Sähkövarauksen mittayksikkö. Riipus. Suhde muihin fyysisiin suureisiin. (10+)

Sähkövarauksen mittayksikkö. Riipus (Coulomb)

Materiaali on selitys ja lisäys artikkeliin:
Fyysisten suureiden mittayksiköt radioelektroniikassa
Radiotekniikassa käytetyt fysikaalisten suureiden mittayksiköt ja suhteet.

Kappaleen sähkövaraus on tämän kappaleen yhden ja toisen polariteetin varattujen hiukkasten lukumäärän erotus (joillain olettamuksilla). Sähkövarauksella voi olla positiivinen tai negatiivinen napaisuus. Kappaleet, joilla on sama polariteettivaraus, hylkivät toisiaan, kun taas eri polariteettivarauksen omaavat vetävät puoleensa.

Sähkövaraus mitataan Coulombissa. Nimitys K. Kansainvälinen nimitys C. Kaavoissa oleva varaus merkitään yleensä kirjaimella Q.

Elektronin sähkövaraus on noin 1,602176E-19 Coulomb, sillä on negatiivinen etumerkki. Protonivaraus on sama arvo, mutta positiivinen. Aineessa yleensä elektroneja ja protoneja on läsnä yhtä paljon, joten kokonaisvaraus on nolla. Joissakin tapauksissa elektronien määrä voi kasvaa, silloin sanomme, että keho on negatiivisesti varautunut, tai vähenee, niin keho on positiivisesti varautunut.

Valitettavasti artikkeleissa esiintyy ajoittain virheitä, niitä korjataan, artikkeleita täydennetään, kehitetään, uusia valmistellaan. Tilaa uutiset pysyäksesi ajan tasalla.

Jos jokin jäi epäselväksi, kysy!
Kysy kysymys. Artikkelikeskustelu.

Lisää artikkeleita

Muuttuvan vastuksen potentiometrin resistanssi ohjattava reg...
Jänniteohjattu säädettävä vastus, elektroninen vastuksen säätö

Tehotekijäkorjain. Kaavio. Laskeminen. Toimintaperiaate....
Tehotekijäkorjauspiiri...

Mikro-ohjaimet - esimerkki yksinkertaisimmasta piiristä, esimerkkisovellus. Sulakkeet (...
Ensimmäinen piirisi mikro-ohjaimella. Yksinkertainen esimerkki. Mikä on sumea?...

Muuntajattoman virtalähteen sammutuskondensaattorin online-laskenta ...

Komposiittitransistori. Kaaviot Darlingtonista, Shiklaista. Laskenta, sovellus...
Komposiittitransistori - piirit, sovellus, parametrien laskeminen. Darlingtonin kaaviot,...

Mikro-ohjaimet. Käyttöalueet. Edut. Erikoisuudet. Uusi...
Mihin mikrokontrollereita käytetään? Mitä hyötyä käytöstä on? ...

Mikro-ohjaimet. Ensimmäiset askeleet. Moduulien valinta. ...
Mistä aloittaa mikro-ohjaimien kokeilu? Kuinka valita moduulit...

Tyristorit. Tyypit, lajit, ominaisuudet, sovellus, luokitus. Merkki...
Tyristoriluokitus. Merkinnät kaavioissa Tärkeimmät ominaisuudet ja tärkeät ...

Pitkien havaintojen tuloksena tiedemiehet ovat havainneet, että vastakkaisesti varautuneet kappaleet vetävät puoleensa ja päinvastoin varautuneet kappaleet hylkivät toisiaan. Tämä tarkoittaa, että kappaleiden välillä syntyy vuorovaikutusvoimia. Ranskalainen fyysikko C. Coulomb tutki kokeellisesti metallipallojen vuorovaikutusmalleja ja havaitsi, että kahden pisteen sähkövarauksen välinen vuorovaikutusvoima on suoraan verrannollinen näiden varausten tuloon ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön:

Missä k on suhteellisuuskerroin, riippuen kaavaan sisältyvien fysikaalisten suureiden mittayksiköiden valinnasta sekä ympäristöstä, jossa sähkövaraukset q 1 ja q 2 sijaitsevat. r on niiden välinen etäisyys.

Tästä voidaan päätellä, että Coulombin laki pätee vain pistevarauksille, eli sellaisille kappaleille, joiden mitat voidaan jättää kokonaan huomioimatta niiden välisiin etäisyyksiin verrattuna.

Vektorimuodossa Coulombin laki näyttää tältä:

missä q 1 ja q 2 ovat varauksia ja r on ne yhdistävä sädevektori; r = |r|.

Panokseen vaikuttavia voimia kutsutaan keskusvoimiksi. Ne on suunnattu näitä varauksia yhdistävää suoraa linjaa pitkin, ja varauksesta q 2 vaikuttava voima varaukseen q 1 on yhtä suuri kuin varauksesta q 1 vaikuttava voima varaukseen q 2 ja etumerkillisesti vastakkainen.

Sähkösuureiden mittaamiseen voidaan käyttää kahta numerojärjestelmää - SI-järjestelmää (perus) ja joskus CGS-järjestelmää.

SI-järjestelmässä yksi tärkeimmistä sähkösuureista on virranvoimakkuuden yksikkö - ampeeri (A), silloin sähkövarauksen yksikkö on sen johdannainen (ilmaistuna virranvoimakkuuden yksikkönä). Varauksen SI-yksikkö on riipus. 1 riipus (C) on "sähkön" määrä, joka kulkee johtimen poikkileikkauksen läpi 1 sekunnissa 1 A:n virralla, eli 1 C = 1 A s.

Kerroin k kaavassa 1a) SI:ssä on yhtä suuri:

Ja Coulombin laki voidaan kirjoittaa niin sanotussa "rationalisoidussa" muodossa:

Monet magneettisia ja sähköisiä ilmiöitä kuvaavat yhtälöt sisältävät tekijän 4π. Jos tämä tekijä kuitenkin sisällytetään Coulombin lain nimittäjään, se katoaa useimmista magnetismin ja sähkön kaavoista, joita käytetään hyvin usein käytännön laskelmissa. Tätä yhtälön kirjoitustapaa kutsutaan rationalisoiduksi.

Arvo ε 0 tässä kaavassa on sähköinen vakio.

