Elektrik yükü- cisimlərin elektromaqnit qarşılıqlı təsirinin intensivliyini xarakterizə edən fiziki kəmiyyət. Elektrik yükünün özü mövcud deyil; onun daşıyıcısı yalnız maddənin zərrəsi ola bilər.
Əsas xüsusiyyətlər
1. İkilik: Təbiətdə yüklər dəf edən, əks yüklər cəzb edən kimi iki işarəli yük var. Bu baxımdan şərti ittihamlar müsbət və mənfi bölünür.
İpək və ya kağıza sürtülmüş şüşə çubuğun malik olduğu yük müsbət adlanır.
Mənfi - xəz və ya yuna sürtülmüş kəhrəba və ya ebonit çubuğunun sahib olduğu yük.
2. Kvantlaşdırma: Fiziki kəmiyyət yalnız müəyyən diskret qiymətlər alırsa, ona kvantlaşdırılmış (diskret) deyilir. Təcrübə göstərir ki, istənilən elektrik yükü kvantlaşdırılır, yəni. elementar yüklərin tam ədədindən ibarətdir.
burada =1,2,...tam; e =1,6·1 -19 C - elementar yük.
Elektron ən kiçik (elementar) mənfi yükə malikdir, proton müsbət yükə malikdir.
1 kulon dirijordan keçərkən bir saniyədə onun kəsişməsindən keçən yükdür. D.C. bir amper.
3. Şarjın qorunması.
Elektrik yükləri yalnız cüt-cüt yoxa çıxa və yenidən görünə bilər. Hər bir belə cütdə yüklər miqyasına görə bərabər, işarəsi isə əksinədir. Məsələn, bir elektron və bir pozitron görüşdükləri zaman məhv olurlar, yəni. neytral g - fotonlara çevrilir və –e və +e yükləri yox olur. Cüt istehsal adlanan proses zamanı sahəyə g fotonu daxil olur atom nüvəsi, bir cüt hissəciyə, elektron və pozitrona çevrilir və +e və –e yükləri yaranır.
Yükün saxlanması qanunu: təcrid olunmuş sistemdə yüklərin cəbri cəmi sistem daxilindəki bütün dəyişikliklər üçün sabit qalır.
Təcrid olunmuş xarici mühitlə yük mübadiləsi aparmayan cisimlər sistemidir.
4. İnvariantlıq müxtəlif inertial istinad sistemlərinə yüklənir.
Təcrübə göstərir ki, yükün böyüklüyü yüklənmiş cismin hərəkət sürətindən asılı deyil. Müxtəlif inertial hesabat çərçivələrində ölçülən eyni yük eynidir.
5. Aşqarlıq: .
Yüklərin təsnifatı.
Yüklənmiş cismin ölçüsündən asılı olaraq, yüklər nöqtə və uzadılmışlara bölünür.
· Nöqtə yükü bu problemin şərtlərində ölçüləri nəzərə alınmayan yüklü cisimdir.
· Genişləndirilmiş, bu problemin şərtlərində ölçüləri diqqətdən kənarda qalmayan bir cismin yüküdür. Uzadılmış yüklər xətti, səthi və həcminə bölünür.
Xarici elektrikin təsiri altında tarazlıq vəziyyətinə nisbətən sürüşmə qabiliyyəti ilə. sahələr, ittihamlar şərti olaraq sərbəst, bağlı və kənar bölünür.
Pulsuz xarici elektrikin təsiri altında bədəndə sərbəst hərəkət edə bilən yüklər adlanır. sahələr.
Əlaqədar elektrik cərəyanının təsiri altında olan dielektrik molekulların bir hissəsi olan yüklər adlanır. sahələr yalnız tarazlıq vəziyyətindən keçə bilər, lakin molekulu tərk edə bilməz.
Üçüncü tərəf dielektrik üzərində yerləşən, lakin onun molekullarının bir hissəsi olmayan yüklər adlanır.
Nöqtə yükləri arasında qarşılıqlı təsir qüvvəsini tənzimləyən qanun eksperimental olaraq 1785-ci ildə yaradılmışdır. Kulon.
Coulomb qanunu: iki stasionar nöqtə yükü arasında qarşılıqlı təsir qüvvəsi yüklərə düz mütənasibdir, onlar arasındakı məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir, yükləri birləşdirən düz xətt boyunca istiqamətlənir və onların yerləşdiyi mühitdən asılıdır.
burada q 1, q 2 - yük dəyərləri; r - yüklər arasındakı məsafə;
8.85 1 -12 C 2 / (N m 2) - elektrik sabiti,
e - mühitin dielektrik davamlılığıdır.
Maddənin dielektrik davamlılığı müəyyən bir dielektrikdəki yüklər arasındakı qarşılıqlı təsir qüvvəsinin vakuumdakından neçə dəfə az olduğunu göstərir, vakuum = 1, ölçüsüz bir kəmiyyətdir.
Bu zəifləmənin səbəbini dielektriklə əhatə olunmuş yüklü bir kürə üzərində düşünərək izah edək. Topun sahəsi dielektrik molekullarını istiqamətləndirir və topa bitişik olan dielektrik səthində mənfi bağlı yüklər görünür.
Dielektrikin istənilən nöqtəsindəki sahə iki əks yüklü kürə tərəfindən yaradılacaq: topun müsbət yüklü səthi və ona bitişik mənfi yüklü dielektrik səthi, bağlı yüklər sahəsi isə sərbəst yüklər sahəsindən çıxarılır və ümumi sahə bir topun sahəsindən daha zəif olacaq.
1. Gərginlik elektrostatik sahə. Elektrik sahələrinin superpozisiya prinsipi. Vektor axını.
Hər hansı bir yük ətrafdakı məkanın xüsusiyyətlərini dəyişdirir - onda elektrik sahəsi yaradır.
Elektrik sahəsi elektrik yüklərini əhatə edən maddənin mövcudluq formalarından biridir. Bu sahə özünü hər hansı bir nöqtədə yerləşdirilmiş elektrik yükünün qüvvənin təsiri altında olmasında göstərir.
Elektrik sahəsi anlayışı elmə 30-cu illərdə daxil edilmişdir il XIXəsrdə ingilis alimləri Maykl Faradeyin.
Faradeyə görə, hər bir elektrik yükü onun yaratdığı elektrik sahəsi ilə əhatə olunur, ona görə də belə bir yük bəzən mənbə yükü adlanır. Mənbə yükü sahəsinin öyrənildiyi yük sınaq yükü adlanır.
Sınaq yükünə təsir edən qüvvənin verilmiş nöqtədə sahəni xarakterizə etməsi üçün; Test ödənişi bir nöqtə yükü olmalıdır.
