Положительный и отрицательный заряды
Суть моего предложения очень проста.
Хочу представить Вашему вниманию небольшое сообщение на, казалось бы, давно изученную и всем известную тему: «Электричество». Вроде это настолько изученная область физики, что и обсуждать здесь нечего. За последние 3 сотни лет созданы теории электричества и электромагнитных взаимодействий, на основе которых, созданы прекрасно работающие технологии и устройства, которые нас окружают, без которых мы не представляем даже свое существование. Но есть одно но! Все эти законы создавались тогда, когда еще не было представления о том, как устроен атом. Основная частица, из которой состоит весь этот мир, который нас окружает. Что же нового можно предложить или найти? Все зависит от того как поставить вопрос. И первый из них — а что мы знаем о том, что же такое электрический ток? Что такое заряд, поле и масса других вопросов, на которые до сих пор нет ответов в существующих теориях. И первый вопрос: «Чем отличается элементарный положительный заряд от отрицательного?» «Что определяет полярность элементарного заряда?». Ответа на этот вопрос пока нет.
Вот, что писал Ф.Энгельс в своем труде «Диалектика природы»:
«Истинная природа определений «сущности» дана самим Гегелем Enz. I, § 111, Zusatz: «В сущности все относительно» (например положительное и отрицательное, которые имеют смысл только в своем взаимоотношении, а не каждое само по себе).
Положительное и отрицательное. Можно называть и наоборот в электричестве и т. д., также север и юг; можно обернуть наименование, изменить соответственно всю остальную терминологию, и все останется на месте. Мы тогда станем называть запад востоком, а восток западом. Солнце тогда будет восходить на западе, планеты будут двигаться с востока на запад; при этом изменяются только одни имена. В физике мы называем южным полюсом магнита тот, который притягивается северным полюсом земного магнита, и это ничему не мешает.»
И еще одна цитата: «…Но естествоиспытатели остерегаются применять фразу о вещи в себе в естествознании, позволяя ее себе только тогда, когда заглядывают в область философии. Это — лучшее доказательство того, как несерьезно они к ней относятся, и какое ничтожное значение она имеет сама по себе. Если бы они относились к ней серьезно, то a quoi bon вообще изучать что-нибудь? С исторической точки зрения проблема эта может иметь известный смысл: мы можем познавать только при данных нашей эпохой условиях и настолько, насколько эти условия позволяют.»
Все, что нам необходимо для понимания Вселенной, находится в простоте каждой составляющей Вселенной.
Невозможно объяснять какое-то явление, происходящее в природе, как какой-то самостоятельный процесс. В окружающем нас мире все взаимосвязано, и рассматривать его надо именно так, как систему, иначе просто невозможно найти ему логическое объяснение, его место в общей картине окружающего нас мира. Так вот со временем и гравитацией, с атомом, полями и волнами.
Человечество придумало в процессе своего развития множество всяких терминов и понятий.
Вращение – это форма существования материи в данной системе. В окружающем нас мире нет места «прямолинейному движению» – его просто не существует. Что бы мы не рассматривали: будь это атом или солнечная система, галактика и т.д. И это не требует никаких доказательств, потому что реальное доказательство – это окружающий нас мир. А значит, с помощью вращения осуществляется что-то такое важное, без чего само существование данной системы невозможно.
Что такое элементарный заряд?
Вот как объясняет это официальная наука.
Элемента́рный электри́ческий заря́д — фундаментальная физическая постоянная, минимальная порция (квант) электрического заряда. Равен приблизительно 1,602 176 565(35)·10 −19 Кл [1] в Международной системе единиц (СИ) (4,803 529 695(105)·10 −10 ед. СГСЭ в системе СГС). Тесно связан с постоянной тонкой структуры, описывающей электромагнитное взаимодействие [2] .
Электрический заряд – это физическая величина, которая определяет интенсивность электромагнитных взаимодействий. Электромагнитные взаимодействия – это взаимодействия между заряженными частицами или телами.
Не правда ли определение какое-то уж больно расплывчатое (знать бы еще, что такое магнетизм и электричество и все было бы прекрасно). В чем же все-таки основное отличие положительного заряда от отрицательного?
До сих пор не существует четкого ответа на данный вопрос. А из вышесказанного, что вращение – это форма существования материи во Вселенной, следует вывод, который просто напрашивается сам собой. Представьте себе, что «электрический заряд» частиц, составляющих атом (протона и электрона), определяется стороной ее собственного вращения. Вот только зачем они вращаются?
(Спин (от англ. spin — вращаться, вертеться.)
