Absolutno vsi poznajo tako stvar, kot je zakon o ohranjanju energije. Energija ne nastane iz nič in ne izgine nikamor. Prehaja samo iz ene oblike v drugo.

To je temeljni zakon vesolja. Zahvaljujoč temu zakonu lahko vesolje obstaja stabilno in dolgo časa.

Oblikovanje zakona o ohranitvi naboja

Obstaja še en podoben zakon, ki je prav tako eden temeljnih. To je zakon ohranjanja električni naboj.

V telesih, ki mirujo in so električno nevtralna, so naboji nasprotnih predznakov enaki po velikosti in se medsebojno kompenzirajo. Ko pride do elektrizacije nekaterih teles z drugimi, naboji prehajajo z enega telesa na drugo, njihov skupni naboj pa ostane enak.

V izoliranem sistemu teles je skupni skupni naboj vedno enak neki konstantni vrednosti: q_1+q_2+⋯+q_n=const, kjer so q_1, q_2, …, q_n naboji teles ali delcev, vključenih v sistem.

Kaj pa transformacija delcev?

Obstaja ena točka, ki lahko sproži vprašanja o preoblikovanju delcev. Dejansko lahko delci rodijo in izginejo, medtem ko prehajajo v druge delce, sevanje ali energijo.

V tem primeru se lahko takšni procesi pojavijo tako z nevtralnimi kot z delci, ki nosijo naboj. Kako biti v tem primeru z zakonom o ohranjanju naboja?

Izkazalo se je, da se rojstvo in izginotje delcev lahko zgodi le v parih. To pomeni, da delci preidejo v drugačno vrsto obstoja, na primer v sevanje le kot par, ko tako pozitivni kot negativni delci izginejo hkrati.

V tem primeru se pojavi določena vrsta sevanja in določena energija. V nasprotnem primeru, ko se nabiti delci rodijo pod vplivom nekega sevanja in porabe energije, se tudi rodijo le v parih: pozitivni in negativni.

Skladno s tem bo celoten naboj novo nastalega para delcev nič in zakon o ohranitvi naboja je izpolnjen.

Eksperimentalna potrditev zakona

Izpolnjevanje zakona o ohranitvi električnega naboja je bilo večkrat eksperimentalno potrjeno. Ni enega dejstva, ki bi govorilo drugače.

Zato znanstveniki verjamejo, da skupni električni naboj vseh teles v vesolju ostane nespremenjen in je najverjetneje enak nič. To pomeni, da je število vseh pozitivnih nabojev enako številu vseh negativnih nabojev.

Narava obstoja zakona o ohranjanju naboja je še vedno nejasna. Zlasti ni jasno, zakaj se nabiti delci proizvajajo in uničijo samo v parih.

Poskusi jasno kažejo, da se ob naelektrenju telesa vedno pojavijo naboji nasprotnih predznakov. Če postane eno od obeh teles zaradi interakcije negativno nabito, bo drugo imelo pozitiven naboj.

Vzemimo dva elektrometra z enakimi kroglicami in ju pripravimo za merjenje električnih nabojev. Da bi to naredili, smo ozemljili njihova kovinska ohišja.

Ploščo iz organskega stekla obrežite s ploščo, katere površina je prekrita s papirjem. Če se po tem z vsako ploščo dotaknemo kovinskih kroglic, bomo videli, da puščice galvanometrov odstopajo za enak kot (slika 4.10). Za določitev predznaka prejetih nabojev obema kroglicama izmenično prinesemo ebonitno palico, oblečeno s krznom. En elektrometer bo zmanjšal odčitek, drugi pa ga bo povečal. To kaže, da imajo kroglice elektrometrov naboje nasprotnih predznakov. Te trditve lahko preverite s pomočjo drugega poskusa. Da bi to naredili, povežemo obe krogli na elektrometrih z žico na izolacijskem ročaju. Igle obeh elektrometrov bodo takoj padle na nič (slika 4.11). To kaže na popolno nevtralizacijo nabojev. Analiza opravljenih poskusov kaže, da v naravi obstaja zakon ohranjanja električnih nabojev.

Zakon ohranjanja električnih nabojev . V zaprtem sistemu ostane algebraična vsota električnih nabojev teles, ki sestavljajo ta sistem, konstantna.

Q1 + Q2 + Q3 + … + Qn= konst.

Benjamin Franklin(1706-1790) - izjemen ameriški politik; deloval na področju fizike: razvil teorijo, ki pojasnjuje elektrifikacijo s prelivanjem »električne tekočine«, uvedel koncept pozitivnega in negativnega naboja; raziskovali električne pojave v ozračju.

je leta 1747 prvi oblikoval ameriški znanstvenik B. Franklin.

Pri reševanju fizičnih težav z uporabo zakon ohranjanja električnega naboja vrednosti električnih nabojev se uporabljajo z njihovimi predznaki.