CGS-järjestelmän perusyksiköt ovat CGS-mekaaniset yksiköt (gramma, sekunti, senttimetri). Uusia perusyksiköitä edellä mainittujen kolmen lisäksi CGS-järjestelmään ei oteta käyttöön. Kaavan (1) kertoimen k oletetaan olevan yksikkö ja dimensioton. Näin ollen Coulombin lailla ei-rationalisoimassa muodossa on muoto:

CGS-järjestelmässä voima mitataan dyneinä: 1 dyne \u003d 1 g cm / s 2 ja etäisyys on senttimetreinä. Oletetaan, että q \u003d q 1 \u003d q 2, niin kaavasta (4) saadaan:

Jos r = 1 cm ja F = 1 dyne, tämä kaava tarkoittaa, että CGS-järjestelmässä varausyksikkönä otetaan pistevaraus, joka (tyhjiössä) vaikuttaa yhtä suureen varaukseen, joka sijaitsee 1 cm:n etäisyydellä. siitä 1 dinin voimalla. Tällaista varausyksikköä kutsutaan sähkön määrän (varauksen) absoluuttiseksi sähköstaattiseksi yksiköksi ja sitä merkitään CGS q:lla. Sen mitat:

ε 0 :n arvon laskemiseksi verrataan SI- ja CGS-järjestelmiin kirjoitettuja Coulombin lain lausekkeita. Kaksi 1 C:n pistevarausta, jotka ovat 1 metrin etäisyydellä toisistaan, vaikuttavat voiman kanssa (kaavan 3 mukaan):

GHS:ssä tämä voima on yhtä suuri kuin:

Kahden varautuneen hiukkasen välisen vuorovaikutuksen voimakkuus riippuu ympäristöstä, jossa ne sijaitsevat. Eri väliaineiden sähköisten ominaisuuksien karakterisoimiseksi otettiin käyttöön suhteellisen permittiivisyyden ε käsite.

ε:n arvo on erilainen eri aineille - ferrosähköisillä aineilla sen arvo on välillä 200 - 100 000, kiteisille aineille 4 - 3000, lasille 3 - 20, polaarisille nesteille 3 - 81, ei-polaariset nesteet 1, 8 - 2,3; kaasuille 1,0002 - 1,006.

Dielektrisyysvakio (suhteellinen) riippuu myös ympäristön lämpötilasta.

Jos otamme huomioon väliaineen, johon varaukset asetetaan, permittiivisyys, SI Coulombin laissa on muoto:

Dielektrinen permittiivisyys ε on dimensioton suure, eikä se riipu mittayksiköiden valinnasta ja tyhjiölle sen katsotaan olevan ε = 1. Tällöin tyhjiölle Coulombin laki saa muodon:

Jakamalla lausekkeen (6) luvulla (5) saadaan:

Vastaavasti suhteellinen permittiivisyys ε osoittaa, kuinka monta kertaa vuorovaikutusvoima pistevarausten välillä jossain väliaineessa, jotka ovat etäisyydellä r toisistaan ​​suhteessa toisiinsa, on pienempi kuin tyhjiössä samalla etäisyydellä.

Sähkön ja magnetismin jakamiseksi CGS-järjestelmää kutsutaan joskus Gaussin järjestelmäksi. Ennen CGS-järjestelmän tuloa sähkösuureiden mittaamiseen käytettiin CGSE (CGS electric) -järjestelmiä ja magneettisten suureiden mittaamiseen CGSM (CGS magnetic). Ensimmäisessä yhtä suuressa yksikössä otettiin sähkövakio ε 0 ja toisessa magneettivakio μ 0 .

CGS-järjestelmässä sähköstaattiset kaavat osuvat yhteen vastaavien CGSE:n kaavojen kanssa ja magnetismin kaavat, mikäli ne sisältävät vain magneettisia suureita, vastaavien CGSM:n kaavojen kanssa.

Mutta jos yhtälö sisältää samanaikaisesti sekä magneettisia että sähköisiä suureita, niin tämä Gauss-järjestelmään kirjoitettu yhtälö eroaa samasta yhtälöstä, mutta kirjoitettu CGSM- tai CGSE-järjestelmään kertoimella 1/s tai 1/s 2. Arvoa c, joka on yhtä suuri kuin valon nopeus (c = 3·10 10 cm/s), kutsutaan sähködynaamiseksi vakioksi.

Coulombin lailla CGS-järjestelmässä on muoto:

Esimerkki

Kahdesta täysin identtisestä öljypisarasta yksi elektroni puuttuu. Newtonin vetovoimaa tasapainottaa Coulombin hylkimisvoima. Pisaroiden säteet on määritettävä, jos niiden välinen etäisyys ylittää merkittävästi niiden lineaariset mitat.

Päätös

Koska pisaroiden välinen etäisyys r on paljon suurempi kuin niiden lineaariset mitat, pisarat voidaan pitää pistevarauksina, jolloin Coulombin hylkäysvoima on yhtä suuri:

Missä e on öljypisaran positiivinen varaus, joka on yhtä suuri kuin elektronin varaus.

Newtonin vetovoiman voi ilmaista kaavalla:

Missä m on pisaran massa ja γ on gravitaatiovakio. Ongelman ehdon mukaan F k \u003d F n, joten:

Pisaran massa ilmaistaan ​​tiheyden ρ ja tilavuuden V tulona, ​​eli m = ρV, ja säteen R putoamisen tilavuus on yhtä suuri kuin V = (4/3)πR 3 , josta saamme:

Tässä kaavassa vakiot π, ε 0 , γ tunnetaan; e = 1; tunnetaan myös elektronin varaus e \u003d 1,6 10 -19 C ja öljyn tiheys ρ \u003d 780 kg / m 3 (viitetiedot). Korvaamalla numeeriset arvot kaavaan, saamme tuloksen: R = 0,363 10 -7 m.

« Fysiikka - luokka 10 "

Mitä vuorovaikutuksia kutsutaan sähkömagneettisiksi?
Mikä on maksujen vuorovaikutus?

Aloitetaan sähkömagneettisten vuorovaikutusten kvantitatiivisten lakien tutkiminen. Sähköstaattisen peruslaki on kahden liikkumattoman pistevarautetun kappaleen vuorovaikutuksen laki.

Charles Coulomb vahvisti kokeellisesti sähköstaattisen peruslain vuonna 1785, ja se on hänen nimensä.

Jos kappaleiden välinen etäisyys on monta kertaa suurempi kuin niiden koko, niin varautuneiden kappaleiden muoto tai koko eivät vaikuta merkittävästi niiden väliseen vuorovaikutukseen.

Muista, että universaalin painovoiman laki on muotoiltu myös kappaleille, joita voidaan pitää aineellisina pisteinä.

Varautuneita kappaleita, joiden koko ja muoto voidaan jättää huomiotta niiden vuorovaikutuksessa, kutsutaan pistemaksut.

Varautuneiden kappaleiden vuorovaikutusvoima riippuu varautuneiden kappaleiden välisen väliaineen ominaisuuksista. Toistaiseksi oletetaan, että vuorovaikutus tapahtuu tyhjiössä. Kokemus osoittaa, että ilmalla on hyvin vähän vaikutusta varautuneiden kappaleiden vuorovaikutusvoimaan, se on melkein sama kuin tyhjiössä.

Coulombin kokeet.

Coulombin kokeiden idea on samanlainen kuin Cavendishin kokemus gravitaatiovakion määrittämisestä. Sähkövarausten vuorovaikutuslain selvittämistä helpotti se, että nämä voimat osoittautuivat suuriksi ja tästä johtuen ei ollut tarpeen käyttää erityisen herkkiä laitteita, kuten testattaessa yleisen gravitaatiolakia maanpäällisissä olosuhteissa. Vääntötasojen avulla pystyttiin selvittämään, kuinka liikkumattomat varautuneet kappaleet ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa.

