Jeg har lige startet min gymnasium, kun for at lande i den smukke verden af elektricitet og magnetisme, jeg har mange forespørgsler og dilemmaer, så jeg vil have lidt vejledning Nu videre til spørgsmålet.
Jeg har lige læst, at ladeaggregatet er coulomb, og at $ 1 \: \ mathrm {C} = 6.25 \ gange 10 ^ {18} $ elektroner, fordi opladning på en elektron er $ e = 1.602 × 10 ^ {- 19} $ “C”. Dette forvirrer mig som – hvis ladningsmængden er antallet af elektroner, hvad er så betydningen af – ladningsmængden på en elektron? Hvorfor i coulombs?
Min mulige teori er, at da ladning er materiens egenskab til at interagere med elektromagnetiske KRAFTER, skal den reelle definition af ladning baseres på, hvor meget kraft den interagerer med. Uanset hvor jeg ser definitionen af coulomb, får jeg den altid i ampere og antallet af elektroner.
Kan nogen se forskellen mellem = antal elektroner – Coulomb og formeldefinitionen {for eksempel, da hastighed = afstand / tid, så 1 km / sek = 1 km dækket i 1 sekund. (denne type)}?
EDIT – I en lærebog fandt jeg, at det er givet – “1 coulomb er den mængde elektrisk ladning, der udøver en kraft på $ 9 × 10 ^ 9 $ på en lige stor ladning placeret i en afstand af 1 m fra det. Så nu vil jeg vide, hvordan dette specifikke nummer nås, hvis det er korrekt?
Kommentarer
- Så at sige, at en coulomb er den mængde gebyr, der transporteres med $ 1 A $ strøm i $ 1 s $ er ikke tilstrækkelig?
- @ Aaron Stevens plz forklar hvorfor 1e = 1.6 × 10 ^ -19 C?
Svar
Jeg spurgte om dette i kommentarerne, men jeg vil fortsætte og sætte dette som et svar.
Fra wikipedia:
Amperen er den konstante strøm, som, hvis den opretholdes i to lige parallelle ledere med uendelig længde, med ubetydeligt cirkulært tværsnit og placeres en meter fra hinanden i vakuum, ville producere mellem disse ledere en kraft lig med 2 × 10−7 newton pr. Meter længde
Fra dette kan vi få definitionen af coulomb. Det er bare det gebyr, der transporteres af en $ 1A $ , der er i $ 1s $ .
Selvfølgelig er det vilkårligt, hvordan vi definerer ladningen af en elektron. Vi kunne definere en ny ladningsenhed til at være den mængde ladning, som en elektron bærer, eller mængden af ladning $ 10,2 $ elektroner bærer. Vi bliver bare nødt til at justere andre enheder i overensstemmelse hermed (for eksempel, hvis vi beregner en kraft, bliver vi enten nødt til at definere en ny styrkeenhed også, eller vi bliver nødt til at inkludere en konvertering i alle formler, der involverer styrke for at holde vores styrker i Newtons
Men hvordan bestemmer vi elektronens ladning (i nej-enheder) i første omgang? Der er flere måder, men en, der historisk er kendt, er oliedråbeeksperimentet. Jeg vil ikke gå ind i detaljerne i eksperimentet, du kan se på det alene, men i det væsentlige blev det fundet, at oliedråber med små mængder af ladning havde afgifter svarende til heltal multipla af en vis værdi af ladning. Det er dette ladningsværdi, der er ladningsmængden for det elektron, du har angivet.
For at gå sammen med dit redigerede spørgsmål. Størrelsen af coulomb-kraften mellem to ladninger på $ q_1 $ og $ q_2 $ adskilt en afstand $ r $ er givet af $$ F = \ frac {kq_1q_2} {r ^ 2} $$ hvor $ k = 9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2} $
Hvis $ r = 1m $ og hver afgift er $ q_1 = q_2 = 1C $ , så er den resulterende kraft $$ F = \ frac {(9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2}) (1C) (1C)} {(1m) ^ 2} = 9 * 10 ^ 9N $$
Kommentarer
- I en lærebog fandt jeg, at det er angivet, at – " 1 coulomb er den mængde elektrisk ladning, der udøver en kraft på 9 × 10 ^ 9 newton på en lige ladning placeret i en afstand på 1 m fra den ". Og ud fra denne definition kan vi let forstå og beregne ladningen af en elektron. Og også kan vi komme til den konklusion, at for at nå dette antal kræves næsten 6 × 10 ^ 18 elektroner. Er dette korrekt ? Har du nogen tanker?
- @DEEKSHANT ja dette er også korrekt
Svar
Nå, ladningsenhed blev defineret, når folk ikke vidste om elektronerne og protonerne. Elektrisk opladning i disse dage blev anset for at være en kontinuerlig mængde.
I CGS-systemet defineres elektrisk ladning ved hjælp af kraft, at to genstande med tilsvarende ladning gælder for hinanden i en afstand på 1 cm, hvilket er mere fornuftigt, hvis du lige starter med elektrostatik. Du kan finde definitionen af elektrisk ladning i denne Wikipedia-artikel .
Forresten er opladningen af en elektron ikke den mindste mængde opladning i naturen. Du kan have 1/3 elektronladning på subatomære partikler.
Kommentarer
- Kvarker forekommer dog kun i sådanne kombinationer, at ladningen er et heltal af elektronladninger.