Legea conservării formulării sarcinii electrice. Legea conservării sarcinii electrice – Knowledge Hypermarket
Legea conservării sarcinii spune că în timpul interacțiunii unui sistem închis cu spațiul înconjurător, cantitatea de sarcină care părăsește sistemul prin suprafața sa este egală cu cantitatea de sarcină care a intrat în sistem. Cu alte cuvinte, suma algebrică a tuturor sarcinilor sistemului este egală cu zero.
Formula 1 - Legea conservării sarcinii
După cum se știe în natură, există două tipuri de taxe. Acestea sunt pozitive și negative. De asemenea, valoarea taxei este discretă, adică se poate modifica doar în porțiuni. Taxa elementara se consideră sarcina electronului. Dacă un electron este adăugat unui atom, acesta devine un ion încărcat negativ. Și dacă o iei, este pozitiv.
Ideea principală a legii conservării sarcinii este că taxa nu apare de nicăieri și nu dispare în nicăieri. Când apare o sarcină de un semn, apare imediat o sarcină de semn opus de aceeași mărime.
Pentru a confirma această lege, vom efectua un experiment. Pentru aceasta avem nevoie de două electrometre. Acestea sunt dispozitive care indică sarcina electrică. Este format dintr-o tijă pe care este atașată o axă. Există o săgeată pe axă. Toate acestea sunt așezate într-o carcasă cilindrică, acoperită pe ambele părți cu sticlă.
Există un disc metalic pe tija primului electrometru. Pe care vom plasa un alt disc similar. Între discuri trebuie așezat un fel de izolator. De exemplu, pânză. Discul superior are un mâner dielectric. Ținând acest mâner, frecați discurile unul de celălalt. Astfel, electrizându-i.
Figura 1 — Electrometre cu discuri atașate la ele
După ce scoatem discul superior, electrometrul va arăta prezența sarcinii. Acul lui se va abate. În continuare, vom lua discul și îl vom atinge de tija celui de-al doilea electrometru. Săgeata se va devia, de asemenea, indicând prezența unei încărcări. Deși acuzația va fi de semn opus. În continuare, dacă conectăm tijele electrometrelor, săgețile vor reveni la poziția inițială. Adică acuzațiile se compensează reciproc.
Figura 2 - compensarea încărcării discului
Ce s-a întâmplat în acest experiment? Când am frecat discurile unul împotriva celuilalt, a avut loc o separare a sarcinilor în metalul discurilor. Inițial, fiecare disc era neutru din punct de vedere electric. Unul dintre ei a primit un exces de electroni, adică o sarcină negativă. Celălalt avea o lipsă de electroni, adică a devenit încărcat pozitiv.
Taxele in în acest caz, nu a apărut de nicăieri. Erau deja în interiorul discurilor conducătoare. Numai ei au fost compensați între ei. Tocmai i-am separat. După ce l-a pus diferite discuri. Când am conectat tijele electrometrelor, încărcăturile s-au compensat din nou una pe cealaltă. Ce au indicat săgețile?
Dacă luăm în considerare electrometrele și discurile ca sistem unificat. Adică, în ciuda tuturor manipulărilor noastre, încărcarea totală a acestui sistem a fost constantă tot timpul. La momentul inițial, discurile erau neutre din punct de vedere electric. După separare, au apărut sarcini volumetrice pozitive și negative. Aveau aceeași dimensiune. Aceasta înseamnă că taxa din sistem rămâne aceeași. După conectarea tijelor, sistemul a revenit la starea inițială.
Când corpurile sunt electrizate, legea conservării incarcare electrica . Această lege este valabilă pentru un sistem închis. Într-un sistem închis, suma algebrică a sarcinilor tuturor particulelor rămâne neschimbată . Dacă sarcinile particulelor sunt notate cu q 1, q 2 etc., atunci
q 1 +q 2 +q 3 + … + q n= const.
Legea de bază a electrostaticii este legea lui Coulomb
Dacă distanța dintre corpuri este de multe ori mai mare decât dimensiunea lor, atunci nici forma și nici dimensiunea corpurilor încărcate nu influențează semnificativ interacțiunile dintre ele. În acest caz, aceste corpuri pot fi considerate corpuri punctuale.
Puterea interacțiunii dintre corpurile încărcate depinde de proprietățile mediului dintre corpurile încărcate.
