Үрсэнийхээ дараа бусад биеийг өөртөө татдаг биеийг цахилгаанжсан эсвэл цахилгаан цэнэгтэй гэж нэрлэдэг.

Цэнэг гэдэг нь цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлд орох биетүүдийн өмч юм. Цэнэглэгдсэн биеийг ихэвчлэн цэнэг гэж нэрлэдэг боловч бие байхгүй тохиолдолд цэнэг байх боломжгүй.

Янз бүрийн бодисоос бүтсэн бие нь цахилгаанжиж болно. Биеийн цахилгаанжуулалт нь биеийг холбоо барьж, дараа нь салгахад (жишээлбэл, үрэлтийн үед) тохиолддог.

Цахилгаанжуулалтад хоёр байгууллага оролцож байна. Энэ тохиолдолд хоёр бие нь цахилгаанждаг.

"+" ба "-" гэсэн хоёр төрлийн цахилгаан цэнэг байдаг. Цэнэгийг q гэж тэмдэглэж, Кулоноор [C] хэмжинэ.

Торгоор үрсэн шилэн дээр авсан цэнэгийг эерэг, ноосоор үрсэн хув дээр авсан цэнэгийг сөрөг гэж нэрлэдэг.

Цахилгаанжуулалтыг нэг биеэс нөгөө бие рүү электронуудын шилжилт хөдөлгөөнөөр тайлбарладаг. Хэрэв бие 1 ба түүнээс дээш электрон алдвал эерэг цэнэгийг олж авна. Хэрэв бие 1 ба түүнээс дээш электрон авсан бол сөрөг цэнэгийг олж авна.

Туршлагаас харахад цахилгаан цэнэг өөр өөр утгатай байж болно. Гэхдээ энэ утга нь элементар гэж нэрлэгддэг байсан 1.6·10 -19 С цэнэгийн үржвэр юм. Электроны цэнэг нь "-" тэмдгээр авсан энгийн цэнэгтэй тэнцүү байна.

Үрэлтээр цахилгаанжсан үед хоёр бие хоёулаа цахилгаан цэнэгийг олж авдаг бол цэнэгүүд нь тэнцүү хэмжээтэй, гэхдээ тэмдгээр нь эсрэг байдаг. Тиймээс үрж байх үед хув сөрөг цэнэг, ноос нь тэнцүү эерэг цэнэгийг олж авдаг.

Ижил тэмдгээр цахилгаан цэнэгтэй бие бие биенээ түлхэж, эсрэг тэмдгээр цахилгаан цэнэгтэй бие биенээ татна.

Цэнэгүүдийн харилцан үйлчлэлийг аливаа цэнэгийн эргэн тойронд өөр цэнэг дээр тодорхой хүчээр үйлчилдэг цахилгаан орон үүсдэгтэй холбон тайлбарладаг. Энэ хүч нь цэнэгийн хэмжээтэй пропорциональ бөгөөд зайнаас багасдаг.

Цэнэгүүдийн харилцан үйлчлэлийн явцад байгалийн үндсэн хуулиудын нэг болох цахилгаан цэнэгийг хадгалах хууль биелдэг: хаалттай систем дэх цахилгаан цэнэгийн алгебрийн нийлбэр тогтмол хэвээр байна, өөрөөр хэлбэл.

q 1 + q 2 + q 3 +… + q n = const

Бие дээр цэнэг байгаа эсэхийг тодорхойлохын тулд үйл ажиллагаа нь цэнэгтэй биетүүдийн харилцан үйлчлэлд суурилдаг электроскоп хэмээх төхөөрөмжийг ашигладаг. Электроскопоор металл бариулыг металл хүрээнд суулгасан хуванцар залгуураар дамжуулж, төгсгөлд нь хоёр ширхэг нимгэн цаас наасан байна. Хүрээ нь хоёр талдаа шилээр хучигдсан байдаг. Электроскопын цэнэг их байх тусам навчны түлхэх хүч их байх ба тэдгээрийн зөрүүлэх өнцөг их байх болно. Энэ нь цахилгаан дурангийн навчны зөрүүний өнцгийг өөрчилснөөр түүний цэнэг нэмэгдсэн эсвэл буурсан эсэхийг шүүж болно гэсэн үг юм.

Биеийн цахилгаанжуулалтыг металл бүтээгдэхүүнийг цахилгаан статикаар будах, хэвлэгчээр хэвлэх, тоос, гэрлийн тоосонцороос агаарыг цэвэрлэх гэх мэт ажилд ашигладаг.

Электростатик будгийн арга нь будгийг будаж буй хэсэгт илүү жигд давхаргад хэрэглэх боломжийг олгодог. Үүнийг хийхийн тулд шүршигч савыг ашиглана. Буддаг хэсгийг будгийн тийрэлтэт хажуу талд байрлуулж, эерэг цэнэг өгч, шүршигч бууны металл хоолойд сөрөг цэнэг өгч, электрофорын машинд холбовол будаг нь будагтай болохыг анзаарах болно. дусал багасч, өнгө нь жигд болно.

Үйлдвэрлэл болон өдөр тутмын амьдралд цахилгаанжуулалтыг арилгах шаардлагатай тохиолдол байдаг: целлюлоз, цаасны үйлдвэрт цахилгаанжуулалт нь хурдан хөдөлдөг цаасан туузан дээр байнга эвдрэх шалтгаан болдог. Агаарын эсрэг үрэх үед онгоц цахилгаанждаг. Тиймээс, газардсаны дараа та нэн даруй төмөр шатыг онгоцонд холбож чадахгүй: гал гарахад хүргэдэг.

Цахилгаанжуулалттай тэмцэх арга замууд: машин, машиныг сайтар газардуулах; шалан дээр дамжуулагч хуванцар ашиглах, агаар чийгшүүлэх, янз бүрийн төрлийн "саармагжуулагч", агаар ионжуулагч ашиглах. Өдөр тутмын амьдралд цахилгаанжуулалттай тэмцэхийн тулд орон сууцанд агаарын харьцангуй чийгшлийг 60-70% хүртэл нэмэгдүүлэхэд хангалттай; эсвэл "Антистатик" эмийг хэрэглэнэ.

I. V. Яковлев | Физик материал | MathUs.ru

Электродинамик

Энэхүү гарын авлага нь физикийн улсын нэгдсэн шалгалтын кодлогчийн "Электродинамик" гурав дахь хэсэгт зориулагдсан болно. Энэ нь дараах сэдвүүдийг хамардаг.

Биеийн цахилгаанжуулалт. Төлбөрийн харилцан үйлчлэл. Хоёр төрлийн төлбөр. Цахилгаан цэнэгийг хадгалах хууль. Кулоны хууль.

Цахилгаан цэнэгүүдэд цахилгаан талбайн үзүүлэх нөлөө. Цахилгаан талбайн хүч. Цахилгаан талбайн суперпозиция зарчим.

Цахилгаан статик талбайн боломж. Цахилгаан талбайн боломж. Хүчдэл (боломжийн зөрүү).

Цахилгаан орон дахь дамжуулагч. Цахилгаан орон дахь диэлектрик.

Цахилгаан хүчин чадал. Конденсатор. Конденсаторын цахилгаан талбайн энерги.

Тогтмол цахилгаан гүйдэл. Одоогийн хүч чадал. Хүчдэл. Цахилгаан эсэргүүцэл. Хэлхээний хэсгийн Ом хууль.

Дамжуулагчийн зэрэгцээ ба цуваа холболт. Дамжуулагчийн холимог холболт.

Цахилгаан гүйдлийн ажил. Жоул-Ленцийн хууль. Цахилгаан гүйдлийн хүч.

Цахилгаан хөдөлгөгч хүч. Гүйдлийн эх үүсвэрийн дотоод эсэргүүцэл. Бүрэн цахилгаан хэлхээний Ом-ын хууль.

Металл, шингэн, хий дэх чөлөөт цахилгаан цэнэгийг тээвэрлэгчид.

Хагас дамжуулагч. Хагас дамжуулагчийн дотоод ба хольц дамжуулах чанар.

Соронзны харилцан үйлчлэл. Гүйдэл дамжуулагчийн соронзон орон. Амперын хүч. Лоренцын хүч.

Цахилгаан соронзон индукцийн үзэгдэл. Соронзон урсгал. Фарадейгийн цахилгаан соронзон индукцийн хууль. Лензийн дүрэм.