собственный момент количества движения элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. (При введении понятия «С.» предполагалось, что электрон можно рассматривать как «вращающийся волчок», а его С. — как характеристику такого вращения, — отсюда название «С.».) С. называется также собственный момент количества движения атомного ядра (и иногда атома); в этом случае С. определяется как векторная сумма (вычисленная по правилам сложения моментов в квантовой механике (См. Квантовая механика)) С. элементарных частиц, образующих систему, и орбитальных моментов этих обусловленных их движением системы. (см. Ядро атомное).)
Но, почему-то, кто-то когда-то решил, что это просто собственный момент количества движения, а не учел, простой вещи – стороны этого вращения. Эта мысль просто сама напрашивается. И все сразу становится понятным и простым. Протон, предположим, вращается по часовой стрелке вокруг собственной оси, электрон – соответственно, в противоположную сторону, нейтрон — не имеет собственного вращения (а значит, не имеет и поля). А элементарные частицы при вращении создают поля вокруг них. Вот вкратце и все.
Таким образом, заряд частицы определяется стороной ее собственного вращения. Электрические заряды (положительный и отрицательный) – это, ни что иное, как направленное вращение частиц, образующих атом.
Отсутствие собственного вращения, а значит и поля как раз и объясняет высокую проникающую способность нейтронов. Поля образуются вращающимися вокруг этих частиц (протона и электрона) элементарными частицами. Свойства полей (протона и электрона), зависят от стороны вращения. Они-то и определяют заряд частицы.
Из вышесказанного вытекает и само понятие поля, как такового. Поле образуется в результате вращения элементарных частиц вокруг протона (ядра атома) и электрона. И в зависимости от изменения свойств этих полей, и в результате их взаимодействия возникают такие явления, которые назвали – электричество и магнетизм.
Все эти процессы (заряд, поле и т.д.) могут существовать только в атоме. Т.е., пока атом существует −все это присутствует. Раздельно – это просто частицы.
С самого начала, с появления теории относительности и квантовой механики, имеющими дело с очень большими и очень маленькими объектами, ученые боролись за их объединение. Мечта Эйнштейна – все должно состоять из единого поля. Это значит ни протоны, ни нейтроны, ни электроны, а просто вращения самого поля.
Эдвард Теллер, известный как «отец» водородной бомбы, однажды сказал: «Главная цель науки — это простота». Поясняя свою мысль, Теллер объявил, что «когда мы понимаем больше, все становится проще».
Я не утверждаю, что все именно так и происходит (не все так просто), и не пытаюсь что-то опровергать, а просто предлагаю свою точку зрения на устройство окружающего нас мира и не более того, а нравится она кому-то или нет – это уже другой вопрос.
В заключение хотелось бы привести слова Дмитрия Ивановича Менделеева:
«Я и смотрю на свою далёкую от полноты попытку понять природу мирового эфира с реально химической стороны не более, как на выражение суммы накопившихся у меня впечатлений, вырывающихся исключительно лишь по той причине, что мне не хочется, чтобы мысли, навеваемые действительностью, пропадали. Вероятно, что подобные же мысли приходили многим, но, пока они не изложены, они легко и часто исчезают и не развиваются, не влекут за собой постепенного накопления достоверного, которое одно сохраняется. Если в них есть хоть часть природной правды, которую мы всё ищем, попытка моя не напрасна, её разработают, дополнят и поправят, а если моя мысль неверна в основаниях, её изложение, после того или иного вида опровержения, предохранит других от повторения. Другого пути для медленного, но прочного движения вперёд я не знаю».
К этим словам просто нечего больше добавить.
«Взгляды Аристотеля на первичность и важность теоретической мысли, как объясняющей причину явлений и вторичность эксперимента оказались перевернутыми в современной науке. Эксперимент есть критерий истины – это положение сейчас на устах не только ученых, но и любого современного грамотного человека. Хотя в философии давно известно, что критерием истины могут быть истинные знания о Природе, предела познания которым нет. Эксперимент может лишь либо подтверждать теорию, либо указывать на необходимость ее корректировки. Однако принятое положение наносит не только большой материальный ущерб, но не позволяет правильно понять фундаментальные основы естествознания.»
«ФИЛОСОФСКИЕ ОСНОВЫ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ И КРИЗИС ФИЗИКИ»
Брусин Л.Д., Брусин С.Д. brusins@mail.ru
Я еще раз хочу пояснить, что я просто хотел ответить на вопрос: «В чем разница между положительным и отрицательным зарядом». От ответа на этот вопрос зависит очень многое. Я даже не стану перечислять те сферы человеческой деятельности, которые это затронет. Это всего лишь гипотеза, предположение, не более того.
