Свойства на елементарни частици с електрически заряд

Чрез триене на две различни тела, както и чрез насочване (индукция), телата могат да бъдат придадени със специални свойства — електрически.

Електрически заряди и заредени частици

Ученето електрифицирани тела показаха, че техните електрически свойства се обясняват с факта, че частиците, от които са съставени всички вещества, имат специално физическо свойство, наречено електрически заряд.

Електрическият заряд характеризира връзката на частиците със собственото им електромагнитно поле и взаимодействието им с външно електромагнитно поле. Зарядът е едно от отличителните свойства на много елементарни частици. Има два вида електрически заряди: положителни и отрицателни.

Както знаете, всички тела в природата са съставени от дискретни частици. Тези частици се наричат ​​елементарни. Всяка елементарна частица има свои собствени характеристики, които са различни от характеристиките на други частици. Тези характеристики включват: маса на покой, електрически заряд, въртене, магнитен момент, време на живот и др.

Елементарните частици са част от атомите и молекулите на материята, но те могат да бъдат и в свободно състояние. Това са например електроните, които съставляват „електронния газ“ в металните проводници, електроните на катодните потоци във вакуумни тръби и т.н.

Елементарните частици с електрически заряди с различни знаци се привличат и с заряди от едни и същи знаци се отблъскват една от друга. Когато частиците се движат около тях, се наблюдава магнитно поле.

Основните носители на заряди в материята, тоест частици, които имат електрически свойства, са електрони, отрицателно заредени и протони с положителен заряд. Те са част от атомите на всички вещества, като са техните основни структурни елементи.

Съвкупността от всички електрически явления се определя от зарядите на частиците, които изграждат атомите, и техните полета. В тази връзка нека се спрем на вътрешната структура на атомите дотолкова, доколкото е необходимо да разберем явленията, разглеждани в електротехниката.

Структурата на атомите на химичните елементи: Структурата на атомите — елементарни частици на материята, електрони, протони, неутрони

Електрически свойства на телата

Твърдите тела обикновено имат кристална структура: техните атоми са разположени в пространството в строга последователност на определено разстояние един от друг, образувайки така наречената пространствена или кристална решетка. Решетъчните места съдържат положителни йони.

Поради относително малките разстояния, съседните атоми действат върху електроните на валентната обвивка на даден атом, поради което валентните електрони участват директно в електронния обмен на всеки атом с околните съседни атоми. Това води до факта, че енергийните нива са разделени на няколко близко разположени нива, които образуват зони на непрекъснати енергийни състояния на електрони.

Електрическите свойства на телата се определят от структурата на тези зони и броя на електроните, запълващи зоните в съответствие с принципа на изключване. В металите, които включват например мед, валентната зона е наполовина запълнена с електрони, докато всички ленти с по -ниска енергийна стойност са напълно запълнени.

Наличието на една частично запълнена зона е характерно за всички метали.За възбуждане на валентния електрон на изолиран атом до по -високо ниво са необходими определени дискретни части енергия.

В металите лентата на проводимостта е частично запълнена. Следователно, електроните в него лесно заемат свободни състояния и практически произволно малко количество енергия е достатъчно, за да издигне електрон до по -високо свободно ниво и да създаде електричество.

Тъй като проводимостта в металите се дължи на подвижността на електроните, тя се нарича електронна проводимост… Проводимостта на електролитите се определя от наличието на лесно подвижни положителни и отрицателни йони в разтвори, в които се разлагат някои от молекулите на разтвореното вещество. Тази проводимост се нарича йонна проводимост.

Значителна йонна проводимост е характерна за някои соли в разтопено състояние и газове в йонизирано състояние… Газовете се йонизират под въздействието на висока температура, високо напрежение и пр. Газ с висока плътност на свободни електрони и молекули в йонизирано състояние се нарича плазма.

Вижте също: Метали и диелектрици — каква е разликата

Законът на Кулон

Законът на Кулон (1785) е първият, който установява количествена връзка между стойностите на електрическите заряди и тяхното взаимодействие. Този закон е играл и продължава да играе важна роля при установяването на единицата на зареждане и силовите характеристики на електростатичното поле. За повече подробности вижте тук:Законът на Кулон и неговото приложение в електротехниката