Өөрөө индукц. Индукц. Соронзон орны энерги.

Чөлөөт цахилгаан соронзон хэлбэлзэл. Тербеллийн хэлхээ. Албадан цахилгаан соронзон хэлбэлзэл. Резонанс. Гармоник цахилгаан соронзон хэлбэлзэл.

АС. Цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэл, дамжуулалт, хэрэглээ.

Цахилгаан соронзон орон.

Цахилгаан соронзон долгионы шинж чанарууд. Төрөл бүрийн цахилгаан соронзон цацраг, тэдгээрийн хэрэглээ.

Энэхүү гарын авлагад Улсын нэгдсэн шалгалтын кодлогчдод ороогүй зарим нэмэлт материалыг агуулсан (гэхдээ сургуулийн сургалтын хөтөлбөрт багтсан болно!). Энэ материал нь хамрагдсан сэдвүүдийг илүү сайн ойлгох боломжийг олгодог.

1.2 Биеийн цахилгаанжуулалт . . . . . . . 7

2.1 Суперпозиция зарчим . 11

2.2 Диэлектрик дэх Кулоны хууль . . 12

3.1 Холын болон ойрын зайн 13

3.2 Цахилгаан орон . . 13

3.3 Цэгийн цэнэгийн талбайн хүч 14

3.4 Цахилгаан талбайн хэт байрлалын зарчим . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.5 Нэг жигд цэнэглэгдсэн онгоцны талбар. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.6 Цахилгаан талбайн шугамууд. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.1 Консерватив хүчнүүд. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.2 Цахилгаан статик талбайн боломж. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.3 Нэг жигд талбар дахь цэнэгийн боломжит энерги. . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.6 Боломжит ялгаа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

4.7 Потенциалуудын суперпозиция зарчим. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.8 Нэг төрлийн орон: хүчдэл ба эрчмийн хоорондын хамаарал. . . . . . . . . . . . . . . . 24

5.2 Дамжуулагч дотор цэнэглэх. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

6.1 Зөвшөөрөх чадвар. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

6.2 Туйлын диэлектрик. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

6.3 Поляр бус диэлектрик. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

7.1 Ганцаарчилсан дамжуулагчийн багтаамж. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

7.2 Зэрэгцээ хавтан конденсаторын багтаамж. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

7.3 Цэнэглэгдсэн конденсаторын энерги. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

7.4 Цахилгаан орны энерги. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

8.1 Цахилгаан гүйдлийн чиглэл. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

8.2 Цахилгаан гүйдлийн үйлдэл. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

8.5 Хөдөлгөөнгүй цахилгаан орон. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

9.1 Хэлхээний хэсгийн Ом-ын хууль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

9.2 Цахилгаан эсэргүүцэл. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

11.1 Одоогийн ажил. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

11.2 Одоогийн хүч. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

11.3 Жоуль-Ленцийн хууль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

12.3 Цахилгаан хэлхээний үр ашиг. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

12.4 Нэг төрлийн бус талбайн Ом-ын хууль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

13.1 Чөлөөт электронууд. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

13.2 Риккегийн туршилт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

14.1 Электролитийн диссоциаци. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

14.2 Ионы дамжуулалт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

14.3 Электролиз. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

15.1 Бензинд үнэ төлбөргүй. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

15.2 Өөрийгөө тэтгэх чадваргүй ялгадас. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

16.1 Ковалент холбоо. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

16.2 Цахиурын болор бүтэц. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

16.3 Өөрийгөө дамжуулах чадвар. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

16.4 Бохирдлын дамжуулалт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

16.5 p-n уулзвар. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

17.1 Соронзон харилцан үйлчлэл. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

17.2 Соронзон орны шугамууд. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

17.5 Гүйдэл бүхий ороомгийн соронзон орон. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

17.6 Одоогийн ороомгийн соронзон орон. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

19.2 Индукцийн эмф. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

19.3 Фарадейгийн цахилгаан соронзон индукцийн хууль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

19.4 Ленцийн дүрэм. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

19.7 Эргэдэг цахилгаан орон. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

19.8 Хөдөлгөөнт дамжуулагч дахь индукцийн emf. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

21.4 Хэлхээний хэлбэлзлийн гармоник хууль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

21.5 Албадан цахилгаан соронзон хэлбэлзэл. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

24.1 Резистороор дамжих одоогийн хүч. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

24.2 Конденсатороор дамжих одоогийн хүч. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

24.3 Ороомгоор дамжих одоогийн хүч. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

26.1 Максвеллийн таамаглал. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

26.2 Цахилгаан соронзон орны тухай ойлголт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

27.1 Нээлттэй хэлбэлзлийн хэлхээ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

27.2 Цахилгаан соронзон долгионы шинж чанарууд. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

27.3 Цацрагийн урсгалын нягт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

27.4 Цахилгаан соронзон цацрагийн төрлүүд. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

1 Цахилгаан цэнэг

Цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл нь байгаль дээрх хамгийн үндсэн харилцан үйлчлэлийн нэг юм. Уян ба үрэлтийн хүч, шингэн ба хийн даралт болон бусад олон зүйлийг бодисын хэсгүүдийн хоорондох цахилгаан соронзон хүч болгон бууруулж болно. Цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл нь бусад гүнзгий харилцан үйлчлэлд буурахаа больсон.

Үүнтэй адил үндсэн харилцан үйлчлэлийн төрөл бол таталцал буюу дурын хоёр биеийн таталцал юм. Гэсэн хэдий ч цахилгаан соронзон болон таталцлын харилцан үйлчлэлийн хооронд хэд хэдэн чухал ялгаа байдаг.

1. Цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлд хүн бүр оролцох боломжгүй, харин зөвхөн цэнэгтэй байдаг.

бие (цахилгаан цэнэгтэй).

2. Таталцлын харилцан үйлчлэл нь үргэлж нэг биеийг нөгөө бие рүү татах явдал юм. Цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл нь сонирхол татахуйц эсвэл зэвүүн байж болно.

3. Цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл нь таталцлын харилцан үйлчлэлээс хамаагүй илүү хүчтэй байдаг. Жишээлбэл, хоёр электроны цахилгаан түлхэлтийн хүч 10 байнаТэдний бие биедээ татах таталцлын хүч 42 дахин их байна.

Цэнэглэгдсэн бие бүр тодорхой хэмжээний цахилгаан цэнэгтэй q. Цахилгаан цэнэг нь байгалийн объектуудын хоорондох цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн хүчийг тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн юм. Цэнэглэх нэгж нь кулон (C)1 юм.

1.1 Хоёр төрлийн төлбөр

Таталцлын харилцан үйлчлэл нь үргэлж таталцлын шинж чанартай байдаг тул бүх биеийн масс нь сөрөг биш юм. Гэхдээ энэ нь төлбөрийн хувьд үнэн биш юм. Таталцал ба түлхэлт гэсэн хоёр төрлийн цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийг эерэг ба сөрөг гэсэн хоёр төрлийн цахилгаан цэнэгийг оруулах замаар тайлбарлахад тохиромжтой.

Өөр өөр тэмдгийн цэнэгүүд бие биенээ татдаг, ижил тэмдгийн цэнэгүүд бие биенээ түлхэж байдаг. Үүнийг Зураг дээр үзүүлэв. 1 ; Утас дээр дүүжлэгдсэн бөмбөлгүүдэд нэг буюу өөр тэмдгийн цэнэг өгдөг.

Цагаан будаа. 1. Хоёр төрлийн цэнэгийн харилцан үйлчлэл

Цахилгаан соронзон хүчний өргөн тархсан илрэлийг аливаа бодисын атомууд нь цэнэгтэй бөөмс агуулдагтай холбон тайлбарладаг: атомын цөм нь эерэг цэнэгтэй протонуудыг агуулдаг ба сөрөг цэнэгтэй электронууд нь цөмийн эргэн тойрон дахь тойрог замд хөдөлдөг. Протон ба электроны цэнэгийн хэмжээ тэнцүү, цөм дэх протоны тоо нь тойрог зам дахь электронуудын тоотой тэнцүү байдаг тул атом бүхэлдээ цахилгаан саармаг байдаг. Ийм учраас бид ердийн нөхцөлд бусдын цахилгаан соронзон нөлөөг анзаардаггүй

1 Цэнэглэх нэгжийг одоогийн нэгжээр тодорхойлно. 1 С нь 1 А гүйдлийн үед дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор 1 секундын дотор өнгөрөх цэнэг юм.