Почему электрон имеет отрицательный заряд?
Я слышал две версии обоснования этого факта.
Первая состоит в том, что электрону по договорённости приписали отрицательный заряд, хотя с тем же успехом могли приписать ему положительный. То есть, здесь лишь формальная определённость.
Вторая версия состоит в том, что опытно-теоретичческим путём было строго научно доказано, что электрон имеет отрицательный заряд. Видимо, потому, что сначала предположили обратное, то есть, заряд электрона вначале имел положительный знак. Но потом часто образовывались несостыковки в опытах и теории, в связи с чем, теория была пересмотрена, а электрон «стал носить» отрицательный заряд.
Какая из версий правильная? Может, у Вас есть какая-то своя версия по поводу причины отрицательности знака заряда электрона?
Лучший ответ
Вы ставите телегу впереди лошади.. .
Электричество известно людям уже лет четыреста. И то, что существует ДВА вида электричества, тоже выяснили ещё в 18 веке (или даже раньше) . Вот примерно тогда и разделили два вида электричества на «положительное» и «отрицательное» — заметьте, АБСОЛЮТНО НЕ ПРЕДСТАВЛЯЯ, какова же ПРИРОДА этих видов. То есть понятия «плюс» и «минус» появились задолго до того, как стало понятно, что есть такая фиговина — электрон. И посколько эти понятия к моменту открытия элек трона УЖЕ сформировались (и поезд, стало быть, ушёл) , а электрону наши формальности, ясен пень, глубоко фиолетовы, — то вот какой у него заряд есть, такой и есть, а что мы, НЕ ЗНАЯ ЗАРАНЕЕ, условились ВОТ ТАКОЙ заряд считать отрицательным, — ну это наши проблемы.
Александр ТитовГений (51916) 12 лет назад
Я и не путаю два этих понятия. Два вида электричества — это одно. А носитель электрического взаимодействия — другое. Мой вопрос — о сопоставлении данного вида электричества с данным носителем заряда. И неважно, что за чем следует исторически.
Leonid Высший разум (388963) Как раз ИМЕННО ЭТО и важно. Понятие о знаке заряда возникло и устаканилось задолго до того, как выяснилось существование электрона. Так что ЗНАК ЗАРЯДА — это был не произвольный выбор, он уже был предопределён. Вот представьте себе аналогию. Понятие цвета человечеству известно давно, и синий от жёлтого отличать умели ещё до того, как человек стал человеком. Пусть даже поначалу, пока не появился язык, их так не называли. А потом человечество открыло золото. Как Вы полагаете — ПОЧЕМУ золото называют именно ЖЁЛТЫМ металлом, а не синим и не зелёным?
Все, что вам нужно знать об отрицательном заряде в электронике
Отрицательный заряд — одно из фундаментальных понятий электроники. Понимание того, как это работает, необходимо для понимания того, как работают многие электронные устройства. В этой статье мы объясним все, что вам нужно знать об отрицательном заряде, от его определения до применения в электронных схемах. Читайте дальше, чтобы стать экспертом в области электроники!
- Что происходит при наличии отрицательного заряда
- Как узнать отрицательный заряд
- Положительные и отрицательные заряды
Что происходит при наличии отрицательного заряда
В мире электроники электрический заряд является фундаментальной темой. Отрицательный заряд — это один из двух существующих типов электрического заряда, второй — положительный заряд.
Что такое отрицательный заряд?
Отрицательный заряд означает наличие электронов в объекте или материале. Электроны — это отрицательно заряженные субатомные частицы, вращающиеся вокруг ядра атома. Количество электронов в объекте определяет его электрический заряд.
Что происходит, когда возникает отрицательный заряд?
Когда объект имеет отрицательный заряд, это означает, что он имеет избыток электронов по сравнению с протонами (положительно заряженными частицами), присутствующими в том же объекте. Этот отрицательный заряд может быть создан путем добавления к объекту электронов или удаления протонов.
Отрицательный заряд может оказывать различное воздействие на объекты и материалы, которые его имеют. Например:
- Отрицательный заряд может притягивать положительно заряженные объекты и отталкивать отрицательно заряженные объекты.
- Отрицательный заряд может вызвать разряд объектов через проводник, если они соединены.
- Отрицательный заряд может взаимодействовать с электрическими и магнитными полями, создавая движение и энергию.
