Elemi részecskék. Az elemi részecske a legkisebb, oszthatatlan, szerkezet nélküli részecske

Sokszor találkozott már a „villany”, „elektromos töltés”, „elektromos áram” szavakkal, és sikerült megszoknia őket. De próbáljon meg válaszolni a kérdésre: "Mi az elektromos töltés?" - és látni fogja, hogy ez nem olyan egyszerű. Az a helyzet, hogy a töltés fogalma egy olyan alapvető, elsődleges fogalom, amely tudásunk jelenlegi fejlettségi szintjén nem redukálható egyetlen egyszerűbb, elemi fogalomra sem.

Először próbáljuk meg kideríteni, mit jelent az az állítás, hogy egy adott test vagy részecske elektromos töltéssel rendelkezik.

Tudod, hogy minden test apró részecskékből épül fel, amelyek oszthatatlanok egyszerűbb (amennyire a tudomány jelenleg ismeri) részecskékre, amelyeket ezért eleminek neveznek. Minden elemi részecskének van tömege, és ennek köszönhetően az egyetemes gravitáció törvénye szerint olyan erővel vonzzák egymást, amely a távolság növekedésével aránylag lassan csökken, fordítottan arányos a távolság négyzetével. A legtöbb elemi részecske, bár nem mindegyik, képes kölcsönhatásba lépni egymással olyan erővel, amely szintén fordított arányban csökken a távolság négyzetével, de ez az erő nagyon sokszor nagyobb, mint a gravitációs erő. Így. a 91. ábrán vázlatosan bemutatott hidrogénatomban az elektron a gravitációs vonzás erejénél 101 hüvelyk-szer nagyobb erővel vonzódik az atommaghoz (protonhoz).

Ha a részecskék olyan erőkkel lépnek kölcsönhatásba egymással, amelyek a távolság növekedésével lassan csökkennek, és sokszor nagyobbak, mint a gravitációs erők, akkor ezek a részecskék elektromos töltéssel rendelkeznek. Magukat a részecskéket töltöttnek nevezzük. Vannak részecskék elektromos töltés nélkül, de nincs elektromos töltés részecske nélkül.

A töltött részecskék közötti kölcsönhatásokat elektromágnesesnek nevezzük. Az elektromos töltés olyan fizikai mennyiség, amely meghatározza az elektromágneses kölcsönhatások intenzitását, ahogyan a tömeg határozza meg a gravitációs kölcsönhatások intenzitását.

Az elemi részecske elektromos töltése nem egy speciális „mechanizmus” a részecskében, amely eltávolítható belőle, alkatrészeire bontható és újra összeállítható. Az elektromos töltés jelenléte az elektronon és más részecskéken csak a létezést jelenti

bizonyos erőkölcsönhatások közöttük. De mi lényegében semmit sem tudunk a töltésről, ha nem ismerjük ezeknek a kölcsönhatásoknak a törvényeit. A kölcsönhatások törvényeinek ismeretét bele kell foglalni a töltésről alkotott elképzeléseinkbe. Ezek a törvények nem egyszerűek, nem lehet őket néhány szóban megfogalmazni. Ezért lehetetlen kellően kielégítően röviden meghatározni, mi az elektromos töltés.

Az elektromos töltések két jele. Minden testnek van tömege, ezért vonzzák egymást. A feltöltött testek vonzzák és taszítják is egymást. Ez a legfontosabb tény, amelyet a VII. osztályú fizikatanfolyamról ismerhetsz, azt jelenti, hogy a természetben vannak ellentétes előjelű elektromos töltésű részecskék. Ha a töltésjelek azonosak, a részecskék taszítják, ha pedig különböző előjelűek, akkor vonzzák őket.

Az összes atommag részét képező elemi részecskék - protonok - töltését pozitívnak, az elektronok töltését negatívnak nevezik. A pozitív és negatív töltések között nincs belső különbség. Ha a részecsketöltések előjeleit megfordítanák, akkor az elektromágneses kölcsönhatások természete egyáltalán nem változna.

Elemi töltés. Az elektronokon és protonokon kívül számos más típusú töltött elemi részecskék is léteznek. De csak elektronok és protonok létezhetnek szabad állapotban korlátlan ideig. A többi töltött részecske a másodperc milliomod része alatt él. Gyors elemi részecskék ütközésekor születnek, és jelentéktelen rövid ideig fennállva bomlanak, más részecskévé alakulva. Ezekkel a részecskékkel a X osztályban fogsz megismerkedni.