бие: тус бүрийн нийт цэнэг нь тэг бөгөөд цэнэгтэй хэсгүүд нь биеийн эзэлхүүнээр жигд тархсан байдаг. Гэхдээ цахилгааны төвийг сахисан байдал зөрчигдсөн тохиолдолд (жишээлбэл, цахилгаанжуулалтын үр дүнд) бие нь эргэн тойрон дахь цэнэглэгдсэн хэсгүүдэд шууд нөлөөлж эхэлдэг.

Яагаад яг хоёр төрлийн цахилгаан цэнэг байдаг, гэхдээ өөр тоо биш, одоогоор тодорхойгүй байна. Энэ баримтыг анхдагч гэж хүлээн зөвшөөрөх нь цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн зохих тайлбарыг өгдөг гэдгийг бид баталж чадна.

Протоны цэнэг 1.6 10 19 С байна. Электроны цэнэгийн тэмдэг нь эсрэгээрээ ба тэнцүү байна

1;6 10 19 Кл. Хэмжээ

e = 1;6 10 19 Кл

энгийн цэнэг гэж нэрлэдэг. Энэ бол боломжит хамгийн бага цэнэг юм: бага цэнэгтэй чөлөөт бөөмсийг туршилтаар илрүүлээгүй. Байгаль яагаад хамгийн бага цэнэгтэй, яагаад түүний хэмжээ яг ийм байдгийг физик одоогоор тайлбарлаж чадахгүй байна.

Аливаа q биеийн цэнэг нь үргэлж бүхэл тооны энгийн цэнэгээс тогтдог.

Хэрэв q< 0, то тело имеет избыточное количество N электронов (по сравнению с количеством протонов). Если же q >0 бол эсрэгээрээ бие нь электрон дутагдалтай: илүү N протон байна.

1.2 Биеийн цахилгаанжуулалт

Макроскоп бие нь бусад биед цахилгаан нөлөө үзүүлэхийн тулд түүнийг цахилгаанжуулах шаардлагатай. Цахилгаанжуулалт нь биеийн болон түүний хэсгүүдийн цахилгааны саармаг байдлыг зөрчих явдал юм. Цахилгаанжуулалтын үр дүнд бие нь цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн чадвартай болдог.

Биеийг цахилгаанжуулах арга замуудын нэг бол түүнд цахилгаан цэнэг өгөх, өөрөөр хэлбэл тухайн биед ижил тэмдгийн цэнэгийн илүүдэлтэй болох явдал юм. Үүнийг үрэлтийн тусламжтайгаар хийхэд хялбар байдаг.

Тиймээс шилэн савааг торгонд үрэхэд сөрөг цэнэгийн нэг хэсэг нь торго руу ордог. Үүний үр дүнд саваа эерэг, торго нь сөрөг цэнэгтэй болдог. Харин эбонит савааг ноосоор үрэхэд сөрөг цэнэгийн зарим нь ноосноос саваа руу шилждэг: саваа сөрөг, ноос нь эерэг цэнэгтэй байдаг.

Биеийг цахилгаанжуулах энэ аргыг үрэлтийн аргаар цахилгаанжуулах гэж нэрлэдэг. Толгой дээрээ цамцаа тайлах болгонд цахилгаан үрэлттэй тулгардаг ;-)

Өөр нэг төрлийн цахилгаанжуулалтыг цахилгаан статик индукц буюу нөлөөллөөр цахилгаанжуулалт гэж нэрлэдэг. Энэ тохиолдолд биеийн нийт цэнэг тэгтэй тэнцүү хэвээр байгаа боловч дахин хуваарилагдсанаар биеийн зарим хэсэгт эерэг цэнэг, зарим хэсэгт сөрөг цэнэг хуримтлагддаг.

Цагаан будаа. 2. Цахилгаан статик индукц

Зураг руу харцгаая. 2. Металл биеэс тодорхой зайд эерэг цэнэг q байна. Энэ нь сөрөг металлын цэнэгийг (чөлөөт электрон) татдаг бөгөөд энэ нь биеийн гадаргуугийн цэнэгтэй хамгийн ойрхон хэсгүүдэд хуримтлагддаг. Нөхөн олгогдоогүй эерэг цэнэг нь алслагдсан газруудад үлддэг.

Металлын биеийн нийт цэнэг тэгтэй тэнцүү хэвээр байсан ч биед орон зайн цэнэгийн хуваагдал үүссэн. Хэрэв бид одоо биеийг тасархай шугамын дагуу хуваах юм бол баруун тал нь сөрөг, зүүн тал нь эерэг цэнэгтэй байх болно.

Та электроскоп ашиглан биеийн цахилгаанжилтыг ажиглаж болно. Энгийн электроскопыг 2-р зурагт үзүүлэв.

Цагаан будаа. 3. Электроскоп

Энэ тохиолдолд юу болох вэ? Эерэг цэнэглэгдсэн саваа (жишээ нь, өмнө нь үрсэн) электроскопын диск рүү авчирч, сөрөг цэнэгийг цуглуулдаг. Доор, цахилгаан дурангийн хөдөлж буй навчнууд дээр нөхөн олговоргүй эерэг цэнэгүүд үлддэг; Бие биенээсээ холдуулснаар навчнууд өөр өөр чиглэлд хөдөлдөг. Хэрэв та саваагаа авбал цэнэгүүд байрандаа буцаж, навчнууд нь буцаж унах болно.

Их хэмжээний цахилгаан статик индукцийн үзэгдэл аянга цахилгаантай борооны үед ажиглагддаг. Зураг дээр. 4 Бид дэлхий дээгүүр аянга цахилгаантай үүл байхыг харж байна3.

Цагаан будаа. 4. Аянгын үүлээр дэлхийг цахилгаанжуулах

Үүл дотор өсөн нэмэгдэж буй агаарын урсгалд холилдож, хоорондоо мөргөлдөж, цахилгаанжсан янз бүрийн хэмжээтэй мөсний хэсгүүд байдаг. Үүлний доод хэсэгт сөрөг цэнэг, дээд талд нь эерэг цэнэг хуримтлагддаг нь харагдаж байна.

Үүлний сөрөг цэнэгтэй доод хэсэг нь дэлхийн гадаргуу дээр түүний доор эерэг цэнэгийг өдөөдөг. Асар их хүчдэл бүхий аварга том конденсатор гарч ирнэ

2 en.wikipedia.org сайтаас авсан зураг.

3 Зураг elementy.ru сайтаас.

үүл ба газрын хооронд. Хэрэв энэ хүчдэл нь агаарын цоорхойг задлахад хангалттай байвал сайн мэддэг аянгын цэнэг үүснэ.

1.3 Цэнэг хадгалах хууль

Саваа даавуугаар үрэх үрэлтээр цахилгаанжуулах жишээ рүү буцъя. Энэ тохиолдолд саваа ба даавуу нь ижил хэмжээтэй, эсрэг талын цэнэгийг олж авдаг. Тэдний нийт цэнэг харилцан үйлчлэлийн өмнө тэгтэй тэнцүү байсан бөгөөд харилцан үйлчлэлийн дараа тэгтэй тэнцүү хэвээр байна.

Бид эндээс цэнэгийн хадгалагдах хуулийг харж байна, үүнд: Биеийн хаалттай системд эдгээр биетэй тохиолдох аливаа процессын үед цэнэгийн алгебрийн нийлбэр өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.

q1 + q2 + : : : + qn = const:

Биеийн системийн хаалттай байдал нь эдгээр биетүүд зөвхөн өөр хоорондоо цэнэгээ солилцох боломжтой, гэхдээ энэ системээс гадуурх бусад объектуудтай цэнэгээ солилцох боломжгүй гэсэн үг юм.

Савыг цахилгаанжуулах үед цэнэгийг хадгалахад гайхах зүйл байхгүй: олон цэнэглэгдсэн тоосонцор савааг орхисны хэрээр даавууны хэсэг дээр ирдэг (эсвэл эсрэгээр). Гайхалтай нь илүү төвөгтэй процессуудад энгийн бөөмсийн харилцан өөрчлөлт, систем дэх цэнэгтэй бөөмсийн тоо өөрчлөгдөхөд нийт цэнэг хадгалагдсаар байна!

