اسرار برقی شدن اجسام برقی شدن اجسام در تماس

فیزیک! چقدر ظرفیت کلمات!
فیزیک برای ما فقط صدا نیست!
فیزیک - پشتیبانی و پایه
همه علوم بدون استثنا!

• مکانیسم الکتریکی شدن اجسام را برای دانش آموزان توضیح دهید،
• توسعه تحقیقات و مهارت های خلاقانه،
• ایجاد شرایط برای افزایش علاقه به مطالب مورد مطالعه،
• برای کمک به دانش آموزان در درک اهمیت عملی، مفید بودن دانش و مهارت های به دست آمده.

تجهیزات:

• ماشین الکتریکی،
• الکترومتر،
• سلاطین،
• چوب آبنیت و شیشه،
• پارچه های ابریشمی و پشمی،
• الکتروسکوپ،
• سیم های اتصال، آب مقطر، دانه های پارافین،
• استوانه های آلومینیومی و کاغذی، نخ های ابریشم (رنگ شده و رنگ نشده).

روی میز: هادی ها، عایق ها، رزین ها و بارهای شیشه ای.

در طول کلاس ها

1. سخنرانی مقدماتی معلم

در زندگی روزمره، شخص تعداد زیادی از پدیده ها را مشاهده می کند و شاید تعداد بسیار بیشتری از پدیده ها مورد توجه قرار نگیرد.

وجود این پدیده ها انسان را به جستجوی آنها، کشف و توضیح این پدیده ها "هل" می کند. چنین پدیده ای مانند افتادن اجسام به زمین در یک فرد باعث تعجب نمی شود. اما، باید توجه داشت که زمین و جسم داده شده بدون تماس با یکدیگر تعامل دارند. آنها با معروف ترین عمل - جاذبه گرانشی (میدان های گرانشی) با یکدیگر تعامل دارند. ما به این واقعیت عادت کرده‌ایم که اجساد عمدتاً مستقیماً روی یکدیگر تأثیر می‌گذارند. همچنین چنین پدیده هایی وجود دارد که برای یونانیان باستان شناخته شده است، که هر بار علاقه کودکان و بزرگسالان را برمی انگیزد. اینها پدیده های الکتریکی هستند.

نمونه‌هایی از فعل و انفعالات الکتریکی بسیار متنوع هستند و مانند جاذبه زمین برای ما از دوران کودکی آشنا نیستند. این علاقه همچنین با این واقعیت توضیح داده می شود که در اینجا ما فرصت های زیادی برای ایجاد و تغییر شرایط آزمایشی داریم و به تجهیزات ساده بسنده می کنیم.

بیایید سیر آشکارسازی و بررسی برخی پدیده ها را دنبال کنیم.

2. پیشینه تاریخی (گزارش های دانشجویی)

فیلسوف یونانی تالس اهل میلتوس که بین سالهای 624-547 می زیست. قبل از میلاد، کشف کرد که کهربا، که روی خز پوشیده می شود، خاصیت جذب اشیاء کوچک - کرک، نی و غیره را به دست می آورد. بعدها به این پدیده الکتریسیته نامیده شد.

در سال 1680، دانشمند آلمانی Otho von Guericke اولین ماشین الکتریکی را ساخت و وجود نیروهای الکتریکی دافعه و جاذبه را کشف کرد.

اولین دانشمندی که به طور منطقی از دیدگاه در مورد وجود دو نوع اتهام دفاع کرد، چارلز دوفای فرانسوی (1698-1739) بود. الکتریسیته ای که هنگام مالش رزین پدیدار می شود، دوفای آن را رزین می نامند و الکتریسیته ای که هنگام مالش شیشه پدیدار می شود - شیشه است. در اصطلاح مدرن، الکتریسیته "قار" با بارهای منفی و الکتریسیته "شیشه" به مثبت مربوط می شود. قانع کننده ترین مخالف نظریه وجود دو نوع اتهام، بنجامین فرانکلین مشهور آمریکایی (1706 - 1790) بود. او ابتدا مفهوم بار مثبت و منفی را مطرح کرد. او وجود این بارها در اجسام را با زیاده روی یا کمبود در بدنه برخی از مواد الکتریکی رایج توضیح داد. این ماده خاص که بعداً "مایع فرانکلین" نامیده شد، به نظر او بار مثبت داشت. بنابراین، هنگامی که الکتریسیته می شود، بدن یا بارهای مثبت می گیرد یا از دست می دهد. حدس زدن اینکه فرانکلین بارهای مثبت را با بارهای منفی اشتباه گرفته و اجسام الکترون (که حامل بار منفی هستند) مبادله می کنند دشوار نیست. عمدتاً به دلیل این واقعیت، جهت حرکت یک بار مثبت متعاقباً با جهت جریان در فلزات اشتباه گرفته شد.

رابرت سایمر انگلیسی (1707 - 1763) توجه را به رفتار غیرعادی جوراب های پشمی و ابریشمی خود جلب کرد. او دو جفت جوراب می پوشید: پشم سیاه برای گرما و ابریشم سفید برای زیبایی. هر دو جوراب را به یکباره درآورد و یکی را از روی دیگری کشید، دید که هر دو جوراب متورم می‌شوند و شکل پا را به خود می‌گیرند و جذب یکدیگر می‌شوند. با این حال، جوراب های همرنگ دفع می شود، در حالی که جوراب های رنگ های مختلف جذب می شوند. بر اساس مشاهدات خود، زیمر به نظریه دو بار معتقد بود و به او لقب «فیلسوف پف کرده» را داد.

به عبارت امروزی، جوراب های ابریشمی او دارای بار منفی بودند، در حالی که جوراب های پشمی او دارای بار مثبت بودند.

3. پدیده الکتریکی شدن اجسام

معلم:چه جسمی باردار نامیده می شود؟

دانشجو:اگر جسمی بتواند اجسام دیگر را جذب یا دفع کند، پس دارای بار الکتریکی است. گفته می شود چنین بدنی متهم است. بار ویژگی اجسام است، توانایی برهمکنش الکترومغناطیسی است.

(نمایش عمل جسم باردار).

معلم:الکتروسکوپ چیست؟

دانشجو:دستگاهی که به شما امکان می دهد وجود بار را در یک جسم تشخیص دهید و آن را ارزیابی کنید، الکتروسکوپ نامیده می شود.

معلم:الکتروسکوپ چگونه کار می کند؟

دانشجو:قسمت اصلی الکتروسکوپ یک میله عایق رسانا است که یک فلش روی آن ثابت است که می تواند آزادانه بچرخد. هنگامی که بار ظاهر می شود، فلش و میله با بارهایی از یک علامت شارژ می شوند و بنابراین با دفع، زاویه انحراف ایجاد می کنند که مقدار آن متناسب با بار دریافتی است.

(نمایش عملکرد دستگاه).

معلم:الکتریسیته شدن اجسام می تواند در موارد مختلفی رخ دهد، به عنوان مثال. روش های مختلفی برای برق انداختن اجسام وجود دارد:

• اصطکاک
• فوت کردن، دمیدن،
• مخاطب
• نفوذ،
• تحت تاثیر انرژی نور

بیایید برخی از آنها را در نظر بگیریم.

دانش آموز: اگر یک چوب آبنوس را روی پشم بمالید، سپس آبنوس بار منفی دریافت می کند و پشم بار مثبت دریافت می کند. وجود این بارها با استفاده از الکتروسکوپ تشخیص داده می شود. برای این کار میله الکتروسکوپ را با چوب آبنیت یا پارچه پشمی لمس کنید. در این حالت بخشی از بار بدنه آزمایش به میله می رسد. به هر حال، در این مورد، یک جریان الکتریکی کوتاه مدت رخ می دهد. تعامل دو پوسته کاغذی را در نظر بگیرید که روی یک نخ آویزان شده اند، یکی از چوب آبنیت و دیگری از یک پارچه پشمی. توجه داشته باشید که آنها جذب یکدیگر می شوند. این بدان معنی است که اجسام با بارهای مخالف یکدیگر را جذب می کنند. هر ماده ای نمی تواند بارهای الکتریکی را منتقل کند. موادی که از طریق آنها می توان بارها را منتقل کرد رسانا و موادی که از طریق آنها بارها قابل انتقال نیست نارسانا - دی الکتریک (عایق) نامیده می شوند. این را می توان با کمک یک الکتروسکوپ، وصل کردن آن با بدن باردار، مواد مختلف، کشف کرد.

نخ ابریشم سفید بار را هدایت نمی کند، اما نخ ابریشم رنگ شده این کار را انجام می دهد. (شکل A)

نخ ابریشم سفید نخ ابریشم رنگ شده

جداسازی بارها و پیدایش یک لایه الکتریکی دوتایی در نقاط تماس آنها، هر دو جسم مختلف، عایق یا هادی، جامدات، مایعات یا گازها. با توصیف الکتریکی شدن توسط اصطکاک، ما همیشه برای آزمایش فقط عایق های خوب - کهربا، شیشه، ابریشم، آبنوس را انتخاب می کردیم. چرا؟ زیرا در عایق ها بار در جایی که منشا پیدا کرده باقی می ماند و نمی تواند از تمام سطح بدن به اجسام دیگر در تماس با آن عبور کند. اگر هر دو بدنه مالشی فلزی با دسته‌های عایق باشند، آزمایش شکست می‌خورد، زیرا نمی‌توانیم آنها را به یکباره در کل سطح از یکدیگر جدا کنیم.

به دلیل ناهمواری اجتناب ناپذیر سطح اجسام، در لحظه جدا شدن همیشه آخرین نقاط تماس - "پل" باقی می ماند که از طریق آنها تمام الکترون های اضافی در آخرین لحظه فرار می کنند و هر دو فلز بدون بار می مانند.

معلم: اکنون برق رسانی از طریق تماس را در نظر بگیرید.

دانش آموز: اگر یک گلوله پارافین را در آب مقطر فرو کنیم و سپس آن را از آب خارج کنیم، هم پارافین و هم آب شارژ می شود. (شکل B)

برقی شدن آب و پارافین بدون اصطکاک انجام شد. چرا؟ معلوم می شود که هنگامی که توسط اصطکاک برق می شود، ما فقط سطح تماس را افزایش می دهیم و فاصله بین اتم های اجسام مالشی را کاهش می دهیم. در مورد آب - پارافین، هر گونه زبری در همگرایی اتم های آنها اختلال ایجاد نمی کند.

