De la aproximativ 1000 de secunde (pentru un neutron liber) la o fracțiune neglijabilă de secundă (de la 10 −24 la 10 −22 s pentru rezonanțe).

Structura și comportamentul particulelor elementare este studiată de fizica particulelor.

Toate particule elementare respectă principiul identității (toate particulele elementare de același tip din Univers sunt complet identice în toate proprietățile lor) și principiul dualismului particule-undă (fiecărei particule elementare îi corespunde o undă de Broglie).

Toate particulele elementare au proprietatea de interconvertibilitate, care este o consecință a interacțiunilor lor: puternice, electromagnetice, slabe, gravitaționale. Interacțiunile particulelor provoacă transformări ale particulelor și colecțiilor lor în alte particule și colecțiile lor, dacă astfel de transformări nu sunt interzise de legile conservării energiei, momentului, momentului unghiular, sarcină electrică, sarcină barionică etc.

Principalele caracteristici ale particulelor elementare: durata de viață, masă, spin, sarcină electrică, moment magnetic, sarcină barionică, sarcină lepton, stranietate, spin izotopic, paritate, paritate de sarcină, paritate G, paritate CP.

Clasificare

De-a lungul vieții

• Particulele elementare stabile sunt particule care au infinit mare vreme viața în stare liberă (protoni, electroni, neutrini, fotoni și antiparticulele acestora).
• Particulele elementare instabile sunt particule care se descompun în alte particule în stare liberă într-un timp finit (toate celelalte particule).

După greutate

Toate particulele elementare sunt împărțite în două clase:

• Particulele fără masă sunt particule cu masă zero (foton, gluon).
• Particule cu masă diferită de zero (toate celelalte particule).

Prin spatele cel mai mare

Toate particulele elementare sunt împărțite în două clase:

După tipul de interacțiune

Particulele elementare sunt împărțite în următoarele grupe:

Particule compuse

• Hadronii sunt particule care participă la toate tipurile de interacțiuni fundamentale. Sunt formați din quarci și sunt împărțiți, la rândul lor, în:
  • mezonii sunt hadroni cu spin întreg, adică sunt bozoni;
  • barionii sunt hadroni cu spin semiîntreg, adică fermioni. Acestea, în special, includ particulele care alcătuiesc nucleul unui atom - proton și neutron.

Particule fundamentale (fără structură).

• Leptonii sunt fermioni care au forma unor particule punctiforme (adică nu constau din nimic) până la scări de ordinul 10-18 m. Ei nu participă la interacțiuni puternice. Participarea la interacțiuni electromagnetice a fost observată experimental numai pentru leptoni încărcați (electroni, muoni, leptoni tau) și nu a fost observată pentru neutrini. Există 6 tipuri cunoscute de leptoni.
• Quarcii sunt particule încărcate fracțional care fac parte din hadroni. Ele nu au fost observate în stare liberă (a fost propus un mecanism de izolare pentru a explica absența unor astfel de observații). La fel ca leptonii, ei sunt împărțiți în 6 tipuri și sunt considerați fără structură, cu toate acestea, spre deosebire de leptoni, ei participă la interacțiuni puternice.
• Bosonii gauge sunt particule prin intermediul cărora se realizează interacțiuni:
  • fotonul este o particulă care poartă interacțiune electromagnetică;
  • opt gluoni - particule care poartă forța puternică;
  • trei bosoni vectori intermediari W + , W− și Z 0, care tolerează interacțiunea slabă;
  • gravitonul este o particulă ipotetică care poartă forța gravitațională. Existența gravitonilor, deși nu este încă demonstrată experimental din cauza slăbiciunii interacțiunii gravitaționale, este considerată destul de probabilă; cu toate acestea, gravitonul nu este inclus în modelul standard al particulelor elementare.

