thước nhựa nhiễm điện thì chúng sẽ bị hút (Hình 22.2, c). Cây thước dường như có một loại điện tích khác với thanh thủy tinh.
Người ta đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng tất cả các vật tích điện được chia thành hai loại: hoặc chúng bị nhựa hút và bị thủy tinh đẩy, hoặc ngược lại, bị nhựa đẩy và bị thủy tinh hút. Dường như có hai loại điện tích, các điện tích cùng loại đẩy nhau và các điện tích các loại khác nhauđang bị thu hút. Chúng ta nói rằng các điện tích cùng loại thì đẩy nhau và các điện tích khác loại thì hút nhau.
người Mỹ chính khách, triết gia và nhà khoa học Benjamin Franklin (1706-1790) gọi hai loại điện tích này là dương và âm. Hoàn toàn không có gì khác biệt khi gọi mức phí nào;
Franklin đề xuất rằng điện tích của một thanh thủy tinh nhiễm điện được coi là điện tích dương. Trong trường hợp này, điện tích xuất hiện trên thước nhựa (hoặc hổ phách) sẽ âm. Thỏa thuận này vẫn được tuân theo cho đến ngày nay.
Lý thuyết về điện của Franklin trên thực tế là một khái niệm "một chất lỏng": điện tích dương được coi là phần dư của "chất lỏng điện" so với hàm lượng bình thường của nó trong một vật thể nhất định, và điện tích âm là phần thiếu hụt của nó. Franklin lập luận rằng khi, do kết quả của một quá trình nào đó, một điện tích nhất định phát sinh trong một cơ thể, thì cùng một lượng điện tích thuộc loại ngược lại cũng đồng thời phát sinh trong một cơ thể khác. Do đó, tên “tích cực” và “tiêu cực” nên được hiểu theo nghĩa ý nghĩa đại số, sao cho tổng điện tích mà các vật thu được trong bất kỳ quá trình nào luôn bằng không.
Ví dụ, khi cọ xát một thước nhựa với một tờ giấy ăn, thước sẽ nhiễm điện âm và tờ khăn ăn cũng mang điện tích dương bằng. Có sự phân tách các điện tích, nhưng tổng của chúng bằng không.
Ví dụ này minh họa cho quan điểm vững chắc định luật bảo toàn điện tích, có nội dung:
Tổng điện tích do bất kỳ quá trình nào tạo ra đều bằng không.
Những sai lệch so với định luật này chưa bao giờ được quan sát thấy, do đó chúng ta có thể coi rằng nó được thiết lập vững chắc như các định luật bảo toàn năng lượng và động lượng.
Điện tích trong nguyên tử
Chỉ đến thế kỷ trước người ta mới biết rõ rằng lý do tồn tại của điện tích nằm ở chính các nguyên tử. Sau này chúng ta sẽ thảo luận về cấu trúc của nguyên tử và sự phát triển các ý tưởng về nó một cách chi tiết hơn. Ở đây chúng ta sẽ thảo luận ngắn gọn những ý chính giúp chúng ta hiểu rõ hơn về bản chất của điện.
Qua ý tưởng hiện đại một nguyên tử (hơi đơn giản hóa) bao gồm một hạt nhân nặng, tích điện dương được bao quanh bởi một hoặc nhiều electron tích điện âm.
TRONG trong tình trạng tốtđiện tích dương và điện tích âm trong nguyên tử có độ lớn bằng nhau và nguyên tử nói chung trung hòa về điện. Tuy nhiên, một nguyên tử có thể mất hoặc thu thêm một hoặc nhiều electron. Khi đó điện tích của nó sẽ dương hoặc âm và nguyên tử đó được gọi là ion.
Trong chất rắn, hạt nhân có thể dao động, giữ nguyên ở những vị trí cố định, trong khi một số electron chuyển động hoàn toàn tự do. Sự nhiễm điện do ma sát có thể được giải thích là do trong các chất khác nhau Hạt nhân giữ các electron có độ mạnh khác nhau.