Znanstveniki vedo fizikalni procesi, med katerim nastane elektromagnetno sevanje elementarni delci. Tipičen primer tak pojav - izobraževanje elektron in pozitron iz γ-sevanja, ki se pojavi med radioaktivnimi transformacijami snovi. Številne študije so nedvoumno dokazale, da se elektron z negativnim nabojem v teh transformacijah vedno pojavi v paru s pozitronom s pozitivnim nabojem. Algebraična vsota nabojev elektrona in pozitrona je nič. Elektromagnetno sevanje sploh nima zaračunavanja. V to smer,

v reakciji tvorbe para elektron-pozitron, zakon ohranjanja naboja.

q elektron +q pozitron = 0.

pozitron - elementarni delec z maso približno enako masi elektrona; Naboj pozitrona je pozitiven in enak naboju elektrona.

Temelji zakon ohranjanja električnega naboja pojasnjuje elektrifikacijo makroskopskih teles.

Kot veste, so vsa telesa sestavljena iz atomov, ki vključujejo elektronov in protoni. Število elektronov in protonov v sestavi nenabitega telesa je enako. Zato takšno telo ne izkazuje električnega delovanja na druga telesa. Če sta dve telesi v tesnem stiku (med drgnjenjem, stiskanjem, udarcem itd.), so elektroni, povezani z atomi, veliko šibkejši od protonov, prehajajo iz enega telesa v drugo. gradivo s strani

Telo, na katerega so prešli elektroni, jih bo imelo presežek. Po zakonu o ohranjanju bo električni naboj tega telesa enak algebraični vsoti pozitivnih nabojev vseh protonov in nabojev vseh elektronov. Ta naboj bo negativen in po vrednosti enak vsoti nabojev presežnih elektronov.

Telo s presežkom elektronov ima negativen naboj.

Telo, ki je izgubilo elektrone, bo imelo pozitiven naboj, katerega modul bo enak vsoti nabojev elektronov, ki jih telo izgubi.

Pozitivno nabito telo ima manj elektronov kot protonov.

Zakon ohranjanja električnega naboja deluje ne glede na to, ali se nabita telesa premikajo ali ne. Ta lastnost naboja se imenuje invariantnost. Naboj elektronov je 1,6. 10 -19 C tako pri hitrosti 200 m/s kot pri hitrosti 100.000 km/s. Če bi bilo drugače, bi imeli elektroni nekatere lastnosti v prostem stanju in popolnoma drugačne v atomu. In tega znanost ne ugotavlja.

Električni naboj se ne spremeni, ko se telo premakne v drug referenčni okvir.

Na tej strani gradivo o temah:

• Spodbujevalni zakoni o ohranjanju

• Abstraktni zakon ohranjanja električnega naboja v fiziki

• Zakon ohranjanja električnega naboja goljufija

• Zakon o ohranjanju energije. elektrifikacija tel.

• Poskusi, ki potrjujejo zakon o ohranitvi električnega naboja

Vprašanja o tem artiklu:

Zakon ohranjanja naboja

Vseh naravnih pojavov ni mogoče razumeti in razložiti na podlagi pojmov in zakonov mehanike, molekularno-kinetične teorije zgradbe snovi in ​​termodinamike. Te znanosti ne povedo ničesar o naravi sil, ki vežejo posamezne atome in molekule, držijo atome in molekule snovi v trdnem stanju na določeni razdalji drug od drugega. Zakone interakcije atomov in molekul je mogoče razumeti in razložiti na podlagi ideje, da električni naboji obstajajo v naravi.

Najpreprostejši in najbolj vsakdanji pojav, v katerem je dejstvo obstoja električnih nabojev v naravi, je elektrifikacija teles ob stiku. Interakcija teles, zaznana med elektrifikacijo, se imenuje elektromagnetna interakcija in fizična količina, ki določa elektromagnetno interakcijo, - električni naboj. Sposobnost električnih nabojev, da privlačijo in odbijajo, kaže na prisotnost dveh različne vrste naboji: pozitivni in negativni.

Električni naboji se lahko pojavijo ne le kot posledica elektrifikacije, ko telesa pridejo v stik, temveč tudi med drugimi interakcijami, na primer pod vplivom sile (piezoelektrični učinek). Toda vedno v zaprtem sistemu, ki ne vključuje nabojev, za kakršne koli interakcije teles ostane algebraična (tj. ob upoštevanju predznaka) vsota električnih nabojev vseh teles konstantna. To eksperimentalno ugotovljeno dejstvo imenujemo zakon ohranjanja električnega naboja.

