Mik azok az elektronok? Rendkívüli téglák Honnan jönnek az elektronok az elektromos áramban
fém, mint minden szilárd testben, minden atom egy bizonyos helyet foglal el. Igaz, bizonyos körülmények között a szilárd anyagok atomjai elhagyhatják a helyüket, de mindenesetre hosszú ideig „kötődnek” egy bizonyos helyhez. A hőmérséklettől függően minden atom többé-kevésbé erősen oszcillál ezen a helyen, anélkül, hogy távol mozdulna tőle. Más szilárd anyagokkal ellentétben a fémeknek van ilyen érdekes tulajdonság: a fématomok közötti térben szabad elektronok mozognak, vagyis olyan elektronok, amelyek nem kapcsolódnak bizonyos atomokhoz.
Honnan származnak ezek a szabad elektronok?
Az a tény, hogy az atomokban nem minden elektront tart egyformán szilárdan az atommag. A fématomok elektronhéjában mindig van egy, kettő vagy három elektron, amelyek nagyon gyengén kötődnek az atommaghoz. Ezért például különféle sók feloldásakor a hozzájuk tartozó fématomok könnyen átadják ezeket az elektronokat más atomoknak, és maguk is pozitív ionokká alakulnak. Az elektronok leválása az atomokról bármely fém darabjában is megtörténik, de minden elektron, amely elvesztette kapcsolatát az atomokkal, magában a fémben marad a kialakult ionok között.
A szabad elektronok száma egy fémben óriási. Körülbelül annyi van belőlük, mint ahány atom. Ennek ellenére az egész fémdarab természetesen töltetlen marad, mivel az összes ion pozitív töltése pontosan megegyezik az összes elektron negatív töltésével.
Így a fém szerkezetét ebben a formában képzelhetjük el. Az 1-2 elektront vesztett fématomok ionokká váltak. Viszonylag szilárdan ülnek a helyükön, és mondhatni merev „csontvázat” alkotnak egy fémdarabból. Az elektronok minden irányban gyorsan mozognak az ionok között. Az elektronok egy része mozgás közben lelassul, más része felgyorsul, így mindig vannak köztük gyorsak és lassúak is.
A szabad elektronok mozgása meglehetősen véletlenszerű. Se patak, se patak nem fogható meg benne, semmi koherencia. A szabad elektronok megközelítőleg ugyanúgy mozognak a fémben, mint a szúnyogok nyár estéjén a meleg levegőben: egy rajban mindegyik szöböl magától repül, hol gyorsabban, hol lassabban, és az egész raj egy helyben áll.
A véletlenszerűen mozgó elektronok között mindig vannak olyanok, amelyek a fém felülete felé repülnek. Kirepülnek a fémből? Végül is, ha nyitva hagyunk egy edényt olyan gázzal, amelynek molekulái is véletlenszerű mozgásban vannak, mint az elektronok a fémben, akkor a gázmolekulák gyorsan eloszlanak a levegőben. Normális körülmények között azonban az elektronok nem repülnek ki a fémből. Mi tartja vissza őket? Vonzás ionokkal. Amikor az elektron egy kicsit a fém felszíne fölé emelkedik, felette már nincs ion, de lent, a felszínen igen. Ezek az ionok vonzzák a felszálló elektront, és az visszaesik a fém felületére, ahogy a felfelé hajított kő a földre hullik.
Ha a kőnek kellően nagy kezdősebessége lenne, akkor le tudná győzni a Föld gravitációját és
Elrepülni a bolygóközi térbe, ahogy Jules Verne regényében egy ágyúgolyó repül el. A nagyon gyors elektronok az elektromos vonzás erőit is le tudják győzni, és elhagyják a fémet. Ez történik melegítéskor.