Nöqtə yükü Bu problemin şəraitində ölçüləri laqeyd edilə bilən yüklü bir cisim adlanır, yəni. ölçüləri qarşılıqlı əlaqədə olduğu digər cisimlərə olan məsafələrlə müqayisədə kiçikdir. Bu halda sınaq yükünün öz elektrik sahəsi o qədər kiçik olmalıdır ki, mənbə yükünün sahəsini dəyişməsin. Yüklənmiş cismin ölçüsü nə qədər kiçik olarsa və mənbə yükünün sahəsi ilə müqayisədə öz sahəsi nə qədər zəif olarsa, bu yüklənmiş cisim sınaq yükü şərtini bir o qədər dəqiq ödəyir.
Elektrik sahəsi c = 3·1 8 sürəti ilə vakuumda yayılır.
Stasionar elektrik yüklərinin sahəsi elektrostatikdir.
Test yükündən istifadə edərək, stasionar yükün yaratdığı sahəni - mənbəni araşdırırıq.
Sahənin müəyyən bir nöqtəsində sınaq yükünə təsir edən qüvvə sınaq yükünün ölçüsündən asılıdır. Fərqli sınaq yükləri götürsək, sahənin müəyyən bir nöqtəsində onlara təsir edən qüvvə fərqli olacaqdır.
Bununla belə, qüvvənin sınaq yükünün böyüklüyünə nisbəti sabit qalır və sahənin özünü xarakterizə edir. Bu nisbət müəyyən bir nöqtədə elektrik sahəsinin gücü adlanır.
Elektrik sahəsinin gücü sahənin müəyyən nöqtəsində vahid müsbət sınaq yükü üzərində sahənin təsir etdiyi qüvvəyə ədədi olaraq bərabər olan və bu qüvvə ilə koordinatlı vektor kəmiyyətidir.
İntensivlik sahənin əsas xarakteristikasıdır və sahəni onun hər bir nöqtəsində böyüklük və istiqamətdə tam xarakterizə edir.
Nöqtə yükünün sahə gücü.
Coulomb qanununa görə
= 
bu yükdən r məsafədə olan nöqtə yükünün elektrik sahəsinin gücüdür.
Sözdə güc xətlərinin və ya gərginlik xətlərinin şəklini istifadə edərək elektrik sahəsini qrafik şəkildə təsvir etmək rahatdır.
Gərginlik xətti hər nöqtədəki tangensi həmin nöqtədəki gərginlik vektoru ilə istiqamətdə üst-üstə düşən xəttdir.
Stasionar yüklərin yaratdığı sahə gücü xətləri həmişə yüklərdə (yaxud sonsuzda) başlayır və bitir və heç vaxt bağlanmır. Daha güclü bir sahə daha sıx aralıqlı gərginlik xətləri ilə təmsil olunur. Xətlərin sıxlığı elə seçilir ki, xətlərə perpendikulyar olan sahənin vahid səthini deşən xətlərin sayı bərabər olsun. ədədi dəyər vektor Gərginlik xətləri heç vaxt kəsişmir, çünki... onların kəsişməsi eyni nöqtədə sahənin gücü vektorunun iki fərqli istiqamətini ifadə edərdi ki, bu da məntiqli deyil.
Bütün nöqtələrdə intensivliyin eyni böyüklükdə və eyni istiqamətdə olduğu sahəyə homojen deyilir. Belə bir sahədə qüvvə xətləri paraleldir və onların sıxlığı hər yerdə eynidir, yəni. bir-birindən eyni məsafədə yerləşirlər.
Superpozisiya prinsipi.
Müəyyən bir nöqtədə elektrik sahəsi bir neçə yük tərəfindən yaradılırsa, nəticədə yaranan sahənin gücü hər bir yükün ayrı-ayrılıqda yaratdığı sahə güclərinin vektor cəminə bərabərdir.
Superpozisiya prinsipi çox güclü sahələrə qədər etibarlı olan eksperimental bir faktdır. Eyni qanuna görə, təkcə statik deyil, həm də sürətlə dəyişən elektromaqnit sahələri əmələ gəlir
Vektor sahəsində S səthi ilə məhdudlaşan müəyyən həcmi seçək. Bu səthi elementar ölçü sahələrinə bölək .
İstiqamətləndirilmiş səth elementi nəzərə alına bilər. Səthin yönəldilmiş elementi uzunluğu elementin sahəsinə bərabər olan və istiqaməti bu elementin normal istiqaməti ilə üst-üstə düşən bir vektordur. Qapalı səth üçün səthin xarici normalı alınır. İstiqamət seçimi ixtiyari (şərti) olduğundan, o, ya saytdan bir istiqamətə, ya da digər istiqamətə yönəldilə bilər, bu, həqiqi vektor deyil, psevdovektordur;
İstiqamətli səth elementi,
Elementar səth.
Elementar səthdən gərginlik vektorunun axını dSçağırdı nöqtəli məhsul
burada a vektorlar arasındakı bucaqdır,
E n - normal istiqamətə proyeksiya.
S səthinin bölündüyü bütün elementar sahələr üzrə axınları yekunlaşdıraraq, S səthindən vektor axını əldə edirik.
S səthindən vektorun axını inteqraldır
Qapalı səth üçün.
Vektor axını cəbri kəmiyyətdir:
Vahid sahə üçün
 |
Gərginlik vektorunun axınına aydın həndəsi şərh verilə bilər: ədədi olaraq verilmiş səthi keçən gərginlik xətlərinin sayına bərabərdir.
2. Vektor axını üçün Qauss teoremi və onun vakuumda uzadılmış yüklərin sahələrini hesablamaq üçün tətbiqi.
Nöqtə yükünün sahə gücünü bilməklə və superpozisiya prinsipindən istifadə etməklə bir neçə nöqtə yükünün yaratdığı sahə gücünü hesablamaq olar. Bununla belə, uzadılmış yüklər üçün superpozisiya prinsipinin tətbiqi çətindir. Uzadılmış yüklərin yaratdığı sahələrin hesablanması üsulu 19-cu əsrin əvvəllərində alman alimi Qauss tərəfindən təklif edilmişdir.
Vakuumda elektrostatik sahə üçün Qauss teoremi.
Vakuumda nöqtə yükünün sahəsini nəzərdən keçirək və səthdən keçən kürənin radiusunu hesablayaq
Kürənin səthinin istənilən nöqtəsində sahənin gücü
TƏrif
Şarj edin, daha doğrusu elektrik yüklü elektromaqnit qarşılıqlı təsirini təyin edən fiziki kəmiyyətdir.
Elektrik yükü q hərfi ilə işarələnir. Yüklər müsbət və mənfi bölünür. Eyni işarənin yükləri itələyici qüvvələr yaşayır. Əks işarələrin yükləri cəlb edir.
R.Milkanın təcrübələrində göstərilmişdir ki, elektrik yükü - diskret kəmiyyət. Hər hansı bir cismin yükü elementar yükün (elektron yükünün) qatına bərabər olan tam qiymətdir;
burada n tam ədəddir.