Video pe tema

Dimensiunile particulelor elementare

În ciuda varietății mari de particule elementare, dimensiunile lor se potrivesc în două grupuri. Dimensiunile hadronilor (atât barionii, cât și mezonii) sunt de aproximativ 10 −15 m, ceea ce este aproape de distanța medie dintre quarcii incluși în ei. Dimensiunile particulelor fundamentale, fără structură - bosoni gauge, quarci și leptoni - în cadrul erorii experimentale sunt în concordanță cu natura lor punctuală (limita superioară a diametrului este de aproximativ 10-18 m) ( vezi explicatia). Dacă în experimente ulterioare dimensiunile finale ale acestor particule nu sunt descoperite, atunci acest lucru poate indica faptul că dimensiunile bosonilor gauge, quarcilor și leptonilor sunt apropiate de lungimea fundamentală (care foarte probabil se poate dovedi a fi lungimea Planck egală cu 1,6 10). −35 m) .

Trebuie remarcat, totuși, că dimensiunea unei particule elementare este un concept destul de complex, care nu este întotdeauna în concordanță cu conceptele clasice. În primul rând, principiul incertitudinii nu permite localizarea strictă a unei particule fizice. Un pachet de undă, reprezentând o particulă ca o suprapunere de stări cuantice precis localizate, are întotdeauna dimensiuni finite și un anumit structura spatiala, iar dimensiunile pachetului pot fi destul de macroscopice - de exemplu, un electron într-un experiment cu interferență pe două fante „simte” ambele fante ale interferometrului, separate de o distanță macroscopică. În al doilea rând, o particulă fizică schimbă structura vidului în jurul ei, creând un „înveliș” de particule virtuale pe termen scurt - perechi fermion-antifermion (vezi Polarizarea în vid) și bozoni care poartă interacțiuni. Dimensiunile spațiale ale acestei regiuni depind de sarcinile gauge deținute de particule și de masele bosonilor intermediari (raza învelișului bosonilor virtuali masivi este apropiată de lungimea lor de undă Compton, care, la rândul său, este invers proporțională cu lor. masa). Astfel, raza unui electron din punctul de vedere al neutrinilor (doar interacțiunea slabă este posibilă între ei) este aproximativ egală cu lungimea de undă Compton a bosonilor W, ~3 × 10 −18 m, și dimensiunile regiunii de interacțiunea puternică a hadronului este determinată de lungimea de undă Compton a celui mai ușor dintre hadroni, pi-mezonul (~10 -15 m), acționând aici ca un purtător de interacțiune.

Poveste

Inițial, termenul „particulă elementară” însemna ceva absolut elementar, prima cărămidă de materie. Cu toate acestea, când în anii 1950 și 1960 au fost descoperiți sute de hadroni cu proprietăți similare, a devenit clar că hadronii au cel puțin grade interne de libertate, adică nu sunt elementare în sensul strict al cuvântului. Această suspiciune a fost confirmată ulterior când s-a dovedit că hadronii constau din quarci.

Astfel, fizicienii s-au mutat puțin mai adânc în structura materiei: leptonii și quarcii sunt acum considerați cele mai elementare părți ale materiei. Pentru ei (împreună cu bosonii gauge) termenul „ fundamental particule”.

În teoria corzilor, care a fost dezvoltată în mod activ de la mijlocul anilor 1980, se presupune că particulele elementare și interacțiunile lor sunt consecințe. tipuri variate vibrații ale „corzilor” mai ales mici.

Model standard

Modelul standard al particulelor elementare include 12 arome de fermioni, antiparticulele lor corespunzătoare, precum și bosoni gauge (fotoni, gluoni, W- Și Z-bosonii), care poartă interacțiuni între particule, și bosonul Higgs, descoperit în 2012, care este responsabil de prezența masei inerțiale în particule. Cu toate acestea, Modelul Standard este privit în mare măsură ca o teorie temporară, mai degrabă decât una cu adevărat fundamentală, deoarece nu include gravitația și conține câteva zeci de parametri liberi (masa particulelor etc.), ale căror valori nu rezultă direct din teoria. Poate că există particule elementare care nu sunt descrise de modelul standard - de exemplu, cum ar fi gravitonul (o particulă care poartă ipotetic forțe gravitaționale) sau parteneri supersimetrici ai particulelor obișnuite. În total, modelul descrie 61 de particule.