Khi một thước nhựa cọ xát với khăn giấy sẽ nhiễm điện âm, điều đó có nghĩa là các electron trong khăn giấyđược giữ lại yếu hơn trong nhựa và một số trong số chúng chuyển từ khăn ăn sang thước kẻ. Điện tích dương của chiếc khăn ăn có độ lớn bằng điện tích âm mà thước đo thu được.
Thông thường, các vật bị nhiễm điện do ma sát chỉ giữ điện tích trong một thời gian và cuối cùng trở về trạng thái trung hòa về điện. Phí sẽ đi đâu? Nó “chảy” vào các phân tử nước có trong không khí.
Thực tế là các phân tử nước có tính phân cực: mặc dù nhìn chung chúng trung hòa về điện nhưng điện tích trong chúng phân bố không đồng đều (Hình 22.3). Vì vậy, các electron thừa từ thước đo nhiễm điện sẽ “thoát” vào không khí, bị hút vào vùng tích điện dương của phân tử nước.
Mặt khác, điện tích dương của vật sẽ bị trung hòa bởi các electron, chúng bị các phân tử nước trong không khí giữ yếu. Trong thời tiết khô ráo, ảnh hưởng của tĩnh điện dễ nhận thấy hơn nhiều: không khí chứa ít phân tử hơn nước và điện tích không thoát quá nhanh. Trong thời tiết ẩm ướt, mưa nhiều, vật phẩm không thể tích điện lâu.
Chất cách điện và dây dẫn
Cho hai quả cầu kim loại, một quả mang điện tích cao, quả còn lại trung hòa về điện. Ví dụ: nếu chúng ta nối chúng với một chiếc đinh sắt, quả bóng không tích điện sẽ nhanh chóng tích điện. Nếu chúng ta đồng thời chạm vào cả hai quả bóng bằng một thanh gỗ hoặc một miếng cao su thì quả bóng không mang điện sẽ không được tích điện. Những chất như sắt được gọi là chất dẫn điện; gỗ và cao su được gọi là chất không dẫn điện hoặc chất cách điện.
Kim loại nói chung là chất dẫn điện tốt; Hầu hết các chất khác đều là chất cách điện (tuy nhiên, chất cách điện dẫn điện một chút). Điều thú vị là hầu hết mọi người vật liệu tự nhiên rơi vào một trong hai loại khác nhau rõ rệt này.
Tuy nhiên, có những chất (trong đó phải kể đến silicon, germanium và carbon) thuộc loại trung gian (nhưng cũng được phân tách rõ ràng). Chúng được gọi là chất bán dẫn.
Từ quan điểm lý thuyết nguyên tử các electron trong chất cách điện liên kết với hạt nhân rất chặt, trong khi ở chất dẫn điện, nhiều electron liên kết rất lỏng lẻo và có thể chuyển động tự do trong chất.
Khi một vật tích điện dương được đưa lại gần hoặc chạm vào dây dẫn, các electron tự do sẽ nhanh chóng di chuyển về phía điện tích dương. Nếu một vật nhiễm điện âm thì ngược lại, các electron có xu hướng di chuyển ra xa vật đó. Có rất ít electron tự do trong chất bán dẫn và thực tế chúng không có trong chất cách điện.
Cảm ứng phí. Điện nghiệm
Chúng ta hãy mang một vật kim loại tích điện dương sang một vật kim loại (trung tính) khác.
Khi tiếp xúc, các electron tự do của một vật trung tính sẽ bị hút vào một vật tích điện dương và một số trong chúng sẽ chuyển sang vật đó. Vì vật thứ hai bây giờ thiếu một số electron tích điện âm nhất định nên nó mang điện tích dương. Quá trình này được gọi là điện khí hóa do tính dẫn điện.