Beynəlxalq Vahidlər (SI) sistemində yük vahidi kulondur. Bu törəmə vahiddir. Bir kulon, bir saniyədə 1 amper cərəyanda keçiricinin en kəsiyindən keçən elektrik yüküdür.
Şarj elektromaqnetizmlə əlaqəli çox sayda düsturda tapılır. Əsas olanları qeyd edək.
Yükün saxlanması qanunu
Yükün saxlanması qanunu təbiətin əsas qanunudur. Onun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, istənilən qapalı sistemdə bu sistemdə hər hansı bir prosesin həyata keçirilməsi zamanı yüklərin cəbri cəmi dəyişməz qalır:
Cismin elektrik yükünün böyüklüyü istinad sisteminin seçilməsindən və bədənin hərəkət növündən (istirahətindən) asılı deyildir. Başqa sözlə, elektrik yükü nisbi dəyişməz bir kəmiyyətdir.
Maddənin növünün (keçirici, dielektrik) müəyyən edilməsi maddədə sərbəst yüklərin konsentrasiyası ilə bağlıdır.
Coulomb qanunu
Elektrostatikanın əsas qanunlarından biri məşhur Kulon qanunudur. O, stasionar nöqtə yüklərinin qarşılıqlı təsirini təsvir edir. Bu qanun 1785-ci ildə C. Coulomb tərəfindən təklif edilmişdir.
Nöqtəli yük, yükləri olan digər cisimlərə olan məsafələrlə müqayisədə ölçüləri nəzərə alınmayan yüklü bir cisimdir. Nöqtə yükü fiziki abstraksiyadır.
Riyazi formada Coulomb qanunu aşağıdakı kimi yazılır:
Yükün yükə təsir etdiyi qüvvə və birləşdirən radius vektorudur; r - nəzərdən keçirilən yüklər arasındakı məsafə (vektor modulu). Bu halda, yükün yanından bir qüvvə qüvvəyə bərabərdir, lakin istiqaməti əksinədir; - elektrik sabiti; - sözügedən yüklərin yerləşdiyi maddənin dielektrik keçiriciliyi. (3) formasındakı qanun beynəlxalq vahidlər sistemi (SI) üçün yazılmışdır.
Nöqtə yük sahəsinin gücü
Sahənin gücü Coulomb qüvvəsinə () aşağıdakı kimi bağlıdır:
baxılan nöqtəyə qoyulduqda sahənin güclə təsir etdiyi sınaq yükünün böyüklüyü haradadır.
Sabit nöqtə yüklü cisim öz ətrafında elektrostatik sahə yaradır ki, onun intensivliyi () bu cismin yükünün (q) miqdarı ilə bağlıdır:
Yükdən sahənin nəzərdən keçirildiyi nöqtəyə çəkilmiş radius vektoru. Müsbət yüklər sahənin mənbəyidir, mənfi yüklər isə lavabolardır.
Nöqtə yük sahəsinin potensialı
Sahəsi yaradan yükdən r məsafədə yerləşən müəyyən bir nöqtədə nöqtə yükü (q) yaradan elektrik sahəsinin potensialı () bərabərdir:
Elektrostatik sahədə işləmək
Yükü (q) potensiallı sahə nöqtəsindən potensiallı nöqtəyə köçürərkən elektrostatik sahə qüvvələrinin gördüyü işi belə hesablamaq olar:
Cari güc və yük
Cari yüklü hissəciklərin nizamlı hərəkətidir. Bu vəziyyətdə cari güc aşağıdakı kimi tapılır:
bir müddət ərzində məsul dəyişiklik haradadır.
Problemin həlli nümunələri
NÜMUNƏ 1
| Məşq edin | Elektrik sahəsi iki nöqtə yükü ilə yaradılır, onların böyüklükləri başlıq="Rendered by QuickLaTeX.com) ilə bərabərdir." height="16" width="51" style="vertical-align: -4px;"> и . Расстояние между этими зарядами равно . Какой будет напряженность поля в точке, которая находится посередине между этими зарядами? !} |
| Həll | Gəlin rəsm çəkək. A nöqtəsində müsbət yük yaradan sahənin gücü bu yükdən sağa doğru yönəldilir (şək. 1-ə baxın). Mənfi yükün yaratdığı sahə gücü eyni istiqamətə yönəldilmişdir, buna görə də A nöqtəsində yaranan sahə gücü aşağıdakı kimi tapılacaqdır: Nöqtə yükünün sahə gücü aşağıdakılara bərabərdir:
Ödənişlərimiz üçün: (1.1) və (1.3) düsturlarından istifadə edərək əldə edirik:
|
| Cavab verin |
NÜMUNƏ 2
| Məşq edin | Üzüyün nazik yarısı uzunluğu boyunca bərabər paylanmış yük daşıyır. Yarım halqanın radiusu R, yük sıxlığı . Yarım halqanın əyrilik mərkəzində Q yükü var (şək. 1). Yük və yarım halqa arasında qarşılıqlı təsir qüvvəsi nədir? |
| Həll | Nöqtə yükü hesab oluna bilən yarımring üzərində yükü seçək () (şək. 2). Coulomb qanununa görə, Q yükləri arasında qarşılıqlı təsir qüvvəsi və bərabərdir:
|
Elektrodinamikanı öyrənməyə ən sadə halda - bir-birinə nisbətən hərəkətsiz olan elektrik yüklərinin qarşılıqlı təsirini və zamanla sabit olan elektrostatik sahəni nəzərə alan elektrostatika ilə başlayaq.
§ 1. Elektrik yükü. Coulomb qanunu
Elektrik yükü və elektrik sahəsi mexanikada kütlə və qravitasiya sahəsi anlayışları kimi əsas anlayışlardır. Bu o deməkdir ki, onlar başqa, daha sadə anlayışlarla müəyyən edilə bilməz. Bizim edə biləcəyimiz yeganə şey onların xüsusiyyətlərini təsvir etməkdir.
Elektrik yükü. Elektrik yükü, qüvvələrin dili ilə təsvir edilən bədənin müəyyən bir şəkildə qarşılıqlı əlaqə qabiliyyətini xarakterizə edir. Həmişə cisimlər arasında cazibə kimi özünü göstərən qravitasiya qarşılıqlı təsirindən fərqli olaraq, elektrik qarşılıqlı təsir cazibə və ya itələmə ola bilər. Təcrübədən məlum olan elektrik yükünün əsas xüsusiyyəti onun şərti olaraq müsbət və mənfi yüklər adlanan iki formada olmasıdır. Eyni işarənin ittihamları dəf edir. Əks işarəli yüklərin qarşılıqlı təsiri onların qarşılıqlı cazibəsindən ibarətdir.