Fermionii

Cele 12 arome de fermioni sunt împărțite în 3 familii (generații) a câte 4 particule fiecare. Șase dintre ele sunt quarci. Ceilalți șase sunt leptoni, dintre care trei sunt neutrini, iar restul de trei poartă o sarcină negativă unitară: electronul, muonul și leptonul tau.

Generații de particule

Prima generatie	A doua generație	A treia generatie
Electron: e−	Muon: μ −	Tau lepton: τ −
Neutrini electronici: ν e	Neutrinul muon: ν μ	Neutrinul Tau: ν τ (\displaystyle \nu _(\tau ))
u-quark („sus”): u	c-quark („fermecat”): c	t-quark („adevărat”): t
d-quark („jos”): d	s-quark („ciudat”): s	b-quark („drăguț”): b

Antiparticule

Există, de asemenea, 12 antiparticule fermionice care corespund celor douăsprezece particule de mai sus.

Antiparticule

Prima generatie	A doua generație	A treia generatie
Pozitron: e+	Muon pozitiv: μ +	Lepton tau pozitiv: τ +
Antineutrino electronic: ν ¯ e (\displaystyle (\bar (\nu ))_(e))	Antineutrino muon: ν ¯ μ (\displaystyle (\bar (\nu ))_(\mu ))	Tau antineutrino: ν ¯ τ (\displaystyle (\bar (\nu ))_(\tau ))
u-antic: u ¯ (\displaystyle (\bar (u)))	c-antic: c ¯ (\displaystyle (\bar (c)))	t-antic: t ¯ (\displaystyle (\bar (t)))
d-antic: d ¯ (\displaystyle (\bar (d)))	s-antic: s ¯ (\displaystyle (\bar (s)))	b-antic: b ¯ (\displaystyle (\bar (b)))

Quarci

Quarcii și antiquarcii nu au fost niciodată descoperiți în stare liberă - acest lucru este explicat de fenomenul

O particulă elementară este cea mai mică, indivizibilă, fără structură.

FUNDAMENTELE ELECTRODINAMICII

Electrodinamică– o ramură a fizicii care studiază interacțiunile electromagnetice. Interacțiuni electromagnetice– interacțiunile particulelor încărcate. Principalele obiecte de studiu în electrodinamică sunt electrice și campuri magnetice create de sarcini electrice și curenți.

Tema 1. Câmp electric (electrostatică)

Electrostatica - o ramură a electrodinamicii care studiază interacțiunea sarcinilor staționare (statice).

Incarcare electrica.

Toate corpurile sunt electrizate.

A electriza un corp înseamnă a-i conferi o sarcină electrică.

Corpurile electrificate interacționează - atrag și resping.

Cu cât corpurile sunt mai electrizate, cu atât interacționează mai puternice.

Sarcina electrică este cantitate fizica, care caracterizează proprietatea particulelor sau a corpurilor de a intra în interacțiuni electromagnetice și este o măsură cantitativă a acestor interacțiuni.

Totalitatea tuturor faptelor experimentale cunoscute ne permite să tragem următoarele concluzii:

· Există două tipuri de sarcini electrice, numite convențional pozitive și negative.

· Sarcinile nu există fără particule

· Taxele pot fi transferate de la un organism la altul.

· Spre deosebire de masa corporală, sarcina electrică nu este o caracteristică integrală a unui corp dat. Același corp în condiții diferite poate avea o încărcătură diferită.

· Sarcina electrică nu depinde de alegerea sistemului de referință în care este măsurată. Sarcina electrică nu depinde de viteza purtătorului de încărcare.

