|
Ismertesse az elektromos t öltés létezésére utaló megfígyeléseketLAz
|
| Sana | 29.12.2019 | | Hajmi | 42.06 Kb. | | #6297 |
ismertesse az elektromos töltés létezésére utaló megfígyeléseketLAz elektromos és mágneses jelenségek ;ő megfigyelése kr. e. 600 körűire tehető. Görög feljegyzések szerint (1) a bőrrel dörzsölt borostyán (görög neve iktrori) a szalmaszál-darabokat magához vonzza; (2) a Magnezia-bó] származó kövek (magnelit) vonzzák a vas •gyakat, egymásra pedig vonzó vagy taszító hatást gyakorolnak. Ezekből az egyszerű megfigyelésekből ered az jktromos és a mágneses jelenségek tudománya. Az elektromosságtan és a mágnesességtan évszázadokon keresztül, észen 1820-ig a fizika két különálló tudományágaként fejlődött. Ekkor fedezte fe! Hans Christian Oersted -monstrációs kísérlet előkészítése közben -, hogy az elektromos áram hatást gyakorol a mágneses (irány)tűre. Az ;ktromágnesség kutatásában jelentős eredmények fűződnek Michael Faraday (1791-1867) nevéhez, aki számos enséget megfigyelt, részletesen megvizsgált és szemléletesen leírt. (Tudománytörténeti érdekesség, hogy feljegyzései tankönyve egyetlen matematikai formulát sem tartalmaznak.) Az elektromos és mágneses jelenségek egységes néletét James Clerk Maxwell (1831-1879) alkotta meg, aki Faraday elképzeléseit matematikai formába öntötte, új galmakat alkotva, és új elképzeléseket megfogalmazva az elektrodinamikát szilárd elméleti alapokra helyezte. Őróla vezték el a ma Maxwell-egyenleteknek nevezett összefüggéseket, amelyek az elektrodinamika alapegyenletei, erepük és jelentőségük a mechanika Newton-féle törvényeihez vagy a termodinamika fótételeihez hasonlítható, axwell felismerte, hogy a fény elektromágneses hullám, és ezáltal az optika is az elektromágneses jelenségkör része \ kísérleti oldalon pedig H. Hertz (1857-1894) tett óriási lépést, amikor mintegy húsz évvel azután, hogy Maxwell néletileg megjósolta az elektromágneses hullámok létezését, laboratóriumban előállította a "Maxwell-i hullámokat", iclyeket ma rádióhullámoknak nevezünk. A. Einstein a speciális relativitás elméletét a Maxwell-elméletre alapozva cotta meg. 1905-ben írott - történelmi - dolgozatának címe: "A mozgó testek elektrodinamikájáról". Hányféle elektromos töltés létezik, és milyen erőhatás lép fel ezek között? 1. Létezik elektromos töltés, lely az elektromos erő forrása. 2. Kétféle elektromos töltés létezik: pozitív (+) (bőrrel dörzsölt üveg} és negatív (-) yapjúval dörzsölt ebonit} 3. Az egynemű töltések taszítják a különböző neműek vonzzák egymást. Viit nevezünk elektromos vezetőnek és szigetelőnek? A tapasztalatok szerint vezetőket és szigetelőket lönböztetünk meg: 1. A vezetőkben az elektromos állapot gyorsan, mintegy akadálytalanul terjed. 2. A igetelőkben az elektromos állapot nem vagy igen lassan terjed, az elektromos állapot hordozója nem tud mozogni. Az ég, a tiszta (desztillált) víz, a plasztik jó szigetelök. Noha tökéletes szigetelők nincsenek a kvarc szigetelöképessége a mekének kb. 1023 szorosa. A réz és általában a fémek, de pl. a csapvíz vagy az emberi test vezetők. A fémekben az íktronok mozgása biztosítja a vezetést. Az elektromos vezetést biztosító elektronok térfogategységenkénti (cm"3) ama vezetőkben 1023 nagyságrendű, szigetelőkben ez a szám egy körüli. A vezetők és a szigetelők között iclyezkedő félvezetőkben a vezetési elektronok térfogategységenkénti (cm"3) száma 1010-1012. Ez a szám a Ivezetők idegen anyaggal való szennyezésével igen erősen változik. Ez az alapja a félvezetők sokrétű elektronikai [használásának. ismertesse szavakkal és matematikai képlet formájában is Coulomb törvényét! (1) Az egyik töltés által a
ásikra gyakorolt erő nagysága fordítva arányos a két töltés távolságának négyzetével: F « —t-, (2) egyenesen arányos
r
cet töltés nagyságának szorzatával: F * Q\Q2, (3) az erő a két testet összekötő egyenes mentén hat, az egyik test által másikra gyakorolt erő nagysága megegyezik a másik test által az egyikre gyakorolt erő nagyságával, de azzal
a OO r
lentétes irányú. Összegezve: ¥u = K ^ Cl2 • Ahol ^12 a ^"es test ^tol az l-esre ható erő, 612 a 2-es test helyéről az 1-
test helyére mutató egységvektor, K konstans arányossági tényező, értéke közelítőleg: K = 8,988109—— és
v>
l
Hogyan választjuk meg az elektromos töltés egységét? A tizenkilencedik században az elektromos töltést Jamiféle elektromos folyadéknak képzelték. Ma már tudjuk, hogy az anyag - így a folyadék is - nem folytonos, hanem szkrét részecskékből, atomokból épül fel. A kísérletek azt mutatták, hogy az elektromos töltés is diszkrét: bármely egfígyelt (megmért) Q töltésre: Q = ±ne ahol n egész szám és e«l,60210~19C az elemi elektromos töltés. Az sktromos töltés tehát - miként az anyag maga, és más fizikai mennyiségek (energia, perdület stb) - kvantált, és a rmészetben - az anyag elemi építőkövei között is - csak olyan töltött testeket találunk, amelyek töltése az elemi töltés ;ész számú többszöröse. Az elemi töltést a fizika egyik alapvető állandójának kell tekintenünk. a.z anyag mely alkotóelemei rendelkeznek elektromos töltéssel? Milyen nagyságú ez a töltés? Az nem folvtonos. hanem diszkrét részecskékből, atomokból énül fel. Az elektromos töltés is diszkrét O = +-ne (n
|
| |