Fém hevítésekor nemcsak az atomok, hanem az elektronok mozgása is megnő, és magas hőmérsékleten annyi elektron repül ki a fémből, hogy az áramlásuk észlelhető. Nézze meg az ábrát. 7. Egy szokatlan izzót ábrázol. A hengerében az izzószáltól bizonyos távolságra egy fémlemez van rögzítve. A lemezt anódnak, az izzószálat katódnak nevezik. A menet egyik végére (mindegy melyik) és az anódra egy akkumulátor csatlakozik, az akkumulátor és az anód közé pedig az úgynevezett „anód” áramkörbe kerül egy eszköz, amely jelzi az anód meglétét. egy elektromos áram. Ezt az eszközt galvanométernek nevezik. Maga a lámpa izzószála csatlakozik az elektromos hálózathoz, és forró. Ha az anód az akkumulátor negatív pólusára van kötve, a menet pedig a pozitívra, akkor nem lesz áram az anódáramkörben (7. ábra bal oldalon). Most próbáljuk meg cserélni a pólusokat, és rögzítsük a lemezt az akkumulátor „pluszához”. Az áramkörben azonnal megjelenik egy áram (7. ábra a jobb oldalon). Ez a tapasztalat azt mutatja, hogy a forró lámpa izzószála valóban negatív töltéseket bocsát ki – elektronokat, amelyek kilökődnek az anódról, ha az negatív töltésű (7. ábra bal oldalon), és elektromos erők elszállítják az anód felé, ha az az anódhoz kapcsolódik. az akkumulátor pozitív pólusa (7. ábra a jobb oldalon).
A hevített fémek elektronemissziója nagy gyakorlati jelentőséggel bír. Elég csak annyit mondanunk, hogy minden rádiócsövekben használják (a rádiócsövekről a könyv utolsó részében lesz szó).
Nemcsak hevítéssel, hanem világítással is meg lehet növelni az elektronok energiáját és kirepíteni őket a fémből. Az ilyen jelenségeket 1888-ban az orosz fizikus, a Moszkvai Egyetem professzora, A. G. Stoletov tanulmányozta. A fénysugarak árama energiát hordoz, és ha a fény egy fémre esik, akkor ennek az energiának egy részét a fém elnyeli, és átadja az elektronoknak. További energiát kapva egyes elektronok legyőzik az ionok vonzását, és kirepülnek a fémből. Ezt a jelenséget fotoelektromos hatásnak nevezik. A fotoelektromos hatást a technológia szempontjából nagyon fontos eszközben – a fotocellában – alkalmazzák. A fotocellás áramkör a 8. ábrán látható.
Az üvegedényt, amelyből a levegőt eltávolították, belülről fémréteggel, általában nátrium-, kálium- vagy céziumréteggel vonják be, amelyet speciális kezelésnek vetnek alá (az elektronok a látható fény hatására könnyen kilökődnek ezekből a fémekből). ; csak egy kis fényáteresztő ablak nincs fémmel fedve. A fémréteg a fotocella (fotokatód) katódjaként szolgál. A léggömb közepére vékony fémhuzalt vagy hálót helyeznek. Ez az anód. A fotokatód az akkumulátor negatív pólusához, az anód pedig a pozitívhoz csatlakozik. Amint fénysugarak esnek a fotokatódra, egyes elektronok több energiára tesznek szert, és kiszabadulnak a felületéről. Az elektromos vonzás ereje az anódhoz hajtja őket, és áram jelenik meg az áramkörben. Ha a világítás leáll, az áram eltűnik). Megjegyzendő, hogy mindkét leírt módszer a fémekből a bennük lévő szabad elektronoknak csak nagyon kis részét tudja kivonni.
Könnyű megérteni, hogy a súrlódásos villamosítás az elektronok kihúzásának folyamata. Így például, amikor az üveget a bőrhöz dörzsölik, az üvegből kivont elektronok átjutnak a bőrbe.
Tehát tudjuk, hogy az elektronok kivonhatók az atomokból. Lássuk most, hogyan lehet irányítani az atomokat elhagyó elektronokat.
Ez a kérdés olyan, mint a káposzta, kinyitod, kinyitod, de még messze van az "alapvető" csonktól. Bár a kérdés nyilvánvalóan éppen erre a szárra vonatkozik, még mindig meg kell próbálnia legyőzni az összes káposztát.
