電荷及其性質

自然界中發生的物理過程並不總是用分子動力學理論、力學或熱力學定律的作用來解釋。也有電磁力作用在遠處，不依賴於體重。

它們的表現形式首先在希臘古代科學家的作品中進行了描述，當時它們吸引了帶有琥珀的光，單個物質的小顆粒，在羊毛上摩擦。

科學家對電動力學發展的歷史貢獻

英國研究員威廉希爾伯特詳細研究了琥珀實驗......在 16 世紀的最後幾年，他對他的工作進行了說明，並用“帶電”一詞定義了能夠從遠處吸引其他物體的物體。

法國物理學家查爾斯·杜菲 (Charles Dufay) 確定了符號相反的電荷的存在：一些是通過在絲綢織物上摩擦玻璃物體而形成的，而另一些是在羊毛上摩擦樹脂。這就是他對它們的稱呼：玻璃和樹脂。完成研究後，本傑明·富蘭克林引入了負電荷和正電荷的概念。

Charles Visulka 通過設計自己發明的扭力天平實現了測量電荷強度的可能性。

羅伯特·米利肯，根據一系列實驗，他確立了任何物質電荷的離散性，證明它們是由一定數量的基本粒子組成的。 （不要與該術語的另一個概念——碎片化、不連續性混淆。）

這些科學家的工作是現代知識的基礎，這些過程和現象發生在由電荷及其運動產生的電場和磁場中，由電動力學研究。

費用的確定及其相互作用的原則

電荷表徵物質的特性，這些特性使它們能夠產生電場並在電磁過程中相互作用。也稱為電量，定義為物理標量。符號“q”或“Q”用於表示電荷，單位“Pendant”用於測量，以開發獨特技術的法國科學家命名。

他創造了一種裝置，其主體使用懸浮在細石英線上的球。他們以某種方式在空間中定位，他們的位置被記錄在一個等分的刻度尺上。

通過蓋子上的一個特殊孔，將另一個帶有額外電荷的球帶到這些球上。由此產生的相互作用力迫使球偏轉，旋轉它們的擺動。充電前後刻度讀數的差異使得可以估計測試樣品中的電量。

在 SI 系統中，1 庫侖電荷的特徵在於 1 安培的電流在等於 1 秒的時間內通過導線的橫截面。

現代電動力學將所有電荷分為：

• 積極的;

• 消極的。

當它們相互作用時，它們會產生方向取決於現有極性的力量。

相同類型的電荷，無論是正電荷還是負電荷，總是以相反的方向排斥，往往會盡可能地遠離彼此。而對於相反符號的電荷，有一種力量傾向於將它們聚集在一起並合二為一。 .

疊加原理

當一定體積內有多個電荷時，疊加原理對它們起作用。

它的意思是，根據上面討論的方法，每個電荷以某種方式與所有其他電荷相互作用，被相反的吸引，被相似的排斥。例如，正電荷q1受到對負電荷q3的吸引力F31和來自q2的排斥力F21的影響。

