Как обозначается заряд: Электрический заряд

Элеком37, Электрический заряд и его свойства, физика.

---

Электрический заряд это физическая величина, характеризующая способность частиц или тел вступать в электромагнитные взаимодействия. Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q. В системе СИ электрический заряд измеряется в Кулонах (Кл). Свободный заряд в 1 Кл – это гигантская величина заряда, практически не встречающаяся в природе. Как правило, Вам придется иметь дело с микрокулонами (1 мкКл = 10–6 Кл), нанокулонами (1 нКл = 10–9 Кл) и пикокулонами (1 пКл = 10–12 Кл).

Электрический заряд обладает следующими свойствами:.

1. Электрический заряд является видом материи.

2. Электрический заряд не зависит от движения частицы и от ее скорости.

3. Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.

4. Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.

5. Все заряды взаимодействуют друг с другом. При этом одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. Силы взаимодействия зарядов являются центральными, то есть лежат на прямой, соединяющей центры зарядов.

6. Существует минимально возможный (по модулю) электрический заряд, называемый элементарным зарядом. Его значение:

e = 1,602177·10–19 Кл ≈ 1,6·10–19 Кл.

Электрический заряд любого тела всегда кратен элементарному заряду:

где: N – целое число. Обратите внимание, невозможно существование заряда, равного 0,5е; 1,7е; 22,7е и так далее. Физические величины, которые могут принимать только дискретный (не непрерывный) ряд значений, называются квантованными

. Элементарный заряд e является квантом (наименьшей порцией) электрического заряда.

7. Закон сохранения электрического заряда. В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:

Закон сохранения электрического заряда утверждает, что в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака. Из закона сохранения заряда так же следует, если два тела одного размера и формы, обладающие зарядами q1 и q2 (совершенно не важно какого знака заряды), привести в соприкосновение, а затем обратно развести, то заряд каждого из тел станет равным:

С современной точки зрения, носителями зарядов являются элементарные частицы. Все обычные тела состоят из атомов, в состав которых входят положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные частицы –

нейтроны. Протоны и нейтроны входят в состав атомных ядер, электроны образуют электронную оболочку атомов. Электрические заряды протона и электрона по модулю в точности одинаковы и равны элементарному (то есть минимально возможному) заряду e.

В нейтральном атоме число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке. Это число называется атомным номером. Атом данного вещества может потерять один или несколько электронов, или приобрести лишний электрон. В этих случаях нейтральный атом превращается в положительно или отрицательно заряженный ион. Обратите внимание, что положительные протоны входят в состав ядра атома, поэтому их число может изменяться только при ядерных реакциях. Очевидно, что при электризации тел ядерных реакций не происходит.

Поэтому в любых электрических явлениях число протонов не меняется, изменяется только число электронов. Так, сообщение телу отрицательного заряда означает передачу ему лишних электронов. А сообщение положительного заряда, вопреки частой ошибке, означает не добавление протонов, а отнимание электронов. Заряд может передаваться от одного тела к другому только порциями, содержащими целое число электронов.

Иногда в задачах электрический заряд распределен по некоторому телу. Для описания этого распределения вводятся следующие величины:

1. Линейная плотность заряда. Используется для описания распределения заряда по нити:

где: L – длина нити. Измеряется в Кл/м.

2. Поверхностная плотность заряда. Используется для описания распределения заряда по поверхности тела:

где: S – площадь поверхности тела. Измеряется в Кл/м2.

3. Объемная плотность заряда. Используется для описания распределения заряда по объему тела:

где: V – объем тела. Измеряется в Кл/м3.

Обратите внимание на то, что масса электрона равна:

me = 9,11∙10–31 кг.

---

---

PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook

Содержание

• 1 Учебники
• 2 Механика
  • 2.1 Кинематика
  • 2. 2 Динамика
  • 2.3 Законы сохранения
  • 2.4 Статика
  • 2.5 Механические колебания и волны
• 3 Термодинамика и МКТ
  • 3.1 МКТ
  • 3.2 Термодинамика
• 4 Электродинамика
  • 4.1 Электростатика
  • 4. 2 Электрический ток
  • 4.3 Магнетизм
  • 4.4 Электромагнитные колебания и волны
• 5 Оптика. СТО
  • 5.1 Геометрическая оптика
  • 5.2 Волновая оптика
  • 5.3 Фотометрия
  • 5.4 Квантовая оптика
  • 5.5 Излучение и спектры
  • 5. 6 СТО
• 6 Атомная и ядерная
  • 6.1 Атомная физика. Квантовая теория
  • 6.2 Ядерная физика
• 7 Общие темы
• 8 Новые страницы

Здесь размещена информация по школьной физике:

1. материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
2. разработки уроков, тем;
3. flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
4. ссылки на другие сайты

и многое другое.

Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.

Учебники

Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –

Механика

Кинематика

Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве

Динамика

Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил

Законы сохранения

Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии

Статика

Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика

Механические колебания и волны

Механические колебания – Механические волны

---

Термодинамика и МКТ

МКТ

Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа

Термодинамика

Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение

---

Электродинамика

Электростатика

Электрическое поле и его параметры – Электроемкость

Электрический ток

Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках

Магнетизм

Магнитное поле – Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны

---

Оптика.

СТО

Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы

Волновая оптика

Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света

Фотометрия

Фотометрия

Квантовая оптика

Квантовая оптика

Излучение и спектры

Излучение и спектры

СТО

СТО

---

Атомная и ядерная

Атомная физика. Квантовая теория

Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома

Ядерная физика

Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы

---

Общие темы

Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ — Репетитор по физике

Новые страницы

Запрос не дал результатов.

Что такое заряд? – EWT

Background

Из Википедии: «Электрический заряд – это физическое свойство материи, которое заставляет ее испытывать силу при помещении в электромагнитное поле». В физике это измерение притяжения или отталкивания частиц, как это было обнаружено Кулоном, когда он установил зависимость заряда и силы от расстояния — закон Кулона.

Заряд протона (+) и электрона (-)

Сила вызывает движение частиц, а направление зависит от комбинации зарядов следующим образом:

• Частицы с одинаковым зарядом будут отталкиваться (+/+ или -/-).
• Частицы противоположного заряда будут притягиваться (+/-).

Крупные объекты, такие как люди, велосипеды или автомобили, состоят из атомов этих же частиц. Однако законы движения и сил основаны на массе, а не на заряде. Почему? Когда в объектах происходит столкновение, на самом деле это столкновение миллионов и миллионов электрически заряженных частиц в этих объектах. Мы рассчитываем силу этого объекта на основе массы (m), используя 2-й закон Ньютона (F=ma). Разве заряд (q) не должен быть связан с массой (m)?

---

 

Объяснение

Заряд – это энергия бегущей продольной волны . Масса и заряд действительно связаны и могут быть упрощены до одного уравнения энергии, представленного в классической форме на этой странице. Чтобы связать массу и заряд, кулонов можно объяснить как амплитуду волны, которая измеряется как расстояние (метры). Если предположить вещество в вакууме пространства, которое имеет физическое свойство килограммов и движется как волны, то массу и заряд можно описать как их движение. В EWT это вещество называется эфиром, а его компоненты — гранулами.

• Масса – энергия стоячей продольной волны (без учета скорости волны – c ² )
• Заряд – энергия бегущей продольной волны на расстояние (сила)

Элементарный заряд одиночной частицы (e _e ) — амплитуда волны на первой длине волны, подробно рассчитанная в разделе, посвященном электрической силе. Амплитуда – это среднее смещение эфирных гранул от равновесия. Смещение гранул будет больше вблизи ядра электрона и уменьшаться по амплитуде на расстоянии, поскольку гранулы сталкиваются и передают энергию большему количеству гранул по мере сферического распространения.

Поскольку материя (измеряемая как энергия покоя или масса) формируется из той же волны, которая обладает электрическими свойствами (измеряется как заряд), их можно связать как логически, так и математически. Логически это просто тип продольной волны: стоячая или бегущая. Стоячая волна — это накопленная энергия. Бегущая волна, по определению, это бегущая энергия. Фотон, для сравнения, представляет собой другую форму волны — это поперечная волна, в которой волна распространяется перпендикулярно движению частицы (по сравнению с продольной волной, которая идет в направлении движения).