A legfelületesebb pillantásra az áram természete egyszerűnek tűnik: az áram az, amikor a töltött részecskék mozognak. (Ha a részecske nem mozog, akkor nincs áram, csak elektromos tér van.) Igyekezve megérteni az áram természetét, és nem tudva, hogy az áram miből áll, az áram irányát választottuk, amely megfelel az áramerősségnek. a pozitív részecskék mozgási iránya. Később kiderült, hogy a negatív részecskék ellentétes irányú mozgása során megkülönböztethetetlen áram keletkezik, amely pontosan ugyanolyan hatású. Ez a szimmetria az áram természetének figyelemre méltó részlete.
Attól függően, hogy a részecskék hol mozognak, az áram természete is eltérő. Maga a jelenlegi anyag más:
- A fémeknek szabad elektronjaik vannak;
- Fém és kerámia szupravezetőkben - elektronok is;
- A folyadékokban az áramlás során ionok keletkeznek kémiai reakciók vagy ha egy alkalmazott elektromos mező;
- Gázokban - ismét ionok, valamint elektronok;
- De a félvezetőkben az elektronok nem szabadok, és képesek mozgatni a "relét". Azok. Nem egy elektron tud mozogni, hanem egy olyan hely, ahol nem létezik – egy „lyuk”. Az ilyen vezetést lyukvezetésnek nevezzük. A különböző félvezetők tüskéin az ilyen áram természete olyan hatásokat vált ki, amelyek lehetővé teszik az összes rádióelektronikánkat.
Az áramerősségnek két mértéke van: az áramerősség és az áramsűrűség. A töltések árama és például a tömlőben lévő víz árama között több a különbség, mint a hasonlóság. Ám az áramnak egy ilyen nézete igencsak termékeny az utóbbi természetének megértéséhez. A vezetőben lévő áram a részecskesebességek vektormezeje (ha azonos töltésű részecskékről van szó). De ezeket a részleteket általában nem vesszük figyelembe az áram leírásánál. Ezt az áramot átlagoljuk.
Ha csak egy részecskét veszünk (természetesen töltött és mozgó), akkor az adott pillanatban a töltés és a pillanatnyi sebesség szorzatával megegyező áram pontosan ott van, ahol ez a részecske található. Emlékezzetek vissza, hogyan volt ez az Ivasi duett „Ideje sörözni” című dalában: „...ha nehéz és ellenséges asztrális az éghajlat, ha a vonat elment és minden sínt elvett...” :)
És így jutottunk el ahhoz a csonkhoz, amiről az elején szó volt. Miért van egy részecskének töltése (úgy tűnik, a mozgással minden világos, de mi a töltés)? A legalapvetőbb (most már biztosan:) oszthatatlannak tűnő töltést hordozó részecskék az elektronok, pozitronok (antielektronok) és kvarkok. Egyetlen kvarkot kihúzni és tanulmányozni a bezártság miatt lehetetlen, elektronnal könnyebbnek tűnik, de még nem is nagyon világos. Tovább Ebben a pillanatban látható, hogy az áram kvantált: egy elektron töltésénél kisebb töltés nem figyelhető meg (a kvarkokat csak hadronok formájában figyeljük meg, amelyek teljes töltése azonos vagy nulla). A töltött részecskéktől különálló elektromos tér csak együtt létezhet mágneses mező, mint elektromágneses hullám, melynek kvantuma egy foton. Az elektromos töltés természetének bizonyos értelmezése talán a kvantumfizika területén rejlik. Például az általa megjósolt és nemrég felfedezett Higgs-mező (van bozon, van mező) megmagyarázza egy részecskék sorozatának tömegét, a tömeg pedig annak mértéke, hogy egy részecske hogyan reagál a gravitációs térre. Talán egy töltéssel, mint az elektromos térre adott válasz mértékével, valami hasonló történetre derül fény. Miért van tömeg és miért van töltés - ezek némileg összefüggő kérdések.
Sokat tudunk az elektromos áram természetéről, de a legfontosabb még nem ismert.
Kikoin A.K. A béta-bomlás két rejtélye // Kvant. - 1985. - 5. sz. - S. 30-31, 34.