Makroskopik cismə istənilən işarənin yükü verilə bilər. Bu yüklər bərabər miqdarda olduqda, cismin elektrik cəhətdən neytral və ya yüksüz olduğu deyilir. Başqa sözlə, makroskopik bir bədəndə müsbət və mənfi yüklər bir-birini ləğv edə bilər. Yüksüz cisim, ona daxil olan müsbət və mənfi yüklərin vahid paylanması ilə digər yüklü cisimlərlə elektriklə qarşılıqlı əlaqədə olmur.
Makroskopik cismin elektrik yükü onun tərkib hissələrinin ümumi yükü ilə müəyyən edilir elementar hissəciklər. Ətrafımızdakı dünya müsbət və mənfi yüklərin yaxşı kompensasiya edilmiş qarışığıdır. Bu cür təzminat təəccüblü deyil, çünki ittihamlar bir-birini dəf edir.
Elektrik yükünün məhz iki formada olmasının səbəbi müasir fizikada tam aydınlaşdırılmamışdır. Ola bilsin ki, bunda müəyyən simmetriya öz əksini tapsın.
“Sağ” və “sol” anlayışları məkan simmetriyasının xassələrinin əks təzahürləri olduğu kimi, müsbət və mənfi yükləri eyni keyfiyyətin əks təzahürləri hesab etmək olar. Belə çıxır ki, “sağ” və “sol” simmetriya məsələsi elektrik yükünün bu ikiliyi ilə və başqa bir fundamental simmetriya ilə, yəni zamanın əks simmetriyası ilə sıx bağlıdır. Hissəciklər fizikası bu suallara bir qədər işıq salır.
Bədənlərin elektrikləşdirilməsi. Ən sadə təcrübələr keyfiyyət səviyyəsi elektrik yüklərinin təsvir olunan qarşılıqlı təsir qanunları aşkar edilə bilər, onlar B.Franklin dövründən (18-ci əsrin ikinci yarısı) məlumdur;
düyü. 1. Elektrostatik maşın
düyü. 2. Ən sadə elektroskop
var müxtəlif yollarla cisimlərin elektrikləşdirilməsi, yəni elektrik neytral cisimlərin yüklü olanlara çevrilməsi. Xüsusilə, bu, cisimləri bir-birinə sürtməklə (sürtünmə ilə elektrikləşmə) mümkündür.
Əks işarəli elektrik yüklərinin ayrılması cisimlər arasında birbaşa təmas olmadan (elektrik induksiyası) təsir yolu ilə elektrikləşdirmə ilə də mümkündür. Yükləri ayırmaq üçün ən çox yayılmış cihaz elektrostatik maşındır (şəkil 1). Bədəndə elektrik yükünün olması elektroskopdan (şəkil 2) və ya daha müasir cihazdan - elektrometrdən (şəkil 3) istifadə etməklə aşkar edilə bilər ki, bu da elektroskopdan fərqli olaraq qoruyucu metal gövdəyə malikdir, bunun sayəsində onun oxunuşlara ətrafdakı yad cisimlər təsir etmir.
Keçiricilər və dielektriklər. Elektrikləşdirilmiş cisimdə yüklərin davranışına görə bütün maddələr keçiricilərə və izolyatorlara (dielektriklər) bölünür. Dielektriklərlə, onlara verilən yük elektrikləşdirmə zamanı yerləşdirildiyi yerdə qalır. Konduktorlarda verilən yük bədən boyunca sərbəst hərəkət edə bilər. Məhz bu xüsusiyyət sayəsində keçirici cisimlər təsir yolu ilə elektrikləşmə ilə yüklənə bilər. Tarazlıqda, qarşılıqlı itələmə səbəbiylə sərbəst yüklər keçiricinin xarici səthində yerləşir.
düyü. 3. Elektrometr və onun mexanizmi
Çox sayda müxtəlif elektrostatik təcrübələr arasında, hətta keyfiyyət səviyyəsində izahı üçün çox mürəkkəb və incə anlayışların istifadəsini tələb edən çoxlu var. Buna misal olaraq, elektrikləşdirilmiş daraqla yüklənməmiş kağız parçaları çəkməklə bağlı məşhur təcrübəni göstərmək olar.
Coulomb qanunu. Stasionar elektrik yüklərinin qarşılıqlı təsiri ilə bağlı ilk eksperimental kəmiyyət nəticələri 18-ci əsrin sonunda C.Coulomb tərəfindən alınmışdır. Yüklər arasında hərəkət edən qüvvələri ölçmək üçün Coulomb burulma balansı adlı yaratdığı cihazdan istifadə etdi (şəkil 4a). Yüngül rokçu qolu K izolyatordan nazik elastik sap üzərində asılmışdır, onun bir ucunda keçirici top A, digərində isə əks çəki P. A topunun yanında başqa eyni stasionar top B yerləşdirilə bilər. Şüşə silindr cihazın həssas hissələrini havanın hərəkətindən qoruyur.
Qarşılıqlı təsir gücünün yüklər arasındakı məsafədən asılılığını müəyyən etmək üçün A və B toplarına toxunaraq ixtiyari yüklər verilir.
düyü. 4. Coulomb burulma tərəzisi
dielektrik sapı üzərində quraşdırılmış üçüncü yüklü top C ilə. Elastik sapın bükülmə bucağından (şəkil 46) istifadə edərək, eyni yüklü topların itələyici qüvvəsini, alət şkalasından istifadə edərək, onların arasındakı məsafəni ölçə bilərsiniz. Bu təcrübələr nəticəsində Coulomb müəyyən etdi ki, qarşılıqlı təsir qüvvəsi hər iki yükü birləşdirən xətt boyunca yönəldilmişdir və onlar arasındakı məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir:
Qarşılıqlı təsir qüvvəsinin yükdən asılılığını aşağıdakı kimi qurmaq olar. Yüklü keçirici top eyni yüklənməmiş topla təmasda olduqda, simmetriyaya görə onların arasında yükün bərabər paylanacağını güman etmək təbiidir. Məlum olub ki, birində yükü təsvir edilən üsulla yarıya endirilən toplar arasındakı qarşılıqlı təsir gücü də toplar arasında eyni məsafədə yarıya qədər azalır. Bu proseduru bir neçə dəfə təkrar etməklə siz əmin ola bilərsiniz ki, toplardan hər hansı birinin yükü iki, dörd və s. dəfə azaldıqda qarşılıqlı təsir qüvvəsi hər bir topun yükü ilə mütənasib olur.
Belə təcrübələrin nəticələrini ümumiləşdirərək, stasionar elektrik yükləri arasında qarşılıqlı təsir qüvvəsini təsvir edən qanunu - Coulomb qanununu tərtib edə bilərik. Vakuumda iki nöqtə yükü arasında qarşılıqlı təsir qüvvəsi yüklərin hasilinə mütənasibdir və aralarındakı məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir:
Düsturun təkcə qüvvənin böyüklüyünü deyil, həm də istiqamətini verməsi üçün Coulomb qanununu vektor şəklində yazmaq rahatdır:
Budur, yükün tərəfdən yükə təsir edən qüvvə - nöqtə yüklərinin radius vektorlarının fərqi, yəni yükdən yükə çəkilmiş vektor (şək. 5). Asanlıqla görmək olar ki, düstur (2) yüklərin hər hansı əlamətləri üçün, yəni bu yüklərin həm itələnməsi (şək. 5a), həm də cazibə (şək. 5b) üçün qüvvənin düzgün istiqamətini verir.