Vääntövaa'at koostuvat ohuelle joustavalle langalle ripustetusta lasitangosta (kuva 14.3). Tikun toiseen päähän on kiinnitetty pieni metallipallo a ja toiseen vastapaino c. Toinen metallipallo b on kiinnitetty liikkumattomana tankoon, joka puolestaan ​​on kiinnitetty vaakasuojukseen.

Kun pallot, joilla on samat varaukset, levitetään, ne alkavat hylätä toisiaan. Jotta ne pysyisivät kiinteällä etäisyydellä, elastista lankaa on kierrettävä tietyn kulman läpi, kunnes tuloksena oleva elastinen voima kompensoi pallojen Coulombin hylkimisvoiman. Langan kiertymiskulma määrää pallojen vuorovaikutusvoiman.

Vääntövaa'at mahdollistivat varautuneiden pallojen vuorovaikutusvoiman riippuvuuden selvittämisen varausten arvoista ja niiden välisestä etäisyydestä. He osasivat mitata voimaa ja etäisyyttä tuolloin. Ainoa vaikeus liittyi maksuun, jonka mittaamiseen ei ollut edes yksikköjä. Riipus löysi yksinkertaisen tavan muuttaa yhden pallon varausta 2, 4 tai useammin yhdistämällä se samaan lataamattomaan palloon. Tässä tapauksessa panos jakautui tasaisesti pallojen kesken, mikä pienensi tutkittua panosta tietyssä suhteessa. Vuorovaikutusvoiman uusi arvo uudella varauksella määritettiin kokeellisesti.

Coulombin laki.

Coulombin kokeet johtivat sellaisen lain vahvistamiseen, joka muistutti hämmästyttävän yleismaailmallisen gravitaatiolakia.

Kahden kiinteän pistevarauksen vuorovaikutusvoima tyhjiössä on suoraan verrannollinen varausmoduulien tuloon ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön.

Varausten vuorovaikutusvoimaa kutsutaan Coulombin voima.

Jos määritetään varausmoduulit |q 1 ja |q 2 | ja niiden välinen etäisyys r, niin Coulombin laki voidaan kirjoittaa seuraavassa muodossa:

jossa k on suhteellisuuskerroin, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin yksikkövarausten vuorovaikutusvoima pituusyksikköä vastaavalla etäisyydellä. Sen arvo riippuu yksikköjärjestelmän valinnasta.

Universaalin gravitaatiolain muoto on sama (14.2), mutta painovoimalaki sisältää varauksen sijaan massat, ja kertoimen k roolissa on gravitaatiovakio.

On helppo havaita, että kaksi ladattua palloa ripustettuna naruille joko houkuttelevat toisiaan tai hylkivät toisiaan. Tästä seuraa siis kahden kiinteän pistevarauksen vuorovaikutusvoimat suunnataan näitä varauksia yhdistävää suoraa pitkin(Kuva 14.4).

Tällaisia ​​voimia kutsutaan keskeisiksi. Newtonin kolmannen lain mukaan 1.2 = - 2.1.

Sähkövarauksen yksikkö.

Varausyksikön ja muiden fyysisten suureiden valinta on mielivaltainen. Olisi luonnollista ottaa elektronin varaus yksikkönä, mikä tehdään atomifysiikassa, mutta tämä varaus on liian pieni, eikä siksi aina ole kätevää käyttää sitä varausyksikkönä.

Kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä (SI) varausyksikkö ei ole pääyksikkö, vaan johdannainen, eikä sen standardia ole otettu käyttöön. SI otti mittarin, sekunnin ja kilogramman ohella käyttöön sähkösuureiden perusyksikön - virran yksikön - ampeeri. Ampeerin viitearvo asetetaan käyttämällä virtojen magneettista vuorovaikutusta.

Maksun yksikkö SI - riipus asettaa käyttämällä virran yksikköä.

Yksi riipus (1 C) on varaus, joka kulkee 1 sekunnissa johtimen poikkileikkauksen läpi 1 A:n virralla: 1 C = 1 A 1 s.

Coulombin lain kertoimen k yksikkö SI-yksiköissä kirjoitettuna on N m 2 / Cl 2, koska kaavan (14.2) mukaan meillä on

missä varausten vuorovaikutusvoima ilmaistaan ​​newtoneina, etäisyys on metreinä, varaus on kuloneina. Tämän kertoimen numeerinen arvo voidaan määrittää kokeellisesti. Tätä varten on tarpeen mitata kahden tunnetun varauksen välinen vuorovaikutusvoima F |q 1 | ja |q 2 |, jotka sijaitsevat tietyllä etäisyydellä r, ja korvaa nämä arvot kaavalla (14.3). Tuloksena oleva k:n arvo on:

k \u003d 9 10 9 N m 2 / Cl 2. (14.4)

1 C:n varaus on erittäin suuri. Kahden, 1 C:n pistevarauksen, jotka sijaitsevat 1 km:n etäisyydellä toisistaan, vuorovaikutusvoima on hieman pienempi kuin voima, jolla maapallo vetää 1 tonnin kuormaa. , kerro pienelle kappaleelle (suuruusluokkaa useita metrejä) 1 C:n varaus on mahdotonta.

Toisiaan hylkivät varautuneet hiukkaset eivät voi jäädä kehoon. Luonnossa ei ole muita voimia, jotka kykenisivät kompensoimaan Coulombin hylkimistä tietyissä olosuhteissa.

Mutta yleensä neutraalissa johtimessa ei ole vaikeaa saada liikkeelle 1 C:n varaus. Itse asiassa perinteisessä hehkulampussa, jonka teho on 200 W jännitteellä 220 V, virranvoimakkuus on hieman alle 1 A. Samaan aikaan johtimen poikkileikkauksen läpi kulkee lähes 1 C:n suuruinen varaus. 1 sekunnissa.

Kertoimen k sijasta käytetään usein toista kerrointa, jota kutsutaan sähkövakio ε 0. Se liittyy kertoimeen k seuraavalla suhteella:

Coulombin lailla on tässä tapauksessa muoto

Jos varaukset ovat vuorovaikutuksessa väliaineessa, vuorovaikutusvoima pienenee:

missä ε - dielektrisyysvakio väliaine, joka osoittaa kuinka monta kertaa väliaineen varausten vuorovaikutusvoima on pienempi kuin tyhjiössä.

Luonnossa esiintyvä vähimmäisvaraus on alkuainehiukkasten varaus. SI-yksiköissä tämän varauksen moduuli on:

e \u003d 1,6 10 -19 C. (14.5)

Kehoon kohdistuva varaus on aina minimivarauksen kerrannainen:

missä N on kokonaisluku. Kun kappaleen varaus on huomattavasti suurempi minimivarauksen moduulissa, ei ole mitään järkeä tarkistaa monikertaisuutta, mutta kun on kyse hiukkasten, atomiytimien varauksesta, niiden varauksen tulee aina olla yhtä suuri kuin kokonaisluku elektronivarausmoduuleista.