A neutronok olyan részecskék, amelyek nem rendelkeznek elektromos töltéssel. Tömege alig haladja meg a proton tömegét. A neutronok a protonokkal együtt az atommag részét képezik.

Ha egy elemi részecskének van töltése, akkor értéke, amint azt számos kísérlet kimutatta, szigorúan meghatározott (az egyik ilyen kísérletet - Millikan és Ioffe kísérletét - egy VII. osztályos tankönyvben leírták)

Létezik egy minimális töltés, az úgynevezett elemi töltés, amellyel minden töltött elemi részecske rendelkezik. Az elemi részecskék töltései csak előjelekben térnek el egymástól. Lehetetlen a töltés egy részét elválasztani, például egy elektrontól.

« Fizika - 10. osztály"

Először nézzük a legegyszerűbb esetet, amikor az elektromosan töltött testek nyugalomban vannak.

Az elektrodinamika azon ágát, amely az elektromosan töltött testek egyensúlyi feltételeinek vizsgálatával foglalkozik, ún elektrosztatika.

Mi az elektromos töltés?
Milyen díjak vannak?

Szavakkal elektromosság, elektromos töltés, elektromos áram sokszor találkoztál és sikerült megszoknod őket. De próbáljon meg válaszolni a kérdésre: "Mi az elektromos töltés?" Maga a koncepció díj- ez egy alapvető, elsődleges fogalom, amely tudásunk jelenlegi fejlettségi szintjén nem redukálható egyetlen egyszerűbb, elemi fogalomra sem.

Először próbáljuk meg kideríteni, mit jelent a következő kijelentés: „Ez a test vagy részecske elektromos töltéssel rendelkezik.”

Minden test a legkisebb részecskékből épül fel, amelyek oszthatatlanok egyszerűbbekre, ezért nevezik őket alapvető.

Az elemi részecskék tömeggel rendelkeznek, és ennek köszönhetően vonzódnak egymáshoz az egyetemes gravitáció törvénye szerint. A részecskék közötti távolság növekedésével a gravitációs erő ennek a távolságnak a négyzetével fordított arányban csökken. A legtöbb elemi részecske, bár nem mindegyik, képes kölcsönhatásba lépni egymással olyan erővel, amely szintén fordított arányban csökken a távolság négyzetével, de ez az erő sokszorosa a gravitációs erőnek.

A 14.1. ábrán vázlatosan látható hidrogénatomban tehát az elektron a gravitációs vonzás erejénél 10 39-szer nagyobb erővel vonzódik az atommaghoz (protonhoz).

Ha a részecskék olyan erőkkel lépnek kölcsönhatásba egymással, amelyek a távolság növekedésével ugyanúgy csökkennek, mint az egyetemes gravitációs erők, de sokszorosan meghaladják a gravitációs erőket, akkor ezek a részecskék elektromos töltéssel rendelkeznek. Magukat a részecskéket nevezzük töltött.

Vannak részecskék elektromos töltés nélkül, de nincs elektromos töltés részecske nélkül.

A töltött részecskék kölcsönhatását ún elektromágneses.

Az elektromos töltés határozza meg az elektromágneses kölcsönhatások intenzitását, ahogy a tömeg határozza meg a gravitációs kölcsönhatások intenzitását.

Az elemi részecske elektromos töltése nem egy olyan speciális mechanizmus a részecskében, amely eltávolítható belőle, alkatrészeire bontható és újra összeállítható. Az elektromos töltés jelenléte az elektronon és más részecskéken csak bizonyos erőkölcsönhatások létezését jelenti közöttük.

Lényegében semmit sem tudunk a töltésről, ha nem ismerjük ezeknek a kölcsönhatásoknak a törvényeit. A kölcsönhatások törvényeinek ismeretét bele kell foglalni a töltésről alkotott elképzeléseinkbe. Ezek a törvények nem egyszerűek, és lehetetlen őket néhány szóban felvázolni. Ezért lehetetlen kellően kielégítő rövid definíciót adni a fogalomnak elektromos töltés.

Az elektromos töltések két jele.

Minden testnek van tömege, ezért vonzzák egymást. A feltöltött testek vonzzák és taszítják is egymást. Ez az Ön számára ismert legfontosabb tény azt jelenti, hogy a természetben vannak ellentétes előjelű elektromos töltésű részecskék; azonos előjelű töltések esetén a részecskék taszítják, különböző előjelűek esetén pedig vonzzák.