Bây giờ chúng ta đưa vật nhiễm điện dương lại gần thanh kim loại trung tính nhưng sao cho chúng không chạm vào nhau. Mặc dù các electron sẽ không rời khỏi thanh kim loại nhưng chúng sẽ chuyển động về phía vật tích điện; một điện tích dương sẽ xuất hiện ở đầu đối diện của thanh (Hình 22.4). Trong trường hợp này, người ta nói rằng một điện tích được cảm ứng (hoặc cảm ứng) ở hai đầu của thanh kim loại. Tất nhiên, không có điện tích mới nào phát sinh: các điện tích chỉ đơn giản tách ra, nhưng nhìn chung thanh vẫn trung hòa về điện. Tuy nhiên, nếu bây giờ chúng ta cắt thanh theo chiều ngang ở giữa, chúng ta sẽ có hai vật tích điện - một vật mang điện tích âm, vật kia mang điện tích dương.
Bạn cũng có thể truyền điện tích cho một vật kim loại bằng cách nối nó bằng một sợi dây với mặt đất (hoặc, ví dụ, với một ống nước đi vào lòng đất), như trong Hình 2. 22,5, a. Chủ đề được cho là có căn cứ. Do có kích thước khổng lồ nên trái đất nhận và nhường electron; nó hoạt động như một bể chứa điện tích. Nếu bạn mang một vật mang điện âm, chẳng hạn, đến gần kim loại, thì các electron tự do của kim loại sẽ bị đẩy lùi và nhiều electron sẽ đi dọc theo dây dẫn xuống đất (Hình 22.5,6). Kim loại sẽ nhiễm điện dương. Nếu bây giờ bạn ngắt dây, điện tích dương cảm ứng sẽ vẫn còn trên kim loại. Nhưng nếu bạn làm điều này sau khi vật tích điện âm được lấy ra khỏi kim loại, thì tất cả các electron sẽ có thời gian quay trở lại và kim loại sẽ trung hòa về điện.
Một máy đo điện (hoặc điện kế đơn giản) được sử dụng để phát hiện điện tích.
Như có thể thấy từ hình. 22.6, nó bao gồm một phần thân, bên trong có hai lá có thể di chuyển được, thường được làm bằng vàng. (Đôi khi chỉ có một lá có thể di chuyển được.) Các lá được gắn trên một thanh kim loại, được cách nhiệt với thân và kết thúc ở bên ngoài bằng một quả bóng kim loại. Nếu bạn mang một vật tích điện đến gần quả bóng, thì các điện tích sẽ xuất hiện trong thanh (Hình 22.7, a), các lá sẽ mang điện tích tương tự và đẩy nhau, như trong hình.
Bạn hoàn toàn có thể sạc thanh do tính dẫn điện (Hình 22.7, b). Trong mọi trường hợp, điện tích càng lớn thì lá càng phân kỳ.
Tuy nhiên, lưu ý rằng dấu của điện tích không thể được xác định theo cách này: điện tích âm sẽ tách các lá một khoảng cách chính xác bằng khoảng cách với điện tích dương tương đương. Chưa hết, có thể sử dụng máy đo điện để xác định dấu của điện tích; để làm được điều này, trước tiên thanh phải được cho một điện tích âm (Hình 22.8, a). Nếu bây giờ bạn mang một vật tích điện âm đến quả cầu điện nghiệm (Hình 22.8,6), thì các electron bổ sung sẽ di chuyển đến các lá và chúng sẽ di chuyển xa nhau hơn. Ngược lại, nếu đưa một điện tích dương vào quả bóng thì các electron sẽ di chuyển ra khỏi lá và chúng sẽ đến gần hơn (Hình 22.8, c), vì điện tích âm của chúng sẽ giảm.
Máy quang điện được sử dụng rộng rãi vào buổi bình minh của kỹ thuật điện. Các điện kế hiện đại rất nhạy hoạt động theo nguyên tắc tương tự khi sử dụng các mạch điện tử.
Ấn phẩm này dựa trên tài liệu từ cuốn sách của D. Giancoli. "Vật lý hai tập" 1984 Tập 2.
