Apsolutno svi znaju takvu stvar kao što je zakon održanja energije. Energija ne nastaje ni iz čega i ne nestaje nigdje. Samo se mijenja iz jednog oblika u drugi.

Ovo je temeljni zakon svemira. Zahvaljujući ovom zakonu, Svemir može postojati stabilno i dugo vremena.

Formulacija zakona održanja naboja

Postoji još jedan sličan zakon, koji je također jedan od temeljnih. Ovo je zakon održanja električno punjenje.

U tijelima koja miruju i električno neutralna, naboji suprotnih predznaka jednaki su po veličini i međusobno se kompenziraju. Kada dođe do elektrizacije nekih tijela od strane drugih, naboji prelaze s jednog tijela na drugo, ali njihov ukupni naboj ostaje isti.

U izoliranom sustavu tijela, ukupni ukupni naboj uvijek je jednak nekoj konstantnoj vrijednosti: q_1+q_2+⋯+q_n=const, gdje su q_1, q_2, …, q_n naboji tijela ili čestica uključenih u sustav.

Što je s transformacijom čestica?

Postoji jedna točka koja može pokrenuti pitanja o transformaciji čestica. Doista, čestice se mogu roditi i nestati, dok prelaze u druge čestice, zračenje ili energiju.

U ovom slučaju, takvi se procesi mogu dogoditi i s neutralnim i česticama koje nose naboj. Kako biti u ovom slučaju sa zakonom održanja naboja?

Pokazalo se da se rađanje i nestanak čestica može dogoditi samo u parovima. To jest, čestice prelaze u drugu vrstu postojanja, na primjer, u zračenje samo kao par, kada i pozitivne i negativne čestice nestaju istovremeno.

U tom slučaju se pojavljuje određena vrsta zračenja i određena energija. U suprotnom slučaju, kada se nabijene čestice rađaju pod utjecajem nekog zračenja i potrošnje energije, također se rađaju samo u parovima: pozitivnim i negativnim.

Sukladno tome, ukupni naboj novonastalog para čestica bit će nula i zakon održanja naboja je zadovoljen.

Eksperimentalna potvrda zakona

Ispunjenje zakona održanja električnog naboja višestruko je eksperimentalno potvrđeno. Ne postoji niti jedna činjenica koja bi govorila drugačije.

Stoga znanstvenici vjeruju da ukupni električni naboj svih tijela u svemiru ostaje nepromijenjen i, najvjerojatnije, jednak je nuli. To jest, broj svih pozitivnih naboja jednak je broju svih negativnih naboja.

Priroda postojanja zakona održanja naboja još je nejasna. Konkretno, nije jasno zašto se nabijene čestice proizvode i anihiliraju samo u parovima.

Eksperimenti jasno pokazuju da kada su tijela naelektrizirana uvijek se pojavljuju naboji suprotnih predznaka. Ako jedno od dva tijela postane negativno nabijeno kao rezultat interakcije, drugo će imati pozitivan naboj.

Uzmimo dva elektrometra s identičnim kuglicama i pripremimo ih za mjerenje električnih naboja. Da bismo to učinili, uzemljili smo njihova metalna kućišta.

Ploču od organskog stakla obrubite pločom čija je površina prekrivena papirom. Ako nakon toga svakom pločom dotaknemo metalne kuglice, vidjet ćemo da strelice galvanometara odstupaju za isti kut (slika 4.10). Kako bismo odredili predznak primljenih naboja, na obje kuglice naizmjence donosimo štapić od ebonita nošen krznom. Jedan elektrometar će smanjiti očitanje, a drugi će ga povećati. To pokazuje da kuglice elektrometara imaju naboje suprotnih predznaka. Ove izjave možete provjeriti uz pomoć drugog eksperimenta. Da bismo to učinili, obje kuglice na elektrometrima povezujemo žicom na izolacijskoj ručki. Igle oba elektrometra odmah će pasti na nulu (slika 4.11). To ukazuje na potpunu neutralizaciju naboja. Analiza provedenih pokusa pokazuje da u prirodi postoji zakon održanja električnih naboja.

Zakon održanja električnih naboja . U zatvorenom sustavu algebarski zbroj električnih naboja tijela koja čine ovaj sustav ostaje konstantan.

Q1 + Q2 + Q3 + … + Qn= konst.

Benjamin Franklin(1706-1790) - izvanredan američki političar; radio na području fizike: razvio teoriju koja objašnjava elektrifikaciju preljevom "električne tekućine", uveo koncept pozitivnog i negativnog naboja; istraživao električne pojave u atmosferi.

prvi je formulirao američki znanstvenik B. Franklin 1747. godine.

Prilikom rješavanja fizičkih problema korištenjem zakon održanja električnog naboja koriste se vrijednosti električnih naboja s njihovim predznacima.