Külön megállapodás alapján a Quantum folyóirat szerkesztőbizottságával és szerkesztőivel
Mint ismeretes, a természetes béta-radioaktív bomlás abból áll, hogy az egyik elem atommagjai spontán módon béta-részecskéket, azaz elektronokat bocsátanak ki, és ezzel egyidejűleg egy másik elem atommagjaivá alakulnak, amelynek atomszáma eggyel nagyobb, de azonos tömeggel („Fizika 10”, 103. §). Szimbolikusan ezt az átalakítást a következőképpen írják le:
\(~^M_ZX \to \ ^M_(Z+1)Y +\ ^0_(-1)e\) .
Itt x- eredeti mag Y- bomlástermék e- elektron (a "0" felső index azt jelzi, hogy az elektron tömege nagyon kicsi az atomtömeg-egységhez képest).
A béta-bomlás gondos tanulmányozása kimutatta, hogy ez a jelenség két rejtélyt rejt magában.
Az első rejtvény: az energia "vesztése".
Ha a kernel x spontán átalakul atommaggá Y, ami azt jelenti, hogy az energia W X mag x több mint energia W Y mag Y. A kibocsátott béta részecske energiája pedig egyenlő legyen az energiakülönbséggel W X- W Y (ha figyelmen kívül hagyjuk a visszarúgási energiát).
Mivel az összes eredeti kernel x ugyanazok, mint a belőlük származó összes mag Y, minden kibocsátott béta-részecskének azonos energiájúnak kell lennie. A kísérletek azt mutatják, hogy szinte minden béta-részecske energiája kisebb, mint az energiakülönbség W X- W Y . Pontosabban: β -a részecskék különböző energiájúak, és mindegyik a nullától a maximális értékig egyenlő tartományban van W X- W Y . Például a \(~\ ^(210)_(83)Bi\) atommagok által kibocsátott béta-részecskék esetében (felezési idő 5 nap) a maximális energiaérték körülbelül 1 MeV, és a részecskénkénti átlagos energia kisebb, mint 0,4 MeV.
Úgy tűnt, hogy a béta-bomlás olyan folyamat, amelyben az energiamegmaradás törvényét megszegve az energia nyomtalanul eltűnik. Egyes fizikusok hajlamosak voltak azt gondolni, hogy az energiamegmaradás törvénye, amely feltétel nélkül igaz a makroszkopikus folyamatok világában, "opcionális" bizonyos, az elemi részecskékkel kapcsolatos folyamatok esetében. Még egy olyan fizikus is, mint Niels Bohr, hajlott erre a gondolatra (az energiamegmaradás törvényének megsértésének lehetőségéről). Más vélemények is elhangzottak, hogy lehetnek olyan folyamatok, amelyekben az energia nem tűnik el nyomtalanul (mint a béta-bomlás esetében), hanem a semmiből keletkezik.
Neutrino
Az energiamegmaradás törvényét azonban Wolfgang Pauli svájci elméleti fizikus "megmentette". 1930-ban azt javasolta, hogy a béta-bomlás során nemcsak egy elektron repül ki az atommagból, hanem egy másik részecske is, amely a hiányzó energiát okozza. De ez a részecske miért nem fedi fel magát semmiképpen: nem ionizálja a gázt, mint az elektron; energiája nem alakul át hővé az atomokkal való ütközés során stb.? Pauli ezt azzal magyarázta, hogy az általa feltalált részecske elektromosan semleges, és nincs nyugalmi tömege.
Ez a részecske, amelynek az olasz fizikus, Enri Co. Fermi – neutrínó – nevet adott, nagyon furcsának tűnt. A neutrínó teljes célja az energiamegmaradás törvényének „megmentése” volt. A fizikusoknak még nem kellett ilyen részecskékkel foglalkozniuk. Mindazonáltal Pauli ötlete egy új részecske gyorsan általános elfogadást kapott. A szovjet fizikus A.I. Leipunsky már 1936-ban kitalált egy módszert ennek észlelésére. Valódi létezését azonban végül csak 1956-ban igazolták, csaknem 26 évvel azután, hogy "megszületett" egy fantáziadús fizikus - B. Pauli - agyában.
A második rejtvény: honnan származnak az elektronok?
A béta-bomlásnak ez a rejtvénye (ezt lehetett volna az első helyre tenni) ebből állt.
