Jag har precis börjat min gymnasium, bara för att landa i den vackra världen av elektricitet och magnetism, jag har många frågor och dilemman, så jag vill ha lite vägledning Nu vidare till frågan.
Jag har just läst att laddningsenheten är coulomb och att $ 1 \: \ mathrm {C} = 6.25 \ gånger 10 ^ {18} $ elektroner, eftersom laddningen på en elektron är $ e = 1.602 × 10 ^ {- 19} $ ”C”. Detta förvirrar mig som – om mängden laddning är antalet elektroner, vad betyder då – mängden laddning på en elektron? Varför i coulombs?
Min möjliga teori är att eftersom laddning är materiens egenskap för att interagera med elektromagnetiska KRAFTER, bör den verkliga definitionen av laddning baseras på hur mycket kraft den interagerar med. Men varhelst jag ser definitionen av coulomb, får jag alltid den i ampere och antalet elektroner.
Kan någon se skillnaden mellan = antal elektroner- Coulomb och formeldefinitionen {för exempel, eftersom hastighet = avstånd / tid, så 1 km / sek = 1 km täckt på 1 sekund. (denna typ)}?
EDIT – I en lärobok fann jag att – ”1 coulomb är den mängd elektrisk laddning som utövar en kraft på $ 9 × 10 ^ 9 $ på en lika laddning placerad på 1 m avstånd från den. Så nu vill jag veta hur detta specifika nummer nås om det är korrekt?
Kommentarer
- Så att säga att en coulomb är mängden avgift som transporteras med $ 1 A $ ström i $ 1 s $ räcker inte?
- @ Aaron Stevens plz förklara varför 1e = 1.6 × 10 ^ -19 C?
Svar
Jag frågade om detta i kommentarerna, men jag kommer att fortsätta och sätta detta som ett svar.
Från wikipedia:
Ampere är den konstanta strömmen som, om den upprätthålls i två raka parallella ledare med oändlig längd, med försumbar cirkulär tvärsektion och placeras en meter ifrån varandra i vakuum, skulle ge mellan dessa ledare en kraft lika med 2 × 10−7 newton per meter längd
Från detta kan vi få definitionen av coulomb. Det är bara mängden avgift som transporteras av en $ 1A $ ström i $ 1s $ .
Naturligtvis är hur vi definierar laddningen av en elektron godtycklig. Vi kan definiera en ny laddningsenhet som den mängd laddning en elektron bär, eller den laddningsbelopp $ 10,2 $ elektroner bär. Vi skulle bara behöva justera andra enheter därefter (om vi till exempel beräknar en kraft måste vi antingen också definiera en ny kraftenhet, eller så måste vi inkludera en omvandling i alla formler som involverar kraft för att hålla våra styrkor i Newton ).
Men hur bestämmer vi i första hand elektronens laddning (i nej-enheter)? Det finns flera sätt, men ett som är historiskt känt är oljedroppsexperimentet. Jag kommer inte att gå in på detaljerna i experimentet, du kan titta på det på egen hand, men i huvudsak det som hittades är att oljedroppar med små mängder laddning hade laddningar som är lika med heltal multiplar av något laddningsvärde. Det är detta laddningsvärde som är laddningsbeloppet för elektronen du har listat.
För att följa med din redigerade fråga. Storleken på coulomb-kraften mellan två laddningar av $ q_1 $ och $ q_2 $ separerade ett avstånd $ r $ ges av $$ F = \ frac {kq_1q_2} {r ^ 2} $$ där $ k = 9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2} $
Om $ r = 1m $ och varje avgift är $ q_1 = q_2 = 1C $ , då blir den resulterande kraften $$ F = \ frac {(9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2}) (1C) (1C)} {(1m) ^ 2} = 9 * 10 ^ 9N $$
Kommentarer
- I en lärobok hittade jag att – " 1 coulomb är den mängd elektrisk laddning som utövar en kraft på 9 × 10 ^ 9 newton på lika laddning placerad på ett avstånd av 1 m från den ". Och utifrån denna definition kan vi enkelt förstå och beräkna laddningen för en elektron. Och vi kan också komma till slutsatsen att för att nå detta nummer krävs nästan 6 × 10 ^ 18 elektroner. Är detta rätt ? Några tankar?
- @DEEKSHANT ja det här är också korrekt
Svar
Tja, laddningsenhet definierades när människor inte visste om elektronerna och protonerna. Elektrisk laddning på den tiden antogs vara en kontinuerlig kvantitet.
I CGS-systemet definieras elektrisk laddning med kraft som två objekt med motsvarande laddning applicerar på varandra på ett avstånd av 1 cm, vilket är mer förnuftigt om du bara börjar med elektrostatik. Du hittar definitionen av elektrisk laddning i denna Wikipedia-artikel .
Förresten är laddningen av en elektron inte den minsta laddningen i naturen. Du kan ha 1/3 elektronladdning på subatomära partiklar.
Kommentarer
- Kvarkar förekommer dock bara i sådana kombinationer att laddningen är ett heltal av elektronladdningar.