 

Доказательство связи материи и заряда

Энергия волны классически может быть описана следующим уравнением. В EWT уравнение энергии часто изображается в форме волнового уравнения, но здесь оно будет показано в классическом виде, чтобы доказать, что массу электрона можно вывести из классических электрических констант. Энергия волны в классическом формате:

• μ ₀ – магнитная постоянная
• c – скорость света
• q – заряд (переменная)
• r – расстояние (переменная)

Масса – запасенная энергия стоячих волн в радиусе электрона (r _e ). Следовательно, это уравнение энергии без учета скорости волны (c ² ). Для одного электрона заряд (q) является элементарным зарядом (e _e ). Ниже приведены точные значения и единицы массы электрона при использовании электрических свойств (CODATA).

Electron Mass

• Q — E _E (Одиночный электронный заряд)
• R = R _E (Радиус электрона)

Заряд — это волновая ампуль . Его можно выразить как энергию, но часто его выражают как силу, известную как закон Кулона. Постоянная Кулона представляет собой произведение магнитной постоянной на скорость волны в квадрате более чем на 4π. Кулон дал ему букву k.

Сила – это энергия на расстоянии ( F=E/r ), поэтому для уравнения силы оно становится r ² в знаменателе. Замена постоянной Кулона константами в уравнении энергии (сверху) дает закон Кулона.

Закон Кулона

Логически и массу, и заряд можно объяснить как волны. И математически масса электрона теперь может быть выражена через заряд (q/e _e ), связывая области механики и электричества уравнением.

 

Связь уравнений массы и силы заряда

Отношения между законами материи, обозначенными массой (m) в уравнении, равны законам электромагнитного заряда, обозначенным зарядом (q) в уравнении, если учесть массы и заряда одного электрона и расстояние быть равным классическому радиусу электрона . Удивительно, но материальные законы от Эйнштейна до Ньютона могут быть связаны с законами заряда, такими как закон Кулона. Эти уравнения силы выражаются в классических константах:

 

---

 

Видео – Что такое оплата?

Видео Что такое заряд  ниже содержит описание заряда и объяснение его поведения.

Что такое электрический заряд? | Живая наука

Живая наука поддерживается своей аудиторией. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот почему вы можете доверять нам.

Протоны и электроны создают электрические поля. (Изображение предоставлено: Игорь Ж. | Shutterstock)

Большая часть электрического заряда переносится электронами и протонами внутри атома. Говорят, что электроны несут отрицательный заряд, а протоны — положительный, хотя эти обозначения совершенно произвольны (подробнее об этом позже). Протоны и электроны притягиваются друг к другу, что является архетипом клише «противоположности притягиваются», согласно веб-сайту Университета Джорджии HyperPhysics. И наоборот, два протона отталкиваются друг от друга, как и два электрона.

Протоны и электроны создают электрические поля, которые создают силу, называемую кулоновской силой, которая распространяется наружу во всех направлениях. По словам Серифа Урана, профессора физики Питтсбургского государственного университета, электрическое поле излучается наружу от заряженной частицы подобно тому, как свет излучается наружу от лампочки. Как и в случае с яркостью света, напряженность электрического поля уменьшается пропорционально квадрату расстояния от источника (1/ r ² ). Если вы отодвинетесь в два раза дальше, сила поля уменьшится до одной четверти, а если вы отодвинетесь в три раза дальше, поле уменьшится до одной девятой.

Поскольку протоны обычно ограничены ядрами, встроенными в атомы, они не так свободны в движении, как электроны. Поэтому, когда мы говорим об электрическом заряде, мы почти всегда имеем в виду избыток или недостаток электронов. Когда существует дисбаланс зарядов и электроны могут течь, создается электрический ток.

Локализованный и постоянный дефицит или избыток электронов в объекте вызывает статическое электричество. Ток может принимать форму внезапного разряда статического электричества, такого как удар молнии или искра между вашим пальцем и заземленной пластиной выключателя света; устойчивый поток постоянного тока (DC) от батареи или солнечной батареи; или колебательный ток, такой как от генератора переменного тока (AC), радиопередатчика или аудиоусилителя.