Mint ismeretes ("Physics 10", § 107), az összes elem atommagja csak protonokból és neutronokból áll. Hogyan szállhatnak ki az atommagokból az elektronok, amelyek nincsenek, és a neutrínók, amelyek nincsenek is?
Ezt a csodálatos tényt (ami nincs, az kirepül az atommagból) csak azzal magyarázható, hogy az atommagot alkotó részecskék - protonok és neutronok - képesek kölcsönösen egymásba átalakulni. A béta-bomlás különösen abból áll, hogy a radioaktív elem magjába belépő neutronok egyike protonná alakul.
Ebben az esetben eggyel több proton van az atommagban, mint amennyi volt, és a részecskék teljes száma változatlan marad. Csak az egyik neutronból lett proton. De ha a dolog csak erre korlátozódna, akkor az elektromos töltés megmaradásának törvénye sérülne. Az ilyen folyamatok természete nem teszi lehetővé! Tehát kiderül, hogy a neutron protonná történő átalakulásával együtt egy elektron születik az atommagban, amelynek negatív töltése kompenzálja a feltörekvő proton pozitív töltését, és egy neutrínó, amely bizonyos mennyiséget elhord. energia. Így az atommag béta-bomlása során az egyik neutron protonná alakul, és két részecske születik - egy elektron és egy neutrínó. A proton az atommagban marad, míg az elektron és a neutrínó, amelyeknek nem kellene az atommagban lenniük, kirepülnek onnan.
Megjegyezzük, hogy a béta-radioaktív bomlás folyamata némileg hasonlít a fénykvantum (foton) kibocsátásának folyamatára. A béta részecske és a neutrínó az atommag egyik állapotból a másikba való átmenetének pillanatában születik, ahogyan az elektron átmenete során fotont bocsát ki az atom, amely az atom elektronhéjának része, egyik energiaszintről a másikra.
- Európában ma már senki sem zongorázik,
játszani az elektromossággal.
- Nem játszhat árammal - áramütéssel megöli.
- És gumikesztyűben játszanak...
-E! Felvehetsz gumikesztyűt!
"Mimino"
Furcsa... Elektromosan játszanak, de valamiért valami árammal öl... Honnan jön az áram az elektromosságban? És mi ez az áramlat? Hello kedves! Találjuk ki.
Nos, először is kezdjük azzal, hogy miért lehet még mindig elektromosan játszani gumikesztyűben, de például vasban vagy ólomban - ez lehetetlen, bár a fém erősebb? A helyzet az, hogy a gumi nem vezet áramot, de a vas és az ólom igen, ezért sokkot okoz. Stop-stop... Rossz irányba megyünk, forduljunk meg... Igen... Azzal kell kezdeni, hogy az Univerzumunkban minden a legkisebb részecskékből – atomokból – áll. Ezek a részecskék olyan kicsik, hogy például egy emberi hajszál több milliószor vastagabb, mint a legkisebb hidrogénatom. Egy atom két fő részből áll (lásd az 1.1. ábrát) - egy pozitív töltésű atommagból, amely neutronokból és protonokból, valamint az atommag körül bizonyos pályákon forgó elektronokból áll.
1.1. ábra - Az elektron szerkezete
Egy atom teljes elektromos töltése mindig (!) egyenlő nullával, vagyis az atom elektromosan semleges. Az elektronok meglehetősen erősen kötődnek az atommaghoz, azonban ha erőt alkalmazunk és egy vagy több elektront „kihúzunk” az atomból (például melegítéssel vagy súrlódással), akkor az atom pozitív töltésű ionná alakul. , mivel magjának pozitív töltésének értéke nagyobb lesz, mint a maradék elektronok negatív össztöltésének nagysága. És fordítva - ha egy vagy több elektront bármilyen módon hozzáadunk az atomhoz (de nem hűtéssel ...), akkor az atom negatív töltésű ionná alakul.
Bármely elem atomjait alkotó elektronok jellemzőikben teljesen azonosak: töltés, méret, tömeg.