Olkoon kaksi varautunutta makroskooppista kappaletta, joiden koot ovat mitättömän pieniä verrattuna niiden väliseen etäisyyteen. Tässä tapauksessa jokaista kappaletta voidaan pitää materiaalina pisteenä tai "pistevarauksena".

Ranskalainen fyysikko C. Coulomb (1736–1806) loi kokeellisesti lain, joka kantaa hänen nimeään ( Coulombin laki) (Kuva 1.5):

Riisi. 1.5. C. Coulomb (1736–1806) - ranskalainen insinööri ja fyysikko

Tyhjiössä kahden kiinteän pistevarauksen välinen vuorovaikutusvoima on verrannollinen kunkin varauksen suuruuteen, kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön, ja se on suunnattu näitä varauksia yhdistävää suoraa linjaa pitkin:

Kuvassa 1.6 näyttää sähköiset hylkivät voimat, jotka syntyvät kahden samanlaisen pistevarauksen välillä.

Riisi. 1.6. Sähköiset hylkivät voimat kahden samanlaisen pistevarauksen välillä

Muista, että , missä ja ovat ensimmäisen ja toisen varauksen sädevektorit, joten toiseen varaukseen vaikuttava voima sen sähköstaattisen - "Coulomb"-vuorovaikutuksen seurauksena ensimmäisen varauksen kanssa voidaan kirjoittaa uudelleen seuraavaan "taittautumattomaan" muotoon

Huomioimme seuraavan säännön, joka on kätevä ongelmien ratkaisemisessa: jos voiman ensimmäinen indeksi on kyseisen varauksen numero, jonka päällä tämä voima vaikuttaa, ja toinen on tuon varauksen numero, mikä luo tämän voiman, silloin saman indeksien järjestyksen noudattaminen kaavan oikealla puolella varmistaa automaattisesti voiman oikean suunnan - joka vastaa varausten tulon merkkiä: - hylkiminen ja - veto, kun taas kerroin on aina.

Pistevarausten välillä vaikuttavien voimien mittaamiseen käytettiin Coulombin luomaa instrumenttia, ns vääntötasat(Kuvat 1.7, 1.8).

Riisi. 1.7. Sh. Coulombin vääntövaa'at (piirros vuodelta 1785). Varattujen pallojen a ja b välillä vaikuttava voima mitattiin

Riisi. 1.8 Sh. Coulombin vääntövaa'at (ripustuspiste)

Kevyt vipu on ripustettu ohueen joustavaan langaan, jonka toiseen päähän on kiinnitetty metallipallo ja toisessa - vastapaino. Ensimmäisen pallon viereen voit asettaa toisen samanlaisen liikkumattoman pallon. Lasisylinteri suojaa instrumentin herkkiä osia ilman liikkeiltä.

Sähköstaattisen vuorovaikutusvoiman riippuvuuden määrittämiseksi varausten välisestä etäisyydestä palloihin kohdistetaan mielivaltaisia ​​varauksia koskettamalla niitä kolmannella varautuneella pallolla, joka on asennettu dielektriseen kahvaan. Elastisen langan kiertymiskulman mukaan voidaan mitata samalla tavalla varautuneiden pallojen hylkimisvoima ja laitteen asteikolla - niiden välinen etäisyys.

On sanottava, että Coulomb ei ollut ensimmäinen tiedemies, joka laati varausten vuorovaikutuksen lain, joka nyt kantaa hänen nimeään: 30 vuotta ennen häntä B. Franklin tuli samaan johtopäätökseen. Lisäksi Coulombin mittausten tarkkuus oli huonompi kuin aikaisempien kokeiden tarkkuus (G. Cavendish).

Ottaaksemme käyttöön kvantitatiivisen mittauksen mittaustarkkuuden määrittämiseksi, oletetaan, että itse asiassa varausten vuorovaikutusvoima ei ole käänteinen niiden välisen etäisyyden neliöön, vaan jossain muussa määrin:

Kukaan tutkijoista ei suostu väittämään sitä d= 0 tarkalleen. Oikean päätelmän pitäisi kuulostaa tältä: kokeet ovat osoittaneet sen d vähemmän kuin...

Joidenkin näiden kokeiden tulokset on esitetty taulukossa 1.

Pöytä 1.

Tulokset suorista kokeista Coulombin lain testaamiseksi

Charles Coulomb itse testasi käänteisen neliön lain muutaman prosentin tarkkuudella. Taulukossa näkyvät suorien laboratoriokokeiden tulokset. Ulkoavaruuden magneettikenttien havaintoihin perustuva epäsuora data johtaa vieläkin voimakkaampiin arvon rajoituksiin d. Siten Coulombin lakia voidaan pitää luotettavasti toteena.

Virran SI-yksikkö ( ampeeri) on perus, joten maksuyksikkö q osoittautuu johdannaiseksi. Kuten myöhemmin näemme, nykyinen minä määritellään johtimen poikkileikkauksen läpi virtaavan varauksen suhteena ajassa tähän aikaan:

Tästä voidaan nähdä, että tasavirran voimakkuus on numeerisesti yhtä suuri kuin varaus, joka virtaa johtimen poikkileikkauksen läpi aikayksikköä kohti, vastaavasti:

Coulombin lain suhteellisuuskerroin kirjoitetaan seuraavasti:

Tällä merkintämuodolla suuren arvo seuraa kokeesta, jota yleensä kutsutaan sähköinen vakio. Sähkövakion likimääräinen numeerinen arvo on seuraava:

Koska se syöttää useimmiten yhtälöt yhdistelmänä

annamme itse kertoimen numeerisen arvon

Kuten alkeisvarauksen tapauksessa, sähkövakion numeerinen arvo määritetään kokeellisesti suurella tarkkuudella:

Riipus on liian suuri yksikkö käytettäväksi käytännössä. Esimerkiksi kaksi 1 C:n varausta, jotka sijaitsevat tyhjiössä 100 metrin etäisyydellä toisistaan, hylkivät toisiaan voimalla.

Vertailun vuoksi: sellaisella voimalla massakappale

Tämä on suunnilleen tavarajunavaunun massa, esimerkiksi hiilellä.

Kenttien superpositioperiaate

Superpositioperiaate on väite, jonka mukaan monimutkaisen vaikutusprosessin tuloksena saatava vaikutus on kunkin vaikutuksen aiheuttamien vaikutusten summa erikseen edellyttäen, että jälkimmäiset eivät vaikuta toisiinsa (Physical Encyclopedic Dictionary, Moskova, "Soviet Encyclopedia" ", 1983, s. 731). On kokeellisesti osoitettu, että superpositioperiaate pätee tässä tarkasteltavalle sähkömagneettiselle vuorovaikutukselle.