Электрическая вселенная

Обычно мы не знаем об электрическом заряде, потому что большинство объектов содержат одинаковое количество положительного и отрицательного заряда, которые эффективно нейтрализуют друг друга, по словам Майкла Дубсона, профессора физики из Университета Колорадо в Боулдере. Обычно считается, что суммарный заряд Вселенной нейтрален. Если бы отношение положительного заряда к отрицательному было меньше всего в 10 ⁻⁴⁰ , кулоновская сила была бы более мощной, чем гравитация, что сделало бы вселенную совершенно отличной от той, которую мы наблюдаем, сказал Дубсон Live Science. Тем не менее, некоторые исследователи, такие как Михаэль Дюрен из Университета Юстуса Либиха в Гиссене в Германии, размышляли о возможности существования электрически заряженной Вселенной.

Ранние исследования в области электричества

Положительные и отрицательные значения заряда были первоначально определены американским государственным деятелем и изобретателем Бенджамином Франклином, который начал изучать электричество в 1742 году. жидкости, одна положительная и одна отрицательная. Однако Франклин пришел к убеждению, что существует только одна электрическая жидкость и что у объектов может быть избыток или недостаток этой жидкости. Поэтому, по данным Аризонского университета, он изобрел термины положительный и отрицательный для обозначения избытка или недостатка соответственно.

Единицей измерения электрического заряда является кулон (Кл), названный в честь Шарля-Огюстена Кулона, французского физика 18-го века. Кулон разработал закон, который гласит: «одинаковые заряды отталкиваются, разные — притягиваются». Кулон определяется как количество заряда, переносимого током в один ампер за одну секунду. Хотя это звучит как небольшое количество, согласно HyperPhysics, «два заряда в один кулон каждый, разделенные на метр, будут отталкивать друг друга с силой около миллиона тонн!» Инженеры-электрики часто предпочитают использовать для заряда более крупную единицу — ампер-час, который равен 3600 °C. 

Сила Кулона — одна из двух фундаментальных сил, заметных в макроскопическом масштабе, вторая — гравитация. Однако электрическая сила намного сильнее гравитации. Кулоновская сила отталкивания между двумя протонами из-за их заряда в 4,1 × 10 ⁴² раз больше силы притяжения между ними из-за их массы. Это верно для любого расстояния, поскольку расстояние сокращается в обеих частях уравнения.

Насколько это большое число? Сравнивать величину этих двух сил все равно, что сравнивать массу Земли с массой одной молекулы пенициллина! Однако гравитация по-прежнему доминирует во Вселенной в больших масштабах, потому что, в отличие от заряда, можно собрать большое количество массы. Большие скопления одноименно заряженных частиц невозможны из-за их взаимного отталкивания и сродства к разноименным зарядам.

Другие свойства заряда

Электрический заряд квантуется, т. е. возникает дискретными единицами. Протоны и электроны несут заряды ±1,602 × 10 ⁻¹⁹ Кл. Каждое накопление заряда четно кратно этому числу, а дробные заряды не могут существовать. Квантовая хромодинамика (КХД) утверждает, что протоны и нейтроны состоят из трех кварков с зарядами +2/3 или -1/3 единичного заряда протона, а два из одного и один из другого объединяются, образуя частицы с зарядами ноль или +1 единица заряда.

Однако эти частицы не могут существовать отдельно. Всякий раз, когда вы пытаетесь разделить протон или нейтрон на составляющие его кварки, для этого требуется так много энергии, что энергия превращается в материю в соответствии со знаменитым уравнением Эйнштейна E = mc ² один кварк, вы получите нейтрально заряженную пару кварк-антикварк, называемую мезоном. Однако считается, что электроны действительно фундаментальны, а это означает, что их нельзя разделить на более мелкие части.

Электрический заряд является сохраняющейся величиной. Это означает, что его нельзя создать или уничтожить, а общее количество электрического заряда во Вселенной постоянно и неизменно. Положительные и отрицательные заряды могут нейтрализовать друг друга, или нейтральные частицы могут расщепляться, образуя положительно и отрицательно заряженные пары частиц, но общее количество зарядов всегда остается одним и тем же.

Дополнительные ресурсы

• Physics4Kids.com: Закон Кулона
• Класс физики: Электричество
• Гиперфизика: Электрический заряд

Джим Лукас — автор статей для Live Science. Он охватывает физику, астрономию и инженерное дело. Джим окончил Университет штата Миссури, где получил степень бакалавра наук в области физики, а также астрономию и техническое письмо. После окончания университета он работал в Лос-Аламосской национальной лаборатории системным администратором, техническим писателем-редактором и специалистом по ядерной безопасности.