Most, ha megnézzük bármely elem belső összetételét, láthatjuk, hogy az elem nem teljes térfogatát foglalják el az atomok. Mindig, bármilyen anyagban negatív töltésű és pozitív töltésű ionok is jelen vannak, és a "negatív töltésű ion-atom-pozitív töltésű ion" átalakulási folyamata folyamatosan megy végbe. Ennek az átalakulásnak a folyamatában úgynevezett szabad elektronok keletkeznek - olyan elektronok, amelyek nem kapcsolódnak egyetlen atomhoz vagy ionhoz sem. Kiderült, hogy a különböző anyagokban különböző számú szabad elektron van.
A fizika kurzusából az is ismert, hogy bármely (akár olyan elhanyagolható, mint egy elektron) töltött test körül úgynevezett láthatatlan elektromos tér található, melynek fő jellemzői az erősség és az irány. Feltételesen elfogadott, hogy a mező mindig a pozitív töltésű ponttól a negatív töltési pontig irányul. Ilyen mező keletkezik például egy ebonit vagy üvegrúd gyapjúra dörzsölésekor, miközben a folyamat során jellegzetes repedés hallható, amelynek jelenségét később megvizsgáljuk. Ezenkívül az üvegrúdon pozitív töltés, az eboniton negatív töltés képződik. Ez csak az egyik anyag szabad elektronjainak átmenetét jelenti a másikba (üvegrúdról gyapjúra és gyapjúról ebonit rúdra). Az elektronok átvitele töltésváltozást jelent. Ennek a jelenségnek a felmérésére van egy speciális fizikai mennyiség- az elektromosság mennyisége, amelyet medálnak neveznek, és 1Cl \u003d 6,24 10 18 elektron. Ezen arány alapján egy elektron (vagy más néven elemi elektromos töltés) töltése egyenlő: 
Tehát mi köze van ehhez az összes elektronnak és atomnak... De mi köze hozzá. Ha anyagot veszünk abból nagyszerű tartalom szabad elektronokat és helyezzük elektromos térbe, akkor az összes szabad elektron a tér pozitív pontja felé mozog, és az ionok - mivel erős interatomikus (interionos) kötésekkel rendelkeznek - az anyag belsejében maradnak, bár elméletileg efelé kellene mozogniuk. a mező pontja, az ion töltésével ellentétes töltés. Ezt egy egyszerű kísérlettel bebizonyították.
Kettő különféle anyagok(ezüst és arany) összekapcsolták egymással és több hónapig elektromos térbe helyezték. Ha megfigyeltük az ionok mozgását az anyagok között, akkor az érintkezési ponton diffúziós folyamatnak kellett volna végbemennie, és az ezüst szűk zónájában arany, az arany szűk zónájában pedig ezüst képződik, de ez nem történt meg, amely a „nehéz” ionok mozdulatlanságát bizonyította. A 2.1. ábra a pozitív és negatív részecskék mozgását mutatja elektromos térben: a negatív töltésű elektronok a tér irányával ellentétes, a pozitív töltésű részecskék pedig a tér irányával. Ez azonban csak azokra a részecskékre igaz, amelyek egyetlen anyag kristályrácsában sem szerepelnek, és nem kapcsolódnak egymáshoz atomközi kötésekkel. 
1.2 ábra - Ponttöltés mozgása elektromos térben
A mozgás így történik, mert a hasonló töltések taszítanak, az ellentétes töltések pedig vonzanak: egy részecskére mindig két erő hat: egy vonzó és egy taszító erő.
Tehát a töltött részecskék rendezett mozgását nevezzük elektromos áramnak. Van egy vicces tény: kezdetben (az elektron felfedezése előtt) azt hitték, hogy az elektromos áramot pontosan pozitív részecskék állítják elő, így az áram iránya megfelelt a pozitív részecskék mozgásának „pluszból” mínuszba. , de később az ellenkezőjét fedezték fel, de úgy döntöttek, hogy az áram irányát változatlannak hagyják, és ez a hagyomány a modern elektrotechnikában is megmaradt. Tehát valójában fordítva van! 
