Właśnie zacząłem liceum, tylko po to, by wylądować w pięknym świecie elektryczności i magnetyzmu, mam wiele pytań i dylematów, więc potrzebuję wskazówek . Przejdźmy teraz do pytania.
Właśnie przeczytałem, że jednostką ładunku jest kulomb i że $ 1 \: \ mathrm {C} = 6,25 \ times 10 ^ {18} $ elektronów, ponieważ ładunek na jednym elektronie wynosi $ e = 1,602 × 10 ^ {- 19} $ „C”. Wprawia mnie to w zakłopotanie, ponieważ – jeśli ilość ładunku jest liczbą elektronów, to jakie jest znaczenie – ilość ładunku na jednym elektronie? Dlaczego w kulombach?
Moją możliwą teorią jest to, że skoro ładunek jest właściwością materii do interakcji z SIŁAMI elektromagnetycznymi, prawdziwa definicja ładunku powinna opierać się na tym, ile siły oddziałuje. Jednak wszędzie tam, gdzie widzę definicję kulomba, zawsze otrzymuję ją w amperach i liczbie elektronów.
Czy ktoś może odróżnić = liczba-elektronów- Coulomb od definicji wzoru {dla na przykład, ponieważ prędkość = odległość / czas, więc 1 km / s = 1 km pokonany w ciągu 1 sekundy. (ten typ)}?
EDYCJA – W podręczniku znalazłem, że – „1 kulomb to taka ilość ładunku elektrycznego, która wywiera siłę 9 $ × 10 ^ 9 $ na równym ładunku umieszczonym w odległości 1 m od niego. Więc teraz chcę wiedzieć, jak osiąga się tę konkretną liczbę, jeśli jest poprawna?
Komentarze
- Mówienie, że kulomb to ilość ładunku przenoszonego przez 1 $ A $ prąd w 1 $ s $ jest niewystarczające?
- @Aaron Stevens plz wyjaśnij, dlaczego 1e = 1.6 × 10 ^ -19 C?
Odpowiedź
Pytałem o to w komentarzach, ale podam to jako odpowiedź.
Z Wikipedii:
Amper jest tym prądem stałym, który utrzymywany w dwóch prostych, równoległych przewodach o nieskończonej długości, o znikomym przekroju kołowym i umieszczonych w próżni w odległości jednego metra od siebie, wytworzyłby między tymi przewodami siłę równą 2 × 10−7 niutonów na metr długości
Z tego możemy otrzymać definicję kulomba. To tylko kwota opłaty, która jest transportowana przez 1 $ w 1 $ .
Oczywiście to, jak definiujemy ładunek elektronu, jest arbitralne. Możemy zdefiniować nową jednostkę ładunku jako ilość ładunku przenoszonego przez elektron lub ilość ładunku 10,2 $ przenoszonych przez elektrony. Musielibyśmy po prostu odpowiednio dostosować inne jednostki (na przykład, gdybyśmy obliczyli siłę, musielibyśmy albo zdefiniować nową jednostkę siły, albo musielibyśmy uwzględnić konwersję we wszelkich formułach obejmujących siłę, aby utrzymać nasze siły w niutonach ).
Ale jak w pierwszej kolejności określić ładunek elektronu (w jednostkach nie)? Jest wiele sposobów, ale jednym z historycznie dobrze znanych jest eksperyment z kroplami oleju. Nie będę wchodzić w szczegóły eksperymentu, możesz przyjrzeć się temu samemu, ale zasadniczo odkryto, że krople oleju z niewielkimi ilościami ładunku mają ładunki równe całkowitym wielokrotnościom pewnej wartości ładunku. wartość ładunku, czyli ilość ładunku elektronu, który podałeś.
Zgodnie z redagowanym pytaniem. Wielkość siły kulombowskiej między dwoma ładunkami $ q_1 $ i $ q_2 $ oddzielone są odległością $ r $ jest określona przez $$ F = \ frac {kq_1q_2} {r ^ 2} $$ gdzie $ k = 9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2} $
Jeśli $ r = 1 mln $ i każda opłata wynosi $ q_1 = q_2 = 1C $ , to wynikowa siła to $$ F = \ frac {(9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2}) (1C) (1C)} {(1m) ^ 2} = 9 * 10 ^ 9N $$
Komentarze
- W podręczniku, który znalazłem, jest napisane, że – " 1 kulomb to ilość ładunku elektrycznego, która wywiera siłę 9 × 10 ^ 9 niutonów na równym ładunku umieszczonych w odległości 1 m od niego ". Z tej definicji możemy łatwo zrozumieć i obliczyć ładunek elektronu. Możemy również dojść do wniosku, że do osiągnięcia tej liczby potrzeba prawie 6 × 10 ^ 18 elektronów. Czy to jest poprawne ? Jakieś przemyślenia?
- @DEEKSHANT tak, to też jest poprawne
Odpowiedź
Cóż, Jednostka ładunku została zdefiniowana, gdy ludzie nie wiedzieli o elektronach i protonach. Uważano, że ładunek elektryczny w tamtych czasach był ilością ciągłą.
W systemie CGS ładunek elektryczny jest definiowany za pomocą siły, z jaką dwa obiekty o równoważnym ładunku przykładają się do siebie w odległości 1 cm, co jest bardziej sensowne, jeśli dopiero zaczynasz od elektrostatyki. Definicję ładunku elektrycznego można znaleźć w tym artykule w Wikipedii .
Nawiasem mówiąc, ładunek elektronu nie jest najmniejszą ilością ładunku w naturze. Możesz mieć ładunek 1/3 elektronu na cząstkach subatomowych.
Komentarze
- Jednak kwarki występują tylko w takich kombinacjach, że ładunek jest liczbą całkowitą ładunków elektronowych.