این بدان معناست که اصطکاک پیش نیاز الکتریکی شدن اجسام نیست. دلیل دیگری نیز وجود دارد که چرا برق زدگی در این موارد رخ می دهد.

دانش آموز: کار دستگاه الکتروفور بر پایه برقی شدن بدن از طریق نفوذ است. یک جسم برق دار می تواند با هر رسانای خنثی الکتریکی تعامل داشته باشد. هنگامی که این اجسام به یکدیگر نزدیک می شوند، به دلیل میدان الکتریکی جسم باردار، توزیع مجدد بارها در جسم دوم اتفاق می افتد. نزدیک‌تر به جسم باردار، بارهایی در مقابل جسم باردار قرار دارند. بیشتر از بدن باردار در هادی (آستین یا سیلندر) بارهایی به همین نام با بدن باردار قرار دارند.

از آنجایی که فاصله بارهای مثبت و منفی در استوانه از توپ متفاوت است، نیروهای جاذبه غالب می شوند و استوانه به سمت جسم برق دار منحرف می شود. اگر قسمت دور بدن از توپ شارژ شده با دست لمس شود، بدن به سمت توپ شارژ شده خواهد پرید. این به این دلیل است که در این حالت الکترون ها به سمت دست می پرند و در نتیجه نیروهای دافعه را کاهش می دهند. برنج. D.

معلم: این وضعیت تا کی ادامه خواهد داشت؟ (شکل D)

دانش آموز: پس از چند ثانیه، بارها تقسیم می شوند و سیلندر از توپ جدا می شود. شخصیت آنها در آینده به ارزش مجموع اتهامات آنها بستگی دارد. اگر مجموع آنها صفر باشد، نیروهای برهمکنش آنها صفر است. اگر Fp< 0, то они оттолкнутся друг от друга, но на меньший угол .

معلم: الکتریسیته شدن اجسام تحت تأثیر انرژی نور (اثر فوتوالکتریک) را در نظر بگیرید.

دانشجو:بیایید یک پرتو نور قوی را به دیسک روی (صفحه) متصل به الکترومتر هدایت کنیم. تحت تأثیر انرژی نور، تعداد معینی الکترون از صفحه خارج می شوند. خود صفحه دارای بار مثبت است. اندازه این بار را می توان با زاویه انحراف سوزن الکترومتر قضاوت کرد. (شکل E)

معلم: ما دیده ایم که با کاهش فاصله بین اتم ها، پدیده الکتریکی شدن با کارایی بیشتری رخ می دهد. چرا؟

دانش آموز: زیرا این باعث افزایش نیروهای جاذبه کولن بین هسته اتم و الکترون اتم همسایه می شود.

الکترونی که می پرد الکترونی است که به هسته خود پیوند ضعیفی دارد.

معلم: نحوه چیدمان عناصر شیمیایی در جدول تناوبی عناصر شیمیایی را در نظر بگیرید.

دانشجو: حدود 500 شکل از جدول تناوبی عناصر شیمیایی وجود دارد. از این میان، در یکی، 18 سلولی، عناصر بر اساس ساختار لایه های الکترونی اتم هایشان چیده شده اند و در کتاب مرجع شیمی عمومی و معدنی توسط N.F. Stas آورده شده است.

خواص و ویژگی های اتم ها، از جمله الکترونگاتیوی و ظرفیت عناصر، با قانون تناوبی مطابقت دارد.

شعاع اتم ها و یون ها در دوره ها کاهش می یابد، زیرا پوسته الکترونی یک اتم یا یون هر عنصر بعدی در دوره نسبت به قبلی به دلیل افزایش بار هسته و افزایش جاذبه الکترون ها به هسته متراکم تر می شود.

شعاع در گروه ها افزایش می یابد زیرا یک اتم (یون) هر عنصر با ظاهر یک لایه الکترونیکی جدید با والد متفاوت است. هنگامی که یک اتم به یک کاتیون (یون مثبت) تبدیل می شود، شعاع اتمی به شدت کاهش می یابد و زمانی که یک اتم به آنیون (یون منفی) تبدیل می شود، شعاع اتمی به سختی تغییر می کند.

انرژی صرف شده برای جدا کردن یک الکترون از اتم و تبدیل آن به یون مثبت، یونیزاسیون نامیده می شود. ولتاژی که در آن یونیزاسیون اتفاق می افتد پتانسیل یونیزاسیون نامیده می شود.

پتانسیل یونیزاسیون - یک مشخصه فیزیکی، نشانگر خواص فلزی یک عنصر است: هرچه کوچکتر باشد، جدا شدن الکترون از اتم آسانتر است و خواص فلزی (کاهشی) عنصر بارزتر است.

جدول 1. پتانسیل یونیزاسیون اتم ها (eV/atom) عناصر دوره دوم

معلم: چیزی به نام الکترونگاتیوی وجود دارد که نقش تعیین کننده ای در الکتریکی شدن اجسام دارد. علامت بار دریافت شده توسط عنصر در هنگام برق رسانی به آن بستگی دارد. الکترونگاتیوی - چیست؟

دانشجو:الکترونگاتیوی خاصیت یک عنصر شیمیایی برای جذب الکترون از اتم های عناصر دیگر به اتم خود است که با آن عنصر پیوند شیمیایی در ترکیبات ایجاد می کند.

الکترونگاتیوی عناصر توسط بسیاری از دانشمندان تعیین شد: پاولینگ، اولرد و روچوف. آنها به این نتیجه رسیدند که الکترونگاتیوی عناصر در دوره ها افزایش می یابد و در گروه ها مشابه پتانسیل یونیزاسیون کاهش می یابد. هرچه مقدار پتانسیل یونیزاسیون کمتر باشد، اگر جسم همگن باشد، احتمال از دست دادن الکترون و تبدیل شدن به یون مثبت یا جسمی با بار مثبت بیشتر می شود.

جدول 2. الکترونگاتیوی نسبی (ER) عناصر دوره اول، دوم و سوم.

معلم:از همه اینها می توان نتیجه زیر را گرفت: اگر دو عنصر همگن از یک دوره با هم تعامل داشته باشند، می توانیم از قبل بگوییم کدام یک بار مثبت و کدام منفی است.

ماده ای که اتم آن دارای ظرفیت بالاتر (بزرگتر از عدد گروه) نسبت به اتم ماده دیگر باشد دارای بار منفی و ماده دوم مثبت خواهد بود.

اگر مواد همگن از همان گروه برهم کنش داشته باشند، ماده با دوره یا عدد سری کمتر دارای بار منفی و جسم متقابل دوم دارای بار مثبت خواهد بود.

معلم:در این درس سعی کردیم مکانیسم الکتریکی شدن اجسام را آشکار کنیم. ما متوجه شدیم که به چه دلیل بدن پس از برق انداختن بار یک علامت یا آن را دریافت می کند، یعنی. به سوال اصلی پاسخ داد - چرا؟ (به عنوان مثال، بخش مکانیک "دینامیک" چگونه به این سوال پاسخ می دهد: چرا؟)

اکنون مقادیر مثبت و منفی الکتریکی شدن اجسام را فهرست می کنیم.

دانشجو:الکتریسیته ساکن می تواند تأثیر منفی داشته باشد:

جذب مو به شانه؛

دفع مو از یکدیگر، مانند یک پر باردار;

چسبیدن به لباس های اشیاء کوچک مختلف؛

در کارخانجات بافندگی، چسباندن نخ ها به ماسوره ها، که منجر به شکستگی های مکرر می شود.

بارهای انباشته شده می تواند باعث تخلیه الکتریکی شود که می تواند عواقب مختلفی داشته باشد:

صاعقه (منجر به آتش سوزی)؛

تخلیه در یک کامیون سوخت باعث انفجار می شود.

هنگام سوخت گیری با مخلوط قابل احتراق، هر گونه تخلیه می تواند منجر به انفجار شود.

برای حذف الکتریسیته ساکن، تمام دستگاه ها و تجهیزات و حتی یک کامیون سوخت را زمین کنید. از یک عامل آنتی استاتیک مخصوص استفاده کنید.

دانشجو:الکتریسیته ساکن می تواند مزایای زیر را داشته باشد:

هنگام رنگ آمیزی قطعات کوچک با اسپری رنگ، رنگ و بدنه با بارهای مخالف شارژ می شوند که منجر به صرفه جویی در رنگ می شود.

برای اهداف دارویی، از دوش استاتیک استفاده می شود.

فیلترهای الکترواستاتیک برای تمیز کردن هوا از گرد و غبار، دوده، اسید و دودهای قلیایی استفاده می شود.

برای کشیدن ماهی در الکترومترهای مخصوص (ماهی بار مثبت دارد و الکترودها دارای بار منفی هستند، سیگار کشیدن در میدان الکتریکی ده برابر سریعتر است).

جمع بندی درس.

معلم:بیایید هدف درس خود را به یاد بیاوریم و نتیجه گیری مختصری بگیریم.

• چه چیز جدیدی در درس بود؟
• چه جالب بود؟
• چه چیزی در درس مهم بود؟

نتیجه گیری دانش آموزان:

1. به پدیده هایی که در آن اجسام خاصیت جذب اجسام دیگر را به دست می آورند، الکتریسیته می گویند.
2. الکتریسیته می تواند از طریق تماس، از طریق نفوذ، زمانی که با نور تابش می شود، رخ دهد.
3. مواد یا الکترونگاتیو یا الکترو مثبت هستند.
4. با دانستن تعلق مواد، می توان پیش بینی کرد که اجسام متقابل چه بارهایی دریافت خواهند کرد.
5. اصطکاک فقط سطح تماس را افزایش می دهد.
6. مواد رسانا و نارسانای الکتریسیته هستند.
7. عایق ها بارها را در جایی که تشکیل می شوند (در نقاط تماس) جمع می کنند.
8. در هادی ها، بارها به طور مساوی در سراسر حجم توزیع می شوند.

بحث و تبادل نظر و نمره دادن به شرکت کنندگان در درس.

ادبیات.

1. G.S. Landsberg. کتاب درسی فیزیک ابتدایی. T.2. - م.، 1973.
2. N.F. Stas. کتاب راهنمای شیمی عمومی و معدنی.
3. I.G. Kirillova. کتاب خواندن در فیزیک. م.، 1986.

برقی شدن تلفن

2. برقی شدن اجسام.