Жишээлбэл, Зураг дээр. 5 үйл явцыг харуулж байна! Цахилгаан соронзон цацрагийн нэг хэсэг (фотон гэж нэрлэгддэг) электрон e ба позитрон e+ гэсэн хоёр цэнэгтэй бөөмс болж хувирдаг e + e+. Ийм процесс нь тодорхой нөхцөлд, жишээлбэл, атомын цөмийн цахилгаан талбарт боломжтой болж хувирдаг.

Цагаан будаа. 5. Электрон-позитрон хосын төрөлт

Позитроны цэнэгийн хэмжээ нь электроны цэнэгтэй тэнцүү, тэмдгээр эсрэгээрээ байна. Цэнэг хадгалах хууль биеллээ! Үнэн хэрэгтээ, процессын эхэнд бид тэг цэнэгтэй фотонтой байсан бөгөөд эцэст нь тэг нийт цэнэгтэй хоёр бөөмстэй болсон.

Цэнэг хадгалах хууль (хамгийн бага энгийн цэнэгийн хамт) нь өнөөгийн шинжлэх ухааны үндсэн баримт юм. Физикчид байгаль яагаад ийм зан авир гаргадаг болохоос өөрөөр биш байдгийг тайлбарлаж чадаагүй байна. Эдгээр баримтууд нь олон тооны физик туршилтаар батлагдсан гэдгийг бид хэлж чадна.

Байгальд тохиолддог физик үйл явц нь молекул кинетик онол, механик, термодинамикийн хуулиар үргэлж тайлбарлагддаггүй. Мөн хол зайд үйлчилдэг, биеийн массаас хамаардаггүй цахилгаан соронзон хүч байдаг.

Тэдний илрэлийг эртний Грекийн эрдэмтдийн бүтээлүүдэд анх удаа ноос дээр үрсэн хув бүхий бие даасан бодисын жижиг хэсгүүдийн гэрлийг татах үед дүрсэлсэн байдаг.

Электродинамикийн хөгжилд эрдэмтдийн оруулсан түүхэн хувь нэмэр

Хувтай хийсэн туршилтыг англи судлаач нарийвчлан судалжээ Уильям Гилберт. 16-р зууны сүүлийн жилүүдэд тэрээр ажлынхаа талаар илтгэл тавьж, "цахилгаанжсан" гэсэн нэр томъёогоор бусад биетүүдийг хол зайд татах чадвартай объектуудыг тодорхойлсон.

Францын физикч Чарльз Дюфай эсрэг тэмдэгтэй цэнэгүүд байгааг тогтоожээ: зарим нь торгон даавуун дээрх шилэн эд зүйлсийн үрэлтээс, нөгөө хэсэг нь ноосны давирхайгаас үүссэн байв. Тэр тэднийг ингэж нэрлэсэн: шил, давирхай. Судалгаа хийж дууссаны дараа Бенжамин ФранклинСөрөг ба эерэг цэнэгийн тухай ойлголтыг нэвтрүүлсэн.

Чарльз Кулонб өөрийн зохион бүтээсэн мушгиа тэнцвэрийн дизайны тусламжтайгаар цэнэгийн хүчийг хэмжих боломжийг ойлгосон.

Роберт Милликан хэд хэдэн туршилтын үндсэн дээр аливаа бодисын цахилгаан цэнэгийн салангид шинж чанарыг тогтоож, тэдгээр нь тодорхой тооны энгийн бөөмсөөс бүрддэг болохыг нотолсон. (Энэ нэр томъёоны өөр нэг ойлголттой андуурч болохгүй - хуваагдал, тасалдал.)

Эдгээр эрдэмтдийн бүтээлүүд нь электродинамикаар судлагдсан цахилгаан цэнэг, тэдгээрийн хөдөлгөөний улмаас үүссэн цахилгаан ба соронзон орны үйл явц, үзэгдлийн талаархи орчин үеийн мэдлэгийн үндэс суурь болсон юм.

Төлбөрийн тодорхойлолт, тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн зарчим

Цахилгаан цэнэг нь цахилгаан орон үүсгэх, цахилгаан соронзон процесст харилцан үйлчлэх чадварыг өгдөг бодисын шинж чанарыг тодорхойлдог. Үүнийг мөн цахилгаан эрчим хүчний хэмжээ гэж нэрлэдэг бөгөөд үүнийг физик скаляр хэмжигдэхүүн гэж тодорхойлдог. Цэнэглэхийн тулд "q" эсвэл "Q" тэмдэглэгээг ашигладаг бөгөөд хэмжилтэнд өвөрмөц техникийг боловсруулсан Францын эрдэмтний нэрэмжит "Кулон" нэгжийг ашигладаг.

Тэрээр бие нь кварцын нимгэн утас дээр дүүжлэгдсэн бөмбөлгүүдийг ашигладаг төхөөрөмж бүтээжээ. Тэд сансар огторгуйд тодорхой байдлаар чиглэсэн байсан бөгөөд тэдгээрийн байрлалыг тэнцүү хуваалт бүхий шаталсан масштабтай харьцуулан тэмдэглэв.

Тагны тусгай нүхээр нэмэлт цэнэгтэй өөр бөмбөгийг эдгээр бөмбөгөнд авчирсан. Шинээр гарч ирж буй харилцан үйлчлэлийн хүч нь бөмбөлгүүдийг хазайж, буулгагаа эргүүлэхэд хүргэсэн. Цэнэг оруулахаас өмнө ба дараа хуваарийн уншилтын зөрүүний хэмжээ нь туршилтын дээж дэх цахилгааны хэмжээг тооцоолох боломжтой болсон.

SI системд 1 кулонын цэнэгийг 1 секундын дотор дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор дамжин өнгөрөх 1 ампер гүйдлээр тодорхойлдог.

Орчин үеийн электродинамик нь бүх цахилгаан цэнэгийг дараахь байдлаар хуваадаг.

эерэг;

сөрөг.

Тэд бие биетэйгээ харьцахдаа хүчийг бий болгодог бөгөөд тэдгээрийн чиглэл нь одоо байгаа туйлшралаас хамаардаг.

Эерэг эсвэл сөрөг ижил төрлийн цэнэгүүд үргэлж эсрэг чиглэлд түлхэгдэж, бие биенээсээ аль болох хол явахыг хичээдэг. Эсрэг тэмдгүүдийн цэнэгүүд нь тэднийг ойртуулж, нэг бүхэлд нь нэгтгэх хандлагатай байдаг.

Суперпозиция зарчим

Тодорхой эзэлхүүнтэй хэд хэдэн цэнэг байгаа тохиолдолд тэдгээрт суперпозицийн зарчим үйлчилнэ.

Үүний утга нь дээр дурдсан аргын дагуу цэнэг бүр нь бусадтай харилцан үйлчлэлцэж, өөр өөр төрөлд татагдаж, ижил төрлийнх нь түлхэц болдог. Жишээлбэл, эерэг цэнэг q1 нь сөрөг цэнэг q3 руу F31 татах хүч, q2-аас түлхэх F21 хүч нөлөөлнө.

Үүссэн q1 дээр үйлчлэх F1 хүчийг F31 ба F21 векторуудын геометрийн нэмэгдлээр тодорхойлно. (F1= F31+ F21).

Үүнтэй ижил аргыг q2 ба q3 цэнэгүүдийн F2 ба F3 хүчийг тодорхойлоход ашигладаг.

Суперпозиция зарчмыг ашиглан хаалттай систем дэх тодорхой тооны цэнэгийн хувьд түүний бүх биений хооронд тогтмол электростатик хүч үйлчилдэг бөгөөд энэ орон зайн тодорхой цэг дэх потенциал нь бүх потенциалын нийлбэртэй тэнцүү байна гэж дүгнэв. тус тусад нь тооцсон төлбөр.

Эдгээр хуулиудын үр нөлөөг ерөнхий үйл ажиллагааны зарчимтай электроскоп ба электрометрээр бүтээсэн төхөөрөмжүүдээр баталгаажуулдаг.

Электроскоп нь металл бөмбөлөгт бэхлэгдсэн дамжуулагч утсаар тусгаарлагдсан орон зайд дүүжлэгдсэн, нимгэн тугалган цаасны хоёр ижил ирээс бүрдэнэ. Хэвийн төлөвт цэнэг нь энэ бөмбөгөнд нөлөөлдөггүй тул дэлбээнүүд нь төхөөрөмжийн чийдэнгийн доторх зайд чөлөөтэй унждаг.