Forța de interacțiune între două corpuri încărcate staționare punctuale în vid este direct proporțională cu produsul modulelor de sarcină și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele. Această forță se numește forță Coulomb.
|q 1 | și | q 2 | - module de încărcare corporală,
r- distanța dintre ele,
k– coeficientul de proporționalitate.
F- forta de interactiune
Forțele de interacțiune dintre două corpuri încărcate punctiforme staționare sunt direcționate de-a lungul liniei drepte care leagă aceste corpuri.
Unitatea de sarcină electrică
Unitatea de măsură a curentului este amperul.
Un pandantiv(1 Cl) este o sarcină care trece prin secțiunea transversală a unui conductor în 1 s la un curent de 1 A
g [Coulomb=Cl]
e=1,610 -19 C 
-constanta electrica
ÎNCHIS ȘI ACȚIUNE LA DISTANȚĂ
Presupunerea că interacțiunea dintre corpurile îndepărtate unul de celălalt se realizează întotdeauna cu ajutorul unor legături intermediare (sau medii) care transmit interacțiunea de la un punct la altul este esenţa teoriei acţiunii cu rază scurtă de acţiune. Distributie la viteză finită.
Teoria acțiunii directe la distanţă direct prin gol. Conform acestei teorii, acțiunea este transmisă instantaneu pe distanțe arbitrar de mari.
Ambele teorii sunt reciproc opuse. Conform teorii ale acțiunii la distanță un corp acţionează asupra altuia direct prin vid şi această acţiune se transmite instantaneu.
Teoria de rază scurtă afirmă că orice interacțiune se realizează cu ajutorul agenților intermediari și se răspândește cu o viteză finită.
Existența unui anumit proces în spațiul dintre corpurile care interacționează, care durează un timp finit - aceasta este principalul lucru care distinge teoria acţiune cu rază scurtă de acţiune din teoria acţiunii la distanţă.
După ideea lui Faraday Sarcinile electrice nu acționează direct una asupra celeilalte. Fiecare dintre ele creează un câmp electric în spațiul înconjurător. Câmpul unei sarcini acționează asupra altei sarcini și invers. Pe măsură ce te îndepărtezi de încărcare, câmpul slăbește.
Interacțiunile electromagnetice trebuie să se propagă în spațiu cu o viteză finită.
Câmpul electric chiar există, proprietățile lui pot fi studiate experimental, dar nu putem spune în ce constă acest câmp.
Despre natură câmp electric putem spune că domeniul este material; este substantiv indiferent de noi, de cunoștințele noastre despre el;
Câmpul are anumite proprietăți care nu permit să fie confundat cu nimic altceva din lumea înconjurătoare;
Proprietatea principală a câmpului electric este efectul său asupra sarcinilor electrice cu o anumită forță;
Câmpul electric al sarcinilor staționare se numește electrostatic. Nu se schimba in timp. Un câmp electrostatic este creat numai de sarcini electrice. Ea există în spațiul din jurul acestor încărcături și este indisolubil legată de el.
Intensitatea câmpului electric.
Raportul dintre forța care acționează asupra unei sarcini plasate într-un punct dat din câmp și această sarcină pentru fiecare punct din câmp nu depinde de sarcină și poate fi considerată o caracteristică a câmpului.
Intensitatea câmpului este egală cu raportul dintre forța cu care acționează câmpul asupra unei sarcini punctiforme și această sarcină.
Intensitatea câmpului unei sarcini punctiforme.
.
Modulul de intensitate a câmpului unei sarcini punctuale q o pe distanta r este egal cu:
.
Dacă într-un anumit punct al spațiului diferite particule încărcate creează câmpuri electrice ale căror forțe 
etc., atunci intensitatea câmpului rezultată în acest punct este:
LINII ELECTRICE DE POTEA ELECTRICĂ.
FORTA CÂMPULUI A MINGII ÎNCĂRCATE
Se numește un câmp electric a cărui putere este aceeași în toate punctele spațiului omogen.
Densitatea liniilor de câmp este mai mare în apropierea corpurilor încărcate, unde intensitatea câmpului este, de asemenea, mai mare.
- intensitatea câmpului unei sarcini punctuale.
În interiorul bilei conducătoare (r > R), intensitatea câmpului este zero.
CONDUCTOARE ÎN CÂMPUL ELECTRIC.
Conductorii conțin particule încărcate care se pot deplasa în interiorul conductorului sub influența unui câmp electric. Sarcinile acestor particule sunt numite taxe gratuite.