Nikjer in nikoli v naravi ne nastajajo in izginjajo električni naboji istega predznaka. Pojav pozitivnega naboja vedno spremlja pojav negativnega naboja, enakega po absolutni vrednosti, vendar nasprotnega predznaka. Niti pozitivni niti negativni naboji ne morejo izginiti ločeno drug od drugega, če so enaki po absolutni vrednosti.

Pojav in izginotje električnih nabojev na telesih je v večini primerov razloženo s prehodi elementarnih nabitih delcev - elektronov - iz enega telesa v drugo. Kot veste, struktura katerega koli atoma vključuje pozitivno nabito jedro in negativno nabite elektrone. V nevtralnem atomu je celoten naboj elektronov natančno enak naboju atomsko jedro. Telo, sestavljeno iz nevtralnih atomov in molekul, ima skupni električni naboj enak nič.

Če zaradi kakršne koli interakcije del elektronov preide iz enega telesa v drugo, potem eno telo prejme negativni električni naboj, drugo pa pozitiven naboj, enak po absolutni vrednosti. Ko prideta v stik dve nasprotno nabiti telesi, običajno električni naboji ne izginejo brez sledu, presežek elektronov pa preide iz negativno nabitega telesa v telo, v katerem nekateri atomi niso imeli. polni set elektronov v njihovih lupinah.

Poseben primer je srečanje elementarnih nabitih antidelcev, na primer elektrona in pozitrona. V tem primeru pozitivni in negativni električni naboji res izginejo, izničijo, vendar v celoti v skladu z zakonom o ohranitvi električnega naboja, saj je algebraična vsota nabojev elektrona in pozitrona enaka nič.

Zakon o ohranjanju naboja pravi, da je med interakcijo določenega zaprtega sistema z okoliškim prostorom količina naboja, ki zapusti sistem skozi njegovo površino, enaka količini naboja, ki vstopi v sistem. Z drugimi besedami, algebraična vsota vseh nabojev v sistemu je nič.

Formula 1 - zakon ohranjanja naboja

Kot veste, v naravi obstajata dve vrsti nabojev. Ti so pozitivni in negativni. Tudi velikost naboja je diskretna, torej se lahko spreminja le v delih. Elementarni naboj je naboj elektrona. Če atomu dodamo en elektron, postane negativno nabit ion. In če ga vzamete, potem pozitivno.

Osnovna ideja zakona ohranjanja naboja je, da naboj ne nastane od nikoder in ne izgine nikamor. Ko nastane naboj enega predznaka, se takoj pojavi naboj nasprotnega predznaka enake velikosti.

Za potrditev tega zakona bomo izvedli poskus. Zanj potrebujemo dva elektrometra. To so naprave, ki kažejo električni naboj. Sestavljen je iz palice, na kateri je pritrjena os. Na osi je puščica. Vse to je postavljeno v valjasto ohišje, zaprto na obeh straneh s steklom.

Na palici prvega elektrometra je kovinski disk. Na katerega bomo postavili še en tak disk. Med diski je potrebno položiti nekakšen izolator. Na primer, krpo. Zgornji disk ima dielektrični ročaj. Če držite ta ročaj, bomo diske drgnili drug ob drugega. Tako jih elektrificiramo.

Slika 1 - Elektrometri s pritrjenimi diski

Ko odstranimo zgornji disk, bo elektrometer pokazal prisotnost naboja. Njegova puščica se bo umaknila. Nato vzamemo disk in se ga dotaknemo palice drugega elektrometra. Prav tako bo odklonil puščico, kar kaže na prisotnost naboja. Čeprav bo naboj nasprotnega predznaka. Nadalje, če povežemo palice elektrometrov, se bodo puščice vrnile v prvotni položaj. Se pravi, dajatve se medsebojno izničijo.

Slika 2 - kompenzacija polnjenja diska

Kaj se je zgodilo v tem poskusu. Ko smo diske drgnili drug ob drugega, je prišlo do ločevanja nabojev v kovini diskov. Sprva je bil vsak disk električno nevtralen. Eden od njih je prejel presežek elektronov, torej negativni naboj. Drugemu je primanjkovalo elektronov, torej je postal pozitivno nabit.

Obtožbe v tem primeru se niso pojavile od nikoder. Bili so že znotraj prevodnih diskov. Le med seboj so bili kompenzirani. Samo ločili smo jih. Postavitev hkrati na različne diske. Ko smo povezali palice elektrometrov, so se naboji spet medsebojno kompenzirali. Kaj so pokazale puščice.

Če upoštevamo elektrometre in diske kot en sam sistem. Potem je bil kljub vsem našim manipulacijam celoten naboj tega sistema ves čas konstanten. Sprva so bili diski električno nevtralni. Po ločitvi so se pojavili množični pozitivni in negativni naboji. Samo po velikosti sta bila enaka. To pomeni, da naboj v sistemu ostane enak. Po povezovanju palic se je sistem vrnil v prvotno stanje.