Varautuneiden kappaleiden vuorovaikutuksessa superpositioperiaate ilmenee seuraavasti: voima, jolla tietty varausjärjestelmä vaikuttaa tiettyyn pistevaraukseen, on yhtä suuri kuin niiden voimien vektorisumma, joilla kukin varauksen varaus. järjestelmä toimii sen mukaan.

Selitetään tämä yksinkertaisella esimerkillä. Olkoon kaksi varautunutta kappaletta, jotka vaikuttavat kolmanteen voimin ja vastaavasti. Sitten näiden kahden kappaleen järjestelmä - ensimmäinen ja toinen - vaikuttaa kolmanteen kappaleeseen voimalla

Tämä sääntö koskee kaikkia varattuja kappaleita, ei vain pistevarauksia. Kahden mielivaltaisen pistevarausjärjestelmän väliset vuorovaikutusvoimat on laskettu tämän luvun lopussa olevassa liitteessä 1.

Tästä seuraa, että varausjärjestelmän sähkökenttä määräytyy järjestelmän yksittäisten varausten synnyttämien kenttävoimakkuuksien vektorisumman, ts.

Sähkökenttävoimakkuuksien yhteenlasku vektorin summaussäännön mukaan ilmaisee ns superpositioperiaate sähkökenttien (riippumaton superpositio). Tämän ominaisuuden fyysinen merkitys on, että sähköstaattinen kenttä syntyy vain levossa olevista varauksista. Tämä tarkoittaa, että eri varausten kentät "eivät häiritse" toisiaan, ja siksi varausjärjestelmän kokonaiskenttä voidaan laskea kunkin niistä kenttien vektorisummana erikseen.

Koska alkuainevaraus on hyvin pieni ja makroskooppiset kappaleet sisältävät erittäin suuren määrän alkuainevarauksia, varausten jakautumista tällaisten kappaleiden kesken voidaan useimmissa tapauksissa pitää jatkuvana. Kuvataksemme tarkasti, kuinka varaus jakautuu (tasaisesti, epähomogeenisesti, missä on enemmän varauksia, missä on vähemmän jne.) varaus kehossa, esittelemme seuraavan kolmen tyypin varaustiheydet:

· irtotiheysmaksu:

missä dV- fyysisesti äärettömän pieni tilavuuselementti;

· pintavarauksen tiheys:

missä dS- fyysisesti äärettömän pieni pintaelementti;

· lineaarinen varaustiheys:

jossa on fyysisesti äärettömän pieni alkio viivan pituudesta.

Täällä kaikkialla on tarkastellun fysikaalisesti äärettömän pienen elementin varaus (tilavuus, pinta-ala, jana). Tässä ja alla ruumiin fyysisesti äärettömän pienellä osalla tarkoitetaan sen sellaista osaa, joka toisaalta on niin pieni, että tietyn ongelman olosuhteissa sitä voidaan pitää aineellisena pisteenä, ja toisaalta se on niin suuri, että tämän osan varauksen diskreetti (katso suhde) voidaan jättää huomiotta.

Jatkuvasti jakautuneiden varausten järjestelmien vuorovaikutusvoimien yleiset lausekkeet on esitetty luvun lopussa olevassa liitteessä 2.

Esimerkki 1 50 nC:n sähkövaraus jakautuu tasaisesti ohuelle, 15 cm pitkälle tangolle. Tangon akselin jatkeella 10 cm:n etäisyydellä sen lähimmästä päästä on 100 nC:n pistevaraus (kuva 1.9). . Määritä varautuneen tangon ja pistevarauksen välinen vuorovaikutusvoima.

Riisi. 1.9. Varautuneen tangon vuorovaikutus pistevarauksen kanssa

Päätös. Tässä tehtävässä voimaa F ei voida määrittää kirjoittamalla Coulombin lakia muotoon tai (1.3). Itse asiassa, mikä on tangon ja varauksen välinen etäisyys: r, r + a/2, r + a? Koska meillä ei ole ongelman ehtojen mukaan oikeutta olettaa niin a << r, Coulombin lain soveltaminen sen alkuperäinen vain pistemaksuille pätevä muotoilu on mahdotonta, tällaisissa tilanteissa on käytettävä standardimenetelmää, joka on seuraava.

Jos pistekappaleiden vuorovaikutusvoima tunnetaan (esimerkiksi Coulombin laki) ja on tarpeen löytää laajennettujen kappaleiden vuorovaikutusvoima (esimerkiksi laskea kahden äärellisen kokoisen varautuneen kappaleen vuorovaikutusvoima), niin on tarpeen jakaa nämä kappaleet fyysisesti äärettömän pieniin osiin, kirjoittaa jokaiselle tällaisten "pisteen » osien parille niiden tiedossa oleva suhde ja superpositiota käyttämällä summa (integroida) näiden osien kaikkien parien kesken.

On aina hyödyllistä, jos ei ole välttämätöntä, analysoida ongelman symmetria ennen kuin ryhdytään määrittelyyn ja laskennan suorittamiseen. Käytännön näkökulmasta tällainen analyysi on hyödyllinen, koska yleensä ongelman riittävän korkealla symmetrialla se vähentää jyrkästi laskettavien määrien määrää, koska käy ilmi, että monet niistä ovat yhtä suuret. nollaan.

Jaetaan sauva äärettömän pieniin segmentteihin, joiden pituus on , etäisyys tällaisen segmentin vasemmasta päästä pistevaraukseen on yhtä suuri kuin .

Varauksen jakautumisen tasaisuus sauvan yli tarkoittaa, että lineaarinen varaustiheys on vakio ja yhtä suuri kuin

Siksi segmentin varaus on , josta Coulombin lain mukaisesti vaikuttava voima täsmentää veloittaa q hänen kanssakäymisensä seurauksena täsmentää maksu on yhtä suuri kuin

Vuorovaikutuksen seurauksena täsmentää veloittaa q ollenkaan sauva, siihen vaikuttaa voima

Korvaamalla tässä numeeriset arvot, saadaan voimamoduuli:

Kohdasta (1.5) voidaan nähdä, että kun , kun sauvaa voidaan pitää aineellisena pisteenä, varauksen ja sauvan vuorovaikutusvoiman lauseke, kuten sen pitäisi olla, ottaa vuorovaikutukselle tavallisen muodon Coulombin laista kahden pistevarauksen voima:

Esimerkki 2 Säteisessä renkaassa on tasaisesti jakautunut varaus. Mikä on renkaan vuorovaikutusvoima pistevarauksen kanssa q sijaitsee renkaan akselilla etäisyyden päässä sen keskustasta (kuva 1.10).

Päätös. Tilan mukaan varaus jakautuu tasaisesti renkaaseen, jonka säde on . Jakamalla kehällä, saamme renkaan lineaarisen varaustiheyden Valitse renkaasta pituuselementti. Sen maksu on .