· Asemenea taxelor se resping, spre deosebire de taxele atrag.

unitate SI – pandantiv

O particulă elementară este cea mai mică, indivizibilă, fără structură.

De exemplu, într-un atom: electron ( , proton ( , neutroni ( .

O particulă elementară poate avea sau nu o sarcină: , ,

Sarcina elementară este sarcina aparținând unei particule elementare, cea mai mică, indivizibilă.

Sarcină elementară – sarcină electronică modulo.

Sarcinile unui electron și ale unui proton sunt numeric egale, dar semn opus:

Electrificarea corpurilor.
Ce înseamnă „un corp macroscopic este încărcat”? Ce determină sarcina oricărui corp?

Toate corpurile sunt formate din atomi, care includ protoni încărcați pozitiv, electroni încărcați negativ și particule neutre - neutroni . Protonii și neutronii fac parte din nucleele atomice, electronii formează învelișul de electroni a atomilor.

Într-un atom neutru, numărul de protoni din nucleu este egal cu numărul de electroni din înveliș.

Corpurile macroscopice formate din atomi neutri sunt neutre din punct de vedere electric.

Un atom al unei substanțe date poate pierde unul sau mai mulți electroni sau poate câștiga un electron în plus. În aceste cazuri, atomul neutru se transformă într-un ion încărcat pozitiv sau negativ.

Electrificarea corpurilor– procesul de obţinere a corpurilor încărcate electric din cele neutre electric.

Corpurile devin electrizate la contactul unul cu celălalt.

La contact, o parte a electronilor de la un corp trece în altul, ambele corpuri devin electrificate, adică. primesc sarcini egale ca mărime și opus ca semn:
un „exces” de electroni în comparație cu protoni creează o sarcină „-” în organism;
„Lipsa” electronilor în comparație cu protonii creează o sarcină „+” în organism.
Sarcina oricărui corp este determinată de numărul de electroni în exces sau insuficient în comparație cu protonii.

Sarcina poate fi transferată de la un corp la altul numai în porțiuni care conțin un număr întreg de electroni. Astfel, sarcina electrică a unui corp este o mărime discretă care este un multiplu al sarcinii electronilor:

Puteți răspunde pe scurt și succint la întrebarea: „Ce este o sarcină electrică?” Acest lucru poate părea simplu la prima vedere, dar în realitate se dovedește a fi mult mai complicat.

Știm ce este sarcina electrică?

Cert este că la nivelul actual de cunoaștere nu putem încă descompune conceptul de „încărcare” în componente mai simple. Acesta este un concept fundamental, ca să spunem așa, primar.

Știm că aceasta este o anumită proprietate a particulelor elementare, mecanismul de interacțiune al sarcinilor este cunoscut, putem măsura sarcina și folosi proprietățile acesteia.

Totuși, toate acestea sunt o consecință a datelor obținute experimental. Natura acestui fenomen nu ne este încă clară. Prin urmare, nu putem determina fără ambiguitate ce este o sarcină electrică.

Pentru a face acest lucru, este necesar să despachetați o întreagă gamă de concepte. Explicați mecanismul de interacțiune a sarcinilor și descrieți proprietățile acestora. Prin urmare, este mai ușor de înțeles ce înseamnă afirmația: „această particulă are (poartă) o sarcină electrică”.

Prezența unei sarcini electrice pe o particulă

Cu toate acestea, mai târziu s-a putut stabili că numărul de particule elementare este mult mai mare și că protonul, electronul și neutronul nu sunt materiale de construcție indivizibile și fundamentale ale Universului. Ele înșiși se pot descompune în componente și se pot transforma în alte tipuri de particule.

Prin urmare, denumirea de „particulă elementară” include în prezent o clasă destul de mare de particule mai mici ca dimensiuni decât atomii și nucleele atomice. În acest caz, particulele pot avea o varietate de proprietăți și calități.