Znanstvenici znaju fizičkih procesa, tijekom kojeg nastaje elektromagnetsko zračenje elementarne čestice. Tipičan primjer takav fenomen – obrazovanje elektron I pozitron od γ-zračenja koje se pojavljuje tijekom radioaktivnih transformacija tvari. Brojne studije nedvosmisleno su dokazale da se elektron s negativnim nabojem u tim transformacijama uvijek pojavljuje u paru s pozitronom s pozitivnim nabojem. Algebarski zbroj naboja elektrona i pozitrona je nula. Elektromagnetska radijacija nema nikakve naknade. Na ovaj način,

u reakciji stvaranja para elektron-pozitron, zakon održanja naboja.

q elektron +q pozitron = 0.

Pozitron - elementarna čestica čija je masa približno jednaka masi elektrona; Naboj pozitrona je pozitivan i jednak naboju elektrona.

Na temelju zakon održanja električnog naboja objašnjava elektrifikaciju makroskopskih tijela.

Kao što znate, sva tijela se sastoje od atoma, koji uključuju elektrona I protona. Broj elektrona i protona u sastavu nenabijenog tijela je isti. Stoga takvo tijelo ne ispoljava električno djelovanje na druga tijela. Ako su dva tijela u bliskom kontaktu (tijekom trljanja, kompresije, udara, itd.), tada su elektroni povezani s atomima puno slabiji od protona, prelaze s jednog tijela na drugo. materijal sa stranice

Tijelo na koje su prešli elektroni imat će ih u višku. Prema zakonu održanja, električni naboj ovog tijela bit će jednak algebarskom zbroju pozitivnih naboja svih protona i naboja svih elektrona. Taj će naboj biti negativan i jednak po vrijednosti zbroju naboja suvišnih elektrona.

Tijelo s viškom elektrona ima negativan naboj.

Tijelo koje je izgubilo elektrone imat će pozitivan naboj, čiji će modul biti jednak zbroju naboja elektrona koje je tijelo izgubilo.

Pozitivno nabijeno tijelo ima manje elektrona nego protona.

Zakon održanja električnog naboja djeluje bez obzira na to kreću li se nabijena tijela ili ne. Ovo svojstvo naboja naziva se invarijantnost. Naboj elektrona je 1,6. 10 -19 C i pri brzini od 200 m/s i pri brzini od 100 000 km/s. Da je drugačije, tada bi elektroni imali neka svojstva u slobodnom stanju i potpuno drugačija u atomu. A to nije utvrđeno znanošću.

Električni naboj se ne mijenja kada se tijelo pomakne u drugi referentni okvir.

Na ovoj stranici materijal o temama:

• Spur zakoni o očuvanju

• Zakon održanja električnog naboja apstraktan u fizici

• Zakon održanja električnog naboja cheat sheet

• Zakon očuvanja energije. elektrifikacija tel.

• Eksperimenti koji potvrđuju zakon održanja električnog naboja

Pitanja o ovoj stavci:

Zakon održanja naboja

Ne mogu se sve prirodne pojave razumjeti i objasniti na temelju pojmova i zakona mehanike, molekularno-kinetičke teorije strukture tvari i termodinamike. Ove znanosti ne govore ništa o prirodi sila koje vežu pojedine atome i molekule, drže atome i molekule tvari u čvrstom stanju na određenoj udaljenosti jedna od druge. Zakoni međudjelovanja atoma i molekula mogu se razumjeti i objasniti na temelju ideje da električni naboji postoje u prirodi.

Najjednostavniji i najsvakodnevniji fenomen, u kojem je činjenica postojanja električnih naboja u prirodi, je naelektriziranje tijela pri kontaktu. Interakcija tijela otkrivena tijekom naelektrisanja naziva se elektromagnetska interakcija, i fizička veličina, koji određuje elektromagnetsku interakciju, - električni naboj. Sposobnost električnih naboja da privlače i odbijaju ukazuje na prisutnost dva razne vrste naboji: pozitivni i negativni.

Električni naboji se mogu pojaviti ne samo kao rezultat naelektrisanja kada tijela dođu u dodir, već i tijekom drugih interakcija, na primjer, pod utjecajem sile (piezoelektrični efekt). Ali uvijek u zatvorenom sustavu, koji ne uključuje naboje, za bilo koje interakcije tijela, algebarski (tj. uzimajući u obzir predznak) zbroj električnih naboja svih tijela ostaje konstantan. Ova eksperimentalno utvrđena činjenica naziva se zakonom održanja električnog naboja.

Nigdje i nikada u prirodi ne nastaju i nestaju električni naboji istog predznaka. Pojavu pozitivnog naboja uvijek prati pojava negativnog naboja jednakog po apsolutnoj vrijednosti, ali suprotnog predznaka. Ni pozitivni ni negativni naboji ne mogu nestati odvojeno jedan od drugog ako su jednaki po apsolutnoj vrijednosti.