Yan tərəfdən yükə təsir edən qüvvənin ifadəsi 1 və 2 indekslərini yenidən təşkil etməklə (2)-dən alınır və Nyutonun üçüncü qanununa tam uyğundur:
bir-birinə nisbətən hərəkətsiz olan elektrik yüklərinin qarşılıqlı təsiri ilə təmin edilən.
Burulma balansları ilə təcrübələrdə əldə edilə bilən dəqiqlik nisbətən aşağıdır. Coulomb qanununun elektrostatik qarşılıqlı əlaqəni dəqiq təsvir etdiyinə əminliyimiz onu təsdiqləyən çoxlu digər eksperimental məlumatlara əsaslanır. Belə çıxır ki, Coulomb qanunu həm çox böyük, həm də çox kiçik məsafələr üçün keçərlidir. Xüsusilə, atom hadisələrinin tədqiqi, onun ən azı atom nüvəsinin ölçüsünün məsafələrinə qədər etibarlı olduğu qənaətinə gəlməyə imkan verir.
düyü. 5. Nöqtə yüklərinin qarşılıqlı təsiri (Kulon qanunu)
Qeyd edək ki, sferik simmetrik yük paylanması olan cisimlərin elektrostatik qarşılıqlı təsiri bu cisimlərin mərkəzlərində yerləşdirilən nöqtə yüklərinin qarşılıqlı təsiri ilə eyni (1) və (2) ifadələri ilə təsvir olunur.
Doldurma vahidləri.(1) və (2) düsturlarında görünən k əmsalı vahidlərin seçimindən asılıdır. Fizikada elektromaqnit kəmiyyət vahidlərinin tətbiqi müxtəlif əsaslara əsaslanan iki vahid sistemi geniş yayılmışdır. fiziki qanunlar. Üç əsas vahid - uzunluq, vaxt və kütlə üzərində qurulmuş AGSE sistemində (mütləq elektrostatik sistem) elektrik yükünün vahidi törəmədir. Coulomb qanunu əsasında seçilir ki, içindəki k əmsalı olsun birinə bərabərdir. Bu yük vahidi mütləq elektrostatik vahid adlanır. Bu, bir dinə bərabər qüvvə ilə bir santimetr məsafədə yerləşən bərabər yüklə vakuumda hərəkət edən bir yükdür. SGSE sistemindəki yük ölçüsü düsturdan (1) müəyyən edilir
GSE sistemində Coulomb qanununu ifadə edən düstur formaya malikdir
Beynəlxalq Vahidlər Sistemində yeddi əsas vahid arasında elektrik cərəyanının vahidi - amper var. Bu vahid tədqiqat zamanı ətraflı müzakirə ediləcək cərəyanların maqnit qarşılıqlı təsiri əsasında qurulur. maqnit sahəsi cari Yük vahidi - kulon (C) - törəmədir və iki əsas vahidlə ifadə olunur - cari və vaxt. Tərifinə görə, bir kulon, bir amperlik sabit elektrik cərəyanının saxlandığı bir keçiricinin kəsişməsindən bir saniyə ərzində keçən yükdür:
Elektrodinamikada kulon ilə mütləq elektrostatik yük vahidi arasında aşağıdakı əlaqənin olduğu göstərilir:
SI yük vahidi Coulomb qanunundan asılı olmayaraq müəyyən edildiyi üçün (1)-də k əmsalı artıq vahidə bərabər deyil. Adətən elektrik sabiti adlanan müəyyən ölçülü sabitin olduğu formada yazılır. SI-də Coulomb qanununun ifadəsi belədir
Elektrik sabitinin dəyərini kulon ilə SGSE yükləmə vahidi arasındakı əlaqədən (6) istifadə etməklə tapmaq olar. Bir məsafə ilə ayrılmış iki nöqtə yükü Cl olsun
Digər tərəfdən, (7) yə görə, bu eyni qüvvə bərabərdir
Elementar elektrik yükü. Təbiətdə elektrik yükləri yalnız şərti olaraq ən sadə və ya elementar hesab edilən yüklü hissəciklər şəklində mövcuddur. Elektrik yükünün olması bəzi elementar hissəciklərin xas xüsusiyyətidir. Mənfi yüklərin daşıyıcılarıdır
elektronlar, müsbət yüklər - protonlar. Bütün protonların yükü eynidir və təbiətdə olan minimum yükə bərabərdir - elementar elektrik yükü
Bütün elektronların yükü də eynidir və mütləq dəyərdə elementar elektrik yükünə bərabərdir. Hər hansı bir elementin atomu öz elektron qabığında nüvəsindəki protonların sayı qədər elektron ehtiva edir və buna görə də atom elektrik cəhətdən neytraldır.
Atomlardan qurulmuş molekullar və makroskopik cisimlər neytral olacaq. Cismlərin elektrikləşdirilməsinin hər hansı bir prosesi, cisimlərdən birində (və ya bədənin bir hissəsində) müsbət yüklərin artıqlığı, digərində (və ya digər hissəsində) mənfi yüklərin artıqlığı göründükdə elektrik yüklərinin ayrılması ilə əlaqələndirilir. bədən). Müsbət və mənfi yüklərin ümumi sayı saxlanılır, yüklər yalnız orqanlar arasında bölüşdürülür. Bir qayda olaraq, elektrikləşdirmə kütləsi olduqca kiçik (kq) olan elektronların ötürülməsi ilə əlaqələndirilir. Buna görə də, bədənə əhəmiyyətli bir elektrik yükü verən, kütləsində nəzərəçarpacaq bir dəyişiklik olmadan makroskopik bir cisimdən çox sayda elektron ötürmək və ya çıxarmaq mümkündür.
Elektrik yükünün saxlanması qanunu. Elektrik yükünün saxlanması onun təcrübədən məlum olan ən mühüm xüsusiyyətidir: təcrid olunmuş bir sistemdə bütün cisimlərin yüklərinin cəbri cəmi dəyişməz qalır. Bu qanunun etibarlılığı təkcə elektrikləşmə proseslərində deyil, həm də elementar hissəciklərin çoxlu sayda doğuşlarının, məhv edilməsinin və qarşılıqlı çevrilmələrinin müşahidələri ilə təsdiqlənir.