Cu toate acestea, o astfel de proprietate precum sarcina electrică vine în doar două tipuri, care sunt numite în mod convențional pozitive și negative. Prezența unei sarcini pe o particulă este capacitatea acesteia de a respinge sau de a fi atras de o altă particulă, care poartă și o sarcină. Direcția de interacțiune depinde de tipul de sarcini.

Asemenea sarcinilor se resping, spre deosebire de sarcinile se atrag. Mai mult, forța de interacțiune între sarcini este foarte mare în comparație cu forțele gravitaționale inerente tuturor corpurilor din Univers fără excepție.

În nucleul de hidrogen, de exemplu, un electron care poartă o sarcină negativă este atras de un nucleu format dintr-un proton și purtând o sarcină pozitivă cu o forță de 1039 de ori mai mare decât forța cu care același electron este atras de un proton datorită gravitației. interacţiune.

Particulele pot sau nu să poarte o sarcină, în funcție de tipul de particule. Cu toate acestea, este imposibil să „îndepărtezi” sarcina din particule, la fel cum este imposibilă existența unei sarcini în afara particulei.

Pe lângă proton și neutron, alte tipuri de particule elementare poartă o sarcină, dar numai aceste două particule pot exista la infinit.

În Univers, fiecare corp trăiește în timpul său, la fel și particulele elementare de bază. Durata de viață a majorității particulelor elementare este destul de scurtă.

Unele se dezintegrează imediat după naștere, motiv pentru care le numim particule instabile.

După o scurtă perioadă de timp, se degradează în altele stabile: protoni, electroni, neutrini, fotoni, gravitoni și antiparticulele lor.

Cele mai importante microobiecte din spațiul nostru din apropiere - protoni si electroni. Unele dintre părțile îndepărtate ale Universului pot consta din antimaterie; cele mai importante particule de acolo vor fi antiprotonul și antielectronul (pozitronul).

În total, au fost descoperite câteva sute de particule elementare: proton (p), neutron (n), electron (e -), precum și foton (g), pi-mezoni (p), muoni (m), neutrini trei tipuri(v e electronic, v m muonic, cu lepton v t), etc. Evident, vor aduce mai multe microparticule noi.

Aspectul particulelor:

Protoni și electroni

Apariția protonilor și electronilor datează din timp, iar vârsta lor este de aproximativ zece miliarde de ani.

Un alt tip de micro-obiecte care joacă un rol semnificativ în structura spațiului din apropiere este neutronii denumirea comună cu un proton: nucleoni. Neutronii înșiși sunt instabili; se descompun la aproximativ zece minute după ce sunt produși. Ele pot fi stabile doar în nucleul unui atom. Un număr imens de neutroni apar în mod constant în adâncurile stelelor, unde nucleele atomice se nasc din protoni.

Neutrino

În Univers, există și o naștere constantă de neutrini, care sunt asemănătoare cu un electron, dar fără sarcină și cu masă mică. În 1936, a fost descoperit un tip de neutrini: neutrinii muoni, care apar în timpul transformării protonilor în neutroni, în adâncurile stelelor supermasive și în timpul dezintegrarii multor micro-obiecte instabile. Ele se nasc atunci când razele cosmice se ciocnesc în spațiul interstelar.

Big Bang-ul a dus la crearea unui număr mare de neutrini și neutrini muoni. Numărul lor în spațiu crește constant, deoarece nu sunt absorbiți practic de nicio materie.

Fotonii

La fel ca fotonii, neutrinii și neutrinii muoni umplu tot spațiul. Acest fenomen este numit „marea de neutrini”.
De cand big bang au rămas o mulțime de fotoni, pe care îi numim relictă sau fosilă. Tot spațiul exterior este umplut cu ele, iar frecvența lor și, prin urmare, energia, scade constant pe măsură ce Universul se extinde.

În prezent, toate corpurile cosmice, în primul rând stelele și nebuloasele, participă la formarea părții fotonice a Universului. Fotonii se nasc pe suprafața stelelor din energia electronilor.