Как узнать отрицательный заряд
Отрицательный заряд — фундаментальное свойство электроники, и важно понимать, как он измеряется и рассчитывается. В этой статье вы узнаете все, что вам нужно знать об отрицательном заряде в электронике.
Отрицательный заряд — это электрическое свойство, которое относится к количеству электронов в объекте. Электроны имеют отрицательный заряд, поэтому отрицательный заряд измеряется в единицах отрицательного электрического заряда (С). Электрический заряд измеряется прибором, называемым измерителем заряда или вольтметром.
Чтобы узнать отрицательный заряд объекта, мы должны сначала определить количество электронов в нем. Это можно сделать, измерив электрический ток, протекающий через объект, а затем используя закон Ома для расчета электрического заряда. Закон Ома гласит, что электрический заряд равен электрическому току, умноженному на время.
Важно отметить, что отрицательный заряд — это не то же самое, что отрицательная полярность. Отрицательная полярность относится к направлению, в котором течет электрический ток, а отрицательный заряд относится к количеству электронов в объекте. Следовательно, объекты могут иметь отрицательный заряд, но положительную полярность.
Вы заинтересованы в: Управление 7-сегментным дисплеем с помощью кода Arduino: полное руководство
Короче говоря, отрицательный заряд — это фундаментальное электрическое свойство, которое относится к количеству электронов в объекте. Этот заряд можно измерить с помощью измерителя заряда или вольтметра и рассчитать по закону Ома. Важно отметить, что отрицательный заряд — это не то же самое, что отрицательная полярность.
Положительные и отрицательные заряды
При изучении электричества и электроники важно понимать концепцию электрических зарядов. Электрические заряды могут быть положительными или отрицательными, и это имеет важные последствия для поведения электронных компонентов и электрических цепей.
Положительные заряды определяются как отсутствие электронов в атоме или молекуле, то есть протонов больше, чем электронов. С другой стороны, отрицательные заряды определяются как избыток электронов в атоме или молекуле, а это означает, что электронов больше, чем протонов.
Важно отметить, что противоположные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются. Следовательно, если у нас есть положительный и отрицательный заряды близко друг к другу, они будут притягивать друг друга. Однако если у нас есть два положительных заряда или два отрицательных заряда, расположенных близко друг к другу, они будут отталкиваться друг от друга.
С точки зрения электроники, электрические заряды являются основой работы многих компонентов и устройств. Например, в электрической цепи мощность течет от источника питания (который обычно имеет положительный заряд) через компоненты к точке заземления (которая обычно имеет отрицательный заряд). Электронные компоненты, такие как транзисторы и диоды, используют электрические заряды для управления потоком тока и выполнения различных функций в цепи.
Короче говоря, электрические заряды могут быть положительными или отрицательными, и это имеет важные последствия для электроники и электричества. Понимание того, как взаимодействуют электрические заряды, необходимо для понимания того, как работают электронные компоненты и электрические цепи.
В заключение отметим, что отрицательный заряд является одной из фундаментальных концепций электроники, и его понимание необходимо каждому, кто хочет окунуться в этот увлекательный мир. Мы видели, что отрицательный заряд — это электрический заряд, связанный с электронами, которые ответственны за большинство электрических явлений, которые мы наблюдаем в нашей повседневной жизни. Мы также увидели, как это связано с другими понятиями, такими как электрический ток, закон Ома и напряжение. Мы надеемся, что эта статья оказалась полезной для прояснения некоторых сомнений, которые могли возникнуть по поводу отрицательного заряда, и вдохновила вас на продолжение исследования захватывающего мира электроники.
Физика — Электрический заряд. Закон Кулона.
Привет! Сегодня попробуем разобраться: что такое электрический заряд? И порешаем задачи на закон Кулона.
Всё что нас окружает состоит из мельчайших частиц — атомов.
Как мы знаем, в планетарной модели в центре атома находится ядро, состоящее из протонов и нейтронов, а вокруг ядра вращаются электроны.
Схематичное представление некоторых элементов в виде планетарной модели изображено на рисунке:
Электрон, принято считать, заряжен отрицательным единичным зарядом, протон — положительным единичным зарядом. Нейтроны не имеют заряда. В целом атом нейтрален, т.к. количество электронов и протонов в атоме равно.
Посмотрим на эти три элемента в таблице Менделеева.
Порядковый номер элемента в таблице Менделеева показывает количество протонов и электронов атома (заряд ядра). Второе число — это атомная масса элемента.