Riisi. 1.10. Renkaan vuorovaikutus pistevarauksen kanssa

Pisteessä q tämä elementti luo sähkökentän

Olemme kiinnostuneita vain kentän pitkittäiskomponentista, koska kun summataan kaikkien renkaan elementtien panos, vain se on nollasta poikkeava:

Integroimalla löydämme sähkökentän renkaan akselilta etäisyyden päässä sen keskustasta:

Täältä löydämme renkaan halutun vuorovaikutusvoiman varauksen kanssa q:

Keskustellaan tuloksesta. Suurilla etäisyyksillä renkaaseen radikaalin merkin alla olevan renkaan säde voidaan jättää huomiotta ja saadaan likimääräinen lauseke

Tämä ei ole yllättävää, koska suurilla etäisyyksillä rengas näyttää pistevaraukselta ja vuorovaikutusvoima on annettu tavallisella Coulombin lailla. Lyhyillä etäisyyksillä tilanne muuttuu dramaattisesti. Joten kun testivaraus q asetetaan renkaan keskelle, vuorovaikutusvoima on nolla. Tämä ei myöskään ole yllättävää: tässä tapauksessa maksu q renkaan kaikki elementit vetävät puoleensa samalla voimalla, ja kaikkien näiden voimien toiminta kompensoituu keskenään.

Koska sähkökentässä ja sähkökentässä on nolla, jossain väliarvossa, renkaan sähkökenttä on maksimi. Etsitään tämä kohta erottamalla jännitteen lauseke E etäisyyden mukaan

Yhdistämällä derivaatan nollaan löydämme pisteen, jossa kenttä on maksimi. Se on tässä vaiheessa tasa-arvoinen

Esimerkki 3 Kaksi keskenään kohtisuorassa olevaa äärettömän pitkää lankaa, jotka kuljettavat tasaisesti jakautuneita varauksia lineaarisilla tiheyksillä ja ovat etäisyyden päässä a toisistaan ​​(kuva 1.11). Miten säikeiden välinen vuorovaikutusvoima riippuu etäisyydestä a?

Päätös. Tarkastellaanpa ensin tämän ongelman ratkaisua dimensioanalyysin menetelmällä. Kierteiden välisen vuorovaikutuksen voimakkuus voi riippua niiden varaustiheydistä, lankojen välisestä etäisyydestä ja sähkövakiosta, eli halutulla kaavalla on muoto:

missä on dimensioton vakio (luku). Huomaa, että filamenttien symmetrisestä sijoittelusta johtuen niiden varaustiheydet voivat tulla sisään vain symmetrisesti, samoissa asteissa. Tässä SI:ssä olevien määrien mitat ovat tiedossa:

Riisi. 1.11. Kahden keskenään kohtisuorassa olevan äärettömän pitkän langan vuorovaikutus

Mekaniikkaan verrattuna tässä on ilmaantunut uusi suure - sähkövarauksen ulottuvuus. Yhdistämällä kaksi edellistä kaavaa, saamme mittojen yhtälön:

Pituus- ja etäisyysmuunnin Massamuunnin Bulkkiruoan ja ruoan tilavuuden muunnin Pinta-alan muuntaja Tilavuuden ja reseptin yksiköt Muunnin Lämpötilan muuntaja Paine, stressi, Youngin moduulimuunnin Energia- ja työmuunnin Tehonmuunnin Voimanmuunnin Aikamuunnin Lineaarinen nopeusmuunnin Lineaarinen nopeusmuunnin Lämpötehokkuus- ja polttoainetehokkuusmuunnin lukujen eri numerojärjestelmissä Tietomäärän mittayksiköiden muuntaja Valuuttakurssit Naisten vaatteiden ja kenkien mitat Miesten vaatteiden ja kenkien mitat Kulmanopeus- ja pyörimistaajuusmuunnin Kiihtyvyysmuunnin Kulmakiihtyvyyden muunnin Tiheysmuunnin Ominaistilavuuden muuntaja Hitausmomenttimuunnin Momentti voimamuunnin Momentinmuunnin Ominaislämpöarvon muunnin (massan mukaan) Energiatiheyden ja polttoainekohtaisen lämpöarvon muunnin (tilavuuden mukaan) Lämpötila-eron muunnin Kertoimen muunnin Lämpölaajenemiskerroin lämpövastuksen muunnin Lämmönjohtavuuden muunnin Ominaislämpökapasiteetin muunnin Energian altistuminen ja säteilytehon muunnin lämpövuon tiheysmuunnin Lämmönsiirtokerroin Muunnin Volume Flow Muunnin Massavirtauksen Muunnin Dynaaminen Virtaus Muuntaja Moolivirtauksen Muunnin Massavirtamuunnin Muunnin Moolivirtauksen Muunnin Massavirtamuunnin Muunnin massatiheydissä Kinemaattinen viskositeettimuunnin pintajännityksen muunnin Höyrynläpäisevyyden muunnin Höyrynläpäisevyyden ja höyrynsiirtonopeuden muunnin Äänitaso Muunnin Mikrofonin herkkyysmuunnin Äänenpainetason (SPL) Muunnin Äänenpainetason muunnin valittavissa olevalla referenssipaineen kirkkauden muuntimella taajuuden muunnin valovoiman voimakkuuden muuntaja Valonvoimakkuuden muuntaja diopteriin x ja polttovälin diopteriteho ja linssin suurennus (×) Sähkövarausmuunnin Lineaarilatauksen tiheyden muunnin Pintalatauksen tiheyden muunnin Bulkkilatauksen tiheyden muunnin Sähkövirran muunnin Lineaarivirrantiheyden muuntaja Pintavirrantiheyden muuntaja Sähkökentän voimakkuuden muuntaja Sähkökentän voimakkuuden muuntaja Sähkökentän voimakkuuden muunnin Sähkövastusmuunnin Sähkönjohtavuuden muunnin Sähkönjohtavuuden muunnin Kapasitanssin induktanssin muunnin US Wire Gauge -muunnin Tasot dBm (dBm tai dBmW), dBV (dBV), watteina jne. yksiköt Magnetomotorinen voimamuunnin Magneettikentän voimakkuusmuunnin Magneettivuon muunnin Magneettiinduktiomuunnin Säteily. Ionisoivan säteilyn absorboituneen annosnopeuden muuntimen radioaktiivisuus. Radioaktiivisen hajoamisen muuntimen säteily. Exposure Dose Converter -säteily. Absorbed Dose Converter Desimaalietuliitemuunnin Tiedonsiirtotypografia ja kuvankäsittelyyksikkö Muunnin puun tilavuuden yksikkömuunnin Kemiallisten elementtien moolimassan jaksollisen taulukon laskenta, kirjoittanut D. I. Mendeleev

1 coulomb [C] = 0,0166666666666667 ampeeriminuuttia [A min]

Alkuarvo

Muunnettu arvo

coulomb megacoulomb kilokuloni millikuulomb mikrokuloni nanokuulomb pikokuulomb abcoulomb varausyksikkö CGSM statcoulomb CGSE latausyksikkö Franklin ampeeritunti milliampeeritunti ampeeriminuutti ampeerisekunti faraday (varausyksikkö) perussähkövaraus

Lisää sähkölatauksesta

Yleistä tietoa

Yllättäen olemme päivittäin alttiina staattiselle sähkölle - silitellessämme rakastettua kissaamme, kampaaessamme hiuksiamme tai pukeessamme synteettistä puseroa. Joten meistä tulee tahattomasti staattisen sähkön tuottajia. Me kirjaimellisesti kylpemme siinä, koska elämme maan voimakkaassa sähköstaattisessa kentässä. Tämä kenttä syntyy, koska sitä ympäröi ionosfääri, ilmakehän ylempi kerros on sähköä johtava kerros. Ionosfääri muodostui kosmisen säteilyn vaikutuksesta ja sillä on oma varaus. Arkipäiväisiä asioita, kuten ruokaa lämmitettäessä, emme ajattele ollenkaan käyttävämme staattista sähköä kääntämällä kaasunsyöttöventtiiliä itsesytytyspolttimeen tai tuomalla siihen sähkösytyttimen.