Elektrik yükünün saxlanma qanunu ən çox yayılmış qanunlardan biridir əsas qanunlar təbiət. Onun pozulması ilə bağlı bir dənə də olsun məlum deyil. Yeni bir yüklü zərrəciyin doğulduğu hallarda belə, eyni zamanda bərabər və əks yüklü başqa bir hissəcik mütləq doğulur. Elementar bir hissəciyi "yükləmək" mümkün deyil, yəni yükünü dəyişdirmək - sadəcə başqa bir hissəcik alacağıq.
Elementar hissəciyin elektrik yükü nə istinad çərçivəsinin seçilməsindən, nə də hissəciyin hərəkət vəziyyətindən, yaxud onun digər hissəciklərlə qarşılıqlı təsirindən asılı deyildir. Buna görə də, makroskopik cismin yükü nə onu təşkil edən hissəciklərin hərəkətindən, nə də bütövlükdə bədənin hərəkətindən asılı deyil.
Tapşırıqlar
1. Hidrogen atomunda elektron. Atomun planetar modelində elektronun nüvəyə doğru Kulon cazibə qüvvəsinin təsiri altında nüvə ətrafında hərəkət etdiyi güman edilir. Nəzərə alsaq ki, elektronun hərəkəti qanunlara tabedir
klassik mexanika, hidrogen atomunda radiuslu dairəvi orbitdə bir elektronun sürətini təyin edir.
Həll. Elektrik yükləri yavaş-yavaş hərəkət etdikdə, yəni onların sürəti işıq sürətindən çox az olduqda, onların arasındakı qarşılıqlı təsir birinci yaxınlaşmada stasionar yüklər arasında olduğu kimi olacaqdır.
2. Doldurulmuş toplar. Ölçülərindən daha böyük məsafədə yerləşən iki eyni metal kürə bir-birinə cəlb olunur və onlardan birinin üç dəfə yüklü olduğu məlumdur. Toplar təmasda olsa və sonra eyni məsafəyə ayrılsa, onların qarşılıqlı təsir qüvvəsi necə dəyişəcək?
Həll. Toplar əvvəlcə cəlb olunduğundan, əks işarələrin yükləri var idi. Eyni toplar təmasda olduqda, simmetriyaya görə ümumi yük onların arasında bərabər paylanacaq. Toplardan birinin yükünün mütləq dəyəri digərindən üç dəfə böyükdür. Buna görə də, toplar təmasda olduqda yükün qismən neytrallaşdırılmasından sonra, onların hər biri eyni işarəli yükə sahib olacaq və bu yükün modulu ilkin yüklərin modullarının kiçikliyinə bərabərdir. Buradan aydın olur ki, toplar ilkin cazibə qüvvəsindən üç dəfə az qüvvə ilə dəf edəcəklər.
Niyə problem bəyanatında topların ölçülərinin aralarındakı məsafə ilə müqayisədə kiçik olduğu deyilir? Həllimizdə nöqtə yüklərinin qarşılıqlı təsiri üçün etibarlı olan Coulomb qanununa səssizcə istinad etdik. Buna görə də topların xətti ölçüləri kiçik olmalıdır ki, yüklərin toplar üzərində qeyri-bərabər paylanması və ya onlar doldurulduqda bu paylanmanın necə dəyişdiyi barədə düşünməyə ehtiyac qalmasın.
Hansı təcrübələr iki növ elektrik yükünün olduğunu göstərir?
Nə üçün bizi əhatə edən dünyadakı makroskopik cisimlər, bir qayda olaraq, elektrik cəhətdən neytraldır?
Elektroskopun iş prinsipini izah edin (şəkil 2).
Sürtünmə ilə elektrikləşdirmə və təsirlə elektrikləşdirmə istifadə edərək bir elektrometr və ya elektroskopu necə doldurmaq olar? Baş verən prosesləri izah edin.
Yükü ölçmək üçün müstəqil üsul olmadığını nəzərə alaraq, Coulomb təcrübələrində qarşılıqlı təsir gücünün yük dəyərindən asılılığının necə qurulduğunu təsvir edin.
Yüklərin qarşılıqlı təsir qüvvəsi üçün Kulon qanununu ifadə edən düsturdan (I) vektor ifadəsinə (2) keçməyi izah edin.
SGSE sisteminin yük ölçüsünü çıxarın.
Elektrik sabitinin ölçüsü üçün ifadə alın.
Elektrik yükünün saxlanma qanunu nədir? Nüvə reaksiyaları və elementar hissəciklərin qarşılıqlı çevrilməsi zamanı ayrı-ayrı hissəciklərin yükü və ümumi elektrik yükü dəyişə bilərmi?
Nə üçün 1-ci məsələni həll edərkən elektronun nüvəyə cazibə qüvvəsini nəzərə almamaq olar? Elektrostatik cazibə qüvvəsindən neçə dəfə azdır?
Əsaslardan biri fiziki kəmiyyətlər, elektrik enerjisi və xüsusən də elektrik mühəndisliyi ilə birbaşa əlaqəli olan - bu elektrik yükü. Elektrik mühəndisliyində yükün ölçüldüyünə öyrəşmişik kulonlar, lakin az adam elektrik yükünün başqa ölçü vahidlərinin olduğunu bilir. Elektrik dövrələrini hesablayarkən və elektrik ölçmə alətlərindən istifadə edərkən SI vahidlərinin beynəlxalq sistemindən istifadə olunur. Ancaq başqa ölçmə sistemlərinin olduğunu bilirdinizmi?
Bu yükün ölçü vahidi məktəbdən bəri çoxlarına məlumdur. Bu, artıq başa düşdüyünüz kimi, SI vahidlər sisteminə aiddir. Bu SI sistemində əsas olmayan törəmə kəmiyyətdir. Başqa kəmiyyətlərdən alınır və başqa kəmiyyətlərlə müəyyən edilir.
Ölçü vahidi yüklərin qarşılıqlı təsiri qanununu və müvafiq olaraq elektrik yükünü kəşf edən alim - Şarl de Avqustin Kulonun şərəfinə adlandırılmışdır. Ödənişin məbləği hərf kimi qısaldılır Cl, və ödəniş məbləğinə gəldikdə, onlar bunu yazırlar böyük hərflərlə - kulon .
SI sistemində elektrik yükünün tərifi aşağıdakı kimidir:
Bir kulonluq elektrik yükü, bir saniyəyə bərabər bir zamanda bir amper cərəyanı ilə keçiricinin kəsişməsindən keçən bir yükdür.
Şarj və amper saatda vahid arasında əlaqə var. Bir kulon elektrik enerjisi 1/3600 amper saata bərabərdir.
Amerika ixtiraçısı və fiziki Benjamin Franklinin adını daşıyan başqa bir yük vahidi və ölçüsü. Onun portretini ABŞ-ın yüz dollarlıq əskinasında görmək olar. Bu vahid əsas vahidlərin santimetr, qram və ikinci olduğu SGSE vahidlər sisteminə aiddir. Əks halda, bu vahidlər sistemi mütləq sistem adlanır fiziki vahidlər və SI sisteminin qəbuluna qədər (1960-cı ildə qəbul edilmişdir) geniş şəkildə istifadə edilmişdir.
