电荷及其性质

自然界中发生的物理过程并不总是用分子动力学理论、力学或热力学定律的作用来解释。也有电磁力作用在远处，不依赖于体重。

它们的表现形式首先在希腊古代科学家的作品中进行了描述，当时它们吸引了带有琥珀的光，单个物质的小颗粒，在羊毛上摩擦。

科学家对电动力学发展的历史贡献

英国研究员威廉希尔伯特详细研究了琥珀实验......在 16 世纪的最后几年，他对他的工作进行了说明，并用“带电”一词定义了能够从远处吸引其他物体的物体。

法国物理学家查尔斯·杜菲 (Charles Dufay) 确定了符号相反的电荷的存在：一些是通过在丝绸织物上摩擦玻璃物体而形成的，而另一些是在羊毛上摩擦树脂。这就是他对它们的称呼：玻璃和树脂。完成研究后，本杰明·富兰克林引入了负电荷和正电荷的概念。

Charles Visulka 通过设计自己发明的扭力天平实现了测量电荷强度的可能性。

罗伯特·米利肯，根据一系列实验，他确立了任何物质电荷的离散性，证明它们是由一定数量的基本粒子组成的。 （不要与该术语的另一个概念——碎片化、不连续性混淆。）

这些科学家的工作是现代知识的基础，这些过程和现象发生在由电荷及其运动产生的电场和磁场中，由电动力学研究。

费用的确定及其相互作用的原则

电荷表征物质的特性，这些特性使它们能够产生电场并在电磁过程中相互作用。也称为电量，定义为物理标量。符号“q”或“Q”用于表示电荷，单位“Pendant”用于测量，以开发独特技术的法国科学家命名。

他创造了一种装置，其主体使用悬浮在细石英线上的球。他们以某种方式在空间中定位，他们的位置被记录在一个等分的刻度尺上。

通过盖子上的一个特殊孔，将另一个带有额外电荷的球带到这些球上。由此产生的相互作用力迫使球偏转，旋转它们的摆动。充电前后刻度读数的​​差异使得可以估计测试样品中的电量。

在 SI 系统中，1 库仑电荷的特征在于 1 安培的电流在等于 1 秒的时间内通过导线的横截面。

现代电动力学将所有电荷分为：

• 积极的;

• 消极的。

当它们相互作用时，它们会产生方向取决于现有极性的力量。

相同类型的电荷，无论是正电荷还是负电荷，总是以相反的方向排斥，往往会尽可能地远离彼此。而对于相反符号的电荷，有一种力量倾向于将它们聚集在一起并合二为一。 .

叠加原理

当一定体积内有多个电荷时，叠加原理对它们起作用。

它的意思是，根据上面讨论的方法，每个电荷以某种方式与所有其他电荷相互作用，被相反的吸引，被相似的排斥。例如，正电荷q1受到对负电荷q3的吸引力F31和来自q2的排斥力F21的影响。

作用在 q1 上的合力 F1 由矢量 F31 和 F21 的几何和确定。 （F1 = F31 + F21）。

使用相同的方法分别确定电荷 q2 和 q3 上的合力 F2 和 F3。

利用叠加原理，得出结论：对于封闭系统中一定数量的电荷，恒定的静电力作用于其所有物体之间，并且该空间中任何特定点的电势等于所有物体的电势之和单独收取费用。

这些定律的运作由具有共同运作原理的所创建设备验电器和静电计证实。

验电器由两片相同的薄箔片组成，箔片悬挂在连接到金属球的导电线上的绝缘空间中。在正常状态下，电荷不会作用在这个球上，因此花瓣可以自由地悬挂在设备灯泡内的空间中。

电荷如何在物体之间转移

如果你把带电的物体，比如一根棒，带到验电器的球上，那么电荷就会沿着导电线穿过球到达花瓣。它们将接收到相同的电荷，并开始以与施加的电量成正比的角度相互远离。

静电计具有相同的基本结构，但有细微差别：一个花瓣固定不动，第二个花瓣远离它并配备一个箭头，可以让您读取刻度。

中间载流子可用于将电荷从远处静止的带电物体转移到静电计。

静电计的测量精度不高，并且很难以此为基础分析电荷之间的作用力。库仑扭秤更适合他们研究。他们使用直径远小于彼此距离的球。它们具有点电荷的特性——带电体的尺寸不会影响设备的精度。

库仑所做的测量证实了他的假设，即点电荷从带电体转移到具有相同性质和质量的带电体，但不带电，因此它在它们之间均匀分布，在源头减少了 2 倍。这样一来，就有可能将费用金额减少两倍、三倍等。

静止电荷之间存在的力称为库仑相互作用或静态相互作用。它们是通过静电学研究的，静电学是电动力学的一个分支。

电荷载体的类型

现代科学认为最小的带负电的粒子是电子，而带正电的是正电子……它们的质量相同，都是 9.1 × 10-31 千克。粒子质子只有一个正电荷，质量为1.7×10-27千克。在自然界中，正电荷和负电荷的数量是平衡的。

在金属中，电子的运动是产生的 电，在半导体中，它的载流子是电子和空穴。

在气体中，电流是由离子的运动形成的——带正电荷的带电非元素粒子（原子或分子），称为阳离子，或负离子——阴离子。

离子是由中性粒子形成的。

在强大的放电、光或放射性辐射、风流、水团运动或许多其他原因的影响下，失去电子的粒子会产生正电荷。

负离子由额外接收电子的中性粒子形成。

电离在医疗和日常生活中的应用

研究人员早就注意到负离子能够影响人体，改善空气中氧气的消耗，更快地将其输送到组织和细胞，并加速血清素的氧化。复合物中的所有这些都显着提高了免疫力，改善了情绪，减轻了疼痛。

第一个用于治疗人体的电离器被命名为 Chizhevsky 枝形吊灯，以纪念创造出一种对人类健康有益的装置的苏联科学家。

在用于家庭环境工作的现代电器中，您可以在真空吸尘器、空气加湿器、吹风机、电吹风......

特殊的空气离子发生器净化其成分，减少灰尘和有害杂质的数量。

水离子发生器能够减少其成分中化学试剂的量。它们用于清洁水池和湖泊，用铜或银离子使水饱和，从而减少藻类的生长，消灭病毒和细菌。

有用的术语和定义

什么是体积电荷

这是分布在整个体积中的电荷。

什么是表面电荷

它是一种被认为分布在表面上的电荷。

什么是线性电荷

它是被认为沿线分布的电荷。

电荷的体积密度是多少

它是表征体积电荷分布的标量，等于体积电荷与它所分布的体积元之比在该体积元趋于零时的极限。

什么是表面电荷密度

它是表征表面电荷分布的标量，等于表面电荷与它所分布的表面元素之比在该表面元素趋于零时的极限。

什么是线性电荷密度

它是表征线性电荷分布的标量，等于线性电荷与该电荷分布的直线长度的一个元素之比的极限，当该长度元素趋于零时.

什么是电偶极子

它是一组大小相等、符号相反的两点电荷，与它们到观察点的距离相比，彼此之间的距离非常小。

电偶极子的电矩是多少

它是一个矢量，等于偶极子的一个电荷的绝对值与它们之间的距离的乘积，并且从负电荷指向正电荷。

什么是人体的电矩

它是一个矢量，等于构成所考虑物体的所有偶极子的电矩的几何和。 “给定体积的物质的电矩”以类似的方式定义。