Esimerkkejä staattisesta sähköstä

Lapsuudesta lähtien pelkäämme vaistomaisesti ukkonen, vaikka se itsessään on täysin turvallista - vain akustinen seuraus valtavasta salamaniskusta, jonka aiheuttaa ilmakehän staattinen sähkö. Purjehduslaivaston aikojen merimiehet pelästyivät katsellessaan mastoillaan St. Elmon valoja, jotka ovat myös ilmakehän staattisen sähkön ilmentymä. Ihmiset antoivat muinaisten uskontojen ylimmille jumalille luovuttamattoman ominaisuuden salaman muodossa, oli se sitten kreikkalainen Zeus, roomalainen Jupiter, skandinaavinen Thor tai venäläinen Perun.

Vuosisatoja on kulunut siitä, kun ihmiset alkoivat kiinnostua sähköstä, emmekä toisinaan edes epäile, että tiedemiehet, jotka ovat tehneet syvällisiä johtopäätöksiä staattisen sähkön tutkimuksesta, pelastavat meidät tulipalojen ja räjähdysten kauhuilta. Kesytimme sähköstaattista häiriötä osoittamalla ukkosenjohtimet taivaalle ja varustamalla polttoaineautot maadoituslaitteilla, jotka mahdollistavat sähköstaattisten varausten pääsemisen turvallisesti maahan. Ja siitä huolimatta staattinen sähkö toimii edelleen väärin ja häiritsee radiosignaalien vastaanottoa - loppujen lopuksi maan päällä raivoaa jopa 2000 ukkosmyrskyä samanaikaisesti, jotka synnyttävät jopa 50 salamapurkausta sekunnissa.

Ihmiset ovat tutkineet staattista sähköä ammoisista ajoista lähtien; olemme velkaa jopa termin "elektroni" muinaisille kreikkalaisille, vaikka he tarkoittivat tällä jotain muuta - näin he kutsuivat meripihkaa, joka sähköistyi täydellisesti kitkan aikana (toinen - kreikka ἤλεκτρον - meripihka). Valitettavasti staattisen sähkön tiede ei ole ollut ilman uhreja - venäläinen tiedemies Georg Wilhelm Richman kuoli kokeessa salaman vaikutuksesta, joka on ilmakehän staattisen sähkön pelottavin ilmentymä.

Staattinen sähkö ja sää

Ensimmäisessä likiarvossa ukkospilven varausten muodostumismekanismi on monessa suhteessa samanlainen kuin kamman sähköistysmekanismi - siinä sähköistyminen kitkan avulla tapahtuu täsmälleen samalla tavalla. Pienistä vesipisaroista muodostuneet jäähiukkaset, jotka ovat jäähtyneet nousevien ilmavirtojen siirtymisen vuoksi pilven ylempään, kylmempään osaan, törmäävät toisiinsa. Suuremmat jääpalat varautuvat negatiivisesti, kun taas pienemmät positiivisesti. Painoeron vuoksi jäälautat jakautuvat pilvessä uudelleen: suuret, raskaammat vajoavat pilven pohjalle ja kevyemmät, pienemmät jäälautat kerääntyvät ukkospilven yläosaan. Vaikka koko pilvi kokonaisuutena pysyy neutraalina, pilven alaosa saa negatiivisen varauksen, kun taas yläosa saa positiivisen varauksen.

Kuten sähköistetty kampa, joka houkuttelee ilmapalloa vastakkaisen varauksen induktion seurauksena sen kyljessä, joka on lähinnä kampaa, ukkospilvi indusoi positiivisen varauksen Maan pinnalle. Ukkospilven kehittyessä varaukset kasvavat, kun taas niiden välinen kentänvoimakkuus kasvaa, ja kun kentänvoimakkuus ylittää näiden sääolosuhteiden kriittisen arvon, tapahtuu ilman sähköinen rikkoutuminen - salamapurkaus.

Ihmiskunta on velkaa Benjamin Franklinille - myöhemmälle Pennsylvanian korkeimman toimeenpanevan neuvoston puheenjohtajalle ja Yhdysvaltain ensimmäiselle postmasterille - ukkosenjohtimen keksimisestä (tätä olisi tarkempi kutsua salamanvarsi), joka pelasti ikuisesti. maapallon väestö rakennusten salaman aiheuttamista tulipaloista. Muuten, Franklin ei patentoinut keksintöään, jolloin se oli koko ihmiskunnan saatavilla.

Salama ei aina tuonut pelkkää tuhoa - Uralin kaivostyöläiset määrittelivät rauta- ja kuparimalmien sijainnin tarkasti salamaniskujen tiheyden perusteella tietyissä alueen kohdissa.

Sähköstaattisten ilmiöiden tutkimiseen aikansa omistaneiden tiedemiesten joukossa on mainittava englantilainen Michael Faraday, myöhemmin yksi sähködynamiikan perustajista, ja hollantilainen Peter van Muschenbroek, sähkökondensaattorin prototyypin keksijä. kuuluisa Leyden-purkki.

Kun katsomme DTM-, IndyCar- tai Formula 1 -kisoja, emme edes epäile, että mekaanikot kutsuvat lentäjät vaihtamaan renkaat sateeseen säätutkatietojen perusteella. Ja nämä tiedot puolestaan ​​perustuvat juuri lähestyvien ukkospilvien sähköisiin ominaisuuksiin.

Staattinen sähkö on ystävämme ja vihollisemme samanaikaisesti: radioinsinöörit eivät pidä siitä, vetää maadoitusrannekkeita korjattaessa palaneita piirilevyjä lähellä olevan salamaniskun seurauksena - tässä tapauksessa pääsääntöisesti laitteen syöttövaiheet epäonnistuvat . Viallisten maadoituslaitteiden kanssa se voi aiheuttaa vakavia ihmisen aiheuttamia katastrofeja, joilla on traagiset seuraukset - tulipalot ja kokonaisten tehtaiden räjähdykset.