Nu există câmp electrostatic în interiorul conductorului. Întreaga sarcină statică a unui conductor este concentrată pe suprafața acestuia. Sarcinile dintr-un conductor pot fi localizate numai pe suprafața acestuia.
- una dintre legile fundamentale ale naturii. Legea conservării sarcinii a fost descoperită în 1747 de B. Franklin.
Electron- o particulă care face parte dintr-un atom. În istoria fizicii, au existat mai multe modele ale structurii atomului. Unul dintre ele, care face posibilă explicarea unui număr de fapte experimentale, inclusiv fenomenul de electrificare , a fost propus E. Rutherford. Pe baza experimentelor sale, el a concluzionat că în centrul atomului există un nucleu încărcat pozitiv, în jurul căruia electronii încărcați negativ se mișcă pe orbite. Într-un atom neutru, sarcina pozitivă a nucleului este egală cu sarcina negativă totală a electronilor. Nucleul unui atom este format din protoni încărcați pozitiv și particule neutre, neutroni. Modul de încărcare a protonilor egal cu taxa electron. Dacă unul sau mai mulți electroni sunt îndepărtați dintr-un atom neutru, acesta devine un ion încărcat pozitiv; Dacă la un atom se adaugă electroni, acesta devine un ion încărcat negativ.
Cunoștințele despre structura atomului ne permit să explicăm fenomenul de electrificare frecare . Electronii care sunt legați lejer de nucleu se pot desprinde de un atom și se pot atașa de altul. Aceasta explică de ce se poate forma pe un singur corp lipsa de electroni, iar pe de alta - ale lor exces. În acest caz, primul corp devine încărcat pozitiv , iar al doilea - negativ .
Când este electrificată, apare redistribuirea taxelor , ambele corpuri sunt electrizate, dobândind sarcini de mărime egală și semne opuse. În acest caz, suma algebrică a sarcinilor electrice înainte și după electrificare rămâne constantă:
q 1 + q 2 + … + q n = const.
Suma algebrică a sarcinilor plăcilor înainte și după electrificare este egală cu zero. Egalitatea scrisă exprimă legea fundamentală a naturii - legea conservării sarcinii electrice.
Ca orice lege fizică, are anumite limite de aplicabilitate: este corectă pentru un sistem închis de corpuri , adică pentru o colecție de corpuri izolate de alte obiecte.
Absolut toată lumea cunoaște un astfel de concept precum legea conservării energiei. Energia nu ia naștere din nimic și nu dispare în neant. Trece doar de la o formă la alta.
Aceasta este legea fundamentală a Universului. Datorită acestei legi, Universul poate exista stabil și pentru o lungă perioadă de timp.
Formularea legii conservării sarcinii
Există o altă lege asemănătoare, care este și una dintre cele fundamentale. Aceasta este legea conservării sarcinii electrice.
În corpurile care sunt în repaus și neutre din punct de vedere electric, sarcinile cu semne opuse sunt egale ca mărime și se anulează reciproc. Când un corp este electrificat de altul, sarcinile se deplasează de la un corp la altul, dar sarcina lor totală rămâne aceeași.
Într-un sistem izolat de corpuri, sarcina totală totală este întotdeauna egală cu o valoare constantă: q_1+q_2+⋯+q_n=const, unde q_1, q_2, …, q_n sunt sarcinile corpurilor sau particulelor incluse în sistem.
Ce să faci cu transformarea particulelor?
Există un punct care poate ridica întrebări despre transformarea particulelor. Într-adevăr, particulele pot să se nască și să dispară, transformându-se în alte particule, radiații sau energie.
Mai mult, astfel de procese pot avea loc atât cu particule neutre, cât și cu particule purtătoare de sarcină. Cum să facem față legii conservării sarcinii în acest caz?
S-a dovedit că nașterea și dispariția particulelor pot avea loc doar în perechi. Adică, particulele trec într-un alt tip de existență, de exemplu, în radiație doar ca pereche, când atât particulele pozitive, cât și cele negative dispar simultan.
În acest caz, apar un anumit tip de radiație și o anumită energie. În cazul opus, atunci când particulele încărcate se nasc sub influența unor radiații și a consumului de energie, ele se nasc și numai în perechi: pozitive și negative.
În consecință, sarcina totală a perechii de particule nou apărute va fi egal cu zero iar legea conservării sarcinii este îndeplinită.
Confirmarea experimentală a legii
Îndeplinirea legii conservării sarcinii electrice a fost confirmată experimental de multe ori. Nu există un singur fapt care să sugereze altfel.
