Jeg har nettopp startet videregående, bare for å lande i den vakre verdenen av elektrisitet og magnetisme, jeg har mange spørsmål og dilemmaer, så jeg vil ha litt veiledning Nå videre til spørsmålet.
Jeg har nettopp lest at ladeenheten er coulomb, og at $ 1 \: \ mathrm {C} = 6.25 \ ganger 10 ^ {18} $ elektroner, fordi ladning på ett elektron er $ e = 1.602 × 10 ^ {- 19} $ «C». Dette forvirrer meg som – hvis ladningsmengden er antall elektroner, hva er da betydningen av – ladningsmengden på ett elektron? Hvorfor i coulombs?
Min mulige teori er at siden ladning er materiens egenskap til å samhandle med elektromagnetiske KRAFTER, bør den virkelige definisjonen av ladning være basert på hvor mye kraft den samhandler med. Uansett hvor jeg ser definisjonen av coulomb, får jeg den alltid i ampere og antall elektroner.
Kan noen se forskjellen mellom = antall elektroner – Coulomb og formeldefinisjonen {for eksempel, siden hastighet = avstand / tid, så 1 km / sek = 1 km tilbakelagt på 1 sekund. (denne typen)}?
EDIT – I en lærebok fant jeg at det er gitt at – «1 coulomb er den mengden elektrisk ladning som utøver en kraft på $ 9 × 10 ^ 9 $ på en lik ladning plassert i en avstand på 1 m fra den. Så nå vil jeg vite hvordan dette bestemte nummeret blir nådd hvis det er riktig?
Kommentarer
- Så å si at en coulomb er mengden kostnad som transporteres med $ 1 A $ strøm i $ 1 s $ er ikke tilstrekkelig?
- @ Aaron Stevens plz forklar hvorfor 1e = 1.6 × 10 ^ -19 C?
Svar
Jeg spurte om dette i kommentarene, men jeg vil gå videre og sette dette som et svar.
Fra wikipedia:
Ampere er den konstante strømmen som, hvis den opprettholdes i to rette parallelle ledere med uendelig lengde, med ubetydelig sirkulært tverrsnitt, og plasseres en meter fra hverandre i vakuum, ville produsere mellom disse lederne en kraft lik 2 × 10−7 newton per meter lengde
Fra dette kan vi få definisjonen av coulomb. Det er bare kostnadene som transporteres av en $ 1A $ gjeldende i $ 1s $ .
Selvfølgelig er hvordan vi definerer ladningen til et elektron vilkårlig. Vi kan definere en ny ladningsenhet til å være mengden ladning et elektron bærer, eller mengden ladning $ 10,2 $ elektroner bærer. Vi må bare justere andre enheter i samsvar med dette (for eksempel hvis vi beregner en styrke, må vi enten definere en ny styrkeenhet også, eller vi må inkludere en konvertering i alle formler som involverer styrke for å holde styrkene våre i Newtons. ).
Men hvordan bestemmer vi i første omgang ladningen til elektronet (i nei-enheter)? Det er flere måter, men en som er historisk kjent er oljedråpeeksperimentet. Jeg vil ikke gå inn i detaljene i eksperimentet, du kan se på det på egenhånd, men egentlig, det som ble funnet er at oljedråper med små mengder ladning hadde ladninger som tilsvarer heltallsmultipler av noen verdi av ladning. Det er dette ladningsverdi som er ladningsmengden til elektronet du har oppført.
For å følge med på det redigerte spørsmålet ditt. Størrelsen på coulomb-kraften mellom to ladninger på $ q_1 $ og $ q_2 $ skilte en avstand $ r $ er gitt av $$ F = \ frac {kq_1q_2} {r ^ 2} $$ der $ k = 9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2} $
Hvis $ r = 1m $ og hver kostnad er $ q_1 = q_2 = 1C $ , så er den resulterende kraften $$ F = \ frac {(9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2}) (1C) (1C)} {(1m) ^ 2} = 9 * 10 ^ 9N $$
Kommentarer
- I en lærebok fant jeg at det er uttalt at – " 1 coulomb er den mengden elektrisk ladning som utøver en kraft på 9 × 10 ^ 9 newton på samme ladning plassert i en avstand på 1 m fra den ". Og fra denne definisjonen kan vi enkelt forstå og beregne ladningen til et elektron. Og vi kan også komme til den konklusjonen at for å nå dette tallet er det nesten 6 × 10 ^ 18 elektroner som kreves. Er dette riktig ? Noen tanker?
- @DEEKSHANT ja dette er også riktig
Svar
Vel, ladningsenhet ble definert når folk ikke visste om elektronene og protonene. Elektrisk ladning i disse dager ble antatt å være en kontinuerlig mengde.
I CGS-systemet defineres elektrisk ladning med kraft at to gjenstander med tilsvarende ladning gjelder hverandre i en avstand på 1 cm, noe som er mer fornuftig hvis du bare begynner med elektrostatikk. Du finner definisjonen av elektrisk ladning i denne Wikipedia-artikkelen .
Forresten er ikke ladningen til et elektron den minste ladningen i naturen. Du kan ha 1/3 elektronladning på subatomære partikler.
Kommentarer
- Imidlertid forekommer kvarker bare i slike kombinasjoner at ladningen er et heltall av elektronladninger.