Fizika 11. klasei / Физика для 11 класса: Elektrisko lādiņu nesēji

В каждом веществе есть электрически заряженные частицы.

BarsaX 14.09.10 в 19:55

Например если железо (Fe) находится в твердом состоянии, тогда его кристаллическую структуру образуют положительно заряженные ионы (Fe2+).

BarsaX 15.09.10 в 17:13

Отрицательно заряженные электроны, которые у атома железа находятся в внешнем электроном слое, освободились от атомов и принадлежат всей кристаллической структуре.

BarsaX 15.09.10 в 17:16

В кристаллической структуре они образуют свободную электронную цепь.

BarsaX 15.09.10 в 17:18

Свободные электроны, не связаны ни с какими атомами, в кристаллической структуре они могут перемещаться и вызывать электрическое напряжение.

BarsaX 15.09.10 в 17:23

Поэтому железо и относится к группе проводящих электричество.

BarsaX 14.09.10 в 19:52

Другой пример — чистая вода состоит из молекул воды (H2O).

BarsaX 14.09.10 в 19:53

Так как каждая молекула воды электрически нейтральна, поэтому в полностью чистой воде нет частиц, которые могли бы с одного места на другое переносить электрический заряд.

BarsaX 15.09.10 в 17:36

Поэтому дистиллированная вода не проводит электричество и принадлежит к группе диэлектриков.

BarsaX 15.09.10 в 17:38

(Правда в природе дистиллированной воды не бывает. В воде всегда есть какие-то примеси - соли, щелочи, кислоты и т.д. Воды образуют позитивно и негативно заряженные молекулы этих примесей. Например, если в воде растворить поваренную соль, то NaCl делится на ионы Na+ и Cl-.)

BarsaX 15.09.10 в 17:41

Как у электрических проводников, так и у диэлектриков нет никаких внешних признаков, по которым они могли бы отличатся друг от друга.

BarsaX 15.09.10 в 17:43

Ручка корпус которой изготовлен из металла, внешне ничем не отличается от ручки, корпус которой изготовлен из пластмассы. Также и дистиллированная вода внешне ничем не отличается от воды в которой растворили соль.

BarsaX 15.09.10 в 17:45

Только от строения вещества зависит будет ли оно проводить электричество или нет. Конечно, во всех веществах есть частицы, у которых есть электрический заряд, это так называемые носители заряда. Если носители заряда могут передвигаться, тогда их называют свободными носителями заряда и перемещаясь они создают электрическое напряжение.

BarsaX 15.09.10 в 17:49

Если все носители заряда прочно связанны и не перемещаются, то напряжение не возникает.

BarsaX 15.09.10 в 18:02

Все металлы хорошие проводники.

BarsaX 14.09.10 в 19:53

------------------------------------------------------------------------------------------

BarsaX 15.09.10 в 19:47

--------------------------------------------------------------------------------------------------

BarsaX 15.09.10 в 19:48

Во всех металлах содержится большое количество свободных электронов, которые обеспечивают высокую электропроводность.

BarsaX 15.09.10 в 18:03

Свободные электроны всегда готовы вызвать электрическое напряжение — поток носителей заряда.

BarsaX 15.09.10 в 18:04

У металлов свободные носители заряда - электроны.

BarsaX 14.09.10 в 19:54

Свободные электроны можно "вырвать" из металлических электродов, путем их нагревания.

BarsaX 15.09.10 в 19:50

Например, кинескоп телевизора и монитора компьютера представляет собой трубки (электронно-лучевые трубки), в которых катодные лучи распространяются линейно, но могут отклоняться магнитным полем.

BarsaX 15.09.10 в 20:00

Электроны создают широкий электронный луч, который вызывает свечение экрана.

BarsaX 15.09.10 в 20:01

Многие жидкости являются проводниками электричества, в которых носителями заряда служат позитивно и негативно заряженные ионы кислот, щелочей и солей.