Ölçmə vahidi qısaldılmış şəkildə verilir Fr(Rus) və ya Fr(İngilis dili).
SGSE sistemində elektrik yükünün tərifi aşağıdakı kimidir:
Bir Franklinin elektrik yükünün miqdarı elə bir yükdür ki, bir santimetr məsafədə vakuumda yerləşən bir Franklinin iki əks yükü bir din qüvvəsi ilə bir-birini cəlb edəcəkdir.
Tərifdən göründüyü kimi, SI sistemi üçün veriləndən fərqlənir. Fərq ilk növbədə ondan ibarətdir ki, SI sistemində yük cərəyan gücü ilə ifadə edilir və buna əsasən müəyyən edilir, lakin SGSE sistemində yük .
SGSE sistemi fizikada hesablamalar və tədqiqatlar üçün, SI sistemi isə elektrik mühəndisliyinin praktiki ehtiyacları üçün daha əlverişlidir.
Yüklərlə birbaşa əlaqəli olan Kulon qanunu SI və SGS (SGSE) sistemlərində fərqli yazılır. Şarj vahidi 1 Cl dilinə tərcümə oluna bilər 1 Fr və əksinə.
Təbii ölçü vahidlərinin Plank sistemi də var və o, elektrik yükünü də ehtiva edir. Bu sistem ilk dəfə alman fiziki tərəfindən təklif edilmişdir Maks Plank 1899-cu ildə işıq sürəti və qravitasiya sabitinə əsaslanaraq daha iki sabiti təqdim etdi.
Elektrotexnika üzrə referat
Tamamladı: Aqafonov Roman
Luga Aqro-Sənaye Kolleci
Yükün hər cəhətdən qənaətbəxş olan qısa tərifini vermək mümkün deyil. Atom, maye kristallar, molekulların sürətə görə paylanması və s. kimi çox mürəkkəb əmələgəlmə və proseslər üçün başa düşülən izahatlar tapmağa öyrəşmişik. Lakin bu gün elmə görə heç bir daxili mexanizmdən məhrum olan, daha sadələrə bölünməyən ən əsas, fundamental anlayışlar artıq qısa şəkildə qənaətbəxş bir şəkildə izah edilə bilməz. Xüsusən də cisimlər hiss orqanlarımız tərəfindən birbaşa qəbul edilmirsə. Elektrik yükünün istinad etdiyi məhz bu əsas anlayışlardır.
Gəlin əvvəlcə elektrik yükünün nə olduğunu yox, bu ifadənin arxasında nəyin gizləndiyini öyrənməyə çalışaq: bu cismin və ya hissəciyin elektrik yükü var.
Bilirsiniz ki, bütün cisimlər daha sadə (elmin bildiyi qədər) hissəciklərə bölünməyən kiçik hissəciklərdən qurulur və buna görə də elementar adlanır. Bütün elementar hissəciklərin kütləsi var və buna görə də onlar bir-birinə cəlb olunurlar. Qanuna görə universal cazibə qüvvəsi aralarındakı məsafə artdıqca cazibə qüvvəsi nisbətən yavaş azalır: məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir. Bundan əlavə, elementar hissəciklərin əksəriyyəti, hamısı olmasa da, bir-biri ilə məsafənin kvadratına tərs mütənasib olaraq azalan bir qüvvə ilə qarşılıqlı təsir göstərmək qabiliyyətinə malikdir, lakin bu qüvvə cazibə qüvvəsindən dəfələrlə böyükdür. . Beləliklə, Şəkil 1-də sxematik şəkildə göstərilən hidrogen atomunda elektron cazibə qüvvəsindən 1039 dəfə böyük qüvvə ilə nüvəyə (proton) çəkilir.
Əgər zərrəciklər bir-biri ilə məsafə artdıqca yavaş-yavaş azalan və cazibə qüvvələrindən dəfələrlə böyük olan qüvvələrlə qarşılıqlı təsir göstərirsə, bu hissəciklərin elektrik yükü olduğu deyilir. Hissəciklərin özləri yüklü adlanır. Elektrik yükü olmayan hissəciklər var, lakin hissəciksiz elektrik yükü yoxdur.
Yüklü hissəciklər arasındakı qarşılıqlı təsirlərə elektromaqnit deyilir. Elektronların və protonların elektrik yüklü olduğunu söylədikdə, bu, onların müəyyən bir növ (elektromaqnit) qarşılıqlı təsirə qadir olduğunu və başqa bir şey olmadığını bildirir. Hissəciklərdə yükün olmaması o deməkdir ki, o, belə qarşılıqlı təsirləri aşkar etmir. Kütlə qravitasiya qarşılıqlı təsirlərinin intensivliyini təyin etdiyi kimi, elektrik yükü də elektromaqnit qarşılıqlı təsirlərinin intensivliyini müəyyən edir. Elektrik yükü elementar hissəciklərin ətraf aləmdəki davranışını təyin edən ikinci (kütlədən sonra) ən vacib xüsusiyyətidir.
Beləliklə
Elektrik yükü hissəciklərin və ya cisimlərin elektromaqnit qüvvəsinin qarşılıqlı təsirinə girmək xüsusiyyətini xarakterizə edən fiziki skalyar kəmiyyətdir.
Elektrik yükü q və ya Q hərfləri ilə işarələnir.
Mexanikada olduğu kimi bu konsepsiya tez-tez istifadə olunur maddi nöqtə, bu, bir çox problemlərin həllini əhəmiyyətli dərəcədə asanlaşdırmağa imkan verir, yüklərin qarşılıqlı təsirini öyrənərkən nöqtə yükü ideyası təsirli olur. Nöqtə yükü, ölçüləri bu cisimdən müşahidə nöqtəsinə və digər yüklü cisimlərə qədər olan məsafədən əhəmiyyətli dərəcədə az olan yüklü cisimdir. Xüsusilə, əgər onlar iki nöqtə yükünün qarşılıqlı təsirindən danışırlarsa, bununla da nəzərdən keçirilən iki yüklü cisim arasındakı məsafənin onların xətti ölçülərindən əhəmiyyətli dərəcədə böyük olduğunu güman edirlər.
Elementar zərrəciyin elektrik yükü hissəcikdəki xüsusi “mexanizm” deyil ki, ondan ayrılıb onun tərkib hissələrinə parçalanıb yenidən yığılsın. Elektron və digər hissəciklər üzərində elektrik yükünün olması yalnız onlar arasında müəyyən qarşılıqlı təsirlərin olması deməkdir.
