Ich habe gerade meine Highschool begonnen, nur um in der wunderschönen Welt der Elektrizität und des Magnetismus zu landen. Ich habe viele Fragen und Dilemmata, daher möchte ich eine Anleitung Nun zur Frage.
Ich habe gerade gelesen, dass die Ladungseinheit das Coulomb ist und dass $ 1 \: \ mathrm {C} = 6.25 \ times 10 ^ {18} $ Elektronen, da die Ladung eines Elektrons $ e = 1.602 × 10 ^ {- 19} $ „C“ ist. Dies verwirrt mich als – wenn die Ladungsmenge die Anzahl der Elektronen ist, was bedeutet dann – Ladungsmenge auf einem Elektron? Warum in Coulomb?
Meine mögliche Theorie ist, dass, da Ladung die Eigenschaft der Materie ist, mit elektromagnetischen Kräften zu interagieren, die tatsächliche Definition von Ladung darauf basieren sollte, mit wie viel Kraft sie interagiert. Wo immer ich die Definition des Coulomb sehe, bekomme ich sie immer in Ampere und der Anzahl der Elektronen.
Kann jemand den Unterschied zwischen = Anzahl der Elektronen – Coulomb und der Formeldefinition {für Beispiel: Da Geschwindigkeit = Entfernung / Zeit, also 1 km / s = 1 km in 1 Sekunde zurückgelegt. (dieser Typ)}?
BEARBEITEN – In einem Lehrbuch wurde festgestellt, dass – „1 Coulomb die Menge an elektrischer Ladung ist, die eine Kraft von $ 9 ausübt × 10 ^ 9 $ bei gleicher Ladung in einem Abstand von 1 m. Jetzt möchte ich wissen, wie diese bestimmte Zahl erreicht wird, wenn sie korrekt ist?
Kommentare
- Wenn Sie also sagen, dass ein Coulomb die Menge an Ladung ist, die von $ 1 A $ Strom in $ 1 s $ transportiert wird, reicht dies nicht aus?
- @Aaron Stevens plz erklären Sie, warum 1e = 1.6 × 10 ^ -19 C?
Antwort
Ich habe in den Kommentaren danach gefragt, aber ich werde dies als Antwort angeben.
Aus Wikipedia:
Das Ampere ist der konstante Strom, der, wenn er in zwei geraden parallelen Leitern unendlicher Länge mit vernachlässigbarem Kreisquerschnitt gehalten und im Vakuum einen Meter voneinander entfernt angeordnet wird, zwischen diesen Leitern eine Kraft von gleich erzeugt 2 × 10−7 Newton pro Meter Länge
Daraus können wir die Definition des Coulomb ableiten. Es ist nur der Ladungsbetrag, der von einem $ 1A $ Strom in $ 1s $ transportiert wird.
Natürlich ist es beliebig, wie wir die Ladung eines Elektrons definieren. Wir könnten eine neue Ladungseinheit als die Ladungsmenge definieren, die ein Elektron trägt, oder als die Ladungsmenge, die $ 10,2 $ Elektronen tragen. Wir müssten nur andere Einheiten entsprechend anpassen (wenn wir beispielsweise eine Kraft berechnen würden, müssten wir entweder auch eine neue Krafteinheit definieren, oder wir müssten eine Umrechnung in alle Kraftformeln aufnehmen, um unsere Kräfte in Newton zu halten ).
Aber wie bestimmen wir überhaupt die Ladung des Elektrons (in Nein-Einheiten)? Es gibt mehrere Möglichkeiten, aber eine, die historisch bekannt ist, ist das Öltropfenexperiment. Ich werde nicht auf die Details des Experiments eingehen, Sie können dies selbst untersuchen, aber im Wesentlichen wurde festgestellt, dass Öltropfen mit kleinen Ladungsmengen Ladungen hatten, die ganzzahligen Vielfachen eines Ladungswerts entsprachen. Dies ist es Ladungswert, der die Ladungsmenge des von Ihnen aufgelisteten Elektrons ist.
Passend zu Ihrer bearbeiteten Frage. Die Größe der Coulomb-Kraft zwischen zwei Ladungen von $ q_1 $ und $ q_2 $ trennten einen Abstand $ r $ ist gegeben durch $$ F = \ frac {kq_1q_2} {r ^ 2} $$ wobei $ k = 9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2} $
Wenn $ r = 1 m $ und jede Gebühr ist $ q_1 = q_2 = 1C $ , dann ist die resultierende Kraft $$ F = \ frac {(9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2}) (1C) (1C)} {(1m) ^ 2} = 9 * 10 ^ 9N $$
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- In einem Lehrbuch wurde festgestellt, dass – " 1 Coulomb die Menge an elektrischer Ladung ist, die eine Kraft von 9 ausübt × 10 ^ 9 Newton bei gleicher Ladung in einem Abstand von 1 m davon ". Und aus dieser Definition können wir die Ladung eines Elektrons leicht verstehen und berechnen. Und wir können auch zu dem Schluss kommen, dass fast 6 × 10 ^ 18 Elektronen erforderlich sind, um diese Zahl zu erreichen. Ist das richtig ? Irgendwelche Gedanken?
- @DEEKSHANT Ja, das ist auch richtig.
Antwort
Nun, Die Ladungseinheit wurde definiert, wenn die Menschen nichts über die Elektronen und Protonen wussten. Damals wurde angenommen, dass die elektrische Ladung eine kontinuierliche Menge ist.
Im CGS-System wird die elektrische Ladung durch Kraft definiert, bei der zwei Objekte mit äquivalenter Ladung in einem Abstand von 1 cm aufeinander einwirken. Dies ist sinnvoller, wenn Sie gerade erst mit der Elektrostatik beginnen. Die Definition der elektrischen Ladung finden Sie in in diesem Wikipedia-Artikel .
Übrigens ist die Ladung eines Elektrons nicht die kleinste Ladungsmenge in der Natur. Sie können 1/3 Elektronenladung auf subatomaren Teilchen haben.
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- Quarks treten jedoch nur in solchen Kombinationen auf, dass die Ladung eine ganzzahlige Zahl ist von Elektronenladungen.