Conexiune cu particule

ÎN stadiul inițial formarea Universului, toate particulele elementare de bază erau libere. Atunci nu existau nuclee atomice, nici planete, nici stele.

Atomii și din ei planetele, stelele și toate substanțele s-au format mai târziu, când au trecut 300.000 de ani și materia fierbinte s-a răcit suficient în timpul expansiunii.

Doar neutrino, neutrin muon și foton nu au intrat în niciun sistem: atracția lor reciprocă este prea slabă. Au rămas particule libere.

Mai multe despre stadiul inițialÎn timpul formării Universului (300.000 de ani de la nașterea sa), protonii și electronii liberi s-au combinat în atomi de hidrogen (un proton și un electron conectați prin forță electrică).

Protonul este considerată principala particulă elementară cu o sarcină de +1 și o masă de 1,672 10 −27 kg (puțin mai puțin de 2000 de ori mai greu decât un electron). Protonii care au ajuns într-o stea masivă s-au transformat treptat în principalele blocuri ale Universului. Fiecare dintre ei a eliberat un procent din masa sa de repaus. În stelele supermasive, care la sfârșitul vieții sunt comprimate în volume mici ca urmare a propriei gravitații, protonul poate pierde aproape o cincime din energia sa de repaus (și, prin urmare, o cincime din masa sa de repaus).

Se știe că „microblocurile de construcție” ale Universului sunt protoni și electroni.

În cele din urmă, când un proton și un antiproton se întâlnesc, nu apare niciun sistem, dar toată energia lor de repaus este eliberată sub formă de fotoni ().

Oamenii de știință susțin că există și o particulă elementară de bază fantomatică, gravitonul, care poartă o interacțiune gravitațională similară cu electromagnetismul. Cu toate acestea, prezența gravitonului a fost dovedită doar teoretic.

Astfel, au apărut particulele elementare de bază și reprezintă acum Universul nostru, inclusiv Pământul: protoni, electroni, neutrini, fotoni, gravitoni și multe alte micro-obiecte descoperite și nedescoperite.

« Fizica - clasa a X-a"

În primul rând, să luăm în considerare cel mai simplu caz, când corpurile încărcate electric sunt în repaus.

Ramura electrodinamicii dedicată studiului condițiilor de echilibru ale corpurilor încărcate electric se numește electrostatică.

Ce este o sarcină electrică?
Ce taxe sunt?

Cu cuvinte electricitate, sarcina electrica, electricitate te-ai întâlnit de multe ori și ai reușit să te obișnuiești cu ele. Dar încercați să răspundeți la întrebarea: „Ce este o sarcină electrică?” Conceptul în sine încărca- acesta este un concept de bază, primar, care nu poate fi redus la nivelul actual de dezvoltare a cunoștințelor noastre la concepte mai simple, elementare.

Să încercăm mai întâi să aflăm ce se înțelege prin afirmația: „ Acest corp sau particula are o sarcină electrică.”

Toate corpurile sunt construite din cele mai mici particule, care sunt indivizibile în altele mai simple și, prin urmare, sunt numite elementar.

Particulele elementare au masă și din această cauză sunt atrase unele de altele conform legii gravitația universală. Pe măsură ce distanța dintre particule crește, forța gravitațională scade invers proporțional cu pătratul acestei distanțe. Majoritatea particulelor elementare, deși nu toate, au și capacitatea de a interacționa între ele cu o forță care scade, de asemenea, invers proporțional cu pătratul distanței, dar această forță este de multe ori mai mare decât forța gravitației.

Deci în atomul de hidrogen, prezentat schematic în figura 14.1, electronul este atras de nucleu (proton) cu o forță de 10 39 de ori mai mare decât forța de atracție gravitațională.