این پدیده ها در دوران باستان کشف شده اند. دانشمندان یونان باستان متوجه شدند که کهربا (رزین سنگ شده درختان مخروطی که صدها هزار سال پیش روی زمین رشد کرده است) وقتی با پشم مالیده می شود، شروع به جذب اجسام مختلف به سمت خود می کند. در زبان یونانی، کهربا یک الکترون است، از این رو به آن «الکتریسیته» می‌گویند.

جسمی که پس از مالش، اجسام دیگر را به سمت خود جذب می کند، می گویند برق گرفته یا بار الکتریکی به آن وارد شده است.

اجسام ساخته شده از مواد مختلف را می توان الکتریکی کرد. به راحتی می توان چوب های ساخته شده از لاستیک، گوگرد، آبنیت، پلاستیک، نایلون را با مالیدن پشم بر روی پشم برق داد.

برقی شدن اجسام زمانی اتفاق می افتد که اجسام با هم تماس پیدا کرده و سپس جدا می شوند. مالش اجسام به یکدیگر فقط برای افزایش سطح تماس آنها.

دو جسم همیشه درگیر برقی شدن هستند: در آزمایشاتی که در بالا مورد بحث قرار گرفت، یک میله شیشه ای با یک ورق کاغذ، یک تکه کهربا - با خز یا پشم، یک میله پلکسی - با ابریشم در تماس بود. در این حالت هر دو بدنه الکتریکی می شوند. به عنوان مثال، هنگامی که یک میله شیشه ای و یک تکه لاستیک با هم تماس پیدا می کنند، هم شیشه و هم لاستیک برق می گیرند. لاستیک مانند شیشه شروع به جذب اجسام نور می کند.

بار الکتریکی را می توان از جسمی به جسم دیگر منتقل کرد. برای این کار باید جسم دیگری را با جسم برق دار لمس کنید و سپس بخشی از بار الکتریکی به آن منتقل شود. برای اطمینان از اینکه بدنه دوم نیز برق دار است، باید تکه های کوچک کاغذ را به آن بیاورید و ببینید آیا جذب می شوند یا خیر.

3. دو نوع اتهام. تعامل اجسام باردار

تمام اجسام برق دار، اجسام دیگر مانند تکه های کاغذ را به سمت خود جذب می کنند. با توجه به جاذبه اجسام، تشخیص بار الکتریکی میله شیشه ای مالیده شده بر ابریشم از بار دریافتی روی میله آبنیت مالیده شده به آنها غیرممکن است. از این گذشته، هر دو چوب برق دار، تکه های کاغذ را جذب می کنند.

آیا این بدان معناست که بارهای به دست آمده از اجسام ساخته شده از مواد مختلف به هیچ وجه با یکدیگر تفاوت ندارند؟

بیایید به آزمایشات بپردازیم. ما یک چوب آبنیت را که روی یک نخ آویزان است، برق می‌زنیم. بیایید یک چوب مشابه دیگر به آن بیاوریم که بر اثر اصطکاک روی همان تکه خز برق گرفته است. چوب‌ها دفع می‌کنند چون چوب‌ها یکسان هستند و با مالش به یک بدنه آنها را برق می‌دهند، می‌توان گفت که آنها دارای بارهایی از یک نوع بودند. این بدان معنی است که اجسام دارای بارهای یکسان یکدیگر را دفع می کنند.

حالا بیایید یک میله شیشه ای مالیده شده روی ابریشم را به یک میله آبنیت برقی بیاوریم. خواهیم دید که میله های شیشه و آبنیت متقابلاً جذب می شوند (شکل شماره 2). در نتیجه، بار به دست آمده بر روی شیشه مالیده شده بر روی ابریشم از نوع متفاوتی نسبت به آبنیت مالیده شده بر روی خز است. بنابراین، نوع دیگری از بارهای الکتریکی وجود دارد.

ما از خواب بیدار می شویم تا اجسام برق گرفته از مواد مختلف را به چوب آبنیت برق دار معلق بیاوریم: لاستیک، پلکسی، پلاستیک، نایلون. خواهیم دید که در برخی موارد چوب آبنوس از اجسامی که به سمت آن آورده شده دفع می شود و در برخی دیگر جذب می شود. اگر چوب آبنیت دفع شود، بدنی که به آن آورده می‌شود، دارای شارژی است که روی آن است. و بار آن اجسام که چوب آبنیت به آنها جذب شده است، مشابه باری است که روی شیشه مالیده شده بر ابریشم به دست می آید. بنابراین، می توانیم فرض کنیم که فقط دو نوع بار الکتریکی وجود دارد.

بار به دست آمده بر روی شیشه مالیده شده با ابریشم (و بر روی تمام اجسامی که بار از یک نوع به دست می آید) مثبت و بار حاصل از کهربا (و همچنین آبنیت، گوگرد، لاستیک) مالیده شده به پشم منفی نامیده می شود. یعنی به اتهامات علائم "+" و "-" اختصاص داده شد.

و بنابراین، آزمایش‌ها نشان داده‌اند که دو نوع بار الکتریکی وجود دارد - بارهای مثبت و منفی، و اینکه اجسام برق‌دار به روش‌های مختلفی با یکدیگر تعامل دارند.

اجسامی با بارهای الکتریکی هم علامت یکدیگر را دفع می کنند و اجسامی با بارهای علامت مخالف یکدیگر را جذب می کنند.

4. الکتروسکوپ. رساناها و نارسانای برق.

اگر اجسام برق دار باشند، جذب یکدیگر می شوند یا یکدیگر را دفع می کنند. با جاذبه یا دافعه می توان قضاوت کرد که آیا بار الکتریکی به بدن وارد می شود. بنابراین، طراحی دستگاه، که با کمک آن مشخص می شود که آیا بدنه الکتریکی شده است، بر اساس تعامل اجسام باردار است. این دستگاه الکتروسکوپ (از کلمات یونانی electron و scopeo - مشاهده، تشخیص) نامیده می شود.

در الکتروسکوپ یک میله فلزی از درپوش پلاستیکی (شکل شماره 3) که در یک قاب فلزی قرار داده شده است عبور داده می شود که در انتهای آن دو ورق کاغذ نازک ثابت شده است. قاب از دو طرف با شیشه پوشانده شده است.

هرچه بار الکتروسکوپ بیشتر باشد، نیروی دافعه برگها بیشتر و زاویه پراکندگی آنها بیشتر می شود. به این معنی که با تغییر زاویه واگرایی برگ های الکتروسکوپ می توان در مورد افزایش یا کاهش بار آن قضاوت کرد.

اگر بدن باردار (مثلاً الکتروسکوپ) را با دست خود لمس کنید، تخلیه می شود. بارهای الکتریکی به بدن ما منتقل می شوند و از طریق آن می توانند به زمین بروند. یک بدنه شارژ شده نیز اگر با یک جسم فلزی مانند آهن یا سیم مسی به زمین متصل شود تخلیه می شود. اما اگر جسم باردار با میله شیشه ای یا آبنیت به زمین متصل شود، بارهای الکتریکی از طریق آنها به زمین نمی روند. در این صورت بدن شارژ شده تخلیه نمی شود.

با توجه به توانایی هدایت بارهای الکتریکی، مواد به طور مشروط به رسانا و نارسانای الکتریسیته تقسیم می شوند.

تمام فلزات، خاک، محلول نمک ها و اسیدهای موجود در آب رسانای خوبی برای جریان الکتریسیته هستند.

غیر رسانای الکتریسیته یا دی الکتریک ها شامل چینی، آبنوس، شیشه، کهربا، لاستیک، ابریشم، نایلون، پلاستیک، نفت سفید، هوا (گازها) است.

اجسام ساخته شده از دی الکتریک عایق نامیده می شوند (از کلمه یونانی isolaro - منزوی کردن).

5. تقسیم پذیری بار الکتریکی. الکترون.

بیایید یک توپ فلزی متصل به میله الکتروسکوپ را شارژ کنیم (شکل شماره 4a). اجازه دهید این توپ را با یک هادی فلزی A وصل کنیم و آن را با دسته B که از یک دی الکتریک ساخته شده است، با توپ دیگری دقیقاً مشابه، اما بدون بار که روی الکتروسکوپ دوم قرار دارد، متصل کنیم. نیمی از بار از توپ اول به توپ دوم منتقل می شود (شکل شماره 4b). به این معنی که شارژ اولیه به دو قسمت مساوی تخلیه می شود.

حالا توپ ها را جدا می کنیم و با دست توپ دوم را لمس می کنیم. از این، او شارژ را از دست می دهد - مرخص می شود. دوباره آن را به توپ اول وصل می کنیم که نیمی از شارژ اولیه روی آن باقی می ماند. شارژ باقی مانده دوباره به دو قسمت مساوی تقسیم می شود و قسمت چهارم شارژ اصلی روی توپ اول باقی می ماند.

به همین ترتیب یک هشتم، یک شانزدهم شارژ و... بدست می آید.

بنابراین، تجربه نشان می دهد که بار الکتریکی می تواند مقدار متفاوتی داشته باشد. بار الکتریکی یک کمیت فیزیکی است.

یک آویز به عنوان واحد بار الکتریکی در نظر گرفته می شود (که با 1 C نشان داده می شود). این واحد به افتخار فیزیکدان فرانسوی سی کولن نامگذاری شده است.

در آزمایش نشان داده شده در شکل 4، نشان داده شده است که بار الکتریکی را می توان به قطعات تقسیم کرد.

آیا تقسیم شارژ وجود دارد؟

برای پاسخ به این سوال، انجام آزمایش‌های پیچیده‌تر و دقیق‌تر از آزمایش‌هایی که در بالا توضیح داده شد، ضروری بود، زیرا خیلی زود بار باقی‌مانده روی توپ الکتروسکوپ آنقدر کوچک می‌شود که تشخیص آن با کمک الکتروسکوپ ممکن نیست.

برای تقسیم بار به بخش های بسیار کوچک، لازم است آن را نه به توپ، بلکه به دانه های کوچک فلز یا قطرات مایع منتقل کنید. با اندازه‌گیری بار به‌دست‌آمده در چنین اجسام کوچک، مشخص شد که می‌توان بخش‌هایی از بار را بدست آورد که میلیاردها میلیارد بار کوچک‌تر از آزمایش توصیف‌شده است. با این حال، در تمام آزمایش‌ها، امکان جداسازی بار فراتر از یک مقدار مشخص وجود نداشت.