Биеийн хооронд цэнэгийг хэрхэн шилжүүлэх вэ?

Хэрэв та цэнэглэгдсэн биеийг, жишээлбэл, савааг электроскопын бөмбөгөнд аваачих юм бол цэнэг нь дамжуулагч утсыг дагуулан дэлбээ рүү дамжих болно. Тэд ижил цэнэгийг хүлээн авч, хэрэглэсэн цахилгааны хэмжээтэй пропорциональ өнцгөөр бие биенээсээ холдож эхэлнэ.

Электрометр нь ижил үндсэн төхөөрөмжтэй боловч бага зэрэг ялгаатай байдаг: нэг дэлбээ нь байнга бэхлэгдсэн, хоёр дахь нь түүнээс дээш гарч, төгссөн масштабаас унших боломжийг олгодог сумаар тоноглогдсон байдаг.

Алсын, суурин, цэнэглэгдсэн биеэс цахилгаан хэмжигч рүү цэнэгийг шилжүүлэхийн тулд та завсрын зөөгчийг ашиглаж болно.

Электрометрээр хийсэн хэмжилтүүд нь өндөр нарийвчлалын ангилалгүй бөгөөд тэдгээрийн үндсэн дээр цэнэгийн хооронд ажиллаж буй хүчийг шинжлэхэд хэцүү байдаг. Тэдний судалгаанд Кулоны мушгирах баланс илүү тохиромжтой. Тэд бие биенээсээ хол зайнаас хамаагүй бага диаметртэй бөмбөг ашигладаг. Тэдгээр нь цэгийн цэнэгийн шинж чанартай байдаг - цэнэглэгдсэн биетүүд, хэмжээсүүд нь төхөөрөмжийн нарийвчлалд нөлөөлдөггүй.

Кулонбын хийсэн хэмжилтүүд нь цэгийн цэнэгийг цэнэглэгдсэн биеэс ижил шинж чанар, масстай бие рүү шилжүүлдэг боловч цэнэггүй, тэдгээрийн хооронд жигд тархаж, 2 дахин багасдаг гэсэн таамаглалыг баталжээ. эх сурвалж. Энэ мэтчилэн төлбөрийн хэмжээг хоёр, гурав, эсвэл өөр дахин бууруулах боломжтой байсан.

Хөдөлгөөнгүй цахилгаан цэнэгүүдийн хооронд орших хүчийг Кулон буюу статик харилцан үйлчлэл гэж нэрлэдэг. Тэдгээрийг электродинамикийн нэг салбар болох электростатик судалдаг.

Цахилгаан цэнэг зөөгчийн төрлүүд

Орчин үеийн шинжлэх ухаан хамгийн жижиг сөрөг цэнэгтэй бөөмийг электрон, позитроныг хамгийн жижиг эерэг цэнэгтэй бөөм гэж үздэг. Тэд ижил масстай 9.1·10-31 кг. Энгийн бөөмс протон нь зөвхөн нэг эерэг цэнэгтэй бөгөөд 1.7·10-27 кг жинтэй. Байгалийн хувьд эерэг ба сөрөг цэнэгийн тоо тэнцвэртэй байдаг.

Металлуудад электронуудын хөдөлгөөн үүсдэг бөгөөд хагас дамжуулагчийн хувьд түүний цэнэгийн тээвэрлэгч нь электрон ба нүх юм.

Хийн дотор гүйдэл нь ионуудын хөдөлгөөнөөр үүсдэг - эерэг цэнэгтэй элементар бус бөөмс (атом эсвэл молекулууд) -ийг катион эсвэл сөрөг цэнэг гэж нэрлэдэг - анионууд.

Ионууд нь төвийг сахисан хэсгүүдээс үүсдэг.

Хүчтэй цахилгаан цэнэг, гэрэл эсвэл цацраг идэвхт цацраг, салхины урсгал, усны массын хөдөлгөөн эсвэл бусад олон шалтгааны улмаас электроноо алдсан бөөмс эерэг цэнэг үүсгэдэг.

Сөрөг ионууд нь нэмэлт электрон хүлээн авсан төвийг сахисан хэсгүүдээс үүсдэг.

Ионжуулалтыг эмнэлгийн болон өдөр тутмын амьдралд ашиглах

Сөрөг ионууд хүний ​​биед нөлөөлж, агаар дахь хүчилтөрөгчийн хэрэглээг сайжруулж, эд, эсэд хурдан хүргэж, серотонины исэлдэлтийг түргэсгэдэг болохыг судлаачид эртнээс анзаарсан. Энэ бүхэн хамтдаа дархлааг сайжруулж, сэтгэлийн хөдөлгөөнийг сайжруулж, өвдөлтийг намдаадаг.

Хүмүүсийг эмчлэхэд ашигладаг анхны ионжуулагч гэж нэрлэгддэг Чижевскийн лааны суурь, хүний ​​эрүүл мэндэд сайнаар нөлөөлдөг төхөөрөмжийг бүтээсэн ЗХУ-ын эрдэмтний хүндэтгэлд зориулж.

Орчин үеийн гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэлд тоос сорогч, чийгшүүлэгч, үс хатаагч, хатаагч зэрэгт суурилуулсан ионжуулагчийг олох боломжтой.

Тусгай агаар ионжуулагч нь агаарыг цэвэрлэж, тоос шороо, хортой хольцын хэмжээг бууруулдаг.

Усны ионжуулагч нь түүний найрлага дахь химийн урвалжийн хэмжээг бууруулж чаддаг. Эдгээр нь усан сан, цөөрөм цэвэрлэхэд ашиглагддаг бөгөөд усыг зэс эсвэл мөнгөний ионоор дүүргэж, замагны өсөлтийг бууруулж, вирус, бактерийг устгадаг.

Ньютоны механик дахь биеийн таталцлын массын тухай ойлголттой адил электродинамик дахь цэнэгийн тухай ойлголт нь анхдагч, үндсэн ойлголт юм.

Цахилгаан цэнэг цахилгаан соронзон хүчний харилцан үйлчлэлд орох бөөмс эсвэл биеийн шинж чанарыг тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн юм.

Цахилгаан цэнэгийг ихэвчлэн үсгээр илэрхийлдэг qэсвэл Q.

Туршилтын бүх мэдэгдэж буй баримтуудын нийлбэр нь дараахь дүгнэлтийг гаргах боломжийг бидэнд олгодог.

Уламжлал ёсоор эерэг ба сөрөг гэж нэрлэгддэг хоёр төрлийн цахилгаан цэнэг байдаг.

Төлбөрийг нэг биеэс нөгөөд шилжүүлж болно (жишээлбэл, шууд холбоо барих). Биеийн массаас ялгаатай нь цахилгаан цэнэг нь тухайн биеийн салшгүй шинж чанар биш юм. Өөр өөр нөхцөлд байгаа ижил бие өөр өөр цэнэгтэй байж болно.

Цэнэгүүд няцаах шиг, цэнэг татахаас ялгаатай. Энэ нь цахилгаан соронзон хүч ба таталцлын хоорондох үндсэн ялгааг мөн харуулж байна. Таталцлын хүч нь үргэлж татах хүч байдаг.

Байгалийн үндсэн хуулиудын нэг бол туршилтаар тогтоосон хууль юм цахилгаан цэнэгийн хадгалалтын хууль .

Тусгаарлагдсан системд бүх биеийн цэнэгийн алгебрийн нийлбэр тогтмол хэвээр байна.

Биеийн хаалттай системд зөвхөн нэг тэмдгийн цэнэгийг үүсгэх эсвэл алга болох үйл явцыг ажиглах боломжгүй гэж цахилгаан цэнэгийн хадгалалтын хуульд заасан байдаг.

Орчин үеийн үүднээс авч үзвэл цэнэг зөөгч нь энгийн бөөмс юм. Бүх энгийн биетүүд нь эерэг цэнэгтэй протон, сөрөг цэнэгтэй электронууд, төвийг сахисан бөөмс - нейтронуудаас бүрддэг атомуудаас бүрддэг. Протон ба нейтрон нь атомын цөмийн нэг хэсэг бөгөөд электронууд нь атомын электрон бүрхүүлийг бүрдүүлдэг. Протон ба электроны цахилгаан цэнэгүүд нь яг ижил хэмжээтэй бөгөөд энгийн цэнэгтэй тэнцүү байна. д.