Dacă particulele interacționează între ele cu forțe care scad odată cu creșterea distanței în același mod ca forțele gravitației universale, dar depășesc forțele gravitaționale de multe ori, atunci se spune că aceste particule au o sarcină electrică. Particulele în sine sunt numite taxat.

Există particule fără sarcină electrică, dar nu există sarcină electrică fără particulă.

Interacțiunea particulelor încărcate se numește electromagnetic.

Sarcina electrică determină intensitatea interacțiunilor electromagnetice, la fel cum masa determină intensitatea interacțiunilor gravitaționale.

Sarcina electrică a unei particule elementare nu este un mecanism special al particulei care ar putea fi îndepărtată din ea, descompusă în părțile sale componente și reasamblată. Prezența unei sarcini electrice pe un electron și alte particule înseamnă doar existența anumitor interacțiuni de forță între ele.

Noi, în esență, nu știm nimic despre încărcare dacă nu cunoaștem legile acestor interacțiuni. Cunoașterea legilor interacțiunilor ar trebui inclusă în ideile noastre despre încărcare. Aceste legi nu sunt simple și este imposibil să le contur în câteva cuvinte. Prin urmare, este imposibil să se ofere un suficient de satisfăcător scurtă definiție concept incarcare electrica.

Două semne de încărcare electrică.

Toate corpurile au masă și, prin urmare, se atrag reciproc. Corpurile încărcate se pot atrage și respinge reciproc. Acest cel mai important fapt, cunoscut pentru tine, înseamnă că în natură există particule cu sarcini electrice de semne opuse; în cazul sarcinilor de același semn, particulele se resping, iar în cazul unor semne diferite, se atrag.

Sarcina particulelor elementare - protoni, care fac parte din toate nucleele atomice, se numesc pozitive, iar sarcina electroni- negativ. Nu există diferențe interne între sarcinile pozitive și negative. Dacă semnele sarcinilor particulelor ar fi inversate, atunci natura interacțiunilor electromagnetice nu s-ar schimba deloc.

Taxa elementara.

Pe lângă electroni și protoni, există alte câteva tipuri de particule elementare încărcate. Dar numai electronii și protonii pot exista în stare liberă la nesfârșit. Restul particulelor încărcate trăiesc mai puțin de o milioneme de secundă. Ele se nasc în timpul ciocnirilor de particule elementare rapide și, având o perioadă nesemnificativ de scurtă, se degradează, transformându-se în alte particule. Vă veți familiariza cu aceste particule în clasa a XI-a.

Particulele care nu au o sarcină electrică includ neutroni. Masa sa este doar puțin mai mare decât masa unui proton. Neutronii, împreună cu protonii, fac parte din nucleul atomic. Dacă o particulă elementară are o sarcină, atunci valoarea acesteia este strict definită.

Corpuri încărcate Forțele electromagnetice din natură joacă un rol imens datorită faptului că toate corpurile conțin particule încărcate electric. Părțile constitutive ale atomilor - nucleele și electronii - au o sarcină electrică.

Acțiunea directă a forțelor electromagnetice între corpuri nu este detectată, deoarece corpurile în starea lor normală sunt neutre din punct de vedere electric.

Un atom al oricărei substanțe este neutru deoarece numărul de electroni din el este egal cu numărul de protoni din nucleu. Particulele încărcate pozitiv și negativ sunt conectate între ele prin forțe electrice și formează sisteme neutre.

Un corp macroscopic este încărcat electric dacă conține o cantitate în exces de particule elementare cu orice semn de sarcină. Astfel, sarcina negativă a unui corp se datorează numărului în exces de electroni în comparație cu numărul de protoni, iar sarcina pozitivă se datorează lipsei de electroni.

Pentru a obține un corp macroscopic încărcat electric, adică pentru a-l electriza, trebuie să separați o parte sarcina negativa de la sarcina pozitivă asociată acesteia sau transferă o sarcină negativă într-un corp neutru.

