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

В каждом веществе есть электрически заряженные частицы.

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

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

В кристаллической структуре они образуют свободную электронную цепь.

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

Поэтому железо и относится к группе проводящих электричество.

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

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.

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

(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-.)

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

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.

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.

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

Все металлы хорошие проводники.

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

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

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

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

У металлов свободные носители заряда - электроны.

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

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

Электроны создают широкий электронный луч, который вызывает свечение экрана.

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

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

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

В этих жидкостях носителем заряда являются ионы.

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.

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

Как пример, разряд молнии при грозе.

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

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

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

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

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

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

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

Насколько велик наименьший электрический заряд?

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.

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

В 1909 году этот эксперимент провел американский физик Роберт Микен.

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.

Воздух в камере Микелена ионизировали, недавно открытые рентгеновские лучи.

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

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

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

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

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

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

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

Единица измерения электрического заряда в Международной системе единиц (СИ) - Кулон.

Значение заряда электрона, выраженное в кулонах примерно равно e=1,6 * 10' -19 C.

Поэтому чтобы получить заряд равный одному кулону приходилось посчитать без малого 1019 электронных зарядов.

Если вещество электронейтрально, значит все его положительные и отрицательные заряды компенсировались.

Чтобы зарядить такое тело, нужно вызвать компенсацию зарядов.

Как это сделать? Существует два способа.

Если атомы тела теряют электроны, то атомы становятся положительно заряженными потому что у атома нехватка отрицательно заряженных частиц.

Или наоборот если атомы образующие тело принимают дополнительные атомы, тело становится отрицательно заряженным, потому что переизбыток отрицательных частиц.

Атомы, которые в своих электронных слоях потеряли электроны или наоборот приняли лишние, зовутся положительными или отрицательными ионами.

В образовании ионов участие принимают только электроны, заряд ядра остается неизменным.

Внимание! Этот перевод, возможно, ещё не готов.
Его статус: идёт перевод

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/10882/34837

Переводчики: BarsaX