Prin urmare, oamenii de știință cred că sarcina electrică totală a tuturor corpurilor din Univers rămâne neschimbată și, cel mai probabil, este egală cu zero. Adică numărul tuturor sarcinilor pozitive este egal cu numărul tuturor sarcinilor negative.
Natura existenței legii conservării sarcinilor nu este încă clară. În special, nu este clar de ce particulele încărcate se nasc și sunt anihilate doar în perechi.
Conduce la faptul că legea conservării sarcinii are local caracter: modificarea sarcinii în orice volum predeterminat este egală cu fluxul de sarcină peste granița sa. În formularea originală, următorul proces ar fi posibil: o sarcină dispare într-un punct din spațiu și apare instantaneu în altul. Totuși, un astfel de proces ar fi relativistic non-invariant: datorită relativității simultaneității, în unele cadre de referință sarcina ar apărea într-un loc nou înainte de a dispărea în cel precedent, iar în unele, încărcătura ar apărea într-un loc nou. la ceva timp după ce a dispărut în precedentul. Adică ar exista o perioadă de timp în care taxa nu este reținută. Cerința de localitate ne permite să notăm legea conservării sarcinii în formă diferențială și integrală.
Legea conservării sarcinii în formă integrală
Reamintim că densitatea fluxului de sarcină electrică este pur și simplu densitatea curentului. Faptul că modificarea încărcăturii în volum este egală cu curentul total prin suprafață poate fi scris în formă matematică:
Aici Ω este o regiune arbitrară în spațiul tridimensional, este limita acestei regiuni, ρ este densitatea de sarcină și este densitatea de curent (densitatea fluxului de sarcină electrică) peste graniță.
Legea conservării sarcinii în formă diferențială
Trecând la un volum infinitezimal și folosind teorema lui Stokes după cum este necesar, putem rescrie legea conservării sarcinii în formă diferențială locală (ecuația de continuitate)
Legea conservării sarcinii în electronică
Regulile lui Kirchhoff pentru curenți decurg direct din legea conservării sarcinii. Combinația de conductori și componente radio-electronice este prezentată ca un sistem deschis. Afluxul total de taxe în acest sistem egală cu producția totală de sarcini din sistem. Regulile lui Kirchhoff presupun asta sistem electronic nu poate modifica semnificativ încărcătura totală.
Fundația Wikimedia. 2010.
Vedeți ce este „Legea conservării sarcinii electrice” în alte dicționare:
LEGEA CONSERVĂRII ÎNCĂRCĂRII ELECTRICE- una dintre legile de bază ale naturii, care constă în faptul că suma algebrică a sarcinilor electrice ale oricărui sistem închis (izolat electric) rămâne neschimbată, indiferent de procesele care au loc în cadrul acestui sistem... Marea Enciclopedie Politehnică
legea conservării sarcinii electrice
Legea conservării sarcinii- legea conservării sarcinii electrice, legea conform căreia suma algebrică a sarcinilor electrice ale tuturor particulelor dintr-un sistem izolat nu se modifică în timpul proceselor care au loc în acesta. Sarcina electrică a oricărei particule sau sistem de particule... ... Concepte științe naturale moderne. Glosar de termeni de bază
Legile fundamentale de conservare legi fizice, conform căruia când anumite condiții unele mărimi fizice măsurabile care caracterizează un sistem fizic închis nu se modifică în timp. Unele dintre legi... ... Wikipedia
legea conservării sarcinii- krūvio tvermės dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. legea conservarii taxelor; legea conservării sarcinii electrice vok. Erhaltungssatz der elektrischen Ladung, m; Ladungserhaltungssatz, m rus. legea conservarii sarcinii, m; legea... ... Fizikos terminų žodynas
Legea conservării sarcinii electrice prevede că suma algebrică a sarcinilor unui sistem închis electric este conservată. Legea conservării sarcinii este îndeplinită absolut exact. În momentul de față, originea sa este explicată ca o consecință a principiului... ... Wikipedia
Aromă în fizica particulelor Arome și numere cuantice: Număr lepton: L Număr barion: B Ciudație: S Farmecul: C Farmecul: B Adevărul: T Isospin: I sau Iz Isospin slab: Tz ... Wikipedia
Legea conservării energiei este o lege fundamentală a naturii, stabilită empiric și constând în faptul că pentru un sistem fizic izolat se poate introduce o mărime fizică scalară, care este în funcție de parametrii sistemului și... .. . Wikipedia