این به ما اجازه داد تا فرض کنیم که بار الکتریکی دارای حد تقسیم پذیری است، یا به طور دقیق تر، ذرات باردار وجود دارند که کمترین بار را دارند، که دیگر قابل تقسیم نیستند.

دانشمندان برای اثبات اینکه محدودیتی برای تقسیم بار الکتریکی وجود دارد و تعیین اینکه این حد چقدر است، آزمایش های ویژه ای انجام دادند. به عنوان مثال، دانشمند شوروی A.F. Ioffe آزمایشی را راه اندازی کرد که در آن ذرات گرد و غبار کوچک روی که فقط در زیر میکروسکوپ قابل مشاهده بودند، الکتریکی شدند. بار ذرات گرد و غبار چندین بار تغییر کرد و هر بار با میزان تغییر بار اندازه گیری شد. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که تمام تغییرات بار یک دانه گرد و غبار به تعداد صحیح بار (یعنی 2، 3، 4، 5 و غیره) بیشتر از کوچک‌ترین بار مشخص، یعنی بار یک دانه غبار است. تغییر کرده است، هر چند بسیار کوچک، اما کامل. از آنجایی که بار ناشی از یک دانه غبار با ذره ای از ماده خارج می شود، آیوف به این نتیجه رسید که در طبیعت ذره ای از ماده وجود دارد که کوچکترین بار را دارد که دیگر قابل تقسیم نیست.

این ذره الکترون نامیده می شود.

مقدار بار الکترون اولین بار توسط دانشمند آمریکایی R. Milliken تعیین شد. او در آزمایش‌های خود، مشابه آزمایش‌های A. F. Ioffe، از قطره‌های کوچک روغن استفاده کرد.

بار الکترون منفی است، برابر با 1.610 C (0.000 000 000 000 000 000 16 C) است. بار الکتریکی یکی از ویژگی های اساسی الکترون است. این بار را نمی توان از یک الکترون «حذف کرد».

جرم یک الکترون 9.110 کیلوگرم است، 3700 بار کمتر از جرم یک مولکول هیدروژن، کوچکترین مولکول از همه مولکول ها. جرم بال مگس 510 برابر الکترون است.

6. مدل هسته ای ساختار اتم

مطالعه ساختار اتم عملاً از سال 1897-1898 پس از مشخص شدن ماهیت پرتوهای کاتدی به عنوان جریانی از الکترون ها و تعیین مقدار بار و جرم الکترون آغاز شد. این واقعیت که الکترون ها توسط مواد مختلف آزاد می شوند به این نتیجه رسید که الکترون ها بخشی از همه اتم ها هستند. اما اتم به عنوان یک کل از نظر الکتریکی خنثی است، بنابراین، باید دارای جزء دیگری نیز باشد، با بار مثبت، و بار آن باید مجموع بارهای منفی الکترون ها را متعادل کند.

این قسمت دارای بار مثبت اتم در سال 1911 توسط ارنست رادرفورد (1871-1937) کشف شد. رادرفورد طرح زیر را برای ساختار اتم پیشنهاد کرد. در مرکز اتم یک هسته با بار مثبت وجود دارد که الکترون ها در مدارهای مختلف به دور آن می چرخند. نیروی گریز از مرکز که در طول چرخش آنها ایجاد می شود با جاذبه بین هسته و الکترون ها متعادل می شود و در نتیجه آنها در فواصل معینی از هسته باقی می مانند. بار منفی کل الکترون ها از نظر عددی برابر با بار مثبت هسته است، به طوری که اتم به عنوان یک کل از نظر الکتریکی خنثی است. از آنجایی که جرم الکترون ها ناچیز است، تقریباً کل جرم یک اتم در هسته آن متمرکز است. در مقابل، اندازه هسته ها حتی در مقایسه با اندازه خود اتم ها بسیار کوچک است: قطر یک اتم حدود 10 سانتی متر است و قطر هسته حدود 10 - 10 سانتی متر است. فقط بخش ناچیزی از کل فضای اشغال شده توسط سیستم اتمی (شکل شماره 5)

7. ترکیب هسته های اتم

بنابراین، اکتشافات رادرفورد پایه و اساس نظریه هسته ای اتم را گذاشت. از زمان رادرفورد، فیزیکدانان جزئیات بیشتری در مورد ساختار هسته اتم آموخته اند.

سبک ترین اتم اتم هیدروژن (H) است. از آنجایی که تقریباً کل جرم یک اتم در هسته متمرکز است، طبیعی است که فرض کنیم هسته اتم هیدروژن یک ذره بنیادی الکتریسیته مثبت است که پروتون از کلمه یونانی "protos" به معنای "پروتون" نامیده شده است. اولین". بنابراین، جرم یک پروتون تقریباً برابر با جرم یک اتم هیدروژن (دقیقاً 1.00728 واحد کربن) و بار الکتریکی برابر با 1+ است (اگر بار الکترون را برابر با 1.602- * 10 C به عنوان واحد الکتریسیته منفی در نظر بگیریم. ). اتم‌های عناصر سنگین‌تر دیگر حاوی هسته‌هایی هستند که بار بیشتر و بدیهی است که جرم بیشتری دارند.

اندازه گیری بار هسته اتم ها نشان داد که بار هسته یک اتم در واحدهای معمولی نشان داده شده از نظر عددی برابر با عدد اتمی یا ترتیبی عنصر است. با این حال ، اعتراف غیرممکن بود ، زیرا دومی که به همین نام متهم می شود ، ناگزیر یکدیگر را دفع می کند و در نتیجه چنین هسته هایی ناپایدار می شوند. علاوه بر این، جرم هسته های اتمی بیشتر از جرم کل پروتون ها است که بار هسته اتم های عناصر مربوطه را دو بار یا بیشتر تعیین می کند.

سپس فرض شد که هسته‌های اتم‌ها حاوی پروتون‌هایی هستند که تعداد آنها بیشتر از عدد اتمی عنصر است و بار مثبت اضافی هسته که به این ترتیب ایجاد می‌شود توسط الکترون‌هایی که هسته را تشکیل می‌دهند جبران می‌شود. این الکترون‌ها باید پروتون‌های دافع متقابل را در هسته نگه دارند. با این حال، این فرض باید رد می شد، زیرا امکان پذیرفتن همزیستی ذرات سنگین (پروتون) و سبک (الکترون) در یک هسته فشرده غیرممکن بود.

در سال 1932، J. Chadwick یک ذره بنیادی را کشف کرد که بار الکتریکی ندارد و در ارتباط با آن، نوترون نامیده شد (از کلمه لاتین neuter که به معنای "نه یکی و نه دیگری" است). جرم نوترون کمی بیشتر از جرم پروتون است (دقیقاً 1.008665 واحد کربن). به دنبال این کشف، D. D. Ivanenko، E. N. Gapon و V. Heisenberg، مستقل از یکدیگر، نظریه ای در مورد ترکیب هسته های اتم ارائه کردند که به طور کلی پذیرفته شده است.

بر اساس این نظریه، هسته اتم های همه عناصر (به استثنای هیدروژن) از پروتون و نوترون تشکیل شده است. تعداد پروتون های هسته مقدار بار مثبت آن را تعیین می کند و تعداد کل پروتون ها و نوترون ها مقدار جرم آن را تعیین می کند. ذرات هسته ای - پروتون ها و نوترون ها - تحت نام رایج نوکلئون ها (از کلمه لاتین nucleus که به معنی "هسته" است) متحد می شوند. بنابراین، تعداد پروتون های هسته با عدد اتمی عنصر مطابقت دارد و تعداد کل نوکلئون ها، از آنجایی که جرم اتم عمدتاً در هسته متمرکز است، با عدد جرمی آن مطابقت دارد، یعنی. جرم اتمی آن A به یک عدد صحیح گرد شده است. سپس تعداد نوترون های هسته N را می توان از تفاوت بین عدد جرمی و عدد اتمی بدست آورد:

بنابراین، نظریه پروتون-نوترون حل تناقضاتی را که قبلاً در ایده‌های مربوط به ترکیب هسته‌های اتمی و ارتباط آن با شماره سریال و جرم اتمی به وجود آمد، ممکن کرد.

8. ایزوتوپ ها

نظریه پروتون-نوترون حل تناقض دیگری را که در جریان شکل گیری نظریه اتم به وجود آمد، ممکن ساخت. اگر تشخیص دهیم که هسته اتم های عناصر از تعداد معینی نوکلئون تشکیل شده است، جرم اتمی همه عناصر باید به صورت اعداد صحیح بیان شود. برای بسیاری از عناصر، این درست است، و انحرافات جزئی از اعداد صحیح را می توان با دقت اندازه گیری ناکافی توضیح داد. با این حال، برای برخی از عناصر، مقادیر جرم اتمی آنقدر از اعداد صحیح منحرف شده است که دیگر نمی توان با عدم دقت اندازه گیری و دلایل تصادفی دیگر توضیح داد. به عنوان مثال، جرم اتمی کلر (CL) 35.45 است. ثابت شده است که تقریباً سه چهارم اتم های کلر موجود در طبیعت دارای جرم 35 و یک چهارم 37 هستند. بدیهی است که خواص شیمیایی یکسانی وجود دارد، به عنوان مثال، انواع اتم های یک عنصر با جرم های مختلف و علاوه بر آن عدد صحیح وجود دارد. F. آستون موفق شد چنین مخلوط هایی را به اجزای سازنده ای جدا کند که ایزوتوپ نامیده می شوند (از کلمات یونانی "isos" و "topos" که به معنای "همان" و "مکان" است (در اینجا به این معنی است که ایزوتوپ های مختلف یک عنصر یکی را اشغال می کنند. مکان در سیستم تناوبی). از دیدگاه تئوری پروتون-نوترون، ایزوتوپ ها انواعی از عناصر هستند که هسته اتمی آنها دارای تعداد متفاوتی از نوترون، اما تعداد پروتون های یکسان است. ماهیت شیمیایی یک عنصر با تعداد پروتون های هسته اتم تعیین می شود که برابر با تعداد الکترون های پوسته اتم است. تغییر در تعداد نوترون ها (با همان تعداد پروتون) بر خواص شیمیایی اتم تأثیر نمی گذارد.

