Що таке закон збереження електричного заряду
Як відомо зі шкільного курсу фізики, в процесі електризації тіл виконується закон збереження електричних зарядів. На перший погляд може здатися, що знання цього факту надто абстрактно, щоб стикатися з ним у повсякденному житті. Давайте ж сьогодні поговоримо про те, чи так це насправді, і де можна зустріти закон збереження електричного заряду.
Існуючі в даний час теорії про будову мікросвіту стверджують, що носій заряду - електрон, є однією з найстабільніших частинок. Енергія не може зникнути: у всьому Всесвіті відбувається лише її перетворення. Таким чином, виконується закон збереження електричного заряду. Припустимо, що електрон в деяких умовах може ділитися на інші, складові його частинки (наприклад, фотон і невловиму нейтрино), з відповідним сумарним зарядом. Проте до цих пір офіційна наука заперечує подібну можливість, так як практичні досліди (а вони проводилися неодноразово) не увінчалися успіхом. Недарма кажуть, що електрон неподільний, він невичерпний ... Теоретичне час існування даної частинки становить не менше 10 в ступені 22.
Ні для кого не секрет, що сумарний заряд атома дорівнює нулю. Це відбувається тому, що негативний потенціал всіх електронів компенсується позитивним зарядом протонів в ядрі. Виконується взаємна нейтралізація, тому атом в цілому електрично нейтральний. Зрозуміло, якщо йому повідомити додаткову енергію (наприклад, нагріти матеріал до високих температур або впливати змінним магнітним полем), то електрони на зовнішніх орбітах (валентні) можуть покидати свої «законні місця». В цьому випадку виходить іон речовини і вільний електрон. Але, як правило, придбана часткою енергія випромінюється у вигляді квантів і стійка структура атома відновлюється. Окремий випадок - з`єднання елементів, коли деякі частинки є загальними для двох (і більше) атомів. Закон збереження також виконується повною мірою.
Однак повернемося з області мікросвіту до більш практичною життя. Закон збереження електричного заряду активно використовується в розрахунках електротехніки. Приміром, досить згадати перший правило Кірхгофа. Фактично, воно підтверджує закон збереження електричного заряду. Наприклад, в ланцюгах змінного трифазного струму часто використовується спосіб з`єднання провідників в зірку. При цьому три фазних проводи з`єднуються в вузлі. Здавалося б, неминуче коротке замикання із зростанням струму і перегоранням провідного матеріалу. Насправді ж відбувається наступне: в кожному такому вузлі сума струмів дорівнює нулю. У розрахунках (умовність) втікає струми вважаються позитивними, а виходять - негативними. Іншими словами: I1 + I2 + I3 = 0, або, що також вірно, I2 = I1-I3 і так далі. Говорячи простою мовою, що надходить заряд не може перевищувати суму виходить з вузла. Якби при подібному з`єднанні провідників закон збереження зарядів не працював, то фіксувалося б накопичення заряджених частинок у вузлі, а цього не відбувається.
Електротехніка та атоми - це далеко не єдині області, де діє закон збереження заряду. Біологія і ботаніка також не забута. При знаменитому процесі фотосинтезу (Створення органічних речовин в хлорофілових зернах під дією сонячного світла) в момент поглинання кванта світла структуру тканини покидає один електрон. Однак так як хлорофілових молекула при цьому набуває позитивний заряд, то «вакантне місце» незабаром заповнюється одній з вільних часток. Фактично, саме завдяки закону збереження заряду можливе існування Всесвіту в тому вигляді, до якого ми всі звикли.
Відкриття протона і нейтрона Після того, як було відкрито, що речовини складаються з молекул, а ті в свою чергу - з атомів, перед вченими-фізиками постало нове питання. Необхідно було встановити структуру атомів - з чого ж складаються вони. За рішення цього непростого завдання…
Робота електричного поля по переміщенню заряду На будь заряд, який знаходиться в електричному полі, впливає сила. У зв'язку з цим при пересуванні заряду в полі відбувається певна робота електричного поля. Як же зробити розрахунок цієї роботи?Робота електричного поля полягає в перенесенні…
Що таке валентні електрони? Викладачам фізики і хімії в навчальних закладах добре відомо, що набагато простіше пояснити яку-небудь тему, якщо вдатися до аналогій або скористатися наближеними прикладами, роз'яснюючи «на пальцях». Хоча наведені описи можуть не повністю…
Потенціал електричного поля, зв'язок між напруженістю і потенціалом Розглянемо зв'язок напруженості і потенціалу в електричному полі. Припустимо, у нас є якесь позитивно заряджене тіло. Це тіло оточене електричним полем. Перенесемо в це поле позитивний заряд, при перенесенні якого буде відбуватися робота. Величина…
Маса електрона - малий золотник та дорогий Якщо навскидку попросити 100 чоловік назвати хоча б три відомі елементарні частинки, то, можливо, не всі назвуть всі три, але ніхто не забуде назвати чемпіона за популярністю - електрон. Маленький, найлегший серед несучих заряд частинок, всюдисущий…
Досліди Резерфорда Вчені не відразу прийшли до правильного розуміння будови атома. Першу модель атома запропонував англійський фізик Дж. Дж. Томсон, який відкрив електрон. Але його модель увійшла в суперечність з дослідами Е. Резерфорда з вивчення розподілу в…
Закон Кіргофа - незмінні правила Після відкриття електрики його стали досить широко використовувати в промисловості, хоча дослідження його природи при цьому тривали. Були встановлені основні закономірності, що дозволяють розрахувати найпростіші елементи ланцюга, використовуючи…
Ядерні реакції Зі шкільного курсу ми мало пам'ятаємо про таких процесах, як ядерні реакції, хоча вони мають важливе значення в житті кожного з нас. А про таке поняття, як критична маса урану, і зовсім говорити не доводиться, оскільки для більшості з нас ця…
Що означає термін 'сила струму' Без розуміння, що таке сила струму, вивчення пов'язаного з електрикою розділу фізики неможливо. Поняття про струмі є основою, на якій, наче будинок на надійному фундаменті, шикуються подальші розрахунки електроланок і наводяться нові і нові…
Що таке дипольний момент Розглянемо, стосовно до електродинаміки, що таке дипольний момент. Елементарні носії заряду, що протікають по прямолінійній ділянці системи провідників, формують прямий струм. Відповідно, присутній струмовий заряд зазначеного струму (I * L, де I -…
Квантові точки Для того щоб отримати загальне уявлення про властивості матеріальних предметів і законах, відповідно до яких «живе» звичний кожному макросвіт, зовсім не обов'язково закінчувати вищий навчальний заклад, адже щодня кожен стикається з їх проявами. Хоча…
Енергія іонізації атома Енергія іонізації - основна характеристика атома. Саме вона визначає природу і міцність хімічних зв'язків, які здатний утворювати атом. Відновні властивості речовини (простого) також залежать від цієї характеристики.Поняття «енергія іонізації» іноді…
Електричний заряд Всі тіла складаються з неподільних найдрібніших частинок, які називаються елементарними. Вони мають масу і здатні притягатися один до одного. За законом всесвітнього тяжіння, при збільшенні відстані між частинками сила тяжіння відносно повільно…