Ik “ben net begonnen met mijn middelbare school, maar belandde in de prachtige wereld van elektriciteit en magnetisme, ik heb veel vragen en dilemmas, dus ik wil wat begeleiding . Nu verder met de vraag.
Ik heb zojuist gelezen dat de eenheid van lading de coulomb is, en dat $ 1 \: \ mathrm {C} = 6.25 \ maal 10 ^ {18} $ elektronen, omdat de lading op één elektron $ e = 1.602 × 10 ^ {- 19} $ “C” is. Dit brengt me in de war omdat – als de hoeveelheid lading het aantal elektronen is, wat is dan de betekenis van – de hoeveelheid lading op één elektron? Waarom in coulombs?
Mijn mogelijke theorie is dat, aangezien lading de eigenschap is van materie om te interageren met elektromagnetische KRACHTEN, de werkelijke definitie van lading gebaseerd zou moeten zijn op de hoeveelheid kracht waarmee het interageert. Maar waar ik de definitie van de coulomb ook zie, ik krijg deze altijd in ampère en het aantal elektronen.
Kan iemand het verschil zien tussen = aantal-elektronen- Coulomb en de formule-definitie {voor Bijvoorbeeld omdat snelheid = afstand / tijd, dus 1 km / sec = 1 km afgelegd in 1 seconde. (this type)}?
EDIT – In een leerboek vond ik dat – “1 coulomb is die hoeveelheid elektrische lading die een kracht uitoefent van $ 9 × 10 ^ 9 $ op een gelijke lading geplaatst op een afstand van 1 m ervan. Dus nu wil ik weten hoe dit specifieke aantal wordt bereikt als het correct is?
Reacties
- Dus zeggen dat een coulomb de hoeveelheid lading is die wordt getransporteerd door $ 1 A $ stroom in $ 1 s $ is niet voldoende?
- @Aaron Stevens leg uit waarom 1e = 1.6 × 10 ^ -19 C?
Antwoord
Ik heb hierom gevraagd in de comments, maar ik zal doorgaan en dit als antwoord plaatsen.
Van wikipedia:
De ampère is die constante stroom die, indien gehandhaafd in twee rechte parallelle geleiders van oneindige lengte, met een verwaarloosbare cirkelvormige doorsnede en een meter van elkaar verwijderd in vacuüm, tussen deze geleiders een kracht zou produceren 2 × 10−7 newton per meter lengte
Hieruit kunnen we de definitie van de coulomb halen. Het is gewoon de hoeveelheid lading die wordt vervoerd door een $ 1A $ stroom in $ 1s $ .
Natuurlijk is hoe we de lading van een elektron definiëren willekeurig. We zouden een nieuwe ladingseenheid kunnen definiëren als de hoeveelheid lading die een elektron draagt, of de hoeveelheid lading $ 10,2 $ elektronen dragen. We zouden alleen andere eenheden dienovereenkomstig moeten aanpassen (als we bijvoorbeeld een kracht zouden berekenen, zouden we ofwel ook een nieuwe krachteenheid moeten definiëren, of we zouden een conversie moeten opnemen in alle formules met kracht om onze krachten in Newton ).
Maar hoe bepalen we in de eerste plaats de lading van het elektron (in nee eenheden)? Er zijn meerdere manieren, maar een die historisch goed bekend is, is het oliedruppelexperiment. Ik ga niet in op de details van het experiment, je kunt dat zelf onderzoeken, maar wat in wezen werd gevonden, is dat oliedruppels met kleine hoeveelheden lading ladingen hadden die gelijk waren aan gehele veelvouden van een bepaalde ladingswaarde. ladingswaarde dat is de ladingshoeveelheid van het elektron dat u hebt vermeld.
Om mee te gaan met uw bewerkte vraag. De grootte van de coulombkracht tussen twee ladingen van $ q_1 $ en $ q_2 $ gescheiden een afstand $ r $ wordt gegeven door $$ F = \ frac {kq_1q_2} {r ^ 2} $$ waarbij $ k = 9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2} $
Als $ r = 1m $ en elke afschrijving is $ q_1 = q_2 = 1C $ , dan is de resulterende kracht $$ F = \ frac {(9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2}) (1C) (1C)} {(1m) ^ 2} = 9 * 10 ^ 9N $$
Reacties
- In een leerboek vond ik dat – " 1 coulomb die hoeveelheid elektrische lading is die een kracht uitoefent van 9 × 10 ^ 9 newtons op een gelijke lading geplaatst op een afstand van 1 m ervan ". En vanuit deze definitie kunnen we de lading van een elektron gemakkelijk begrijpen en berekenen. En we kunnen ook tot de conclusie komen dat om dit aantal te bereiken bijna 6 × 10 ^ 18 elektronen nodig zijn. Is dit correct ? Enige gedachten?
- @DEEKSHANT ja dit is ook correct
Antwoord
Nou, eenheid van lading werd gedefinieerd wanneer mensen niet wisten van de elektronen en protonen. In die tijd werd aangenomen dat elektrische lading een continue hoeveelheid was.
In het CGS-systeem wordt elektrische lading gedefinieerd met behulp van kracht die twee objecten met een equivalente lading op elkaar toepassen op een afstand van 1 cm, wat verstandiger is als je net begint met elektrostatica. Je kunt de definitie van elektrische lading vinden in dit Wikipedia-artikel .
Overigens is de lading van een elektron niet de kleinste hoeveelheid lading in de natuur. Je kunt 1/3 elektronenlading hebben op subatomaire deeltjes.
Opmerkingen
- Quarks komen echter alleen voor in zulke combinaties dat de lading een geheel getal is van elektronenladingen.