Az elemi részecskék töltése - protonok, amelyek az összes atommag részét képezik, pozitívnak nevezzük, és a töltés elektronok- negatív. A pozitív és negatív töltések között nincs belső különbség. Ha a részecsketöltések előjeleit megfordítanák, akkor az elektromágneses kölcsönhatások természete egyáltalán nem változna.

Elemi töltés.

Az elektronokon és protonokon kívül számos más típusú töltött elemi részecskék is léteznek. De csak elektronok és protonok létezhetnek szabad állapotban korlátlan ideig. A többi töltött részecske a másodperc milliomod része alatt él. Gyors elemi részecskék ütközésekor születnek, és jelentéktelen rövid ideig fennállva bomlanak, más részecskévé alakulva. Ezekkel a részecskékkel a 11. osztályban fogsz ismerkedni.

Az elektromos töltéssel nem rendelkező részecskék közé tartozik neutron. Tömege csak valamivel nagyobb, mint a proton tömege. A neutronok a protonokkal együtt az atommag részét képezik. Ha egy elemi részecskének van töltése, akkor az értéke szigorúan meghatározott.

Töltött testek A természetben az elektromágneses erők óriási szerepet játszanak, mivel minden test tartalmaz elektromosan töltött részecskéket. Az atomok alkotórészei - az atommagok és az elektronok - elektromos töltéssel rendelkeznek.

Az elektromágneses erők testek közötti közvetlen hatása nem észlelhető, mivel a testek normál állapotukban elektromosan semlegesek.

Bármely anyag atomja semleges, mert a benne lévő elektronok száma megegyezik az atommagban lévő protonok számával. A pozitív és negatív töltésű részecskék elektromos erők által kapcsolódnak egymáshoz, és semleges rendszereket alkotnak.

Egy makroszkopikus test elektromosan feltöltött, ha túl sok elemi részecskét tartalmaz, bármilyen töltésjellel. Így egy test negatív töltése a protonok számához viszonyított elektrontöbbletből, a pozitív töltés pedig az elektronhiányból adódik.

Ahhoz, hogy elektromosan töltött makroszkopikus testet kapjunk, azaz villamosítsuk, el kell választani a negatív töltés egy részét a hozzá tartozó pozitív töltéstől, vagy negatív töltést kell átvinni egy semleges testre.

Ezt súrlódással lehet megtenni. Ha a fésűt száraz hajon vezeti át, akkor a legmozgékonyabb töltésű részecskék - az elektronok - egy kis része a hajból a fésűbe kerül és negatívan tölti fel, a haj pedig pozitívan töltődik fel.

A töltések egyenlősége a villamosítás során

Kísérlet segítségével igazolható, hogy a súrlódás hatására felvillanyozva mindkét test ellentétes előjelű, de egyenlő nagyságú töltést kap.

Vegyünk egy elektrométert, aminek a rúdján egy lyukas fémgömb van, és hosszú nyélen két lemez: az egyik keménygumi, a másik plexi. Egymáshoz súrlódáskor a lemezek felvillanyozódnak.

Vigyük be az egyik tányért a gömb belsejébe anélkül, hogy megérintené a falait. Ha a lemez pozitív töltésű, akkor az elektrométer tűjéből és rúdjából származó elektronok egy része a lemezhez vonzódik és a gömb belső felületén összegyűlik. Ugyanakkor a nyíl pozitívan töltődik, és eltolódik az elektrométer rúdjától (14.2. ábra, a).

Ha egy másik lemezt visz be a gömbbe, és először eltávolítja az elsőt, akkor a gömb és a rúd elektronjai kiszorulnak a lemezről, és feleslegben halmozódnak fel a nyílon. Ez azt eredményezi, hogy a nyíl eltér a rúdtól, és ugyanabban a szögben, mint az első kísérletben.

Ha mindkét lemezt leeresztettük a gömb belsejébe, egyáltalán nem észleljük a nyíl eltérését (14.2. ábra, b). Ez azt bizonyítja, hogy a lemezek töltései egyenlő nagyságúak és ellentétes előjelűek.

A testek villamosítása és megnyilvánulásai. A szintetikus szövetek súrlódása során jelentős villamosítás következik be. Ha száraz levegőn veszel le egy szintetikus anyagból készült inget, jellegzetes recsegő hangot hallhatsz. A súrlódó felületek feltöltött területei között apró szikrák ugrálnak.

A nyomdákban a papír a nyomtatás során felvillanyozódik, a lapok összetapadnak. