ელექტრომაგნიტური ძალები ბუნებაში უზარმაზარ როლს თამაშობენ იმის გამო, რომ ყველა სხეულის შემადგენლობა მოიცავს ელექტრულად დამუხტულ ნაწილაკებს. ბირთვისა და ელექტრონების ატომების შემადგენელ ნაწილებს აქვთ ელექტრული მუხტი

ელექტრომაგნიტური ძალები, რომლებიც არსებობს დამუხტულ ნაწილაკებს შორის, უზარმაზარია. ამასთან, სხეულებს შორის ელექტრომაგნიტური ძალების მოქმედება პირდაპირ არ არის გამოვლენილი, რადგან ნორმალურ მდგომარეობაში მყოფი სხეულები ელექტრულად ნეიტრალურია. ნებისმიერი ნივთიერების ატომი ნეიტრალურია, რადგან მასში ელექტრონების რაოდენობა უდრის ბირთვში არსებული პროტონების რაოდენობას. დადებითად და უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკები ერთმანეთთან დაკავშირებულია ელექტრული ძალებით და ქმნიან ნეიტრალურ სისტემებს.

მაკროსკოპული სხეული ელექტრულად არის დამუხტული, თუ იგი შეიცავს ელემენტარული ნაწილაკების სიჭარბეს იგივე მუხტის ნიშნით. სხეულის უარყოფითი მუხტი განპირობებულია პროტონებთან შედარებით ელექტრონების სიჭარბით, ხოლო დადებითი მუხტი ელექტრონების ნაკლებობით.

იმისთვის, რომ მივიღოთ ელექტრულად დამუხტული მაკროსკოპული სხეული, ანუ მისი ელექტრიფიცირება, აუცილებელია უარყოფითი მუხტის ნაწილის გამოყოფა მასთან დაკავშირებული დადებითი მუხტისაგან. ეს შეიძლება გაკეთდეს ხახუნის საშუალებით. თუ სავარცხელს მშრალ თმაზე გადაუსვით, მაშინ ყველაზე მოძრავი დამუხტული ნაწილაკების - ელექტრონების მცირე ნაწილი თმადან სავარცხელზე გადავა და უარყოფითად დამუხტავს, თმა კი დადებითად დაიმუხტება.

ელექტრიზების დროს მუხტების თანასწორობა.გამოცდილების დახმარებით შეიძლება დადასტურდეს, რომ ხახუნის შედეგად ელექტრიფიცირებული ორივე სხეული იძენს ნიშნით საპირისპირო, მაგრამ აბსოლუტური მნიშვნელობით იდენტურ მუხტს. ავიღოთ ელექტრომეტრი a-ით

ლითონის სფერო ნახვრეტით და ორი ფირფიტა გრძელ სახელურებზე: ერთი ებონიტისა და მეორე პლექსიგლასისგან. ერთმანეთზე შეხებისას ფირფიტები ელექტრიფიცირებული ხდება. მოდით, ერთ-ერთი ფირფიტა სფეროს შიგნით შევიტანოთ მის კედლებზე შეხების გარეშე. თუ ფირფიტა დადებითად არის დამუხტული, მაშინ ნემსისა და ელექტრომეტრის ღეროს ზოგიერთი ელექტრონი მიიზიდება ფირფიტაზე და დაგროვდება სფეროს შიდა ზედაპირზე. ამ შემთხვევაში ისარი დადებითად დაიმუხტება და ღეროდან მოიგერიება (სურ. 92, ა). თუ სფეროს შიგნით სხვა ფირფიტა შეიტანეს, რომელსაც მანამდე მოაშორა პირველი, მაშინ სფეროსა და ღეროს ელექტრონები მოიგერიეს ფირფიტიდან და ჭარბად დაგროვდება ისრზე. ეს გამოიწვევს ისრის გადახრას და იმავე კუთხით, როგორც პირველ ექსპერიმენტში. სფეროს შიგნით ორივე ფირფიტის დაწევის შემდეგ, ჩვენ ვერ ვიპოვით ისრის გადახრას (ნახ. 92, ბ). ეს ადასტურებს, რომ ფირფიტების მუხტები ტოლია სიდიდით და საპირისპირო ნიშნით.

როგორ ხდება სხეულების ელექტრიფიკაცია?სხეულების ელექტრიფიკაციისას მნიშვნელოვანია მათ შორის მჭიდრო კონტაქტი. ელექტრული ძალები ატარებენ ელექტრონებს სხეულში. მაგრამ სხვადასხვა ნივთიერებებისთვის ეს ძალები განსხვავებულია. მჭიდრო კონტაქტის დროს ამ ნივთიერების ელექტრონების მცირე ნაწილი, რომელშიც ელექტრონების კავშირი სხეულთან შედარებით სუსტია, გადადის სხვა ნივთიერებაზე. ამ შემთხვევაში ელექტრონების გადაადგილება არ აღემატება ატომთაშორის მანძილების ზომებს (სმ). მაგრამ თუ ცხედრები გამოყოფენ, მაშინ ორივეს ბრალი დაეკისრება.

ვინაიდან სხეულების ზედაპირები არასოდეს არის იდეალურად გლუვი, ელექტრონების გადასატანად საჭირო სხეულებს შორის მჭიდრო კონტაქტი მყარდება მხოლოდ ზედაპირების მცირე უბნებზე (სურ. 93). როდესაც სხეულები ერთმანეთს ერევა, მჭიდრო კონტაქტის მქონე უბნების რაოდენობა იზრდება და ამით იზრდება დამუხტული ნაწილაკების საერთო რაოდენობა, რომლებიც გადადიან ერთი სხეულიდან მეორეზე.

სხეულების ელექტროიზაცია და მისი გამოყენება ტექნოლოგიაში.მნიშვნელოვანი ელექტრიფიკაცია ხდება სინთეზური ქსოვილების ხახუნის დროს. ნეილონის პერანგის მშრალ ჰაერზე ახსნისას დამახასიათებელი ხრაშუნა ისმის. წვრილი ნაპერწკლები ხტუნვავენ ზედაპირების დამუხტულ უბნებს შორის. ასეთი ფენომენები გასათვალისწინებელია წარმოებაში. ამრიგად, ტექსტილის ქარხნებში ძაფის ძაფები ელექტრიფიცირებულია ხახუნის შედეგად, იზიდავს ღეროებსა და ლილვაკებს და იშლება. ნართი იზიდავს მტვერს და ბინძურდება.

ძაფების ელექტრიფიკაციის წინააღმდეგ საჭიროა სპეციალური ზომების გამოყენება.

მჭიდრო კონტაქტში მყოფი სხეულების ელექტრიფიკაცია გამოიყენება ელექტრო კოპირების მანქანებში (როგორიცაა „ერა“, „ქსეროქსი“ და სხვ.).

ასე რომ, ერთ-ერთ ასეთ ინსტალაციაში შავი ფისოვანი ფხვნილი შერეულია შუშის პატარა მძივებთან. ამ შემთხვევაში ბურთები დადებითად დამუხტულია, ფხვნილის ნაწილაკები კი უარყოფითად. მიზიდულობის გამო ისინი ბურთების ზედაპირს თხელი ფენით ფარავენ.

გადაწერილი ტექსტი ან ნახატი პროეცირდება თხელ სელენის ფირფიტაზე, რომლის ზედაპირი დადებითად არის დამუხტული. ფირფიტა ეყრდნობა უარყოფითად დამუხტულ მეტალის ზედაპირზე. სინათლის მოქმედებით, ფირფიტა იხსნება და დადებითი მუხტი რჩება მხოლოდ გამოსახულების ბნელ უბნებზე შესაბამის ადგილებში. ამის შემდეგ, ფირფიტა დაფარულია ბურთების თხელი ფენით. საპირისპირო მუხტების მიზიდულობის გამო, ფისოვანი ფხვნილი იზიდავს ფირფიტის დადებითად დამუხტულ უბნებს. შემდეგ ბურთები იშლება და ქაღალდის ფურცლის ფირფიტაზე მჭიდროდ დაჭერით, მასზე მიიღება ანაბეჭდი. ანაბეჭდი ფიქსირდება გაცხელებით.

ბუნებაში და ჩვენს ირგვლივ არსებულ ცხოვრებაზე დაფიქსირებული მრავალი ფიზიკური ფენომენი არ შეიძლება აიხსნას მხოლოდ მექანიკის, მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიისა და თერმოდინამიკის კანონების საფუძველზე. ეს ფენომენი ავლენს ძალებს, რომლებიც მოქმედებენ სხეულებს შორის მანძილზე, და ეს ძალები არ არის დამოკიდებული ურთიერთმოქმედი სხეულების მასებზე და, შესაბამისად, არ არის გრავიტაციული. ეს ძალები ე.წ ელექტრომაგნიტური ძალები.

ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონი

ნორმალურ პირობებში, მიკროსკოპული სხეულები ელექტრული ნეიტრალურია, რადგან დადებითად და უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან ატომებს, დაკავშირებულია ერთმანეთთან ელექტრული ძალებით და ქმნიან ნეიტრალურ სისტემებს. თუ სხეულის ელექტრული ნეიტრალიტეტი ირღვევა, მაშინ ასეთ სხეულს უწოდებენ ელექტრიფიცირებული სხეული. სხეულის ელექტრიფიკაციისთვის აუცილებელია მასზე შეიქმნას ელექტრონების ან იმავე ნიშნის იონების სიჭარბე ან დეფიციტი.

სხეულების ელექტრიფიკაციის მეთოდები, რომელიც წარმოადგენს დამუხტული სხეულების ურთიერთქმედებას, შეიძლება იყოს შემდეგი:

1. სხეულების ელექტროფიკაცია კონტაქტის დროს . ამ შემთხვევაში, მჭიდრო კონტაქტით, ელექტრონების მცირე ნაწილი გადადის ერთი ნივთიერებიდან, რომელშიც ელექტრონთან კავშირი შედარებით სუსტია, მეორე ნივთიერებაზე.
2. სხეულების ელექტროიზაცია ხახუნის დროს . ეს ზრდის სხეულების კონტაქტურ არეალს, რაც იწვევს ელექტრიზაციის გაზრდას.
3. გავლენა. გავლენა ეფუძნება ელექტროსტატიკური ინდუქციის ფენომენი, ანუ ელექტრული მუხტის ინდუქცია მუდმივ ელექტრულ ველში მოთავსებულ ნივთიერებაში.
4. სხეულების ელექტრიფიკაცია სინათლის მოქმედებით . ეს ეფუძნება ფოტოელექტრული ეფექტი, ან ფოტოელექტრული ეფექტიროდესაც სინათლის მოქმედებით ელექტრონებს შეუძლიათ გაფრინდნენ გამტარიდან მიმდებარე სივრცეში, რის შედეგადაც გამტარი დამუხტულია.

არაერთი ექსპერიმენტი აჩვენებს, რომ როდესაც სხეულის ელექტრიფიკაცია, მაშინ სხეულებზე ჩნდება ელექტრული მუხტები, სიდიდით თანაბარი და ნიშნით საპირისპირო.

უარყოფითი მუხტისხეული განპირობებულია სხეულზე ელექტრონების სიჭარბით პროტონებთან შედარებით და დადებითი მუხტიელექტრონების ნაკლებობის გამო.

როდესაც ხდება სხეულის ელექტრიფიკაცია, ანუ როდესაც უარყოფითი მუხტი ნაწილობრივ გამოყოფილია მასთან დაკავშირებული დადებითი მუხტისაგან, ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონი. მუხტის შენარჩუნების კანონი მოქმედებს დახურულ სისტემაზე, რომელიც არ შედის გარედან და საიდანაც დამუხტული ნაწილაკები არ გამოდიან.

ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონი ჩამოყალიბებულია შემდეგნაირად:

დახურულ სისტემაში ყველა ნაწილაკების მუხტების ალგებრული ჯამი უცვლელი რჩება:

q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = კონსტ

სადაც
q 1, q 2 და ა.შ. არის ნაწილაკების მუხტები.

განმარტებები

ელემენტარული ნაწილაკებიშეიძლება ჰქონდეს ელ.წერილი დამუხტვა, მაშინ მათ უწოდებენ დამუხტულს;

ელემენტარული ნაწილაკები - ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან ძალებით, რომლებიც დამოკიდებულია ნაწილაკებს შორის მანძილზე, მაგრამ ბევრჯერ აღემატება ორმხრივი მიზიდულობის ძალებს (ამ ურთიერთქმედებას ელექტრომაგნიტური ეწოდება).

Ელექტრული მუხტი- ფიზიკური რაოდენობა, განსაზღვრავს ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ინტენსივობას.

ელექტრული მუხტის 2 ნიშანია:

• დადებითი
• უარყოფითი

ნაწილაკები იგივე მუხტით მოგერიებასაპირისპირო სახელებით - იზიდავენ. პროტონს აქვს დადებითიმუხტი, ელექტრონი უარყოფითინეიტრონი - ელექტრო ნეიტრალური.

ელემენტარული მუხტი- მინიმალური გადასახადი, რომლის გაყოფაც შეუძლებელია.

როგორ ავხსნათ ელექტრომაგნიტური ძალების არსებობა ბუნებაში? ყველა სხეული შეიცავს დამუხტულ ნაწილაკებს.

ნორმალურ მდგომარეობაში სხეულები ელექტრულად ნეიტრალურია (რადგან ატომი ნეიტრალურია) და ელექტრომაგნიტური ძალები არ ჩნდება.

სხეული დამუხტულია, თუ მას აქვს რაიმე ნიშნის ჭარბი გადასახადი:

• უარყოფითად დამუხტული - თუ არის ელექტრონების სიჭარბე;
• დადებითად დამუხტული - თუ ელექტრონების ნაკლებობა.

სხეულების ელექტროფიკაცია- ეს არის დამუხტული სხეულების მოპოვების ერთ-ერთი გზა, მაგალითად, კონტაქტით).

ამ შემთხვევაში ორივე სხეული დამუხტულია და მუხტები ნიშნით საპირისპიროა, მაგრამ სიდიდით თანაბარი.

სხეულების ურთიერთქმედება, რომელსაც აქვს იგივე ან განსხვავებული ნიშნების მუხტი, შეიძლება გამოვლინდეს შემდეგ ექსპერიმენტებში. ებონიტის ჯოხს ვამაგრებთ ბეწვზე შეხებით და ვეხებით აბრეშუმის ძაფზე დაკიდებულ მეტალის ყდის.

ერთი და იგივე ნიშნის მუხტები (უარყოფითი მუხტები) ნაწილდება ყდისა და ებონიტის ჯოხზე. უარყოფითად დამუხტული ებონიტის ღეროს დამუხტულ ვაზნასთან მიახლოებით, შეიძლება დავინახოთ, რომ ვაზნა ჯოხიდან მოიგერიება (ნახ. 1.1).

თუ ახლა აბრეშუმზე გახეხილი შუშის ჯოხი (დადებითად დამუხტული) მივატანთ დამუხტულ ყდის, მაშინ ყდის მიიზიდავს მას (ნახ. 1.2).

ავიღოთ ორი იდენტური ელექტრომეტრი და დავამუხტოთ ერთი (ნახ. 2.1). მისი მუხტი შეესაბამება სასწორის 6 განყოფილებას.

თუ ამ ელექტრომეტრებს მინის ღეროს დააკავშირებთ, მაშინ არანაირი ცვლილება არ მოხდება. ეს ადასტურებს იმ ფაქტს, რომ მინა არის დიელექტრიკი. თუმცა, თუ ელექტრომეტრების დასაკავშირებლად გამოიყენეთ ლითონის ღერო A (ნახ. 2.2), რომელსაც უჭირავს არაგამტარი სახელური B, მაშინ ხედავთ, რომ საწყისი მუხტი დაყოფილია ორ თანაბარ ნაწილად: მუხტის ნახევარი იქნება. გადატანა პირველი ბურთიდან მეორეზე. ახლა თითოეული ელექტრომეტრის მუხტი შეესაბამება მასშტაბის 3 განყოფილებას. ამრიგად, თავდაპირველი მუხტი არ შეცვლილა, ის მხოლოდ ორ ნაწილად გაიყო.

თუ მუხტი დამუხტული სხეულიდან გადადის იმავე ზომის დაუმუხტავ სხეულზე, მაშინ მუხტი იყოფა ამ ორ სხეულს შორის. მაგრამ თუ მეორე, დაუმუხტველი სხეული პირველზე დიდია, მაშინ დამუხტვის ნახევარზე მეტი გადავა მეორეზე. რაც უფრო დიდია სხეული, რომელზეც გადადის მუხტი, მუხტის დიდი ნაწილი გადაეცემა მას.

მაგრამ გადასახადის მთლიანი ოდენობა არ შეიცვლება. ამრიგად, შეიძლება ითქვას, რომ მუხტი შენარჩუნებულია. იმათ. ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონი დაკმაყოფილებულია.

ელექტრული მუხტი თავისთავად არ არსებობს, მაგრამ ელემენტარული ნაწილაკების - ელექტრონების, პროტონების და ა.შ. შინაგანი თვისებებია.

ემპირიულად 1914 წელს ამერიკელმა ფიზიკოსმა რ.მილიკენმა აჩვენა რომ ელექტრული მუხტი დისკრეტულია . ნებისმიერი სხეულის მუხტი არის მთელი რიცხვის ჯერადი ელემენტარული ელექტრული მუხტი e = 1.6 × 10 -19 C.

ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილის წარმოქმნის რეაქციაში, მუხტის შენარჩუნების კანონი.

q ელექტრონი +q პოზიტრონი = 0.

პოზიტრონი- ელემენტარული ნაწილაკი, რომლის მასა დაახლოებით ელექტრონის მასის ტოლია; პოზიტრონის მუხტი დადებითია და ელექტრონის მუხტის ტოლია.

დაფუძნებული ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონიგანმარტავს მაკროსკოპული სხეულების ელექტრიფიკაციას.

მოგეხსენებათ, ყველა სხეული შედგება ატომებისგან, რომლებიც მოიცავს ელექტრონებიდა პროტონები. ელექტრონებისა და პროტონების რაოდენობა დაუმუხტავ სხეულში იგივეა. ამიტომ, ასეთი სხეული არ ავლენს ელექტრულ მოქმედებას სხვა სხეულებზე. თუ ორი სხეული მჭიდრო კავშირშია (გახეხვის, შეკუმშვის, ზემოქმედების დროს და ა.შ.), მაშინ ატომებთან დაკავშირებული ელექტრონები პროტონებზე ბევრად სუსტია, ისინი გადადიან ერთი სხეულიდან მეორეზე.

სხეულს, რომელზეც ელექტრონები გადავიდნენ, ექნება მათი ჭარბი რაოდენობა. კონსერვაციის კანონის მიხედვით, ამ სხეულის ელექტრული მუხტი ტოლი იქნება ყველა პროტონის დადებითი მუხტისა და ყველა ელექტრონის მუხტის ალგებრული ჯამისა. ეს მუხტი იქნება უარყოფითი და ტოლი ჭარბი ელექტრონების მუხტების ჯამისა.

ელექტრონების ჭარბი რაოდენობით სხეულს აქვს უარყოფითი მუხტი.

სხეულს, რომელმაც დაკარგა ელექტრონები, ექნება დადებითი მუხტი, რომლის მოდული ტოლი იქნება სხეულის მიერ დაკარგული ელექტრონების მუხტების ჯამისა.

დადებითად დამუხტულ სხეულს პროტონებზე ნაკლები ელექტრონები აქვს.

ელექტრული მუხტი არ იცვლება, როდესაც სხეული გადადის სხვა საცნობარო სისტემაზე.

Javascript გამორთულია თქვენს ბრაუზერში.
გამოთვლების განსახორციელებლად ActiveX კონტროლი უნდა იყოს ჩართული!

ელექტროსტატიკა სწავლობს მუხტების თვისებებს და ურთიერთქმედებებს, რომლებიც სტაციონარულია იმ საცნობარო ჩარჩოში, რომელშიც ისინი განიხილება.

ბუნებაში არსებობს მხოლოდ ორი სახის ელექტრული მუხტი - უარყოფითი და დადებითი. დადებითი მუხტი შეიძლება აღმოჩნდეს შუშის ღეროზე, რომელიც კანზეა გახეხილი, ხოლო უარყოფითი მუხტი შეიძლება წარმოიშვას შალის ქსოვილით გახეხილ ქარვაზე.

ჩვენ ვიცით, რომ ყველა სხეული ატომებისგან შედგება. თავის მხრივ, ატომი შედგება დადებითად დამუხტული ბირთვისა და ელექტრონებისგან, რომლებიც ბრუნავენ მის გარშემო. ვინაიდან ელექტრონებს აქვთ უარყოფითი მუხტი და ბირთვი დადებითია, მთლიანობაში ატომი ელექტრულად ნეიტრალურია. როდესაც მას გარედან ექვემდებარება, მას შეუძლია დაკარგოს ერთი ან მეტი ელექტრონი და გადაიქცეს დადებითად დამუხტულ იონად. იმ შემთხვევაში, თუ ატომი (ან მოლეკულა) დამატებით ელექტრონს მიამაგრებს თავის თავს, ის გადაიქცევა უარყოფით იონად.

ამრიგად, ელექტრული მუხტი შეიძლება არსებობდეს უარყოფითი ან დადებითი იონებისა და ელექტრონების სახით. არსებობს ერთი სახის "თავისუფალი ელექტროენერგია" - უარყოფითი ელექტრონები. ამიტომ, თუ სხეულს აქვს დადებითი მუხტი, მას არ აქვს საკმარისი ელექტრონები, ხოლო თუ მას აქვს უარყოფითი მუხტი, მაშინ მას აქვს ჭარბი.

ნებისმიერი ნივთიერების ელექტრული თვისებები განისაზღვრება მისი ატომური სტრუქტურით. ატომებს შეუძლიათ დაკარგონ თუნდაც რამდენიმე ელექტრონი, ამ შემთხვევაში მათ უწოდებენ გამრავლების იონიზებულს. ატომის ბირთვი შედგება პროტონებისა და ნეიტრონებისგან. თითოეული პროტონი ატარებს მუხტს, რომელიც ტოლია ელექტრონის მუხტს, მაგრამ ნიშნით საპირისპირო. ნეიტრონები ელექტრულად ნეიტრალური ნაწილაკებია (არ აქვთ ელექტრული მუხტი).

პროტონებისა და ელექტრონების გარდა სხვა ელემენტარულ ნაწილაკებსაც აქვთ ელექტრული მუხტი. ელექტრული მუხტი ელემენტარული ნაწილაკების განუყოფელი ნაწილია.

ყველაზე პატარა მუხტად ითვლება ელექტრონის მუხტის ტოლი მუხტი. მას ასევე უწოდებენ ელემენტარულ მუხტს, რომელიც უდრის 1,6 10 -19 C. ნებისმიერი მუხტი არის ელექტრონების მუხტების მთელი რიცხვის ჯერადი. ამრიგად, სხეულის ელექტრიფიკაცია არ შეიძლება მოხდეს უწყვეტად, მაგრამ მხოლოდ ეტაპობრივად (დისკრეტულად), ელექტრონის მუხტის მნიშვნელობით.

თუ დადებითად დამუხტული სხეული იწყებს დამუხტვას (დაიმუხტება უარყოფითი ელექტროენერგიით), მაშინ მისი მუხტი არ შეიცვლება მყისიერად, არამედ ჯერ დაიკლებს ნულამდე და მხოლოდ ამის შემდეგ შეიძენს უარყოფით პოტენციალს. აქედან შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ისინი ანაზღაურებენ ერთმანეთს. ამ ფაქტმა მიიყვანა მეცნიერები იმ დასკვნამდე, რომ „დაუხტავ“ სხეულებში ყოველთვის არის დადებითი და უარყოფითი ნიშნების მუხტები, რომლებიც შეიცავს ისეთ რაოდენობას, რომ მათი მოქმედება მთლიანად ანაზღაურებს ერთმანეთს.

როდესაც ელექტრიფიცირებულია ხახუნის შედეგად, „დაუხტავ სხეულში“ შემავალი უარყოფითი და დადებითი „ელემენტები“ გამოყოფილია. სხეულის უარყოფითი ელემენტების (ელექტრონების) მოძრაობის შედეგად ორივე სხეული ელექტრიფიცირებულია და ერთი მათგანი უარყოფითია, მეორე კი დადებითი. "ნაკადის" ოდენობა ერთი ელემენტიდან მეორეში მუხტი რჩება მუდმივი მთელი პროცესის განმავლობაში.

აქედან შეიძლება დავასკვნათ, რომ გადასახადები არ არის იქმნება და არ ქრება, არამედ მხოლოდ „მიედინება“ ერთი სხეულიდან მეორეში ან მოძრაობს მის შიგნით.ეს არის ელექტრული მუხტების შენარჩუნების კანონის არსი. ხახუნის დროს ბევრი მასალა ექვემდებარება ელექტრიფიკაციას - ებონიტი, მინა და მრავალი სხვა. ბევრ ინდუსტრიაში (ტექსტილი, ქაღალდი და სხვა) სტატიკური ელექტროენერგიის არსებობა სერიოზული საინჟინრო პრობლემაა, რადგან ქაღალდის, ქსოვილის ან სხვა წარმოების პროდუქტების ხახუნის შედეგად გამოწვეული ელემენტების ელექტრიფიკაცია მანქანების ნაწილებზე შეიძლება გამოიწვიოს ხანძარი და აფეთქება.

USE კოდიფიკატორის თემები: სხეულების ელექტრიზაცია, მუხტების ურთიერთქმედება, მუხტის ორი ტიპი, ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონი.

ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებაბუნებაში ერთ-ერთი ყველაზე ფუნდამენტური ურთიერთქმედებაა. ელასტიურობისა და ხახუნის ძალები, გაზის წნევა და მრავალი სხვა შეიძლება შემცირდეს მატერიის ნაწილაკებს შორის ელექტრომაგნიტურ ძალებამდე. თავად ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება აღარ არის დაყვანილი სხვა, უფრო ღრმა ტიპის ურთიერთქმედებებამდე.

ურთიერთქმედების თანაბრად ფუნდამენტური ტიპია გრავიტაცია - ნებისმიერი ორი სხეულის გრავიტაციული მიზიდულობა. თუმცა, არსებობს რამდენიმე მნიშვნელოვანი განსხვავება ელექტრომაგნიტურ და გრავიტაციულ ურთიერთქმედებებს შორის.

1. ყველას არ შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებებში, მაგრამ მხოლოდ დამუხტულიასხეულები (აქვს ელექტრული მუხტი).

2. გრავიტაციული ურთიერთქმედება ყოველთვის არის ერთი სხეულის მიზიდულობა მეორეზე. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება შეიძლება იყოს როგორც მიზიდულობა, ასევე მოგერიება.

3. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება ბევრად უფრო ინტენსიურია ვიდრე გრავიტაციული. მაგალითად, ორი ელექტრონის ელექტრული მოგერიების ძალა რამდენჯერმე აღემატება ერთმანეთის მიმართ მათი გრავიტაციული მიზიდულობის ძალას.

ყველა დამუხტულ სხეულს აქვს გარკვეული რაოდენობის ელექტრული მუხტი. ელექტრული მუხტი არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც განსაზღვრავს ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების სიძლიერეს ბუნების ობიექტებს შორის.. დამუხტვის ერთეული არის გულსაკიდი(CL).

ორი სახის გადასახადი

ვინაიდან გრავიტაციული ურთიერთქმედება ყოველთვის მიზიდულობაა, ყველა სხეულის მასა არაუარყოფითია. მაგრამ ეს არ ეხება ბრალდებებს. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ორი ტიპი - მიზიდულობა და მოგერიება - მოხერხებულად არის აღწერილი ორი ტიპის ელექტრული მუხტის შემოღებით: დადებითიდა უარყოფითი.

სხვადასხვა ნიშნის მუხტები იზიდავს ერთმანეთს, ხოლო სხვადასხვა ნიშნის მუხტები იგერიებენ ერთმანეთს. ეს ილუსტრირებულია ნახ. ერთი ; ძაფებზე დაკიდებულ ბურთებს ეძლევათ ამა თუ იმ ნიშნის მუხტი.

ბრინჯი. 1. ორი სახის მუხტის ურთიერთქმედება

ელექტრომაგნიტური ძალების ყოვლისმომცველი გამოვლინება აიხსნება იმით, რომ დამუხტული ნაწილაკები იმყოფება ნებისმიერი ნივთიერების ატომში: დადებითად დამუხტული პროტონები ატომის ბირთვის ნაწილია, ხოლო უარყოფითად დამუხტული ელექტრონები მოძრაობენ ბირთვის გარშემო ორბიტებში.

პროტონისა და ელექტრონის მუხტები ტოლია აბსოლუტური მნიშვნელობით, ხოლო პროტონების რაოდენობა ბირთვში უდრის ელექტრონების რაოდენობას ორბიტებში და, შესაბამისად, გამოდის, რომ ატომი მთლიანობაში ელექტრული ნეიტრალურია. ამიტომ, ნორმალურ პირობებში, ჩვენ ვერ ვამჩნევთ ელექტრომაგნიტურ ეფექტს გარემომცველი სხეულებიდან: თითოეული მათგანის ჯამური მუხტი ნულის ტოლია და დამუხტული ნაწილაკები თანაბრად ნაწილდება სხეულის მთელ მოცულობაში. მაგრამ თუ ელექტრული ნეიტრალიტეტი ირღვევა (მაგალითად, შედეგად ელექტრიფიკაცია) სხეული მაშინვე იწყებს მოქმედებას მიმდებარე დამუხტულ ნაწილაკებზე.

რატომ არის ზუსტად ორი ტიპის ელექტრული მუხტი და არა მათი სხვა რაოდენობა, ამჟამად უცნობია. ჩვენ შეგვიძლია მხოლოდ იმის მტკიცება, რომ ამ ფაქტის პირველადად მიღება იძლევა ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებების ადეკვატურ აღწერას.

პროტონის მუხტი არის Cl. ელექტრონის მუხტი მის საპირისპიროა ნიშნით და უდრის C-ს. ღირებულება

დაურეკა ელემენტარული მუხტი. ეს არის მინიმალური შესაძლო მუხტი: ექსპერიმენტებში არ იქნა ნაპოვნი თავისუფალი ნაწილაკები მცირე მუხტით. ფიზიკას ჯერ არ შეუძლია ახსნას, რატომ აქვს ბუნებას ყველაზე პატარა მუხტი და რატომ არის მისი სიდიდე ზუსტად ეს.

ნებისმიერი სხეულის მუხტი ყოველთვის არის ჯამი მთელიელემენტარული გადასახადების რაოდენობა:

თუ , მაშინ სხეულს აქვს ელექტრონების ჭარბი რაოდენობა (პროტონების რაოდენობასთან შედარებით). თუ, პირიქით, სხეულს აკლია ელექტრონები: მეტი პროტონია.

სხეულების ელექტროფიკაცია

იმისათვის, რომ მაკროსკოპულმა სხეულმა მოახდინოს ელექტრული გავლენა სხვა სხეულებზე, ის უნდა იყოს ელექტრიფიცირებული. ელექტრიფიკაცია- ეს არის სხეულის ან მისი ნაწილების ელექტრული ნეიტრალიტეტის დარღვევა. ელექტრიფიკაციის შედეგად სხეული ხდება ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების უნარი.

სხეულის ელექტრიფიცირების ერთ-ერთი გზაა მასზე ელექტრული მუხტის მიცემა, ანუ მოცემულ სხეულში იმავე ნიშნის მუხტების სიჭარბის მიღწევა. ამის გაკეთება მარტივია ხახუნით.

ასე რომ, შუშის ღეროს აბრეშუმით გახეხვისას, მისი უარყოფითი მუხტების ნაწილი აბრეშუმზე მიდის. შედეგად, ჯოხი დადებითად იმუხტება, აბრეშუმი კი უარყოფითად. მაგრამ ებონიტის ჯოხის მატყლით გახეხვისას უარყოფითი მუხტების ნაწილი მატყლიდან ჯოხზე გადადის: ჯოხი უარყოფითად იტენება, მატყლი კი დადებითად.

სხეულების ელექტრიფიკაციის ამ მეთოდს ე.წ ელექტრიფიკაცია ხახუნით. ყოველ ჯერზე, როცა თავზე სვიტერს იხსნით, ელექტრიფიკაციას ხვდებით ხახუნის შედეგად ;-)

ელექტრიფიკაციის სხვა სახეობას ე.წ ელექტროსტატიკური ინდუქცია, ან ელექტრიფიკაცია გავლენის გზით. ამ შემთხვევაში, სხეულის მთლიანი მუხტი რჩება ნულის ტოლი, მაგრამ გადანაწილებულია ისე, რომ სხეულის ზოგიერთ ნაწილში დადებითი მუხტი გროვდება, ზოგში კი უარყოფითი მუხტი.

ბრინჯი. 2. ელექტროსტატიკური ინდუქცია

მოდით შევხედოთ ლეღვს. 2. ლითონის სხეულიდან გარკვეულ მანძილზე არის დადებითი მუხტი. ის იზიდავს ლითონის უარყოფით მუხტებს (თავისუფალი ელექტრონები), რომლებიც გროვდება სხეულის ზედაპირის მუხტთან ყველაზე ახლოს მდებარე უბნებზე. შორეულ რეგიონებში რჩება არაკომპენსირებული დადებითი მუხტები.

იმისდა მიუხედავად, რომ მეტალის სხეულის მთლიანი მუხტი ნულის ტოლი იყო, სხეულში მოხდა მუხტების სივრცითი გამიჯვნა. თუ ახლა სხეულს გავყოფთ წერტილოვანი ხაზის გასწვრივ, მაშინ მარჯვენა ნახევარი უარყოფითად იქნება დამუხტული, ხოლო მარცხენა ნახევარი დადებითად.

თქვენ შეგიძლიათ დააკვირდეთ სხეულის ელექტრიფიკაციას ელექტროსკოპის გამოყენებით. მარტივი ელექტროსკოპი ნაჩვენებია ნახ. 3 (სურათი en.wikipedia.org-დან).

ბრინჯი. 3. ელექტროსკოპი

რა ხდება ამ შემთხვევაში? დადებითად დამუხტული ღერო (მაგალითად, ადრე გახეხილი) მოჰყავთ ელექტროსკოპის დისკზე და აგროვებს მასზე უარყოფით მუხტს. ქვემოთ, ელექტროსკოპის მოძრავ ფოთლებზე, რჩება არაკომპენსირებული დადებითი მუხტები; ერთმანეთისგან დაშორებით, ფოთლები სხვადასხვა მიმართულებით განსხვავდება. თუ კვერთხს ამოიღებთ, მაშინ მუხტები თავის ადგილს დაუბრუნდება და ფოთლები უკან დაეცემა.

გრანდიოზული მასშტაბის ელექტროსტატიკური ინდუქციის ფენომენი შეინიშნება ჭექა-ქუხილის დროს. ნახ. 4 ჩვენ ვხედავთ ჭექა-ქუხილს, რომელიც მიდის დედამიწაზე.

ბრინჯი. 4. დედამიწის ელექტრიფიკაცია ჭექა-ქუხილით

ღრუბლის შიგნით არის სხვადასხვა ზომის ყინულის ნაკადები, რომლებიც აღმავალი ჰაერის ნაკადებით ერთმანეთში ერევა, ერთმანეთს ეჯახება და ელექტრიფიცირებული ხდება. ამ შემთხვევაში გამოდის, რომ ღრუბლის ქვედა ნაწილში გროვდება უარყოფითი მუხტი, ზედა ნაწილში კი დადებითი მუხტი.

ღრუბლის უარყოფითად დამუხტული ქვედა ნაწილი დედამიწის ზედაპირზე დადებით მუხტებს იწვევს. ღრუბელსა და მიწას შორის უზარმაზარი ძაბვით ჩნდება გიგანტური კონდენსატორი. თუ ეს ძაბვა საკმარისია ჰაერის უფსკრულის გასარღვევად, მაშინ მოხდება გამონადენი - ელვა, თქვენთვის კარგად ცნობილი.

მუხტის შენარჩუნების კანონი

დავუბრუნდეთ ხახუნით ელექტრიფიკაციის მაგალითს - ჯოხის ტილოთი გახეხვა. ამ შემთხვევაში, ჯოხი და ქსოვილის ნაჭერი იძენენ მუხტებს სიდიდის თანაბარ და ნიშნით საპირისპირო. მათი ჯამური მუხტი, რადგან ურთიერთქმედებამდე ნულის ტოლი იყო, ურთიერთქმედების შემდეგ ნულის ტოლი რჩება.

ჩვენ აქ ვხედავთ მუხტის შენარჩუნების კანონირომელიც წერია: სხეულთა დახურულ სისტემაში მუხტების ალგებრული ჯამი უცვლელი რჩება ამ სხეულებთან მომხდარი ნებისმიერი პროცესისთვის.:

სხეულთა სისტემის დახურვა ნიშნავს, რომ ამ სხეულებს შეუძლიათ მუხტების გაცვლა მხოლოდ ერთმანეთში, მაგრამ არა მოცემული სისტემის გარე ობიექტებთან.

როდესაც ჯოხი ელექტრიფიცირებულია, არაფერია გასაკვირი მუხტის შენარჩუნებაში: რამდენმა დამუხტულმა ნაწილაკმა დატოვა ჯოხი - იგივე რაოდენობა მივიდა ქსოვილის ნაჭერზე (ან პირიქით). გასაკვირია, რომ უფრო რთულ პროცესებში, თან ახლავს ორმხრივი გარდაქმნებიელემენტარული ნაწილაკები და ნომრის შეცვლადამუხტული ნაწილაკები სისტემაში, მთლიანი მუხტი მაინც შენარჩუნებულია!

მაგალითად, ნახ. 5 გვიჩვენებს პროცესს, რომლის დროსაც ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ნაწილი (ე.წ ფოტონი) იქცევა ორ დამუხტულ ნაწილაკად - ელექტრონად და პოზიტრონად. ასეთი პროცესი შესაძლებელია გარკვეულ პირობებში – მაგალითად, ატომის ბირთვის ელექტრულ ველში.

ბრინჯი. 5. ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილის შექმნა

პოზიტრონის მუხტი აბსოლუტური მნიშვნელობით უდრის ელექტრონის მუხტს და მისი ნიშნით საპირისპიროა. მუხტის შენარჩუნების კანონი შესრულებულია! მართლაც, პროცესის დასაწყისში გვქონდა ფოტონი, რომლის მუხტი არის ნულოვანი და ბოლოს მივიღეთ ორი ნაწილაკი ნულოვანი ჯამური მუხტით.

მუხტის შენარჩუნების კანონი (უმცირესი ელემენტარული მუხტის არსებობასთან ერთად) დღეს არის პირველადი სამეცნიერო ფაქტი. ფიზიკოსებს ჯერ არ მიუღწევიათ იმის ახსნა, თუ რატომ იქცევა ბუნება ასე და არა სხვაგვარად. შეგვიძლია მხოლოდ იმის თქმა, რომ ეს ფაქტები დადასტურებულია მრავალი ფიზიკური ექსპერიმენტით.