Төвийг сахисан атомд цөм дэх протоны тоо нь бүрхүүл дэх электронуудын тоотой тэнцүү байна. Энэ дугаарыг дуудаж байна атомын дугаар . Тухайн бодисын атом нь нэг буюу хэд хэдэн электроноо алдаж эсвэл нэмэлт электрон авч болно. Эдгээр тохиолдолд төвийг сахисан атом нь эерэг эсвэл сөрөг цэнэгтэй ион болж хувирдаг.

Нэг биеэс нөгөөд цэнэгийг зөвхөн бүхэл тооны энгийн цэнэг агуулсан хэсгүүдэд шилжүүлж болно. Тиймээс биеийн цахилгаан цэнэг нь салангид хэмжигдэхүүн юм.

Зөвхөн салангид цуврал утгыг авч чаддаг физик хэмжигдэхүүнүүдийг нэрлэдэг квантчилсан . Анхан шатны төлбөр дцахилгаан цэнэгийн квант (хамгийн бага хэсэг) юм. Орчин үеийн физикт энгийн бөөмсийн хувьд кварк гэж нэрлэгддэг хэсгүүд байдаг гэж үздэгийг тэмдэглэх нь зүйтэй - бутархай цэнэгтэй бөөмс, Гэсэн хэдий ч кваркууд чөлөөт төлөвт хараахан ажиглагдаагүй байна.

Лабораторийн нийтлэг туршилтанд а электрометр ( эсвэл электроскоп) - хэвтээ тэнхлэгийн эргэн тойронд эргэлдэж болох металл бариул ба заагчаас бүрдэх төхөөрөмж (Зураг 1.1.1). Сумны бариул нь төмөр биеэс тусгаарлагдсан байдаг. Цэнэглэгдсэн бие цахилгаан хэмжигч бариултай хүрэлцэх үед саваа болон заагч дээр ижил тэмдэгтэй цахилгаан цэнэгүүд тархдаг. Цахилгаан түлхэлтийн хүч нь зүүг тодорхой өнцгөөр эргүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд үүгээрээ цахилгаан тоолуурын саваа руу шилжүүлсэн цэнэгийг шүүж болно.

Электрометр бол нэлээд бүдүүлэг хэрэгсэл юм; Энэ нь цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүчийг судлах боломжийг олгодоггүй. Хөдөлгөөнгүй цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хуулийг анх 1785 онд Францын физикч Шарль Кулон нээсэн бөгөөд Кулон туршилтууддаа өөрийн зохион бүтээсэн төхөөрөмж буюу мушгирах баланс (Зураг 1.1.2) ашиглан цэнэглэгдсэн бөмбөлгүүдийн таталцлын болон түлхэлтийн хүчийг хэмжсэн байна. , энэ нь маш өндөр мэдрэмжээр ялгагдана. Жишээлбэл, тэнцвэрийн цацрагийг 10-9 Н дарааллын хүчний нөлөөн дор 1 ° эргүүлсэн.

Хэмжилт хийх санаа нь хэрэв цэнэглэгдсэн бөмбөгийг яг ижил цэнэггүй бөмбөгтэй шүргэх юм бол эхнийх нь цэнэгийг тэдгээрийн хооронд тэнцүү хуваана гэсэн Кулонбын гайхалтай таамаглал дээр үндэслэсэн юм. Ийнхүү бөмбөгний цэнэгийг хоёр, гурав гэх мэтээр өөрчлөх арга замыг зааж өгсөн. Кулоны туршилтаар хэмжээс нь тэдгээрийн хоорондох зайнаас хамаагүй бага байсан бөмбөг хоорондын харилцан үйлчлэлийг хэмжсэн. Ийм цэнэглэгдсэн биеийг ихэвчлэн гэж нэрлэдэг цэгийн төлбөр.

Цэгийн төлбөр Энэ асуудлын нөхцөлд хэмжээсийг үл тоомсорлож болох цэнэглэгдсэн бие гэж нэрлэдэг.

Олон тооны туршилтууд дээр үндэслэн Кулон дараахь хуулийг бий болгосон.

Хөдөлгөөнгүй цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүч нь цэнэгийн модулиудын бүтээгдэхүүнтэй шууд пропорциональ ба тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ байна.

Харилцааны хүчнүүд Ньютоны гуравдахь хуульд захирагддаг:

Эдгээр нь цэнэгийн ижил шинж тэмдэг бүхий түлхэх хүч, өөр өөр шинж тэмдэг бүхий татах хүч юм (Зураг 1.1.3). Хөдөлгөөнгүй цахилгаан цэнэгийн харилцан үйлчлэлийг гэнэ электростатик эсвэл Кулон харилцан үйлчлэл. Кулоны харилцан үйлчлэлийг судалдаг электродинамикийн салбарыг нэрлэдэг электростатик .

Цэгэн цэнэгтэй биетүүдэд Кулоны хууль хүчинтэй. Практикт цэнэглэгдсэн биетүүдийн хэмжээ нь тэдгээрийн хоорондын зайнаас хамаагүй бага байвал Кулоны хууль сайн хангагдсан байдаг.

Пропорциональ хүчин зүйл кКулоны хуульд нэгжийн системийн сонголтоос хамаарна. Олон улсын SI системд цэнэгийн нэгжийг гэж үздэг зүүлт(Cl).

зүүлт нь 1А-ийн гүйдлийн хүчээр дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор 1 секундын дотор дамждаг цэнэг юм. SI дахь гүйдлийн нэгж (Ампер) нь урт, цаг, массын нэгжийн хамт байна. үндсэн хэмжилтийн нэгж.

Коэффицент к SI системд үүнийг ихэвчлэн дараах байдлаар бичдэг.

Хаана - цахилгаан тогтмол .

SI системд энгийн цэнэг дтэнцүү:

Туршлагаас харахад Кулоны харилцан үйлчлэлийн хүч нь суперпозиция зарчимд захирагддаг.

Хэрэв цэнэглэгдсэн бие нь хэд хэдэн цэнэглэгдсэн биетэй нэгэн зэрэг харилцан үйлчилдэг бол тухайн биед үйлчлэх хүч нь бусад бүх цэнэглэгдсэн биетүүдээс энэ биед үйлчлэх хүчний векторын нийлбэртэй тэнцүү байна.

Цагаан будаа. 1.1.4-д гурван цэнэгтэй биеийн цахилгаан статик харилцан үйлчлэлийн жишээн дээр суперпозиция хийх зарчмыг тайлбарлав.

Суперпозиция зарчим нь байгалийн үндсэн хууль юм. Гэсэн хэдий ч, бид хязгаарлагдмал хэмжээтэй цэнэглэгдсэн биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн талаар ярихдаа үүнийг ашиглах нь болгоомжтой байхыг шаарддаг (жишээлбэл, хоёр дамжуулагч цэнэглэгдсэн бөмбөг 1 ба 2). Хэрэв гурав дахь цэнэглэгдсэн бөмбөгийг хоёр цэнэглэгдсэн бөмбөгний системд оруулбал 1 ба 2-ын харилцан үйлчлэл өөрчлөгдөнө. төлбөрийг дахин хуваарилах.

Хэзээ гэж суперпозицийн зарчимд заасан байдаг өгөгдсөн (тогтмол) цэнэгийн хуваарилалтбүх биед аль ч хоёр биетийн хоорондох цахилгаан статик харилцан үйлчлэлийн хүч нь бусад цэнэглэгдсэн биетүүдээс хамаардаггүй.

Хичээлийн зорилго:

Боловсролын: Цахилгаан цэнэгийн тухай, цэнэглэгдсэн биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн тухай, хоёр төрлийн цэнэгийн тухай анхны санаа бодлыг бий болгох.
Биеийг цахилгаанжуулах үйл явцын мөн чанарыг судлах, тодруулах.
Боловсролын:
Сониуч зан, сэтгэл хөдлөл, найрсаг уур амьсгалыг бий болгох.
Багаар ажиллах чадварыг хөгжүүлэх.
Хөгжлийн:
Байгаль, технологийн цахилгааны үзэгдлийг тодорхойлох.
Цахилгаанжсан биеийн цэнэгийн тэмдгийг тодорхойл.
Цахилгаан цэнэгийн судалгааны талаархи түүхэн товч мэдээллийг танилцуулах.

Хичээлийн төрөл: шинэ мэдлэгийг нээх

Хичээлийн явц.