1.3 ábra - Az atom szerkezete
Az elektromos tér, bár az intenzitás nagysága jellemzi, de bármely töltött test körül létrejöhet. Például, ha ugyanazokat az üveg- és ebonitrudakat dörzsöljük a gyapjúhoz, akkor elektromos mező keletkezik körülöttük. Az elektromos tér minden tárgy közelében létezik, és hatással van a többi objektumra, függetlenül attól, hogy milyen távolságra helyezkednek el, de a távolság növekedésével a térerősség csökken, értéke elhanyagolható, így két ember áll egymás mellett, és van némi távolság. töltés, bár elektromos mezőt hoznak létre, és elektromos áram folyik közöttük, de olyan kicsi, hogy még speciális eszközökkel is nehéz rögzíteni az értékét.
Tehát itt az ideje, hogy többet beszéljünk arról, hogy milyen jellemzőről van szó - az elektromos térerősségről. Az egész azzal kezdődik, hogy 1785-ben Charles Augustin de Coulomb francia hadmérnök, aki elterelte a figyelmét a katonai térképek rajzolásáról, kidolgozott egy törvényt, amely leírja két ponttöltés kölcsönhatását:
Két ponttöltés kölcsönhatási erejének modulja vákuumban egyenesen arányos e töltések moduljainak szorzatával, és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével.
Nem foglalkozunk azzal, hogy ez miért van így, egyszerűen megfogadjuk Coulomb úr szavát, és bevezetünk néhány feltételt a törvény betartásához:
- ponttöltések - vagyis a töltött testek közötti távolság jóval nagyobb, mint a méretük -, azonban bebizonyítható, hogy két térfogati eloszlású, gömbszimmetrikus, nem metsző térbeli eloszlású töltés kölcsönhatási ereje megegyezik a két egyenértékű ponttöltés, amelyek a gömbszimmetria középpontjában helyezkednek el;
- mozdulatlanságukat. Ellenkező esetben további hatások lépnek életbe: a mozgó töltés mágneses tere és a megfelelő további Lorentz-erő, amely egy másik mozgó töltésre hat;
- kölcsönhatás vákuumban.
Matematikailag a törvény a következőképpen van leírva: 
ahol q 1, q 2 a kölcsönható ponttöltések értékei,
r a töltések közötti távolság,
k a környezet hatását leíró együttható.
Az alábbi ábra a Coulomb-törvény grafikus magyarázatát mutatja. 
1.4. ábra - Ponttöltések kölcsönhatása. Coulomb törvénye
Így a két ponttöltés közötti kölcsönhatás ereje növekszik e töltések növekedésével, és csökken a töltések közötti távolság növekedésével, és a távolság kétszeres növekedése az erő egy faktoros csökkenéséhez vezet. négyből. Ilyen erő azonban nemcsak két töltés, hanem egy töltés és egy mező (és ismét elektromos áram!) között is fellép. Logikus lenne azt feltételezni, hogy ugyanaz a mező különböző töltésekre eltérő hatással van. Tehát a tér és a töltés közötti kölcsönhatás erejének a töltés nagyságához viszonyított arányát az elektromos tér erősségének nevezzük. Feltéve, hogy a töltés és a mező álló helyzetben van, és nem változtatja meg jellemzőit az idő múlásával. 
ahol F a kölcsönhatás ereje,
q a töltés.
Sőt, ahogy korábban említettük, a mezőnek van iránya, és ez éppen abból adódik, hogy a kölcsönhatási erőnek van iránya (ez vektormennyiség: az azonos nevű töltések vonzzák, az ellentétes töltések taszítják).
Miután megírtam ezt az oktatóanyagot, megkértem a barátomat, hogy olvassa el, értékelje úgymond. Ezen kívül feltettem neki egy véleményem szerint érdekes kérdést csak ennek az anyagnak a témájában. Képzeld el a meglepetésemet, amikor helytelenül válaszolt. Próbálj meg erre a kérdésre is válaszolni (az óra végén a feladatok rovatban van elhelyezve), és kommentben érvelj álláspontoddal.
És végül, mivel a mező a töltést a tér egyik pontjáról a másikba tudja mozgatni, van energiája, és ezért képes munkát végezni. Ez a tény a jövőben hasznos lesz számunkra az elektromos áram működésének mérlegelésekor.