همه اینها امکان فرمول بندی مفهوم یک عنصر شیمیایی را به عنوان نوعی از اتم ها فراهم می کند که با بار خاصی از هسته مشخص می شود. در میان ایزوتوپ‌های عناصر مختلف، آنهایی یافت شدند که دارای تعداد کل نوکلئون‌های هسته با تعداد پروتون متفاوت هستند، یعنی اتم‌های آن‌ها جرم یکسانی دارند. چنین ایزوتوپ ها ایزوبار نامیده می شدند (از کلمه یونانی "باروس" که به معنای "وزن" است). ماهیت شیمیایی متفاوت ایزوبارها به طور قانع کننده ای تأیید می کند که ماهیت یک عنصر با جرم اتم آن تعیین نمی شود.

برای ایزوتوپ‌های مختلف، از نام‌ها و نمادهای خود عناصر استفاده می‌شود که نشان‌دهنده عدد جرمی است که پس از نام عنصر یا به عنوان یک شاخص در سمت چپ بالای نماد نشان داده می‌شود، به عنوان مثال: کلر - 35 یا Cl.

ایزوتوپ های مختلف از نظر پایداری با یکدیگر تفاوت دارند. 26 عنصر فقط یک ایزوتوپ پایدار دارند - چنین عناصری تک ایزوتوپی نامیده می شوند (که عمدتاً با اعداد اتمی فرد مشخص می شوند) و جرم اتمی آنها تقریباً برابر با اعداد کامل است. 55 عنصر دارای چندین ایزوتوپ پایدار هستند - به آنها پلی ایزوتوپی می گویند (تعداد زیادی ایزوتوپ عمدتاً مشخصه عناصر زوج است). برای بقیه عناصر، فقط ایزوتوپ های ناپایدار و رادیواکتیو شناخته شده اند. اینها همه عناصر سنگین هستند که با عنصر شماره 84 (پلونیوم) شروع می شود و از عناصر نسبتاً سبک - شماره 43 (تکنسیوم) و شماره 61 (پرومتیوم) شروع می شود. با این حال، ایزوتوپ های رادیواکتیو برخی از عناصر نسبتاً پایدار هستند (که با نیمه عمر طولانی مشخص می شوند) و بنابراین این عناصر مانند توریم، اورانیوم در طبیعت یافت می شوند. با این حال، در اکثریت، ایزوتوپ های رادیواکتیو به طور مصنوعی به دست می آیند، از جمله ایزوتوپ های پرتوزای متعدد عناصر پایدار.

9. پوسته های الکترونیکی اتم ها. نظریه بور.

طبق نظریه رادرفورد، هر الکترون به دور هسته می چرخد ​​و نیروی جاذبه هسته با نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش الکترون متعادل می شود. چرخش یک الکترون کاملاً مشابه نوسانات سریع آن است و باید باعث انتشار امواج الکترومغناطیسی شود. بنابراین، می توان فرض کرد که یک الکترون در حال چرخش، بسته به فرکانس مدار الکترون، نوری با طول موج خاصی از خود ساطع می کند. اما با گسیل نور، الکترون بخشی از انرژی خود را از دست می دهد و در نتیجه تعادل بین آن و هسته به هم می خورد. برای بازگرداندن تعادل، الکترون باید به تدریج به هسته نزدیک شود و فرکانس چرخش الکترون و ماهیت نور ساطع شده از آن نیز به تدریج تغییر می کند. در پایان، با اتمام تمام انرژی، الکترون باید بر روی هسته "سقوط" کند و انتشار نور متوقف می شود. اگر در واقع چنین تغییر مداومی در حرکت یک الکترون وجود داشت، "سقوط" آن بر روی هسته به معنای نابودی اتم و توقف وجود آن بود.

بنابراین، مدل گویا و ساده رادرفورد از اتم به وضوح با الکترودینامیک کلاسیک در تضاد بود. سیستم الکترون هایی که به دور هسته می چرخند نمی تواند پایدار باشد، زیرا الکترون باید به طور مداوم در طول چنین چرخشی انرژی تابش کند، که به نوبه خود باید به سقوط آن بر روی هسته و تخریب اتم منجر شود. در همین حال، اتم ها سیستم های پایداری هستند.

این تناقضات مهم تا حدی توسط فیزیکدان برجسته دانمارکی نیلز بور (1885 - 1962) حل شد، که در سال 1913 نظریه اتم هیدروژن را توسعه داد، که او بر اساس فرضیه های خاصی مبتنی بود و آنها را از یک طرف با قوانین کلاسیک مرتبط می کرد. مکانیک و از سوی دیگر با نظریه کوانتومی تابش انرژی توسط فیزیکدان آلمانی ماکس پلانک (1858 - 1947).

جوهر نظریه کوانتومی به این واقعیت مربوط می شود که انرژی منتشر و جذب می شود، همانطور که قبلاً پذیرفته شده بود، بلکه در بخش های جداگانه کوچک اما به خوبی تعریف شده - کوانتوم های انرژی - جذب می شود. ذخیره انرژی جسم تابشی در پرش ها، کوانتومی به کوانتومی تغییر می کند. تعداد کسری از کوانتوم هایی که بدن نه می تواند منتشر کند و نه جذب کند.

بزرگی کوانتوم انرژی به فرکانس تابش بستگی دارد: هر چه فرکانس تابش بیشتر باشد، قدر کوانتوم بیشتر است. با نشان دادن کوانتوم انرژی از طریق E، معادله پلانک را می نویسیم:

که در آن h یک مقدار ثابت است، به اصطلاح ثابت پلانک، برابر با 6.626 * 10 J * s، و فرکانس موج Debroil است.

کوانتوم های انرژی تابشی فوتون نیز نامیده می شوند. بور با استفاده از مفاهیم کوانتومی برای چرخش الکترون ها به دور هسته، نظریه خود را بر فرضیات یا فرضیات بسیار جسورانه استوار کرد. اگرچه این فرضیه ها با قوانین الکترودینامیک کلاسیک در تضاد هستند، اما توجیه خود را در نتایج شگفت انگیزی که به آنها منتهی می شود، و در توافق کاملی که بین نتایج نظری و تعداد زیادی از حقایق تجربی یافت می شود، می یابند. فرضیه های بور به شرح زیر است:

یک الکترون نه در هیچ مداری، بلکه فقط در مدارهایی می تواند حرکت کند که شرایط خاصی ناشی از نظریه کوانتومی را برآورده کند. این مدارها مدارهای پایدار، ثابت یا کوانتومی نامیده می شوند. هنگامی که یک الکترون در امتداد یکی از مدارهای پایدار ممکن برای آن حرکت می کند، انرژی الکترومغناطیسی ساطع نمی کند. انتقال یک الکترون از یک مدار دور به مدار نزدیکتر با از دست دادن انرژی همراه است. انرژی از دست رفته توسط یک اتم در طول هر انتقال به یک کوانتوم انرژی تابشی تبدیل می شود. فرکانس نور ساطع شده در این حالت توسط شعاع دو مداری که انتقال الکترون بین آنها انجام می شود تعیین می شود. با نشان دادن ذخیره انرژی یک اتم در موقعیت الکترون در مداری دورتر از هسته از طریق En، و در مدار نزدیکتر از طریق Ek، و تقسیم انرژی از دست رفته توسط اتم En - Ek بر ثابت پلانک، به دست می آید. فرکانس مورد نیاز:

= (En - Ek) / h

هر چه فاصله مداری که الکترون در آن قرار دارد تا مداری که از آن عبور می کند بیشتر باشد فرکانس تابش بیشتر می شود. ساده ترین اتم ها اتم هیدروژن است که فقط یک الکترون به دور هسته آن می چرخد. بر اساس فرضیه های بالا، بور شعاع مدارهای ممکن برای این الکترون را محاسبه کرد و دریافت که آنها به صورت مربع های اعداد طبیعی به هم مرتبط هستند: 1: 2: 3: ...: n. مقدار n عدد کوانتومی اصلی نامیده می شود.

متعاقباً، نظریه بور به ساختار اتمی عناصر دیگر تعمیم داده شد، اگرچه این امر به دلیل تازگی با مشکلاتی همراه بود. این امکان حل مسئله بسیار مهم آرایش الکترون ها در اتم های عناصر مختلف و ایجاد وابستگی خواص عناصر به ساختار لایه های الکترونی اتم های آنها را فراهم کرد. در حال حاضر، طرح های ساختار اتم های تمام عناصر شیمیایی توسعه یافته است. با این حال، باید در نظر داشت که همه این طرح‌ها تنها یک فرضیه کم و بیش قابل اعتماد هستند که توضیح بسیاری از خواص فیزیکی و شیمیایی عناصر را ممکن می‌سازد.

همانطور که قبلا ذکر شد، تعداد الکترون هایی که به دور هسته یک اتم می چرخند با عدد ترتیبی عنصر در سیستم تناوبی مطابقت دارد. الکترون ها در لایه ها چیده شده اند، یعنی. هر لایه دارای یک پر شدن خاص یا، به عنوان مثال، تعداد اشباع الکترون است. الکترون‌های یک لایه تقریباً با همان مقدار انرژی مشخص می‌شوند، یعنی. تقریباً همان سطح انرژی هستند. کل پوسته یک اتم به چندین سطح انرژی تجزیه می شود. الکترون های هر لایه بعدی در سطح انرژی بالاتری نسبت به الکترون های لایه قبلی قرار دارند. بیشترین تعداد الکترون N که می تواند در یک سطح انرژی معین باشد برابر است با دو برابر مربع تعداد لایه:

که در آن n شماره لایه است. بنابراین، با 1-2، 2-8، 3-18، و غیره. علاوه بر این، مشخص شد که تعداد الکترون ها در لایه بیرونی برای همه عناصر، به جز پالادیوم، از هشت و در لایه ماقبل آخر - هجده تجاوز نمی کند.

الکترون های لایه بیرونی به عنوان دورترین لایه از هسته و بنابراین کمترین اتصال محکم به هسته، می توانند از اتم جدا شوند و به اتم های دیگر بپیوندند و وارد ترکیب لایه بیرونی دومی شوند. اتم هایی که یک یا چند الکترون از دست داده اند دارای بار مثبت می شوند، زیرا بار هسته اتم از مجموع بارهای الکترون های باقی مانده بیشتر است. برعکس، اتم‌هایی که الکترون‌های متصل دارند، دارای بار منفی می‌شوند. ذرات باردار تشکیل شده در این روش، که از نظر کیفی با اتم های مربوطه متفاوت هستند، یون نامیده می شوند. بسیاری از یون ها به نوبه خود می توانند الکترون از دست بدهند یا به دست آورند، در حالی که به اتم های الکتریکی خنثی یا به یون های جدید با بار متفاوت تبدیل می شوند.

10. نیروهای هسته ای.

این فرضیه که هسته‌های اتم از پروتون و نوترون تشکیل شده‌اند توسط بسیاری از حقایق تجربی تأیید شد. این گواهی بر اعتبار مدل نوترون تنی ساختار هسته است.

اما این سؤال مطرح شد: چرا هسته ها تحت تأثیر نیروهای دافعه الکترواستاتیکی بین پروتون های دارای بار مثبت به نوکلئون های منفرد تجزیه نمی شوند؟

محاسبات نشان می دهد که نوکلئون ها نمی توانند به دلیل نیروهای جاذبه گرانشی یا مغناطیسی در کنار هم نگه داشته شوند، زیرا این نیروها بسیار کمتر از نیروهای الکترواستاتیکی هستند.

در جستجوی پاسخی به پرسش پایداری هسته‌های اتمی، دانشمندان پیشنهاد کردند که برخی از نیروهای جاذبه ویژه بین تمام نوکلئون‌های هسته‌ها عمل می‌کنند که به طور قابل‌توجهی از نیروهای دافعه الکترواستاتیک بین پروتون‌ها فراتر می‌رود. این نیروها هسته ای نامیده می شدند.

فرضیه وجود نیروهای هسته ای درست از آب درآمد. همچنین مشخص شد که نیروهای هسته ای کوتاه برد هستند: در فاصله 10-15 متری آنها تقریباً 100 برابر بیشتر از نیروهای برهمکنش الکترواستاتیکی هستند ، اما در حال حاضر در فاصله 10-14 متر ناچیز هستند. به عبارت دیگر، نیروهای هسته ای در فواصل قابل مقایسه با اندازه خود هسته ها عمل می کنند.

11.شکافت هسته های اورانیوم.

شکافت هسته های اورانیوم با بمباران آنها با نوترون ها در سال 1939 توسط دانشمندان آلمانی Otto Gunn و Fritz Strassmann کشف شد.

بیایید مکانیسم این پدیده را در نظر بگیریم. در (شکل شماره 7، الف) هسته اتم اورانیوم (23592U) به صورت مشروط به تصویر کشیده شده است. با جذب یک نوترون اضافی، هسته برانگیخته شده و تغییر شکل می دهد و شکل کشیده ای به دست می آورد (شکل 7، ب).

ما قبلاً می دانیم که دو نوع نیرو در هسته اعمال می شود: نیروهای دافعه الکترواستاتیکی بین پروتون ها که تمایل به شکستن هسته دارند و نیروهای جاذبه هسته ای بین همه نوکلئون ها که به دلیل آن هسته تجزیه نمی شود. اما نیروهای هسته ای کوتاه برد هستند، بنابراین، در یک هسته دراز، آنها دیگر نمی توانند بخش هایی از هسته را که از یکدیگر بسیار دور هستند، نگه دارند. در اثر نیروهای دافعه الکترواستاتیکی، هسته به دو قسمت تقسیم می شود (شکل شماره 7، ج) که با سرعت زیادی در جهات مختلف پراکنده می شوند و 2-3 نوترون از خود ساطع می کنند.

معلوم می شود که بخشی از انرژی درونی هسته به انرژی جنبشی قطعات و ذرات در حال پرواز تبدیل می شود. قطعات به سرعت در محیط کاهش می یابند، در نتیجه انرژی جنبشی آنها به انرژی داخلی محیط تبدیل می شود (یعنی به انرژی برهمکنش حرکت حرارتی ذرات تشکیل دهنده آن).

با شکافت همزمان تعداد زیادی از هسته های اورانیوم، انرژی داخلی محیط اطراف اورانیوم و بر این اساس، دمای آن به میزان قابل توجهی افزایش می یابد (یعنی محیط گرم می شود).

بنابراین، واکنش شکافت هسته های اورانیوم با آزاد شدن انرژی در محیط انجام می شود.

انرژی موجود در هسته اتم ها بسیار زیاد است. به عنوان مثال، با شکافت کامل تمام هسته های موجود در 1 گرم اورانیوم، همان مقدار انرژی آزاد می شود که در طی احتراق 2.5 تن نفت آزاد می شود.

12. نیروگاه های هسته ای.

نیروگاه هسته ای (NPP) - نیروگاهی که در آن انرژی اتمی (هسته ای) به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. مولد برق در یک نیروگاه هسته ای یک راکتور هسته ای است. گرمایی که در نتیجه واکنش زنجیره‌ای شکافت هسته‌ای برخی عناصر سنگین در راکتور آزاد می‌شود، مانند نیروگاه‌های حرارتی معمولی (TPP) به برق تبدیل می‌شود. برخلاف نیروگاه‌های حرارتی که با سوخت آلی کار می‌کنند نیروگاه های هسته ای با سوخت هسته ای کار می کنند (بر اساس 233U, 235U, 239Pu) شکافت 1 گرم ایزوتوپ اورانیوم یا پلوتونیوم 22500 کیلووات ساعت آزاد می کند که معادل انرژی موجود در 2800 کیلوگرم سوخت مرجع است. اولین نیروگاه هسته ای جهان برای اهداف صنعتی آزمایشی با ظرفیت 5 مگاوات در اتحاد جماهیر شوروی در 27 ژوئن 1954 در شهر اوبنینسک راه اندازی شد. قبل از این، انرژی هسته اتم برای اهداف نظامی استفاده می شد. راه اندازی اولین نیروگاه هسته ای نشان دهنده گشایش مسیر جدیدی در انرژی بود که در اولین کنفرانس علمی و فنی بین المللی در مورد استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی (اوت 1955، ژنو) به رسمیت شناخته شد.

نمودار شماتیک یک نیروگاه هسته ای با راکتور هسته ای خنک شده با آب (شکل شماره 6.). گرمای آزاد شده در هسته راکتور به عنوان خنک کننده توسط آب (خنک کننده) مدار 1 دریافت می شود که توسط یک پمپ گردش خون از طریق راکتور پمپ می شود g آب گرم شده از راکتور وارد مبدل حرارتی (مولد بخار) گرمای دریافتی در راکتور را به آب مدار دوم منتقل می کند. آب مدار دوم در مولد بخار تبخیر شده و بخار تشکیل شده و وارد توربین 4 می شود.

اغلب، 4 نوع راکتور نوترونی حرارتی در نیروگاه های هسته ای استفاده می شود: 1) راکتورهای آب خنک با آب معمولی به عنوان تعدیل کننده و خنک کننده. 2) گرافیت آب با خنک کننده آب و تعدیل کننده گرافیت؛ 3) آب سنگین با خنک کننده آب و آب سنگین به عنوان تعدیل کننده 4) گرافیت-گاز با خنک کننده گاز و تعدیل کننده گرافیت.

بسته به نوع و وضعیت تجمع مایع خنک کننده، یک یا آن چرخه ترمودینامیکی NPP ایجاد می شود. انتخاب حد دمای بالای چرخه ترمودینامیکی با حداکثر دمای مجاز روکش‌های عنصر سوخت (TVEL) حاوی سوخت هسته‌ای، دمای مجاز خود سوخت هسته‌ای و همچنین ویژگی‌های خنک‌کننده اتخاذ شده برای این نوع تعیین می‌شود. از راکتور در نیروگاه هسته ای یک راکتور حرارتی آب خنک معمولاً از چرخه بخار با دمای پایین استفاده می کند. راکتورهای گاز خنک امکان استفاده از چرخه بخار نسبتاً اقتصادی تر را با افزایش فشار و دمای اولیه فراهم می کنند. طرح حرارتی NPP در این دو مورد به صورت 2 مداره انجام می شود: خنک کننده در مدار 1 گردش می کند، مدار 2 بخار آب است. در راکتورهایی با آب جوش یا خنک کننده گازی با دمای بالا، یک NPP حرارتی تک حلقه امکان پذیر است. در راکتورهای آب جوش، آب در هسته می‌جوشد، مخلوط بخار و آب حاصل جدا می‌شود و بخار اشباع شده یا مستقیماً به توربین فرستاده می‌شود یا قبلاً برای گرم شدن بیش از حد به هسته بازگردانده می‌شود.

در راکتورهای گاز گرافیت با دمای بالا، امکان استفاده از چرخه توربین گاز معمولی وجود دارد. راکتور در این مورد به عنوان یک محفظه احتراق عمل می کند.

در طول کار راکتور، غلظت ایزوتوپ های شکافت پذیر در سوخت هسته ای به تدریج کاهش می یابد و سوخت می سوزد. بنابراین به مرور زمان با انواع تازه جایگزین می شوند. سوخت هسته ای با استفاده از مکانیزم ها و دستگاه های کنترل از راه دور بارگیری مجدد می شود. سوخت مصرف شده به مخزن سوخت مصرف شده منتقل می شود و سپس برای فرآوری مجدد ارسال می شود.

راکتور و سیستم های خدماتی آن عبارتند از: خود راکتور با حفاظت بیولوژیکی، مبدل های حرارتی، پمپ ها یا واحدهای دمنده که مایع خنک کننده را به گردش در می آورند. خطوط لوله و اتصالات گردش مدار؛ دستگاه های بارگیری مجدد سوخت هسته ای؛ سیستم های خاص تهویه، سرمایش اضطراری و غیره

بسته به نوع طراحی، راکتورها دارای ویژگی های زیر هستند: در راکتورهای تحت فشار، سوخت و تعدیل کننده در داخل مخزن قرار دارند که فشار کل مایع خنک کننده را حمل می کند. در راکتورهای کانالی، سوخت خنک شده توسط خنک کننده به صورت ویژه نصب می شود لوله‌ها - کانال‌هایی که به تعدیل کننده نفوذ می‌کنند که در یک محفظه با دیواره نازک محصور شده‌اند. برای محافظت از پرسنل NPP از قرار گرفتن در معرض تشعشع، راکتور توسط حفاظت بیولوژیکی احاطه شده است که مواد اصلی آن بتن، آب، ماسه مارپیچ است. تجهیزات مدار راکتور باید کاملاً آب بندی شوند. سیستمی برای نظارت بر مکان های نشت احتمالی مایع خنک کننده ارائه شده است، اقداماتی انجام می شود تا ظاهر نشت و شکستگی در مدار منجر به انتشار رادیواکتیو و آلودگی محل NPP و اطراف آن نشود. تجهیزات مدار راکتور معمولاً در جعبه‌های مهر و موم شده نصب می‌شوند که با حفاظت بیولوژیکی از بقیه محل‌های NPP جدا شده‌اند و در طول عملیات راکتور سرویس نمی‌شوند. سیستم تهویه که در آن برای جلوگیری از آلودگی جوی، فیلترهای تمیزکننده و نگهدارنده گاز در نظر گرفته شده است. سرویس کنترل دزیمتری بر رعایت قوانین ایمنی تشعشع توسط پرسنل NPP نظارت می کند.

در صورت بروز حوادث در سیستم خنک کننده راکتور، به منظور جلوگیری از گرم شدن بیش از حد و نشت روکش های میله سوخت، سرکوب سریع (در عرض چند ثانیه) واکنش هسته ای ارائه می شود. سیستم خنک کننده اضطراری دارای منابع برق مستقل است.

وجود سیستم های حفاظت بیولوژیکی ویژه. خدمات تهویه و خنک کننده اضطراری و کنترل دزیمتری به شما این امکان را می دهد که به طور کامل از پرسنل تعمیر و نگهداری NPP در برابر اثرات مضر قرار گرفتن در معرض رادیواکتیو محافظت کنید.

تجهیزات اتاق ماشین NPP مشابه تجهیزات اتاق ماشین TPP است. متمایز می شود، یکی از ویژگی های بیشتر نیروگاه های هسته ای استفاده از بخار با پارامترهای نسبتا کم، اشباع یا کمی فوق گرم است.

در عین حال، به منظور جلوگیری از آسیب فرسایش به پره های آخرین مراحل توربین توسط ذرات رطوبت موجود در بخار، جداکننده ها در توربین نصب می شوند. گاهی اوقات لازم است از جداکننده ها و گرم کننده های بخار از راه دور استفاده کنید. با توجه به اینکه مایع خنک کننده و ناخالصی های موجود در آن هنگام عبور از هسته راکتور فعال می شود، راه حل طراحی تجهیزات سالن توربین و سیستم خنک کننده کندانسور توربین NPP های تک حلقه باید به طور کامل امکان خنک کننده را حذف کند. نشتی در NPP های دو مداره با پارامترهای بخار بالا، چنین الزاماتی بر تجهیزات سالن توربین تحمیل نمی شود.

بخشی از توان حرارتی راکتور این نیروگاه هسته ای صرف تامین حرارت می شود. نیروگاه های هسته ای علاوه بر تولید برق، برای شیرین سازی آب دریا نیز استفاده می شوند. نیروگاه های هسته ای که مدرن ترین نوع نیروگاه ها هستند، دارای مزایای قابل توجهی نسبت به انواع دیگر نیروگاه ها هستند: در شرایط عملیاتی عادی، آنها مطلقاً محیط را آلوده نمی کنند، نیازی به اتصال به منبع مواد خام ندارند. و بر این اساس، تقریباً در هر مکانی می توان قرار داد، واحدهای نیروگاه جدید تقریباً برابر با ظرفیت متوسط ​​یک نیروگاه برق آبی هستند، با این حال، ضریب استفاده از ظرفیت نصب شده در NPP (80٪) به طور قابل توجهی از نیروگاه ها یا TPP ها بیشتر است. این واقعیت که 1 کیلوگرم اورانیوم می تواند به همان میزان گرما تولید کند که در هنگام سوزاندن حدود 3000 تن زغال سنگ می تواند در مورد کارایی و کارایی نیروگاه های هسته ای صحبت کند.

عملاً هیچ اشکال قابل توجهی برای نیروگاه های هسته ای در شرایط عملیاتی عادی وجود ندارد. با این حال، نمی توان متوجه خطر نیروگاه های هسته ای در شرایط فورس ماژور احتمالی شد: زلزله، طوفان، و غیره - در اینجا مدل های قدیمی واحدهای نیرو به دلیل گرمای بیش از حد کنترل نشده راکتور خطر بالقوه آلودگی تابشی مناطق را به همراه دارند.

13. نتیجه گیری

با مطالعه دقیق پدیده الکتریکی شدن و ساختار اتم، متوجه شدم که اتم از یک هسته و الکترون هایی با بار منفی در اطراف آن تشکیل شده است. هسته از پروتون های با بار مثبت و نوترون های بدون بار تشکیل شده است. هنگامی که جسمی برق دار می شود، الکترون اضافی یا کمبود در جسم برق دار رخ می دهد. این میزان بار بدن را مشخص می کند. فقط دو نوع بار الکتریکی وجود دارد - بارهای مثبت و منفی. در نتیجه کارم، عمیقاً با پدیده های الکترواستاتیک آشنا شدم و متوجه شدم که چگونه و چرا این پدیده ها رخ می دهند. مثلا رعد و برق. پدیده الکترواستاتیک ارتباط نزدیکی با ساختار اتم دارد. اتم های موادی مانند اورانیوم، رادیوم و غیره. انرژی اتم برای زندگی همه بشریت اهمیت زیادی دارد. به عنوان مثال، انرژی موجود در یک گرم اورانیوم برابر با انرژی آزاد شده در هنگام احتراق 2.5 تن نفت است. در حال حاضر انرژی رادیواکتیو اتم ها در بسیاری از زمینه های زندگی کاربرد خود را یافته است. هر ساله تعداد بیشتری نیروگاه هسته ای (نیروگاه های هسته ای) ساخته می شود، تولید یخ شکن ها و زیردریایی ها با راکتور هسته ای در حال توسعه است. انرژی اتمی در پزشکی برای درمان بیماری های مختلف و همچنین در بسیاری از زمینه های اقتصاد ملی استفاده می شود. استفاده نادرست از انرژی می تواند سلامتی موجودات زنده را به خطر بیندازد. انرژی اتم ها می تواند برای مردم مفید باشد اگر نحوه استفاده صحیح از آن را بیاموزند.

برق رسانی بدنماکروسکوپی بدن، معمولاً برقی ... وظیفه. 1 نسخه. در برقی شدن تلفنتماس نزدیک بین آنها مهم است ... باید منجر به شارژ شود بدن. یک راه دیگر برقی شدن تلفن- تاثیر بر ...

فرهنگ تعامل، تعامل فرهنگ هاست.

ارائه تعاملی موضوعبرقی شدن تلفن شارژ الکتریکی

آیا با چنین ترفند ساده ای سرگرم شده اید: اگر یک بادکنک باد شده را روی موهای خشک بمالید و سپس آن را به سقف بچسبانید، به نظر می رسد "چسبیده"؟

نه؟ آن را امتحان کنید! پس از آن که موها از همه جهات بیرون می زند، کمتر خنده دار نیست. همین اثر گاهی اوقات هنگام شانه کردن موهای بلند به دست می آید. بیرون زده و به شانه می چسبند. خوب، همه با شرایطی آشنا هستند که هنگام راه رفتن در چیزهای پشمی یا مصنوعی، به چیزی یا کسی دست می زنید و یک نیش تیز احساس می کنید. در چنین مواردی، آنها می گویند - شوک. همه اینها نمونه هایی از الکتریکی شدن اجسام هستند.اما اگر همه ما به خوبی می دانیم که جریان الکتریکی در پریزها و باتری ها و نه در مو و لباس زندگی می کند، برق از کجا می آید؟ کارتون را تماشا کنید

پدیده الکتریکی شدن اجسام: روش های برق رسانی

الکتریسیته شدن اجسام در هنگام تماس (مالیدن یک میله آبنیت یا شیشه به خز یا ابریشم). قلم را روی پشم یا خز بمالید و سپس آن را روی تکه های کاغذ، نی یا پشم ریز خرد شده بیاورید. خواهید دید که چگونه این قطعات جذب دسته می شوند. همین امر در مورد جریان نازک آب نیز اتفاق می افتد، اگر یک دسته برق دار به آن بیاورید.

دو نوع بار الکتریکی

اولین اثرات مشابهی با کهربا پیدا شده است، بنابراین آنها را از کلمه یونانی "الکترون" - کهربا الکتریکی می نامیدند.کهربا. ساعت: 5:32و توانایی اجسام برای جذب اجسام دیگر پس از تماس و مالش فقط راهی برای افزایش سطح تماس است که به آن برق یا دادن بار الکتریکی به بدن می گفتند. به طور تجربی ثابت شده است که دو نوع بار الکتریکی وجود دارد.اگر میله های شیشه و آبنیت را مالش دهید، جذب یکدیگر می شوند. و دو همان - دفع. و این به این دلیل نیست که آنها یکدیگر را دوست ندارند، بلکه به این دلیل است که بارهای الکتریکی متفاوتی دارند. توافق شد که بار الکتریکی یک میله شیشه ای را مثبت و بار الکتریکی میله آبنیت را منفی نامید. آنها به ترتیب با علائم "+" و "-" مشخص می شوند. به این معنی که در مقابل یکدیگر قرار دارند.

امروزه اشیایی که به راحتی برق دار می شوند به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند - پلاستیک، الیاف مصنوعی، محصولات نفتی. هنگامی که چنین موادی مالش می شوند، بار الکتریکی ایجاد می شود که گاهی اوقات حداقل ناخوشایند است، حداکثر می تواند مضر باشد. در صنعت با وسایل خاصی با آنها مبارزه می شود. در زندگی روزمره هم همینطور راه آسان برای خلاص شدن از شر برقخیس کردن یک سطح برق دار است. اگر آب در دسترس نیست، لمس فلز یا زمین کمک خواهد کرد. این بدنه ها برق را حذف می کنند. و برای اینکه این اثرات ناخوشایند به هیچ وجه احساس نشود، استفاده از عوامل آنتی استاتیک توصیه می شود.

بلیط 7. برق رسانی تلفن. آزمایش‌هایی که پدیده الکتریکی شدن را نشان می‌دهند. دو نوع بار الکتریکی تعامل اتهامات. میدان الکتریکی. توضیح پدیده های الکتریکی رساناها و نارسانای برق.

جسم برق دار این خاصیت را به دست می آورد که اجسام کوچک را به سمت خود جذب کند. به عنوان مثال، اگر یک میله شیشه ای را روی یک ورق کاغذ بمالید و سپس آن را روی کاغذهای ریز خرد شده بیاورید، آنها شروع به جذب می کنند.

جسمی که این خاصیت را داشته باشد می گویند برق گرفتهیا آنچه به او ابلاغ می شود شارژ الکتریکی.

