신체의 전기화, 전하의 상호 작용

이 기사에서는 신체의 대전이 무엇인지에 대한 상당히 일반화 된 아이디어를 제시하고 전하 보존 법칙에 대해서도 다룰 것입니다.

이 전기 에너지 원 또는 저 전기 에너지 원이 원리에 따라 작동하는지 여부에 관계없이 각각 물리적 신체의 대전, 즉 전기 에너지 원에 존재하는 전하의 분리와 특정 장소에서의 집중이 발생합니다. 소스의 전극 또는 단자에. 이 과정의 결과로 전기 에너지 원 (음극)의 한쪽 단자에서 과도한 음전하 (전자)가 얻어지고 다른 쪽 단자 (양극)에서는 전자가 부족합니다. 첫 번째는 음전하로 충전되고 두 번째는 양전하로 충전됩니다.

최소 전하를 띤 소립자인 전자가 발견된 후 원자의 구조가 밝혀진 후 전기와 관련된 대부분의 물리 현상도 설명 가능해졌습니다.

신체를 구성하는 물질은 일반적으로 전기적으로 중성인 것으로 밝혀졌습니다. 신체를 구성하는 분자와 원자는 정상 조건에서 중성이고 결과적으로 신체는 전하를 가지지 않기 때문입니다. 그러나 그러한 중립적인 물체가 다른 물체와 문지르면 전자의 일부가 원자를 떠나 한 물체에서 다른 물체로 전달됩니다. 이러한 이동 중에 이러한 전자가 이동하는 경로의 길이는 이웃 원자 사이의 거리에 불과합니다.

그러나 마찰 후 몸체가 분리되고 멀어지면 두 몸체가 대전됩니다. 전자가 통과한 몸은 음전하를 띠고 이 전자를 기증한 몸은 양전하를 얻고 양전하를 띤다. 이것이 전기화입니다.

예를 들어 유리와 같은 일부 물리적 몸체에서 상당한 수의 원자에서 일부 전자를 제거할 수 있다고 가정합니다. 이것은 전자의 일부를 잃은 유리가 양전하로 대전된다는 것을 의미합니다. 왜냐하면 양전하가 음전하보다 유리하기 때문입니다.

유리에서 제거된 전자는 사라지지 않고 어딘가에 두어야 합니다. 전자가 유리에서 제거된 후 금속 공에 놓였다고 가정합니다. 그러면 추가 전자를 받는 금속 공이 음전하로 대전된다는 것이 명백합니다. 그 이유는 음전하가 양전하보다 우선하기 때문입니다.

육체에 전기를 공급하다 — 전자의 과잉 또는 부족을 생성하는 것을 의미합니다. 두 가지 반대, 즉 양전하와 음전하의 균형을 방해합니다.

서로 다른 전하로 두 개의 신체를 동시에 전기화한다는 것은 한 신체에서 전자를 끌어내어 다른 신체로 옮기는 것을 의미합니다.

자연의 어딘가에 양전하가 형성되면 동일한 절대 값의 음전하가 필연적으로 동시에 발생해야합니다. 왜냐하면 어떤 육체의 과도한 전자는 다른 육체의 부족으로 인해 발생하기 때문입니다.

다양한 전하는 전기 현상에서 항상 반대를 수반하는 것으로 나타나며, 그 통일성과 상호 작용은 물질의 전기 현상의 내부 내용을 구성합니다.

중성체는 전자를 주거나 받을 때 전기가 통하게 되며, 두 경우 모두 전하를 획득하고 중성을 멈춥니다. 여기서 전하는 아무데도 발생하지 않고 전하 만 분리됩니다. 전자는 이미 신체에 있었고 단순히 위치를 변경했기 때문에 전자는 한 대전체에서 다른 대전체로 이동합니다.

물체의 마찰로 인해 발생하는 전하의 신호는 이러한 물체의 특성, 표면 상태 및 기타 여러 가지 이유에 따라 달라집니다. 따라서 동일한 신체가 어떤 경우에는 양전하로 대전되고 다른 경우에는 음전하로 대전될 가능성이 배제되지 않습니다. 고무 — 긍정적으로.