作用在 q1 上的合力 F1 由矢量 F31 和 F21 的幾何和確定。 （F1 = F31 + F21）。

使用相同的方法分別確定電荷 q2 和 q3 上的合力 F2 和 F3。

利用疊加原理，得出結論：對於封閉系統中一定數量的電荷，恆定的靜電力作用於其所有物體之間，並且該空間中任何特定點的電勢等於所有物體的電勢之和單獨收取費用。

這些定律的運作由具有共同運作原理的驗電器和靜電計所創建的設備證實。

驗電器由兩片相同的薄箔片組成，箔片懸掛在連接到金屬球的導電線上的絕緣空間中。在正常狀態下，電荷不會作用在這個球上，因此花瓣可以自由地懸掛在設備燈泡內的空間中。

電荷如何在物體之間轉移

如果你把帶電的物體，比如一根棒，帶到驗電器的球上，那麼電荷就會沿著導電線穿過球到達花瓣。它們將接收到相同的電荷，並開始以與施加的電量成正比的角度相互遠離。

靜電計具有相同的基本結構，但有細微差別：一個花瓣固定不動，第二個花瓣遠離它並配備一個箭頭，可以讓您讀取刻度。

中間載流子可用於將電荷從遠處靜止的帶電物體轉移到靜電計。

靜電計的測量精度不高，並且很難以此為基礎分析電荷之間的作用力。庫侖扭秤更適合他們研究。他們使用直徑遠小於彼此距離的球。它們具有點電荷的特性——帶電體的尺寸不會影響設備的精度。

庫侖所做的測量證實了他的假設，即點電荷從帶電體轉移到具有相同性質和質量的帶電體，但不帶電，因此它在它們之間均勻分佈，在源頭減少了 2 倍。這樣一來，就有可能將費用金額減少兩倍、三倍等。

靜止電荷之間存在的力稱為庫侖相互作用或靜態相互作用。它們是通過靜電學研究的，靜電學是電動力學的一個分支。

電荷載體的類型

現代科學認為最小的帶負電的粒子是電子，而帶正電的是正電子……它們的質量相同，都是 9.1 × 10-31 千克。粒子質子只有一個正電荷，質量為1.7×10-27千克。在自然界中，正電荷和負電荷的數量是平衡的。

在金屬中，電子的運動是產生的 電，在半導體中，它的載流子是電子和空穴。

在氣體中，電流是由離子的運動形成的——帶正電荷的帶電非元素粒子（原子或分子），稱為陽離子，或負離子——陰離子。

離子是由中性粒子形成的。

在強大的放電、光或放射性輻射、風流、水團運動或許多其他原因的影響下，失去電子的粒子會產生正電荷。

負離子由額外接收電子的中性粒子形成。

電離在醫療和日常生活中的應用

研究人員早就注意到負離子能夠影響人體，改善空氣中氧氣的消耗，更快地將其輸送到組織和細胞，並加速血清素的氧化。複合物中的所有這些都顯著提高了免疫力，改善了情緒，減輕了疼痛。

第一個用於治療人體的電離器被命名為 Chizhevsky 枝形吊燈，以紀念創造出一種對人類健康有益的裝置的蘇聯科學家。

在用於家庭環境工作的現代電器中，您可以在真空吸塵器、空氣加濕器、吹風機、電吹風......

特殊的空氣離子發生器淨化其成分，減少灰塵和有害雜質的數量。

水離子發生器能夠減少其成分中化學試劑的量。它們用於清潔水池和湖泊，用銅或銀離子使水飽和，從而減少藻類的生長，消滅病毒和細菌。

有用的術語和定義

什麼是體積電荷

這是分佈在整個體積中的電荷。

什麼是表面電荷

它是一種被認為分佈在表面上的電荷。

什麼是線性電荷

它是被認為沿線分佈的電荷。

電荷的體積密度是多少

它是表徵體積電荷分佈的標量，等於體積電荷與它所分佈的體積元之比在該體積元趨於零時的極限。

什麼是表面電荷密度

它是表徵表面電荷分佈的標量，等於表面電荷與它所分佈的表面元素之比在該表面元素趨於零時的極限。

什麼是線性電荷密度

它是表徵線性電荷分佈的標量，等於線性電荷與該電荷分佈的直線長度的一個元素之比的極限，當該長度元素趨於零時.

什麼是電偶極子

它是一組大小相等、符號相反的兩點電荷，與它們到觀察點的距離相比，彼此之間的距離非常小。

電偶極子的電矩是多少

它是一個矢量，等於偶極子的一個電荷的絕對值與它們之間的距離的乘積，並且從負電荷指向正電荷。

什麼是人體的電矩

它是一個矢量，等於構成所考慮物體的所有偶極子的電矩的幾何和。 “給定體積物質的電矩”以類似的方式定義。