Зохион байгуулалтын мөч

Мэдлэгийг шинэчлэх

Шинэ материалын тайлбар

Нэгтгэх

Хичээлийн хураангуй. Тусгал

Зохион байгуулалтын мөч

Сүрьеэгийн талаархи анхан шатны зааварчилгаа.

II . Сурах үйл ажиллагааны сэдэл

Багш "Бүжиглэж буй эрчүүд" гэсэн нууцлаг туршилтыг үзүүлэв.

Багш:

Залуус аа, одоо би та нарт нэгэн заль мэхийг үзүүлье. Миний бүх үйлдлийг анхааралтай дагаж, туршилтын төгсгөлд бид миний асуултанд хариулахыг хичээх болно.

Багш "Бүжиглэж буй эрчүүд" бүхий багаж хэрэгслийг үзүүлэнгийн ширээн дээр тавьдаг

Ш. Мэдлэгийг шинэчлэх

Багш:

Тиймээс бид "Материйн нэгдсэн төлөвийн өөрчлөлт" сэдвийг судалж дуусгалаа. Интерактив самбар дээр кроссвордын сүлжээ байдаг. Би асуулт болон тухайн оюутны асуултын хариултыг бичиж эхлэх босоо нүдний дугаарыг асууна. Та кроссвордыг бүхэлд нь зөв бөглөхөд өнөөдрийн хичээлийн сэдэв болох үгийг 10-р баганад бичнэ.

Асуулт бүрт өөр өөр сурагч хариулах болно.

Асуултууд:

Энэ хэсэгт "Дулааны хэмжигдэхүүн" гэж дүрслэгдсэн скаляр физик хэмжигдэхүүн(эрчим хүч)

Дотоод энергийг нэг биеэс нөгөөд эсвэл түүний нэг хэсгээс нөгөөд шилжүүлэх үзэгдэл(дулаан дамжуулалт)

Атомуудыг молекул болгон нэгтгэх үед их хэмжээний дулаан ялгарах процесс(шатаах)

Дотоод шаталтат хөдөлгүүрт поршений нэг цохилт(эелдэг)

Нэг бодисыг нэгтгэх төлөвөөс нөгөөд шилжүүлэх явцад тогтмол байдаг физик хэмжигдэхүүн(температур)

Дулааны хөдөлгүүрийн төрөл(турбин)

Дулааны хөдөлгүүрийн салшгүй хэсэг бол агаар мандал юм.(хөргөгч)

Бодисын шингэн төлөвөөс хийн төлөвт шилжих үйл явц(ууршилт)

Бүх нийтийн уурын хөдөлгүүрийг зохион бүтээгч.(Ватт)

Бодисын хийн төлөвөөс шингэн төлөвт шилжих үйл явц(конденсац)

Уурын бөмбөлгүүд ургаж, шингэний дотор өсдөг эрчимтэй ууршилт(буцалж буй)

Бодисын өөрчлөлт(үзэгдэл)

Шинэ материал

Багш:

Эхлээд бид цахилгаанжуулалтын домгийг сурч, дараа нь туршилт хийх болно.

Гүйцэтгэл

МЭӨ 6-р зуундЭртний Грекчүүд гоёл чимэглэл, жижиг гар урлалд маш их дуртай байвхув, өнгө, гялбаагаар нь тэд нэрлэсэн"электрон" - "Нарны чулуу" гэж юу гэсэн үг вэ? Фалесийн охин Финикийн гар урчуудын бүтээгдэхүүн болох хув ээрмэлээр ноос ээрдэг байв. Нэг удаа ээргийг ус руу унагаж, охин ноосон хитонныхаа ирмэгээр арчиж эхлэхэд хэд хэдэн үс нь буланд наалдсан болохыг анзаарав. Нойтон хэвээр байсан тул ээрмэлд наалдсан байх гэж бодоод тэр бүр хүчтэй арчиж эхлэв. Тэгэхээр яах вэ? Спинделийг үрэх тусам үслэг эдлэл наалдана. Охин энэ үзэгдлийн талаар тайлбар авахаар аав руугаа хандав.Философич охиндоо юу болж байгааг тэр даруй тайлбарлаж чадаагүй ч түүний анхааралтай байдлыг магтаж, энэ талаар бодохоо амлав. Орой нь Талес ээрмэлийг цэвэрлэх гэж оролдохдоо булгийг үрж байх үед харанхуйд оч гарч байгааг анзаарчээ. "Оюутнуудтайгаа хамт бодож, тунгаах зүйл байна" гэж Талес шийдэв.Үүний шалтгаан нь ээрмэлийг хийсэн бодис юм гэдгийг Фалес ойлгосон бөгөөд Финикийн худалдаачдын хөлөг онгоц Милетийн хөлөг онгоцны зогсоол руу анх ойртоход тэрээр янз бүрийн хув бүтээгдэхүүн худалдан авч, бүгдийг нь ноосон материалаар үрсэн гэдэгт итгэлтэй байв. , соронз төмрийг татдаг шиг хөнгөн биетүүдийг татдаг.Талес охиныхоо анзаарсан үзэгдлийг электрон (хув) гэдэг үгнээс цахилгаан гэж нэрлэжээ.

Бид байгальд болон хүмүүсийн амьдралд өргөн тархсан үзэгдлийн тухай ярьж байна - биеийг цахилгаанжуулах.

Яагаад ийм зүйл болсон бэ? Физик үзэгдлийн мөн чанар юу вэ? Өнөөдрийн хичээл дээр бид үүнийг олж мэдэх ёстой.

Тэмдэглэлийн дэвтэрт бид хичээлийн сэдвийг бичдэг.Бидний хичээлийн зорилгыг хэл.

Зөвхөн хув нь бусад биеийг өөртөө татах чадвартай юу?

XVII зууны эхээр Английн эрдэмтэн Уильям Гилберт үүнийг олж мэдсэнүрэлтээр Олон бодисыг цахилгаанжуулж болно: алмааз, индранил, лацдан холболтын лав, зөвхөн хөвсгөр төдийгүй металл, мод, ус, тос ...

Үүнийг шалгаж үзье. (Багш туршлагаа харуулдаг).

Туршлага 1: Модон захирагч дээр цахилгаанжуулсан эбонит саваа авчирдаг. (Захирагч, дэнлүүг тавиур дээрх залгуурт шургуулж, үслэг дээр үрсэн эбонит саваа)

Үр дүн: Захирагч эргэлдэж эхэлдэг.

Туршлага 2: Цахилгаанжуулсаншил өө саваа (эсвэл цаас эсвэл торго дээр үрсэн plexiglass захирагч) амьд доторх цэцэг рүү авчирдаг.

Үр дүн : Навчнууд саваа руу хазайдаг.

Туршилт 3: Видео (Бөмбөлөг ба ус)

Үр дүн : Урсгал бөмбөг рүү хазайсан.
Туршилтын явцад бид юу ажигласан бэ? (Туршилтуудыг ярилцсаны дараа бид дүгнэлт гаргадаг).

Бие махбодид бусад биеийг татах шинж чанарыг олж авах үзэгдэл, 17-р зуунаасдуудсанцахилгаанжуулалт. Эсвэл тэд: Энэ бол бие махбодид цахилгаан цэнэг өгөх үйл явц юм.

Биеийн цахилгаанжуулалт нь холбоо барих үед (харьцах үед) тохиолддог. (Үрэлтийн үед тэдгээрийн холбоо барих талбай нэмэгддэг.)

Цахилгаанжуулалт нь зөвхөн үрэлтийн үр дүнд төдийгүй бусад аргаар үүсч болно.

ХОЛБОО БАРИХ, НӨЛӨӨЛӨЛ(жишээлбэл, резинэн хоолойг асар том объект руу хүчтэй цохиж, электроскоп руу аваачсан)

ГЭРЛИЙН НӨЛӨӨЛӨН ДОР.

Хөдөлгөөнгүй цахилгаан цэнэгийн харилцан үйлчлэлийг судалдаг цахилгааны онолын хэсгийг гэнэ.электростатик (электро... ба статик грек хэлнээс statike - тэнцвэрийн судалгаа).

17-р зуунд Германы эрдэмтэн Отто фон Герике анзаарсан:Таталцлаас гадна цахилгаан түлхэлт байдаг. Мөн түүний хийсэн анхны цахилгаан статик машин энэ судалгаанд түүнд тусалсан.

