Tocmai mi-am început liceul, doar pentru a ateriza în frumoasa lume a electricității și magnetismului, am multe întrebări și dileme, așa că vreau niște îndrumări . Acum trecem la întrebare.
Tocmai am citit că unitatea de încărcare este coulombul și că $ 1 \: \ mathrm {C} = 6,25 \ times 10 ^ {18} $ electroni, deoarece încărcarea pe un electron este $ e = 1.602 × 10 ^ {- 19} $ „C”. Acest lucru mă încurcă ca – dacă cantitatea de încărcare este numărul de electroni, atunci ce înseamnă – cantitatea de încărcare pe un electron? De ce în coulombi?
Teoria mea posibilă este că, din moment ce sarcina este proprietatea materiei de a interacționa cu FORȚELE electromagnetice, definiția reală a sarcinii ar trebui să se bazeze pe câtă forță cu care interacționează. Cu toate acestea, oriunde văd definiția coulombului, o obțin întotdeauna în amperi și în numărul de electroni.
Poate cineva să facă diferența dintre = numărul de electroni- Coulomb și definiția formulei {pentru de exemplu, deoarece Viteza = Distanță / Timp, deci, 1 km / sec = 1 km parcurși într-o secundă. (acest tip)}?
EDIT – Într-un manual am constatat că – „1 coulomb este acea cantitate de încărcare electrică care exercită o forță de 9 $ × 10 ^ 9 $ pe o încărcare egală plasată la o distanță de 1 m de ea. Deci, acum vreau să știu cum se ajunge la acest număr, dacă este corect?
Comentarii
- Deci, a spune că un coulomb este suma taxată transportată cu 1 $ A $ curent în $ 1 s $ nu este suficient?
- @Aaron Stevens plz explicați de ce 1e = 1.6 × 10 ^ -19 C?
Răspuns
Am întrebat despre asta în comentarii, dar voi continua și voi pune acest lucru ca răspuns.
Din Wikipedia:
Amperul este acel curent constant care, dacă este menținut în doi conductori paraleli drepți de lungime infinită, cu secțiune circulară neglijabilă și plasat la un metru distanță în vid, ar produce între acești conductori o forță egală cu 2 × 10−7 newtoni pe metru de lungime
De aici putem obține definiția coulombului. Este doar cantitatea de taxă transportată de un curent $ 1A $ în $ 1s $ .
Desigur, modul în care definim sarcina unui electron este arbitrar. Am putea defini o nouă unitate de încărcare pentru a fi cantitatea de încărcare pe care o transportă un electron sau cantitatea de sarcină pe care o transportă 10,2 $ $ electroni. Ar trebui doar să ajustăm alte unități în consecință (de exemplu, dacă am calcula o forță, ar trebui fie să definim și o nouă unitate de forță, fie ar trebui să includem o conversie în orice formulă care implică forța pentru a ne menține forțele în Newtoni ).
Dar cum putem determina sarcina electronului (în unități nay) în primul rând? Există mai multe moduri, dar una care este bine cunoscută istoric este experimentul picăturii de petrol. Nu voi intra în detaliile experimentului, puteți analiza singur, dar, în esență, ceea ce s-a constatat este că picăturile de ulei cu cantități mici de sarcină aveau sarcini egale cu multipli întregi ai unei anumite valori a sarcinii. valoarea de încărcare, care este suma de încărcare a electronului pe care l-ați enumerat.
Pentru a merge împreună cu întrebarea dvs. editată. Magnitudinea forței de coulomb între două încărcări de $ q_1 $ și $ q_2 $ separate o distanță $ r $ este dată de $$ F = \ frac {kq_1q_2} {r ^ 2} $$ unde $ k = 9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2} $
Dacă $ r = 1m $ și fiecare taxă este $ q_1 = q_2 = 1C $ , atunci forța rezultată este $$ F = \ frac {(9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2}) (1C) (1C)} {(1m) ^ 2} = 9 * 10 ^ 9N $$
Comentarii
- Într-un manual am constatat că se spune că – " 1 coulomb este acea cantitate de încărcare electrică care exercită o forță de 9 × 10 ^ 9 newtoni pe o sarcină egală plasată la o distanță de 1 m de ea ". Și din această definiție putem înțelege și calcula cu ușurință sarcina unui electron. Și, de asemenea, putem ajunge la concluzia că pentru a ajunge la acest număr sunt necesari aproape 6 × 10 ^ 18 electroni. Este corect? Ai vreun gând?
- @DEEKSHANT da, acest lucru este, de asemenea, corect.
Răspuns
Ei bine, unitatea de încărcare a fost definită atunci când oamenii nu știau despre electroni și protoni. În acele zile, încărcătura electrică se credea a fi o cantitate continuă.
În sistemul CGS, sarcina electrică este definită folosind forța pe care două obiecte cu sarcină echivalentă se aplică reciproc la o distanță de 1 cm, ceea ce este mai sensibil dacă începeți doar cu electrostatice. Puteți găsi definiția sarcinii electrice în din acest articol Wikipedia .
Apropo, sarcina unui electron nu este cea mai mică cantitate de sarcină din natură. Puteți avea o încărcare de 1/3 de electroni pe particulele subatomice.
Comentarii
- Cu toate acestea, quark-urile apar doar în astfel de combinații încât încărcarea este un număr întreg a sarcinilor electronice.