Təbiətdə əks işarəli yüklü hissəciklər var. Protonun yükü müsbət, elektronun yükü isə mənfi adlanır. Zərrəcikdəki yükün müsbət işarəsi, təbii ki, onun hər hansı xüsusi üstünlüyünə malik olması demək deyil. İki işarəli yüklərin tətbiqi, sadəcə olaraq, yüklü hissəciklərin həm cəlb edə, həm də dəf edə bildiyini ifadə edir. Əgər yük işarələri eyni olarsa, hissəciklər itələyir, yük işarələri fərqlidirsə, cəlb edir.
Hazırda iki növ elektrik yükünün mövcud olmasının səbəbləri ilə bağlı heç bir izahat yoxdur. Hər halda, müsbət və mənfi yüklər arasında heç bir əsas fərq aşkar edilmir. Əgər zərrəciklərin elektrik yüklərinin əlamətləri əksinə dəyişsəydi, təbiətdəki elektromaqnit qarşılıqlı təsirlərinin xarakteri dəyişməzdi.
Kainatda müsbət və mənfi yüklər çox yaxşı balanslaşdırılmışdır. Və əgər Kainat sonludursa, onda onun ümumi elektrik yükü böyük ehtimalla sıfıra bərabərdir.
Ən diqqətəlayiq cəhəti odur ki, bütün elementar hissəciklərin elektrik yükü böyüklük baxımından tamamilə eynidir. Bütün yüklü elementar hissəciklərin malik olduğu elementar adlanan minimum yük var. Yük proton kimi müsbət və ya elektron kimi mənfi ola bilər, lakin yük modulu bütün hallarda eynidir.
Yükün bir hissəsini, məsələn, elektrondan ayırmaq mümkün deyil. Bu, bəlkə də ən təəccüblü şeydir. Heç biri müasir nəzəriyyə bütün hissəciklərin yüklərinin niyə eyni olduğunu izah edə bilmir və minimum elektrik yükünün qiymətini hesablaya bilmir. Müxtəlif təcrübələrdən istifadə edərək eksperimental olaraq müəyyən edilir.
1960-cı illərdə, yeni kəşf edilmiş elementar hissəciklərin sayı həyəcan verici şəkildə artmağa başlayandan sonra, güclü qarşılıqlı təsir göstərən bütün hissəciklərin kompozit olması fərziyyəsi irəli sürüldü. Daha fundamental hissəciklərə kvarklar deyilirdi. Təəccüblü olan o idi ki, kvarkların fraksiya elektrik yükü olmalıdır: elementar yükün 1/3 və 2/3 hissəsi. Proton və neytron yaratmaq üçün iki növ kvark kifayətdir. Və onların maksimum sayı, görünür, altıdan çox deyil.
Yükün qaçılmaz sızması səbəbindən uzunluq etalonuna - metrə bənzər elektrik yükü vahidinin makroskopik etalonunu yaratmaq mümkün deyil. Bir elektronun yükünü bir kimi qəbul etmək təbii olardı (bu, indi atom fizikasında edilir). Lakin Coulomb dövründə təbiətdə elektronların mövcudluğu hələ məlum deyildi. Bundan əlavə, elektronun yükü çox kiçikdir və buna görə də standart olaraq istifadə etmək çətindir.
Beynəlxalq Vahidlər Sistemində (SI) yük vahidi, kulon cərəyan vahidindən istifadə etməklə müəyyən edilir:
1 kulon (C) 1 A cərəyanla 1 s ərzində keçiricinin en kəsiyindən keçən yükdür.
1 C yükü çox böyükdür. 1 km məsafədə olan iki belə yük bir-birini təsir etdiyi qüvvədən bir qədər az qüvvə ilə dəf edərdi qlobus 1 ton ağırlığında bir yük çəkir, buna görə də kiçik bir bədənə (təxminən bir neçə metr ölçüdə) 1 C yük vermək mümkün deyil. Bir-birindən uzaqlaşan yüklü hissəciklər belə bir cismin üzərində qala bilməzdi. Təbiətdə bu şərtlər altında Coulomb itkisini kompensasiya edə biləcək başqa qüvvələr yoxdur. Amma ümumiyyətlə neytral olan dirijorda 1 C yükü hərəkətə gətirmək çətin deyil. Həqiqətən, 127 V gərginlikdə 100 Vt gücündə adi bir ampuldə 1 A-dan bir qədər az olan bir cərəyan qurulur. Eyni zamanda, 1 s-də demək olar ki, 1 C-yə bərabər bir yük xaçdan keçir. -dirijorun bölməsi.
Elektrik yüklərini aşkar etmək və ölçmək üçün bir elektrikölçən istifadə olunur. Elektrometr metal çubuqdan və üfüqi ox ətrafında dönə bilən göstəricidən ibarətdir (şək. 2). Ox olan çubuq bir pleksiglas qolunda sabitlənir və şüşə örtüklərlə bağlanmış silindrik bir metal qutuya yerləşdirilir.
Elektrometrin iş prinsipi. Müsbət yüklü çubuqla elektrometr çubuğuna toxunaq. Elektrometr iynəsinin müəyyən bir açı ilə sapdığını görəcəyik (bax. Şəkil 2). Oxun fırlanması onunla izah olunur ki, yüklənmiş cisim elektrometr çubuğu ilə təmasda olduqda, ox və çubuq boyunca elektrik yükləri paylanır. Çubuq və göstərici üzərində elektrik yükləri kimi hərəkət edən itələyici qüvvələr göstəricinin fırlanmasına səbəb olur. Gəlin ebonit çubuqunu yenidən elektrikləşdirək və onunla yenidən elektrometr çubuğuna toxunaq. Təcrübə göstərir ki, çubuqda artan elektrik yükü ilə oxun şaquli vəziyyətdən sapma bucağı artır. Nəticə etibarilə, elektrometr iynəsinin əyilmə bucağı ilə elektrometr çubuğuna ötürülən elektrik yükünün dəyərini mühakimə etmək olar.
Bütün məlum eksperimental faktların cəmi yükün aşağıdakı xüsusiyyətlərini vurğulamağa imkan verir:
Şərti olaraq müsbət və mənfi adlandırılan iki növ elektrik yükü var. Müsbət yüklü cisimlər, ipəklə sürtünmə nəticəsində elektrikləşən şüşə kimi digər yüklü cisimlərə də təsir edənlərdir. Yunla sürtünmə nəticəsində elektrikləşən ebonitlə eyni şəkildə hərəkət edən cisimlərə mənfi yüklü deyilir. Şüşə üzərində yaranan yüklər üçün “müsbət”, ebonit üzrə yüklər üçün “mənfi” adının seçilməsi tamamilə təsadüfi olur.
Yüklər bir bədəndən digərinə ötürülə bilər (məsələn, birbaşa əlaqə ilə). Bədən kütləsindən fərqli olaraq, elektrik yükü verilmiş bir cismin ayrılmaz xüsusiyyəti deyil. Fərqli şəraitdə eyni bədən fərqli bir yükə malik ola bilər.