Одоогоор энэ машин иймэрхүү харагдаж байна (шоу ) ба электрофор машин гэж нэрлэдэг. Бид түүнтэй хэсэг хугацааны дараа илүү сайн танилцах болно.

Цахилгаанжуулалтад 2-оос доошгүй байгууллага үргэлж оролцдог. Энэ тохиолдолд хоёр бие нь цахилгаанждаг.

Цахилгаанжсан бие нь татдаг, эсвэл түлхэдэг.

Электрофор машин ажиллаж байгаа эсэхийг шалгацгаая. Бид тусгаарлагч тавиур дээр байрладаг цаасан чавгыг электрофорын машины бөмбөгөнд холбодог.

Туршлага 5.(Оюутан тусалдаг). Машины бариулыг эргүүлснээр бид тэдний зан байдлыг ажигладаг.

A) чавга нь машины нэг туйлтай холбогдсон (чавганы навч няцаах);

B) чавга нь машины янз бүрийн туйлуудтай холбогдсон (чавганы навч татагддаг);

Үр дүн: Байгаль дээр хоёр төрлийн цахилгаан цэнэг байдаг.

Энэ цуврал туршилтаас та ямар дүгнэлт хийсэн бэ?

Биеийн цахилгаанжуулалт хэрхэн илэрдэг вэ? (Цахилгаанжуулалт нь биеийг татах эсвэл түлхэх хэлбэрээр илэрдэг ). Цахилгаанжуулалтад хичнээн байгууллага оролцдог вэ? Ижил төрлийн цэнэгтэй бие хэрхэн ажилладаг вэ? Янз бүрийн төрлүүд?

Байгаль дээр хоёр төрлийн цахилгаан цэнэг байдаг.

Ижил төрлийн цахилгаан цэнэгтэй биеийг түлхэж, өөр өөр төрлийн цэнэгтэй биеийг татдаг.

Чарльз Дюфай цахилгаан нөлөөний талаарх мэдээллийг системчлэхдээ хамгийн их амжилтанд хүрсэн.Чарльз Франсуа Дюфай (1698-1739) - Францын физикч 18-р зуунд (1733) хоёр төрлийн цахилгаан байдгийг нээсэн бөгөөд түүнийг "шил" ба "давирхай ".

Эхнийх нь шил, чулуулгийн болор, үнэт чулуу, ноос, үс гэх мэт дээр тохиолддог; хоёр дахь нь - хув, торго, цаас гэх мэт. Үүний зэрэгцээ тэрээр нэгэн төрлийн цахилгаан няцалж, өөр өөр цахилгаан татдаг болохыг тогтоожээ.

Эерэг ба сөрөг цэнэгийн тухай ойлголт Франклин 1747 онд нэвтрүүлсэн. Эбонит саваа нь ноос, үслэг эдлэлээр цахилгаанжих үед сөрөг цэнэгтэй болдог. Франклин торгонд үрсэн шилэн саваа дээр үүссэн цэнэгийг эерэг гэж нэрлэжээ.

Шилэн цахилгаан (шилэн саваа) - эерэг.

Давирхай (хар мод) - сөрөг.

Байгаль дээр хэзээ ч ижил тэмдгийн цэнэг гарч ирэхгүй, алга болдоггүй . Цэнэгүүд хосоороо харагдана. Эерэг цэнэгийн харагдах байдал нь үргэлж сөрөг цэнэгийн харагдах байдал дагалддаг. Мөн эсрэгээр. Энэ бол цахилгаан цэнэгийг хадгалах хууль юм.Физикийн эерэг цэнэгийг +q эсвэл q гэж тэмдэглэнэ. Сөрөг цэнэг – -q.

Цахилгаан цэнэг гэдэг нь цэнэглэгдсэн биетүүдийн бие биетэйгээ харилцан үйлчлэх шинж чанарыг тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн юм . зүүлтээр хэмжсэн (Ш. Кулоны хүндэтгэлд)

Олж авсан биеийн төлбөр харьцангуй гэдгийг анхаарна уу. Энэ нь харилцан үйлчлэлийн биетүүдийн материалаас хамаарна. Жишээлбэл, шилэнд үрсэн нейлон нь сөрөг цэнэгтэй болно. Харин резинэн дээр түрхвэл эерэг цэнэгтэй болно.

Байгалийн үндсэн хуулиудын нэг бол туршилтаар тогтоосон хууль юмцахилгаан цэнэгийн хадгалалтын хууль .

Тусгаарлагдсан системд бүх биеийн цэнэгийн алгебрийн нийлбэр тогтмол хэвээр байна.

Лабораторийн нийтлэг туршилтанд аэлектрометр – хэвтээ тэнхлэгийг тойрон эргэдэг металл бариул ба заагчаас бүрдэх төхөөрөмж (Зураг 1.1.1). Сумны бариул нь төмөр биеэс тусгаарлагдсан байдаг. Цэнэглэгдсэн бие цахилгаан хэмжигч бариултай хүрэлцэх үед саваа болон заагч дээр ижил тэмдэгтэй цахилгаан цэнэгүүд тархдаг. Цахилгаан түлхэлтийн хүч нь зүүг тодорхой өнцгөөр эргүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд үүгээрээ цахилгаан тоолуурын саваа руу шилжүүлсэн цэнэгийг шүүж болно.

Цэнэглэгдсэн биеэс цахилгаан хэмжигч рүү цэнэгийг шилжүүлэх

Электрометр бол нэлээд бүдүүлэг хэрэгсэл юм; Энэ нь цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүчийг судлах боломжийг олгодоггүй. Тогтмол цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хуулийг анх удаа Францын физикч нээсэн 1785 онд Кулон туршилтууддаа цэнэглэгдсэн бөмбөлгүүдийн таталцлын болон түлхэлтийн хүчийг өөрийн зохион бүтээсэн төхөөрөмж - мушгирах баланс (Зураг 1.1.2) ашиглан хэмжсэн бөгөөд энэ нь туйлын мэдрэмтгий байв. Жишээлбэл, тэнцвэрийн цацрагийг 10 дарааллын хүчний нөлөөн дор 1 ° эргүүлсэн. –9 Н.

Хэмжилт хийх санаа нь хэрэв цэнэглэгдсэн бөмбөгийг яг ижил цэнэггүй бөмбөгтэй шүргэх юм бол эхнийх нь цэнэгийг тэдгээрийн хооронд тэнцүү хуваана гэсэн Кулонбын гайхалтай таамаглал дээр үндэслэсэн юм. Ийнхүү бөмбөгний цэнэгийг хоёр, гурав гэх мэтээр өөрчлөх арга замыг зааж өгсөн. Кулоны туршилтаар хэмжээс нь тэдгээрийн хоорондох зайнаас хамаагүй бага байсан бөмбөг хоорондын харилцан үйлчлэлийг хэмжсэн. Ийм цэнэглэгдсэн биетүүдийг ихэвчлэн нэрлэдэгцэгийн төлбөр .

Олон тооны туршилтууд дээр үндэслэн Кулон дараахь хуулийг бий болгосон.

Хөдөлгөөнгүй цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүч нь цэнэгийн модулиудын бүтээгдэхүүнтэй шууд пропорциональ ба тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ байна.

Материалыг засах

Туршилтыг гүйцэтгэж байна.

Асуудлыг шийдвэрлэх.

1. Бие биенээсээ 3 см зайд байрлах тус бүр нь 10 нС хоёр цэнэг ямар хүчээр харилцан үйлчлэх вэ?

F= k |q1| |q2|/r2 F= 10-3 H

2. 1 мкС ба 10 нС цэнэгүүд бие биенээсээ ямар зайд 9 мН хүчээр харилцан үйлчлэх вэ?

F= k|q1||q2|/r2 r2= k|q1||q2|/F; r= 10 см

Тусгал. Хичээлийн хураангуй.

Бид юу сурсан бэ? Та юу сурсан бэ? Бид хичээлийн зорилгодоо хүрсэн үү? Юу нь хэцүү байсан бэ? Та энэ хичээлээр олж авсан мэдлэгээ амьдралдаа хаана ашиглаж болох вэ?

Гэрийн даалгавар: §§

** “Аянгын мөн чанарыг судалсан анхны судлаачид”, “Цахилгаан биетүүдийн харилцан үйлчлэлийг технологид ашиглах нь” илтгэл бэлтгэх (ялгаатай)

Анги дахь оюутны үйл ажиллагааг үнэлэх