Sẽ được tiếp tục. Nói ngắn gọn về ấn phẩm sau:
Sức mạnh F, khi một vật tích điện tác dụng lên một vật tích điện khác, tỷ lệ thuận với tích các điện tích của chúng Q 1 và Q 2 và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách r giữa họ.
Ý kiến và đề xuất được chấp nhận và chào đón!
3.1. Điện tích
Ngay cả trong thời cổ đại, người ta đã nhận thấy rằng một mảnh hổ phách được bọc bằng len đã bắt đầu thu hút nhiều vật thể nhỏ khác nhau: các hạt bụi, sợi chỉ, v.v. Bạn có thể dễ dàng nhận thấy rằng một chiếc lược nhựa cọ vào tóc sẽ bắt đầu hút những mảnh giấy nhỏ. Hiện tượng này được gọi là điện khí hóa, và các lực tác dụng trong trường hợp này là lực điện. Cả hai cái tên đều xuất phát từ từ Hy Lạp"điện tử", có nghĩa là "hổ phách".
Khi chà lược lên tóc hoặc que ebonite lên đồ vật bằng len sạc, chúng tạo thành điện tích. Các vật nhiễm điện tương tác với nhau và xuất hiện lực điện giữa chúng.
Không chỉ chất rắn mà cả chất lỏng và thậm chí chất khí cũng có thể bị nhiễm điện do ma sát.
Khi cơ thể bị nhiễm điện, các chất tạo nên cơ thể bị nhiễm điện không chuyển hóa thành chất khác. Như vậy, điện khí hóa là một hiện tượng vật lý.
Có hai các loại khác nhauđiện tích. Khá tùy tiện họ được đặt tên " tích cực" tính phí và " tiêu cực" tính phí (và người ta có thể gọi chúng là “đen” và “trắng”, hoặc “đẹp” và “khủng khiếp”, hoặc một cái gì đó khác).
tích điện dương gọi các vật tác dụng lên vật tích điện khác giống như thủy tinh bị nhiễm điện do ma sát với lụa.
tích điện âm gọi các vật thể tác dụng lên các vật tích điện khác giống như cách làm kín sáp bị nhiễm điện do ma sát trên len.
Tính chất chính của vật thể và hạt tích điện: Các vật thể và hạt tích điện có khả năng đẩy nhau, và các vật thể tích điện trái dấu thì hút nhau.
Trong các thí nghiệm với nguồn điện tích, bạn sẽ làm quen với một số tính chất khác của các điện tích này: điện tích có thể “chảy” từ vật này sang vật khác, tích tụ, có thể xảy ra sự phóng điện giữa các vật tích điện, v.v. Bạn sẽ nghiên cứu những tính chất này một cách chi tiết trong một khóa học vật lý.
3.2. định luật Coulomb
Điện tích ( Q hoặc q) là một đại lượng vật lý, nó có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn và do đó có thể đo được. Nhưng các nhà vật lý vẫn chưa thể so sánh trực tiếp các điện tích với nhau, vì vậy họ không so sánh bản thân các điện tích mà so sánh tác dụng của các vật tích điện lên nhau hoặc lên các vật thể khác, chẳng hạn như lực mà một vật tích điện tác dụng lên. khác.
Các lực (F) tác dụng lên mỗi vật trong số hai vật tích điện điểm có hướng ngược nhau dọc theo đường thẳng nối hai vật này. Giá trị của chúng bằng nhau, tỷ lệ thuận với tích điện tích của các vật này (q 1 ) và (q 2 ) và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách (l) giữa chúng.
Mối quan hệ này được gọi là "định luật Coulomb" để vinh danh nhà vật lý người Pháp Charles Coulomb (1763-1806), người đã phát hiện ra nó vào năm 1785. Sự phụ thuộc của lực Coulomb vào dấu của điện tích và khoảng cách giữa các vật tích điện, điều này quan trọng nhất đối với hóa học, được thể hiện rõ ràng trong hình 2. 3.1.
Đơn vị đo điện tích là coulomb (định nghĩa trong giáo trình vật lý). Một điện tích 1 C chạy qua bóng đèn 100 watt trong khoảng 2 giây (ở hiệu điện thế 220 V).