Pojava i nestanak električnih naboja na tijelima u većini slučajeva objašnjava se prijelazima elementarnih nabijenih čestica - elektrona - s jednog tijela na drugo. Kao što znate, sastav bilo kojeg atoma uključuje pozitivno nabijenu jezgru i negativno nabijene elektrone. U neutralnom atomu, ukupni naboj elektrona je točno jednak naboju atomska jezgra. Tijelo koje se sastoji od neutralnih atoma i molekula ima ukupni električni naboj jednak nuli.

Ako, kao rezultat bilo koje interakcije, dio elektrona prijeđe s jednog tijela na drugo, tada jedno tijelo prima negativan električni naboj, a drugo - pozitivni naboj jednak apsolutnoj vrijednosti. Kada dva suprotno nabijena tijela dođu u dodir, obično električni naboji ne nestaju bez traga, a višak elektrona prelazi s negativno nabijenog tijela na tijelo u kojem neki od atoma nisu imali cijeli set elektrona u njihovim ljuskama.

Poseban slučaj je susret elementarnih nabijenih antičestica, na primjer, elektrona i pozitrona. U tom slučaju pozitivni i negativni električni naboji doista nestaju, poništavaju se, ali u potpunosti u skladu sa zakonom održanja električnog naboja, budući da je algebarski zbroj naboja elektrona i pozitrona jednak nuli.

Zakon održanja naboja kaže da je tijekom interakcije određenog zatvorenog sustava s okolnim prostorom količina naboja koja napušta sustav kroz njegovu površinu jednaka količini naboja koja ulazi u sustav. Drugim riječima, algebarski zbroj svih naboja u sustavu je nula.

Formula 1 - Zakon održanja naboja

Kao što znate, u prirodi postoje dvije vrste naboja. To su pozitivne i negativne. Također, veličina naboja je diskretna, odnosno može se mijenjati samo u dijelovima. Elementarni naboj je naboj elektrona. Ako se atomu doda jedan elektron, on postaje negativno nabijeni ion. A ako ga oduzmete, onda pozitivno.

Osnovna ideja zakona održanja naboja je da naboj ne nastaje niotkuda i ne nestaje niotkuda. Kada se pojavi naboj jednog predznaka, odmah se pojavljuje naboj suprotnog predznaka iste veličine.

Da bismo potvrdili ovaj zakon, provest ćemo eksperiment. Za njega su nam potrebna dva elektrometra. To su uređaji koji pokazuju električni naboj. Sastoji se od šipke na koju je pričvršćena os. Na osi je strelica. Sve je to smješteno u cilindrično kućište, zatvoreno s obje strane staklom.

Na štapu prvog elektrometra nalazi se metalni disk. Na koji ćemo postaviti još jedan takav disk. Između diskova potrebno je položiti neku vrstu izolatora. Na primjer, tkanina. Gornji disk ima dielektričnu ručku. Držeći ovu ručku, trljat ćemo diskove jedan o drugi. Tako ih naelektrizirati.

Slika 1 - Elektrometri s pričvršćenim diskovima

Nakon što uklonimo gornji disk, elektrometar će pokazati prisutnost naboja. Njegova strijela će skrenuti. Zatim uzimamo disk i dodirujemo ga sa šipkom drugog elektrometra. On će također skrenuti strelicu, što ukazuje na prisutnost naboja. Iako će naboj biti suprotnog predznaka. Nadalje, ako spojimo šipke elektrometara, tada će se strelice vratiti u prvobitni položaj. Odnosno, optužbe se međusobno poništavaju.

Slika 2 - kompenzacija punjenja diska

Što se dogodilo u ovom eksperimentu. Kada smo trljali diskove jedan o drugi, došlo je do razdvajanja naboja u metalu diskova. U početku je svaki disk bio električno neutralan. Jedan od njih primio je višak elektrona, odnosno negativan naboj. Drugi je dobio manjak elektrona, odnosno postao je pozitivno nabijen.

Optužbe u ovom slučaju nisu se pojavile niotkuda. Već su bili unutar vodljivih diskova. Samo su oni međusobno kompenzirani. Samo smo ih razdvojili. Postavivši u isto vrijeme na različite diskove. Kad smo spojili šipke elektrometara, naboji su se ponovno međusobno kompenzirali. Što su strelice pokazivale.

Promatramo li elektrometre i diskove kao jedinstveni sustav. Tada je, unatoč svim našim manipulacijama, ukupni naboj ovog sustava cijelo vrijeme bio konstantan. U početku su diskovi bili električno neutralni. Nakon odvajanja pojavili su se veliki pozitivni i negativni naboji. Samo što su bile iste veličine. To znači da naboj u sustavu ostaje isti. Nakon spajanja šipki, sustav se vratio u prvobitno stanje.