برق رسانیاین پدیده به دست آوردن بار توسط بدن است.

اتهامات مثبت و منفی است. مانند بارها دفع می کنند، برخلاف بارها جذب می شوند.

مفهوم بارهای مثبت و منفی در سال 1747 توسط فرانکلین معرفی شد. یک چوب آبنیت ناشی از برق انداختن روی پشم و خز دارای بار منفی است. باری که روی یک میله شیشه ای مالیده شده با ابریشم ایجاد می شود توسط فرانکلین مثبت نامیده می شود.

شارژ یک کمیت فیزیکی است، اندازه گیری خواص اجسام باردار برای تعامل با یکدیگر..
q - شارژ
[q]=کلید

انواع برق رسانی:

1) الکتریسیته شدن توسط اصطکاک: اجسام غیر مشابه درگیر هستند. اجسام مدول یکسانی دارند، اما در بارهای علامت متفاوت هستند.

2) الکتریسیته شدن از طریق تماس: وقتی یک جسم باردار و بدون بار با هم تماس پیدا می کند، بخشی از بار به جسم بدون بار منتقل می شود، یعنی هر دو جسم در علامت بار یکسانی می گیرند.

3) الکتریسیته شدن از طریق تأثیر: هنگام الکتریسیته شدن از طریق تأثیر، می توانید با استفاده از بار مثبت بر بدن بار منفی وارد کنید و بالعکس.

وسیله ای برای اندازه گیری مقدار شارژ الکترومتر است. وسیله ای برای تعیین وجود بار، الکتروسکوپ است.

برهمکنش بارهای الکتریکی توسط فیزیکدانان انگلیسی مایکل فارادی و جیمز ماکسول مورد مطالعه قرار گرفت. اگر الکتروسکوپ شارژ شده را زیر زنگ پمپ هوا قرار دهید، برگ های الکتروسکوپ همچنان یکدیگر را دفع می کنند. (هوا از زیر زنگ تخلیه شده است.) در نتیجه مشخص شده است که هر جسم باردار توسط یک میدان الکتریکی احاطه شده است.

میدان الکتریکینوع خاصی از ماده است که با ماده متفاوت است. میدان الکتریکی نوع خاصی از ماده است که در اطراف اجسام باردار وجود دارد و با برهمکنش با اجسام باردار دیگر خود را نشان می دهد.

اندام های حسی ما میدان الکتریکی را درک نمی کنند. میدان را می توان به دلیل این واقعیت تشخیص داد که بر روی هر شارژ موجود در آن عمل می کند. این برهمکنش اجسام برق دار را توضیح می دهد.

نیرویی که میدان الکتریکی بر بار الکتریکی وارد شده به آن وارد می شود نامیده می شود نیروی الکتریکی. میدان الکتریکی احاطه کننده یکی از بارها با مقداری نیرو بر بار دیگری که در میدان بار اول قرار دارد، عمل می کند. برعکس، میدان الکتریکی بار دوم بر بار اول تأثیر می گذارد.

هادی هااجسامی هستند که قادر به هدایت بارهای الکتریکی هستند. اینها شامل تمام فلزات، مایعات (محلول نمک ها و قلیاها) می شود.

دی الکتریک هاموادی هستند که بارهای الکتریکی را هدایت نمی کنند. این موارد عبارتند از: آب مقطر، پلاستیک، لاستیک، چوب، شیشه، کاغذ، بتن، سنگ و غیره.

1) هنگام برق انداختن اجسام، قانون بقای بار الکتریکی رعایت می شود. مجموع جبری بارهای الکتریکی برای هر گونه فعل و انفعالات در یک سیستم بسته ثابت می ماند، یعنی q1 + q2 + q3 + ... + qp \u003d const، اگر بارهای الکتریکی از خارج وارد یا خارج نشوند، یک سیستم بسته در نظر گرفته می شود. اگر جسم خنثی از جسم دیگری الکترون بگیرد، بار منفی دریافت می کند. بنابراین، اگر جسمی دارای تعداد الکترون های طبیعی باشد، دارای بار منفی است. و اگر جسم خنثی الکترون خود را از دست بدهد، بار مثبت دریافت می کند. بنابراین اگر جسمی الکترون کافی نداشته باشد بار مثبت دارد.

2) توضیح الکتریسیته شدن توسط اصطکاک: در حین اصطکاک، الکترون ها از یک جسم به جسم دیگر منتقل می شوند. در جایی که الکترون های بیشتری وجود دارد، بدن بار منفی دارد، در جایی که تعداد الکترون ها کمتر است - مثبت.

3) در اتم ها، الکترون ها در فواصل متفاوتی از هسته قرار دارند، الکترون های دور نسبت به الکترون های نزدیک ضعیف تر به سمت هسته جذب می شوند. الکترون های دور به ویژه به طور ضعیفی توسط هسته فلزات حفظ می شوند. بنابراین، در فلزات، الکترون هایی که دورتر از هسته هستند، جای خود را ترک کرده و آزادانه بین اتم ها حرکت می کنند. این الکترون ها را الکترون های آزاد می نامند. موادی که در آنها الکترون های آزاد وجود دارد رسانا هستند.

4) الکترون های آزاد در آستین وجود دارد. به محض ورود آستین به میدان الکتریکی، الکترون ها تحت تأثیر نیروهای میدان حرکت می کنند. اگر چوب دارای بار مثبت باشد، الکترون ها به انتهای آستین می روند که نزدیک تر به چوب قرار دارد. این انتهای بار منفی خواهد داشت. کمبود الکترون در انتهای مخالف آستین وجود خواهد داشت و این انتهای دارای بار مثبت خواهد بود. لبه با بار منفی پوسته به چوب نزدیکتر است، بنابراین پوسته به سمت آن جذب می شود. هنگامی که آستین چوب را لمس می کند، برخی از الکترون های آن به سمت چوب دارای بار مثبت می روند. یک بار مثبت روی آستین وجود خواهد داشت).

5) اگر بار از یک توپ شارژ شده به یک توپ شارژ نشده منتقل شود و اندازه توپ ها یکسان باشد، بار به نصف تقسیم می شود. اما اگر توپ دوم و بدون شارژ بزرگتر از توپ اول باشد، بیش از نیمی از بار به آن می رود. هر چه جسمی که بار به آن منتقل می شود بزرگتر باشد، قسمت بیشتری از بار به آن منتقل می شود. پایه گذاری بر این اساس است - انتقال بار به زمین. کره زمین در مقایسه با اجسام روی آن بزرگ است. بنابراین، در تماس با زمین، یک جسم باردار تقریباً تمام بار خود را به آن می‌دهد و عملاً از نظر الکتریکی خنثی می‌شود.

در شرایط عادی، اجسام میکروسکوپی از نظر الکتریکی خنثی هستند زیرا ذرات دارای بار مثبت و منفی که اتم ها را تشکیل می دهند توسط نیروهای الکتریکی به یکدیگر متصل شده و سیستم های خنثی را تشکیل می دهند. اگر خنثی الکتریکی بدن نقض شود، چنین جسمی نامیده می شود بدن برق دار. برای برق انداختن جسم، لازم است که مقدار اضافی یا کمبود الکترون یا یون های هم علامت روی آن ایجاد شود.

روشهای الکتریکی شدن اجسامکه نشان دهنده برهمکنش اجسام باردار است، می تواند به صورت زیر باشد:

1. برقی شدن اجسام در تماس. در این حالت، با تماس نزدیک، قسمت کوچکی از الکترون ها از یک ماده که در آن پیوند با الکترون نسبتاً ضعیف است، به ماده دیگر منتقل می شود.
2. الکتریسیته شدن اجسام در حین اصطکاک. این باعث افزایش سطح تماس بدنه ها می شود که منجر به افزایش برق می شود.
3. نفوذ. نفوذ مبتنی است پدیده القای الکترواستاتیک، یعنی القای بار الکتریکی در ماده ای که در یک میدان الکتریکی ثابت قرار می گیرد.
4. الکتریسیته شدن اجسام تحت تأثیر نور. این بر اساس است اثر فوتوالکتریک، یا اثر فوتوالکتریکهنگامی که تحت تأثیر نور، الکترون ها می توانند از هادی به فضای اطراف پرواز کنند و در نتیجه هادی باردار می شود.

بار منفیبدن به دلیل وجود الکترون های اضافی روی بدن در مقایسه با پروتون ها است و بار مثبتبه دلیل کمبود الکترون

هنگامی که الکتریسیته بدن اتفاق می افتد، یعنی زمانی که بار منفی تا حدی از بار مثبت مرتبط با آن جدا می شود. قانون پایستگی بار الکتریکی. قانون بقای بار برای سیستم بسته ای که از بیرون وارد نمی شود و ذرات باردار از آن خارج نمی شوند معتبر است. قانون پایستگی بار الکتریکی به شرح زیر است:

در یک سیستم بسته، مجموع جبری بارهای همه ذرات بدون تغییر باقی می‌ماند:

q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = ثابت

جایی که q 1، q 2 و غیره بارهای ذرات هستند.

برهمکنش اجسام دارای بار الکتریکی

تعامل اجسام، داشتن بارهایی از علائم مشابه یا متفاوت را می توان در آزمایش های زیر نشان داد. چوب آبنیت را با مالش روی خز برق می دهیم و آن را به آستین فلزی که روی نخ ابریشم آویزان است لمس می کنیم. اتهامات همان علامت (شارژ منفی) روی آستین و چوب آبنیت توزیع می شود. با نزدیک شدن به یک میله آبنیت با بار منفی به یک جعبه کارتریج شارژ شده، می توان دید که جعبه کارتریج از چوب دفع می شود (شکل 1.2).

برنج. 1.2. برهم کنش اجسام با بارهای هم علامت.

اگر اکنون یک میله شیشه ای مالیده شده روی ابریشم (با بار مثبت) به آستین باردار بیاوریم، آستین به سمت آن جذب می شود (شکل 1.3).

برنج. 1.3. تعامل اجسام با بارهای علائم مختلف.

نتیجه این است که اجسام با بارهای یک علامت (مانند اجسام باردار) یکدیگر را دفع می کنند و اجسامی با بارهای نشانه های مختلف (اجرام با بار مخالف) یکدیگر را جذب می کنند. اگر دو سلطان نزدیکتر شوند، به طور مشابه باردار شوند (شکل 1.4) و بار مخالف (شکل 1.5) ورودی های مشابهی به دست می آیند.