Зная порядковый номер элемента Z и атомную массу A, можно вычислить количество нейтронов N. Например, у лития будет 4 нейтрона:
N = A — Z = 7 — 3 = 4
Характеристики частицЧастица Заряд Масса Кл Условн. ед. г a.e.м. Электрон -1,6∙10 -19 -1 9,1∙10 -28 0,00055 Протон 1,6∙10 -19 +1 1,67∙10 -24 1,00728 Нейтрон 0 0 1,67∙10 -24 1,00866 Если стеклянную палочку потереть о шёлк, то электроны со стекла перейдут на шёлк. Таким образом, палочка зарядится положительно, а шёлк отрицательно. Если потереть о мех эбонитовую палочку, то электроны с меха перейдут на эбонит. И эбонит зарядится отрицательно, а мех положительно.
Когда электроны покидают атом, они оставляют положительно заряженное ядро. Положительно заряженные протоны остаются в ядре. Ядро становится нескомпенсированным и появляется положительный заряд. Где появляется избыток отрицательно заряженных электронов, получается отрицательный заряд.
Получается ли при трении заряд и, если получается, какого он знака, зависит от материалов.
Одноименные заряды отталкиваются. Разноимённые заряды притягиваются.
Взаимодействие между зарядами происходит из-за электрического поля вокруг зарядов.
Заряд измеряется в Кулонах (Кл). Минимальный заряд равен заряду электрона (протона) ±1,6∙10 -19 .
Вопрос: Изменится ли масса шара, заряженного положительным зарядом, если к шару прикоснуться пальцем? Почему?
Ответ: Если к положительно заряженному телу прикоснуться электрически нейтральным пальцем, то электроны с нейтрального пальца притянуться на положительное заряженное тело. Таким образом, масса шарика увеличится.
Задача (Распределение зарядов)
Заряды двух одинаковых металлических шариков равны соответственно -9q и -11q. Шарики провели в соприкосновение и раздвинули. Какой заряд будет после этого у каждого из шариков?
При соприкосновении шаров заряд суммируется:
После того, как шарики раздвинут, заряд разделится на две равные части.
-20q : 2 = -10q
Ответ: -10qЗадача (Наэлектризованная палочка)
Определите, какое действие будет оказывать наэлектризованная палочка на подвешенный шарик в случаях, изображённых на рисунке
Решение:
1) В первом случае шарик электрически нейтральный. При поднесении к нему положительно заряженной палочки, электроны будут собираться с той стороны, с которой подносится положительно заряженная палочка. Палочка как бы притягивает отрицательно заряженные электроны на одну сторону. Получается индуцированный отрицательный заряд. Та сторона, которую покинули электроны (противоположная сторона от палочки), будет заряжена положительно, т.к. там остались положительно заряженные нескомпенсированные ядра атомов. Электроны имеют знак «-«, палочка знак «+», значит, палочка и шарик будут притягиваться к друг другу.
2) Аналогично, палочка и шарик будут притягиваться. Но теперь отрицательно заряженные электроны будут «убегать» от палочки на противоположную сторону, а та сторона шарика, которая находится близко к палочке, будет заряжена положительно.
3) Будут притягиваться
4) Будут отталкиваться
5) Будут отталкиваться
6) Будут притягиваться
Задача (Количество электронов)
У электрически нейтрального металлического шара удалили часть электронов. Заряд шара стал равен 2∙10 -6 Кл. Сколько электронов удалено с шара? На сколько изменилась масса шара? Элементарный заряд e=1,6∙10 -19 Кл, масса электрона me=0,9∙10 -30 кг.
Заряд шара стал равен 2∙10 -6 Кл, значит, такой же заряд был удалён в виде электронов.
После удаления электронов, масса шара уменьшиться на
Ответ: N=1,25∙10 13 ; M = 1,125∙10 -17 кг
Закон Кулона
Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
F — сила взаимодействия, q1 и q2 — заряды, r — расстояние между зарядами, k — коэффициент пропорциональности.
Если заряды разных знаков, то закон Кулона показывает, с какой силой притягиваются заряды. Если заряды одинаковых знаков, то закон Кулона показывает, с какой силой отталкиваются заряды.
Вопрос: Как изменится сила взаимодействия между двумя точечными зарядами, если увеличить расстояние между ними в 2 раза.
Ответ: Сила взаимодействия двух точечных зарядов в первом случае:
Сила взаимодействия этих же точечных зарядов во втором случае:
Получается сила уменьшится в 4 раза.
Задача (На закон Кулона)
Определите силу взаимодействия двух одинаковых точечных зарядов по 1 мкКл, находящихся на расстоянии 30 см друг от друга.
На сегодня всё, до свидания!