Ezzel véget is ért az első lecke, de még mindig van egy megválaszolatlan kérdésünk, hogy gumikesztyűben miért nem öl meg árammal. Hagyjuk cselszövésnek a következő leckére. Köszönöm a figyelmet, hamarosan találkozunk!
- Tegyük fel, hogy Moszkva hős városában van egy bizonyos kivezetés, a leggyakoribb kivezetés, ami otthon van. Tegyük fel azt is, hogy Moszkvától Vlagyivosztokig kifeszítettük a vezetékeket, Vlagyivosztokban pedig villanykörtét csatlakoztattunk (megint teljesen hétköznapi a lámpa, most nekem is, neked is ugyanaz világítja meg a szobát). Összességében, amink van: egy villanykörte, amely két vezeték végére van csatlakoztatva Vlagyivosztokban, és egy konnektor Moszkvában. Most helyezzük be a "Moszkva" vezetékeket a konnektorba. Ha nem vesszük figyelembe a sokféle körülményt, és csak azt feltételezzük, hogy Vlagyivosztokban kigyulladt a villanykörte, akkor próbáljuk meg kitalálni, hogy a moszkvai foglalatban lévő elektronok eljutnak-e az izzószálhoz. Vlagyivosztok? Mi történik, ha az izzót nem a foglalatba, hanem az akkumulátorba kötjük?
Honnan jönnek az elektronok, amikor egy elektromos generátor áramot termel? A levegőből van? Vakuumban fog működni a generátor? Az elektronoknak van tömegük, akkor hol húznák ki őket, ha nem lenne semmi?
KDN
Igen. A generátor áramaiért felelős elektronok magukban a vezetékekben lévő szabad elektronok; minden szilárd anyag részben elektronokból áll, tehát ha van generátorod, akkor sok elektronod van.
Válaszok
anna v
A statikus elektromosságban elektronokat (negatív töltéseket) és pozitív ionokat lehet nyerni. Ez egyértelműen azt mutatja, hogy a semleges atomok nem oszthatatlanok. A súrlódás biztosítja azt az erőt, hogy kivonja az elektronokat és az ionokat pozitív töltéssel hagyja el, ahogy ez gyakran előfordul szőnyegeken való járáskor.
Faraday lemez, az első elektromos generátor. Egy patkómágnes (A) mágneses teret hozott létre a korongon (D) keresztül. Ahogy a tárcsa elfordult, elektromos áram áramlott sugárirányban kifelé a közepétől a perem felé. Az áram az m csúszórugós érintkezőn, a külső áramkörön keresztül, majd a tengelyen keresztül visszafolyt a tárcsa közepébe.
a fémekben lévő elektronokat a mágneses erők szabályozzák a tervezésben, ismét pozitív ionokra osztva a töltéseket és az elektronok mozgását. A fémeknek nagyon lazán kötött elektronjai vannak, amelyek együttesen a Fermi-tengerhez tartoznak, és elektromos generátoráramot tudnak generálni.
Tehát a válasz: az atomok a külső elektronhéjaikból szállítják az elektronokat. Ezek az atomok a generátorban, amelyek az elektronokat látják el, és igen, ez vákuumban működik.
Lahiru Perera
Ahogy a vízszivattyú nem termel vizet, az elektromos generátor sem termel elektronokat, csak húzza az elektronokat egyik helyről a másikra.
Manishearth ♦
Jelenleg a válasza nem túl hasznos, és sokkal kisebb, mint a már meglévő válaszok. Esetleg ezt tisztáznád?
Jerry Schirmer
A vezető anyag olyan anyag, amelyen keresztül az elektronok szabadon áramolhatnak.
A feszültség az egységnyi töltésre jutó elektromos potenciálenergia különbsége - ha van egy 10V-os forrásom és +1C töltést adok pozitívról negatívra, akkor 10J energiát viszek át erre a töltésre. Egy elektromos generátor potenciálkülönbséget hoz létre két kivezetés között (általában egyenfeszültségként vagy váltakozó feszültségként). A hétköznapokban Háztartási gépek ez a feszültség csatlakozik a vezetékhez, és a vezető vezetékben lévő elektronok adják át az akkumulátor potenciális energiáját.