3.3. Điện tích sơ cấp
ĐẾN cuối thế kỷ XIX Trong nhiều thế kỷ, bản chất của điện vẫn chưa rõ ràng, nhưng nhiều thí nghiệm đã khiến các nhà khoa học kết luận rằng độ lớn của điện tích không thể thay đổi liên tục. Người ta phát hiện ra rằng có một phần điện nhỏ nhất và không thể phân chia được. Điện tích của phần này được gọi là “điện tích cơ bản” (ký hiệu bằng chữ e). Hóa ra là 1.6. Lớp 10–19 Đây là một giá trị rất nhỏ - gần 3 tỷ tỷ điện tích cơ bản truyền qua dây tóc của cùng một bóng đèn trong 1 giây.
Bất kỳ điện tích nào cũng là bội số của điện tích cơ bản, vì vậy sẽ thuận tiện khi sử dụng điện tích cơ bản làm đơn vị đo cho các điện tích nhỏ. Như vậy,
1e= 1,6. Lớp 10–19
TRÊN bước sang thế kỷ 19 và thế kỷ 20, các nhà vật lý nhận ra rằng chất mang điện tích âm cơ bản là một vi hạt, được gọi là điện tử(Joseph John Thomson, 1897). Chất mang điện tích dương cơ bản là một vi hạt gọi là proton- được phát hiện muộn hơn một chút (Ernest Rutherford, 1919). Đồng thời chứng minh được điện tích cơ bản âm và dương có giá trị tuyệt đối bằng nhau
Như vậy, điện tích cơ bản là điện tích của proton.
Bạn sẽ tìm hiểu về các đặc tính khác của electron và proton trong chương tiếp theo.
Mặc dù thực tế là thành phần của vật thể bao gồm các hạt tích điện, nhưng ở trạng thái bình thường, vật thể đó không được tích điện, hoặc trung hòa về điện. Nhiều hạt phức tạp, chẳng hạn như nguyên tử hoặc phân tử, cũng trung hòa về điện. Tổng điện tích của hạt hoặc vật thể đó hóa ra bằng 0 vì số electron và số proton có trong thành phần của hạt hoặc vật thể đó bằng nhau.
Các vật thể hoặc hạt sẽ tích điện nếu các điện tích bị tách ra: trên một vật thể (hoặc hạt) có quá nhiều điện tích của một dấu hiệu này và trên vật thể kia (hoặc một dấu hiệu khác). Trong các hiện tượng hóa học, điện tích của bất kỳ một dấu nào (dương hoặc âm) không thể xuất hiện cũng như biến mất, vì các điện tích cơ bản chỉ có một dấu không thể xuất hiện hoặc biến mất.
Điện tích dương, điện tích âm, tính chất cơ bản của vật và hạt tích điện, định luật COULLOMB, điện tích sơ cấp
1. Khi cọ xát mảnh lụa vào thủy tinh, lụa nhiễm điện như thế nào? Còn len khi cọ xát với sáp bịt kín thì sao?
2.1 Coulomb có bao nhiêu điện tích cơ bản?
3. Xác định lực hút của hai vật có điện tích +2 C và -3 C đặt cách nhau 0,15 m.
4. Hai vật có điện tích +0,2 C và -0,2 C cách nhau 1 cm. Xác định lực mà chúng thu hút.
5. Hai hạt mang nhau đẩy nhau bằng lực nào? phí tương tự, bằng +3 e, và nằm ở khoảng cách 2 E? Giá trị của hằng số trong phương trình định luật Coulomb k= 9. 10 9 N.m2 / Cl 2.
6. Một electron bị hút vào một proton với lực bao nhiêu nếu khoảng cách giữa chúng là 0,53 E? Thế còn proton thành electron thì sao?
7. Hai quả cầu cùng loại và nhiễm điện giống nhau được nối với nhau bằng một sợi dây không dẫn điện. Giữa sợi được cố định cố định. Hãy vẽ cách đặt những quả bóng này trong không gian với điều kiện lực hấp dẫn có thể bỏ qua.