적절한 질문은 다음과 같습니다. 왜 전하는 유전체가 아니라 금속을 통해 흐르나요? 요점은 유전체에서 모든 전자가 원자의 핵에 묶여 있다는 것입니다. 전자는 몸 전체를 자유롭게 이동할 수 있는 능력이 없습니다.

그러나 금속에서는 상황이 다릅니다. 금속 원자의 전자 결합은 유전체보다 훨씬 약하고 일부 전자는 쉽게 원자를 떠나 몸 전체로 자유롭게 이동합니다. 이들은 와이어에서 전하 이동을 제공하는 소위 자유 전자입니다.

전하의 분리는 금속체의 마찰과 유전체의 마찰 중에 모두 발생합니다. 그러나 데모에서는 에보나이트, 호박색, 유리와 같은 유전체가 사용됩니다. 이것은 전하가 유전체의 부피를 통해 이동하지 않기 때문에 전하가 생성된 몸체 표면의 동일한 위치에 남아 있다는 단순한 이유 때문입니다.

예를 들어 모피의 경우 마찰에 의해 금속 조각이 전기가 통하면 표면으로 이동할 시간 만있는 전하가 즉시 실험자의 몸으로 흘러 들어가고 예를 들어 다음과 같은 시연이 있습니다. 유전체는 작동하지 않습니다. 그러나 금속 조각이 실험자의 손에서 분리되면 금속 위에 남게 됩니다.

전기화 과정에서만 신체의 전하가 방출된다면 총 전하는 어떻게 작용합니까? 간단한 실험으로 이 질문에 대한 답을 얻을 수 있습니다. 막대에 금속 디스크가 부착된 전위계를 사용하여 해당 디스크 크기의 모직 천 조각을 디스크 위에 놓습니다. 조직 디스크 위에 전위계 막대와 동일하지만 유전체 핸들이 장착된 또 다른 전도성 디스크가 배치됩니다.

실험자는 핸들을 잡고 위쪽 디스크를 여러 번 움직여 전위계 막대의 디스크에 놓인 조직 디스크에 문지른 다음 전위계에서 멀리 이동합니다. 디스크가 제거되면 전위계의 바늘이 편향되어 해당 위치에 유지됩니다. 이는 모직물과 전위계 막대에 부착된 디스크에 전하가 발생했음을 나타냅니다.

그런 다음 손잡이가 있는 디스크를 두 번째 전위계와 접촉하지만 디스크가 부착되지 않은 상태에서 바늘이 첫 번째 전위계의 바늘과 거의 동일한 각도로 편향되는 것을 관찰합니다.

실험은 대전 중 두 디스크 모두 동일한 모듈의 요금을 받았다는 것을 보여줍니다. 그러나 이러한 비난의 징후는 무엇입니까? 이 질문에 답하기 위해 전위계는 전선으로 연결됩니다. 전위계의 바늘은 실험이 시작되기 전의 제로 위치로 즉시 돌아갑니다. 전하가 중화되었습니다. 즉, 디스크의 전하는 크기는 같지만 부호는 반대이며 실험이 시작되기 전과 같이 전체적으로 0이 되었습니다.

유사한 실험에 따르면 대전 중에 신체의 총 전하가 보존됩니다. 즉, 대전 전에 총량이 0이었다면 대전 후에 총량이 0이 될 것입니다... 그런데 왜 이런 일이 발생합니까? 흑단 막대를 천에 문지르면 음전하가 되고 천은 양전하가 되는 것은 잘 알려진 사실입니다. 양모에 문지르면 에보나이트에 과도한 전자가 형성되고 천에 해당하는 전자가 부족합니다.

천에서 에보나이트로 얼마나 많은 전자가 통과했는지, 에보나이트가 그러한 음전하를 받았고 동일한 양의 양전하가 캔버스에 형성되었기 때문에 전하는 모듈러스에서 동일할 것입니다. 천은 천의 양전하입니다. 그리고 에보나이트의 초과 전자는 천의 전자 부족과 정확히 같습니다. 전하는 부호는 반대이지만 크기는 같습니다. 분명히, 전기를 통하는 동안 완전 전하가 보존됩니다. 총 0과 같습니다.