BarsaX 15.09.10 в 20:03

Дома из крана течет вода с примесями ионов хлора, железа и других, поэтому эта проводит электричество.

BarsaX 15.09.10 в 20:05

В химических источниках энергии (батарейках и аккумуляторах) находится кислота или щелочь, в которых отделяются позитивно заряженные ионы от отрицательно заряженных.

BarsaX 15.09.10 в 20:07

В этих жидкостях носителем заряда являются ионы.

BarsaX 15.09.10 в 20:08

В нормальных условиях газ электричество не проводит, потому что его атомы и молекулы электронейтральны, но под влиянием внешних факторов молекулы могут разделится на ионы и электроны.

BarsaX 15.09.10 в 20:11

В таком случае в газах есть заряд — направленный по направлению движения ионов и свободных электронов.

BarsaX 15.09.10 в 20:15

Как пример, разряд молнии при грозе.

BarsaX 15.09.10 в 20:15

В жидкостях свободными носителями зарядов являются ионы, а в газах как ионы, так и электроны.

BarsaX 16.09.10 в 14:44

Несмотря на то что атом электронейтрален, он состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

BarsaX 16.09.10 в 14:46

Ядро же в свою очередь состоит из положительно заряженных протонов и частиц у которых заряда нет — нейронов.

BarsaX 16.09.10 в 14:48

Положительный заряд ядра равен числу электронов в нейтральном атоме q+ = Ze (Z - порядковый номер атома или число протонов в ядре, е - значение заряда электрона).

BarsaX 16.09.10 в 15:06

Экспериментально доказано, что значение заряда электрона меньше порции электрического заряда в природе или Qe = -e.

BarsaX 16.09.10 в 16:58

В свою очередь протону присущ меньший положительный электрический заряд, который в числовом виде равен с зарядом электрона Qp = +e.

BarsaX 16.09.10 в 17:01

Величину электрического заряда экспериментально определил американский физик Роберт Эндрусс Миликен в 1910 году.

BarsaX 16.09.10 в 16:35

Насколько велик наименьший электрический заряд?

BarsaX 16.09.10 в 16:36

Так как размер электрона ничтожно мал, его нельзя ни увидеть, ни измерить, остается единственный способ как узнать заряд одного электрона. Этот способ заключается в том что нужно зарядить (например) капельку масла несколькими электронами и понаблюдать за ее движением в электрическом поле.

BarsaX 16.09.10 в 16:40

Из этого можно сделать вывод, насколько велик заряд одного электрона.

BarsaX 16.09.10 в 16:42

В 1909 году этот эксперимент провел американский физик Роберт Микен.

BarsaX 16.09.10 в 16:33

Он изобрел устройство, при помощи которого под микроскопом можно было наблюдать падение маленькой капельки масла и зная время падения можно точно определить скорость падения каждой капли.

BarsaX 16.09.10 в 17:15

Воздух в камере Микелена ионизировали, недавно открытые рентгеновские лучи.

BarsaX 16.09.10 в 17:17

"Оторванные" от молекул воздуха электроны "прилипали" к капелькам масла и заряжали их.

BarsaX 16.09.10 в 17:19

Заряженные капельки масла падали между двумя параллельными металлическими пластинами, которые были под напряжением.

BarsaX 16.09.10 в 17:21

Электрическая сила вызванная напряжением тормозила падение капель и в зависимости от величины заряда меняла скорость падения.

BarsaX 16.09.10 в 17:23

Сделав измерения скорости падения, зная массу капли и напряжение тока к которому подключены пластины, можно вычислить заряд каждой капли.

BarsaX 16.09.10 в 17:25

Заряд капелек, разумеется был разный, так как каждая капля приняла разное количество электронов.

BarsaX 16.09.10 в 17:26

Тем не менее каким не был бы заряд капли, он всегда оказывался многослойной порцией одного заряда (?).

BarsaX 16.09.10 в 17:32

Не было сомнений, что эта одна порция и есть заряд одного электрона.

BarsaX 16.09.10 в 17:33