8. Trong cùng những điều kiện, làm thế nào ba quả bóng giống hệt nhau được buộc bằng những sợi dây có chiều dài bằng nhau vào một giá đỡ sẽ được đặt trong không gian? Thế còn bốn thì sao?
Thí nghiệm về lực hút và lực đẩy của các vật nhiễm điện.
Điện tích- đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng của vật thể tham gia vào các tương tác điện từ. Đo bằng Coulomb.
Điện tích sơ cấp– điện tích tối thiểu mà các hạt cơ bản có (điện tích proton và điện tử).
Cơ thể có điện tích, có nghĩa là nó có thêm hoặc thiếu electron. Khoản phí này được chỉ định q=ne. (Anh ta bằng số phí cơ bản).
Điện hóa cơ thể- Tạo ra sự thừa và thiếu electron. Phương pháp: điện khí hóa bằng ma sát Và điện khí hóa bằng tiếp xúc.
Điểm bình minh d là điện tích của vật, có thể coi là điểm vật chất.
Phí kiểm tra(
) – điểm, điện tích nhỏ, luôn dương – dùng để nghiên cứu điện trường.
Định luật bảo toàn điện tích:trong một hệ cô lập, tổng đại số điện tích của tất cả các vật thể không đổi trong mọi tương tác giữa các vật thể này với nhau.
định luật Coulomb:lực tương tác giữa hai điện tích điểm tỷ lệ thuận với tích của các điện tích này, tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng, phụ thuộc vào tính chất của môi trường và hướng dọc theo đường thẳng nối tâm của chúng.
, Ở đâu 
F/m, Cl 2 /nm 2 – chất điện môi. nhanh. chân không
- liên quan. hằng số điện môi (>1)
- Độ thấm điện môi tuyệt đối. môi trường
Điện trường- môi trường vật chất trong đó xảy ra tương tác giữa các điện tích.
Tính chất điện trường:
Đặc điểm điện trường:
Căng thẳng(E) – lượng vectơ, bằng sức mạnh, tác động lên một điện tích thử nghiệm đơn vị được đặt tại một điểm nhất định.
Được đo bằng N/C. 
Phương hướng- giống như lực tác dụng.
Căng thẳng không phụ thuộc không phụ thuộc vào cường độ cũng như kích thước của điện tích thử nghiệm.
Sự chồng chất của điện trường: cường độ trường tạo bởi một số điện tích bằng tổng vectơ cường độ trường của mỗi điện tích:
Về mặt đồ họa Trường điện tử được biểu diễn bằng các đường căng.
Đường căng thẳng- một đường thẳng có tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với hướng của vectơ lực căng.
Tính chất của đường căng: chúng không cắt nhau, chỉ có thể vẽ được một đường thẳng đi qua mỗi điểm; chúng không đóng kín, chúng để lại điện tích dương và đi vào điện tích âm hoặc tiêu tan vào vô tận.
Các loại trường:
Điện trường đều– một trường có vectơ cường độ tại mỗi điểm có cùng độ lớn và hướng.
Điện trường không đều– một trường có vectơ cường độ tại mỗi điểm không bằng nhau về độ lớn và hướng.
Điện trường không đổi- vectơ lực căng không thay đổi.
Điện trường biến thiên- vectơ lực căng thay đổi.
Công do điện trường thực hiện làm di chuyển một điện tích.
, trong đó F là lực, S là độ dịch chuyển, 
- góc giữa F và S.
Vì lĩnh vực thống nhất: lực không đổi.
Công không phụ thuộc vào hình dạng quỹ đạo; công thực hiện để di chuyển dọc theo một đường kín là bằng không.
Đối với trường không đồng nhất:
Tiềm năng điện trường– tỷ số giữa công thực hiện bởi điện trường, làm di chuyển một điện tích thử nghiệm đến vô cùng, với độ lớn của điện tích này.