Staattinen sähkö lääketieteessä

Siitä huolimatta se tulee apuun ihmisille, joilla on potilaan sydämen kaoottisista kouristuksellisista supistuksista johtuvia sydämen rytmihäiriöitä. Sen normaali toiminta palautetaan ohittamalla pieni sähköstaattinen purkaus käyttämällä defibrillaattoria. Kohtaus potilaan paluusta toisesta maailmasta defibrillaattorin avulla on eräänlainen klassikko tietyn genren elokuvalle. On kuitenkin huomioitava, että elokuvissa on perinteisesti esitetty monitori ilman sykesignaalia ja pahaenteinen suora viiva, vaikka itse asiassa defibrillaattorin käyttö ei auta, jos potilaan sydän on pysähtynyt.

Muita esimerkkejä

Olisi hyödyllistä palauttaa mieleen lentokoneiden metalloinnin tarve staattiselta sähköltä suojaamiseksi, eli kaikkien lentokoneen metalliosien, mukaan lukien moottorin, yhdistäminen yhdeksi sähköisesti kiinteäksi rakenteeksi. Lentokoneen koko hännän päihin on asennettu staattiset purkaimet poistamaan staattista sähköä, joka kerääntyy lennon aikana ilmakitkasta ilma-aluksen runkoa vasten. Nämä toimenpiteet ovat välttämättömiä suojaamaan staattisen sähkön purkausten aiheuttamilta häiriöiltä ja varmistamaan ajoneuvojen elektronisten laitteiden luotettava toiminta.

Sähköstaatilla on tietty rooli opiskelijoiden tutustumisessa "Sähkö"-osioon - ehkä mikään fysiikan osa-alueista ei tiedä näyttävämpiä kokeita - täällä on hiukset pystyssä ja ilmapallon tavoittelua kampaa varten ja sen salaperäinen hehku. loistelamput ilman liitäntäjohtoja! Mutta tämä kaasulla täytettyjen laitteiden hehkun vaikutus säästää sähköasentajien hengen, jotka käsittelevät korkeajännitteitä nykyaikaisissa voimalinjoissa ja jakeluverkoissa.

Ja mikä tärkeintä, tiedemiehet ovat tulleet siihen johtopäätökseen, että olemme luultavasti velkaa elämän ilmaantumisen maapallolle staattisesta sähköstä tai pikemminkin sen purkauksista salaman muodossa. Viime vuosisadan puolivälissä suoritettujen kokeiden aikana, kun sähköpurkaukset kulkivat kaasuseoksen läpi, joka oli koostumukseltaan lähellä Maan ilmakehän peruskoostumusta, saatiin yksi aminohapoista, joka on "tiili". "elämästämme.

Sähköstatiikan kesyttämiseksi on erittäin tärkeää tietää potentiaaliero eli sähköjännite, jonka mittaamiseen oli keksitty mittarit, joita kutsutaan volttimittariksi. 1800-luvun italialainen tiedemies Alessandro Volta esitteli sähköjännitteen käsitteen, jonka mukaan tämä yksikkö on nimetty. Aikoinaan sähköstaattisen jännitteen mittaamiseen käytettiin galvanometrejä, jotka on nimetty Voltan maanmiehen Luigi Galvanin mukaan. Valitettavasti nämä sähködynaamiset laitteet toivat mittauksiin vääristymiä.

Staattisen sähkön tutkimus

Tiedemiehet alkoivat systemaattisesti tutkia sähköstaattisen toiminnan luonnetta 1700-luvun ranskalaisen tiedemiehen Charles Augustin de Coulombin työstä lähtien. Erityisesti hän esitteli sähkövarauksen käsitteen ja löysi varausten vuorovaikutuksen lain. Hänen mukaansa on nimetty sähkön määrän mittayksikkö kuloni (Cl). Totta, historiallisen oikeudenmukaisuuden vuoksi on huomattava, että vuosia aikaisemmin englantilainen tiedemies Lord Henry Cavendish oli mukana tässä; valitettavasti hän kirjoitti pöydälle ja hänen teoksensa julkaisivat perilliset vasta 100 vuotta myöhemmin.

Sähköisten vuorovaikutusten laeille omistettujen edeltäjien työ mahdollisti fyysikot George Greenin, Carl Friedrich Gaussin ja Simeon Denis Poissonin luomaan matemaattisesti elegantin teorian, jota käytämme edelleen. Sähköstatiikan pääperiaate on elektronin postulaatti - alkuainehiukkanen, joka on osa mitä tahansa atomia ja on helposti erotettavissa siitä ulkoisten voimien vaikutuksesta. Lisäksi on olemassa oletuksia samankaltaisten varausten torjumisesta ja erilaisten varausten houkuttelemisesta.

Sähkön mittaus

Yksi ensimmäisistä mittauslaitteista oli englantilaisen papin ja fyysikon Abraham Bennettin keksimä yksinkertaisin sähköskooppi - kaksi sähköä johtavaa kultakalvoa, jotka asetettiin lasiastiaan. Sen jälkeen mittauslaitteet ovat kehittyneet merkittävästi - ja nyt ne voivat mitata eron nanokulon yksiköissä. Venäläinen tiedemies Abram Ioffe ja amerikkalainen fyysikko Robert Andrews Milliken pystyivät mittaamaan elektronin sähkövarauksen erittäin tarkoilla fysikaalisilla instrumenteilla.

Nykyään digitaalisten teknologioiden kehittyessä on ilmestynyt ainutlaatuisilla ominaisuuksilla varustettuja erittäin herkkiä ja erittäin tarkkoja laitteita, jotka suuren tulovastuksen vuoksi eivät juuri aiheuta vääristymiä mittauksiin. Jännitteen mittauksen lisäksi tällaisten laitteiden avulla voidaan mitata myös muita tärkeitä sähköpiirien ominaisuuksia, kuten ohminen vastus ja virtausvirta laajalla mittausalueella. Edistyksellisimmät laitteet, joita kutsutaan yleismittariksi tai ammattikieltä, testaajiksi, voivat monipuolisuutensa vuoksi mitata myös vaihtovirtataajuutta, kondensaattorikapasitanssia ja testata transistoreita ja jopa mitata lämpötilaa.

Nykyaikaisissa laitteissa on pääsääntöisesti sisäänrakennettu suojaus, joka ei salli laitteen vaurioitumista, jos sitä käytetään väärin. Ne ovat kompakteja, helppokäyttöisiä ja täysin turvallisia käyttää - jokainen käy läpi sarjan tarkkuustestejä, testataan raskaissa olosuhteissa ja ansaitsee ansaitun turvallisuustodistuksen.

Onko mittayksiköiden kääntäminen kielestä toiseen vaikeaa? Kollegat ovat valmiita auttamaan sinua. Lähetä kysymys TCTermiin ja saat vastauksen muutamassa minuutissa.

Laskelmat yksiköiden muuntamiseksi muuntimessa " Sähköinen latausmuuntaja' suoritetaan käyttämällä unitconversion.orgin toimintoja.