더욱이 대전 전에 두 물체의 전하가 0이 아니더라도 총 전하는 여전히 대전 전과 동일합니다. 상호 작용 전 물체의 전하를 q1 및 q2로 표시하고 상호 작용 후 전하를 q1' 및 q2'로 표시하면 다음과 같은 등식이 성립합니다.

q1 + q2 = q1' + q2'

이것은 신체의 모든 상호 작용에 대해 총 전하가 항상 보존됨을 의미합니다. 이것은 자연의 기본 법칙 중 하나인 전하 보존 법칙입니다. 벤자민 프랭클린은 1750년에 그것을 발견하고 "양전하"와 "음전하"의 개념을 도입했습니다. Franklin은 «-» 및 «+» 기호로 반대 요금을 표시할 것을 제안했습니다.

전자공학에서 키르히호프의 법칙 전류는 전하 보존 법칙에 직접적으로 따르기 때문입니다. 전선과 전자 부품의 조합은 개방형 시스템으로 표현됩니다. 주어진 시스템으로의 총 전하 유입은 해당 시스템에서 전하의 총 유출과 같습니다. Kirchhoff의 규칙은 전자 시스템이 총 전하를 크게 변경할 수 없다고 가정합니다.

공평하게, 전하 보존 법칙에 대한 최고의 실험적 테스트는 엄격하지 않은 전하 보존의 경우에 허용되는 기본 입자의 붕괴를 찾는 것입니다. 이러한 붕괴는 실제로 관찰된 적이 없습니다.

신체에 전기를 공급하는 다른 방법:

1. 아연판을 황산 H2SO4 용액에 담그면 부분적으로 용해됩니다. 아연판의 일부 원자는 아연판에 두 개의 전자를 남기고 이중으로 대전된 양전하 아연 이온의 형태로 일련의 산과 함께 용액에 들어갈 것입니다. 결과적으로 아연판은 음전하(과도한 전자)로 대전되고 황산 용액은 양전하(과량의 양아연 이온)로 대전됩니다. 이 속성은 황산 용액에서 아연을 대전시키는 데 사용됩니다. 갈바니 전지에서 전기 에너지 출현의 주요 과정으로.

2. 광선이 아연, 세슘 등과 같은 금속 표면에 떨어지면 이러한 표면에서 환경으로 자유 전자가 방출됩니다. 결과적으로 금속은 양전하로 대전되고 그 주변 공간은 음전하로 대전됩니다. 특정 금속의 조명된 표면에서 전자가 방출되는 것을 광전 효과라고 하며, 이는 광전지에서 적용됩니다.

3. 금속 몸체가 백열 상태로 가열되면 자유 전자가 표면에서 주변 공간으로 날아갑니다.그 결과 전자를 잃은 금속은 양전하를, 주변은 음전하를 띤다.

4. 예를 들어 비스무트와 구리와 같은 두 개의 서로 다른 와이어의 끝을 납땜하고 접합부를 가열하면 자유 전자가 구리 와이어에서 비스무트로 부분적으로 전달됩니다. 결과적으로 구리선은 양전하로 대전되고 비스무트 전선은 음전하로 대전됩니다. 두 물체가 열에너지를 흡수할 때 대전되는 현상 열전대에 사용.

대전된 물체의 상호 작용과 관련된 현상을 전기 현상이라고 합니다.

대전체 간의 상호 작용은 소위에 의해 결정됩니다. 다른 성질의 힘과 다른 전기력은 운동 속도에 관계없이 대전체를 서로 밀어내고 끌어당깁니다.

이러한 방식으로 하전된 물체 사이의 상호 작용은 예를 들어 물체의 인력에 의해서만 특징지어지는 중력이나 전하의 상대 이동 속도에 의존하는 자기 기원의 힘과 다릅니다. 현상.

전기 공학은 주로 전자기장의 법칙 인 대전체 속성의 외부 표현 법칙을 연구합니다.

이 짧은 기사가 신체의 대전이 무엇인지에 대한 일반적인 아이디어를 제공하고 이제 간단한 실험을 통해 전하 보존 법칙을 실험적으로 확인하는 방법을 알았기를 바랍니다.