-tiềm năng- đặc tính năng lượng của trường. Đo bằng Vôn
Sự khác biệt tiềm năng:
Nếu như 
, Cái đó 
, Có nghĩa 
-độ dốc tiềm năng.
Đối với trường đều: hiệu điện thế – điện áp:
. Nó được đo bằng Vôn, thiết bị là vôn kế.
Công suất điện– khả năng tích lũy điện tích của cơ thể; tỷ lệ điện tích trên điện thế, luôn không đổi đối với một dây dẫn nhất định.
.
Không phụ thuộc vào điện tích và không phụ thuộc vào tiềm năng. Nhưng nó còn phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của dây dẫn; về tính chất điện môi của môi trường.
, trong đó r là kích thước, 
- tính thấm của môi trường xung quanh cơ thể.
Công suất điện tăng nếu có bất kỳ vật thể nào - dây dẫn hoặc chất điện môi - ở gần.
tụ điện- thiết bị tích lũy điện tích. Công suất điện: 
Tụ điện phẳng- hai tấm kim loại có chất điện môi ở giữa. Điện dung của tụ điện phẳng:
, trong đó S là diện tích của các tấm, d là khoảng cách giữa các tấm.
Năng lượng của tụ điện tích điện bằng công của điện trường thực hiện khi truyền điện tích từ bản này sang bản khác.
Chuyển khoản phí nhỏ 
, điện áp sẽ thay đổi thành 
, công việc đã hoàn thành 
. Bởi vì 
, và C = const, 
. Sau đó 
. Hãy tích hợp:
Năng lượng điện trường:
, trong đó V=Sl là thể tích bị điện trường chiếm giữ
Đối với trường không đồng nhất:
.
Mật độ điện trường thể tích:
. Được đo bằng J/m3.
Lưỡng cực điện- một hệ gồm hai điện tích điểm bằng nhau nhưng trái dấu nằm cách nhau một khoảng (cánh tay lưỡng cực -l).
Đặc điểm chính của lưỡng cực là khoảnh khắc lưỡng cực– một vectơ bằng tích của điện tích và nhánh lưỡng cực, hướng từ điện tích âm sang điện tích dương. được chỉ định 
. Được đo bằng mét Coulomb.
Lưỡng cực trong điện trường đều.
Các lực sau tác dụng lên mỗi điện tích của lưỡng cực: 
Và 
. Các lực này có hướng ngược nhau và tạo ra mômen của một cặp lực - mô men xoắn:, trong đó
M – mô men xoắn F – lực tác dụng lên lưỡng cực
d – cánh tay ngưỡng cửa – cánh tay lưỡng cực
p – mô men lưỡng cực E – lực căng
- góc giữa p phương trình – điện tích
Dưới tác dụng của mô men xoắn, lưỡng cực sẽ quay và tự căn chỉnh theo phương của các đường sức căng. Các vectơ p và E sẽ song song và một chiều.
Lưỡng cực trong điện trường không đều.
Có một mô men xoắn, có nghĩa là lưỡng cực sẽ quay. Nhưng các lực sẽ không bằng nhau và lưỡng cực sẽ di chuyển đến nơi có lực lớn hơn.
-độ dốc căng thẳng. Độ dốc căng càng cao thì lực bên kéo lưỡng cực càng cao. Lưỡng cực được định hướng dọc theo đường sức.
Trường nội tại lưỡng cực.
Nhưng . Sau đó:
.
Giả sử lưỡng cực ở điểm O và cánh tay của nó nhỏ. Sau đó:
.
Công thức thu được có tính đến: 
Do đó, sự khác biệt tiềm năng phụ thuộc vào sin nửa góc, trong đó có thể nhìn thấy các điểm lưỡng cực và hình chiếu của mômen lưỡng cực lên đường thẳng nối các điểm này.
Chất điện môi trong điện trường.
Điện môi- chất không có phí miễn phí, do đó không dẫn được dòng điện. Tuy nhiên, trên thực tế độ dẫn điện có tồn tại nhưng không đáng kể.