Acest lucru se poate face folosind frecare. Dacă treceți un pieptene prin părul uscat, atunci o mică parte din cele mai mobile particule încărcate - electronii - se vor muta din păr în pieptene și se vor încărca negativ, iar părul se va încărca pozitiv.

Egalitatea tarifelor în timpul electrificării

Cu ajutorul experimentului, se poate dovedi că atunci când sunt electrizate prin frecare, ambele corpuri dobândesc sarcini cu semn opus, dar identice ca mărime.

Să luăm un electrometru, pe tija căruia se află o sferă metalică cu un orificiu și două plăci pe mânere lungi: una din cauciuc dur și cealaltă din plexiglas. Când se frecă unele de altele, plăcile devin electrificate.

Să aducem una dintre plăci în interiorul sferei fără a-i atinge pereții. Dacă placa este încărcată pozitiv, atunci o parte dintre electronii din acul și tija electrometrului vor fi atrași de placă și colectați pe suprafața interioară a sferei. În același timp, săgeata va fi încărcată pozitiv și va fi împinsă departe de tija electrometrului (Fig. 14.2, a).

Dacă aduceți o altă placă în interiorul sferei, după ce ați îndepărtat-o ​​mai întâi pe prima, atunci electronii sferei și tija vor fi respinși de pe placă și se vor acumula în exces pe săgeată. Acest lucru va face ca săgeata să devieze de la tijă și la același unghi ca în primul experiment.

După ce am coborât ambele plăci în interiorul sferei, nu vom detecta deloc nicio abatere a săgeții (Fig. 14.2, b). Acest lucru demonstrează că sarcinile plăcilor sunt egale ca mărime și semne opuse.

Electrificarea corpurilor și manifestările ei. Electrificarea semnificativă are loc în timpul frecării țesăturilor sintetice. Când scoți o cămașă din material sintetic în aer uscat, poți auzi un trosnet caracteristic. Scântei mici sar între zonele încărcate ale suprafețelor de frecare.

În tipografii, hârtia este electrificată în timpul tipăririi, iar foile se lipesc între ele. Pentru a preveni acest lucru, sunt folosite dispozitive speciale pentru a descărca încărcarea. Cu toate acestea, electrificarea corpurilor aflate în contact strâns este folosită uneori, de exemplu, în diverse instalații de electrocopiere etc.

Legea conservării sarcinii electrice.

Experiența cu electrificarea plăcilor demonstrează că în timpul electrificării prin frecare are loc o redistribuire a sarcinilor existente între corpurile care anterior erau neutre. Mică parte electronii se transferă de la un corp la altul. În acest caz, particulele noi nu apar, iar cele preexistente nu dispar.

Când corpurile sunt electrizate, legea conservării sarcinii electrice. Această lege este valabilă pentru un sistem în care particulele încărcate nu intră din exterior și din care nu ies, adică pt. sistem izolat.

Într-un sistem izolat, suma algebrică a sarcinilor tuturor corpurilor este conservată.

q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = const. (14.1)

unde q 1, q 2 etc. sunt sarcinile corpurilor individuale încărcate.

Legea conservării sarcinii are înțeles adânc. Dacă numărul de particule elementare încărcate nu se modifică, atunci îndeplinirea legii de conservare a sarcinii este evidentă. Dar particulele elementare se pot transforma unele în altele, se pot naște și dispar, dând viață unor noi particule.

Cu toate acestea, în toate cazurile, particulele încărcate se nasc numai în perechi cu sarcini de aceeași mărime și semn opus; Particulele încărcate, de asemenea, dispar doar în perechi, transformându-se în neutre. Și în toate aceste cazuri, suma algebrică a sarcinilor rămâne aceeași.

Valabilitatea legii conservării sarcinii este confirmată de observațiile unui număr mare de transformări ale particulelor elementare. Această lege exprimă una dintre cele mai fundamentale proprietăți ale sarcinii electrice. Motivul reținerii încărcăturii este încă necunoscut.