Các lớp điện môi:
với các phân tử có cực (nước, nitrobenzen): các phân tử không đối xứng, tâm khối của điện tích dương và âm không trùng nhau, nghĩa là chúng có mô men lưỡng cực ngay cả trong trường hợp không có điện trường.
với các phân tử không phân cực (hydro, oxy): các phân tử đối xứng, tâm khối của các điện tích dương và âm trùng nhau, nghĩa là chúng không có mômen lưỡng cực khi không có điện trường.
tinh thể (natri clorua): sự kết hợp của hai phân mạng, một trong số đó tích điện dương và phân kia tích điện âm; khi không có điện trường thì tổng mô men lưỡng cực bằng không.
Phân cực- quá trình phân tách không gian của các điện tích, sự xuất hiện của các điện tích liên kết trên bề mặt chất điện môi dẫn đến sự suy yếu của trường bên trong chất điện môi.
Phương pháp phân cực:
Phương pháp 1 – phân cực điện hóa:
Trên các điện cực – chuyển động của các cation và anion về phía chúng, trung hòa các chất; vùng tích điện dương và âm được hình thành. Dòng điện giảm dần. Tốc độ thiết lập cơ chế trung hòa được đặc trưng bởi thời gian hồi phục - đây là thời gian mà emf phân cực tăng từ 0 đến mức tối đa kể từ thời điểm trường được áp dụng. 
= 10 -3 -10 -2 giây.
Phương pháp 2 - phân cực định hướng:
Các cực không bù được hình thành trên bề mặt chất điện môi, tức là hiện tượng phân cực xảy ra. Điện áp bên trong chất điện môi nhỏ hơn điện áp bên ngoài. Thời gian thư giãn: 
= 10 -13 -10 -7 giây. Tần số 10 MHz.
Phương pháp 3 – phân cực điện tử:
Đặc điểm của các phân tử không phân cực trở thành lưỡng cực. Thời gian thư giãn: 
= 10 -16 -10 -14 giây. Tần số 10 8 MHz.
Phương pháp 4 – Phân cực ion:
Hai mạng (Na và Cl) bị dịch chuyển so với nhau.
Thời gian thư giãn: 
Phương pháp 5 - Phân cực vi cấu trúc:
Đặc điểm cấu trúc sinh học khi các lớp tích điện và không tích điện xen kẽ nhau. Có sự phân bố lại các ion trên các vách ngăn bán thấm hoặc không thấm ion.
Thời gian thư giãn: 
=10 -8 -10 -3 giây. Tần số 1KHz
Đặc tính số của mức độ phân cực:
Dòng điện– đây là sự chuyển động có trật tự của các điện tích tự do trong vật chất hoặc trong chân không.
Điều kiện tồn tại của dòng điện:
sự hiện diện của phí miễn phí
sự hiện diện của một điện trường, tức là các lực tác dụng lên các điện tích này
Sức mạnh hiện tại- giá trị bằng điện tích đi qua tiết diện bất kỳ của dây dẫn trong một đơn vị thời gian (1 giây)
Đo bằng Ampe.
n – nồng độ điện tích
q - giá trị phí
S - diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn
- tốc độ chuyển động có hướng của các hạt.
Tốc độ chuyển động của các hạt tích điện trong điện trường nhỏ - 7 * 10 -5 m/s, tốc độ lan truyền của điện trường là 3 * 10 8 m/s.
Mật độ hiện tại– lượng điện tích truyền qua tiết diện 1 m2 trong 1 giây.
. Được đo bằng A/m2.
- lực tác dụng lên ion của điện trường bằng lực ma sát
- Độ linh động của ion
- tốc độ chuyển động có hướng của các ion = độ linh động, cường độ trường
Nồng độ các ion, điện tích và độ linh động của chúng càng lớn thì độ dẫn điện riêng của chất điện phân càng lớn. Khi nhiệt độ tăng, độ linh động của các ion tăng và độ dẫn điện tăng.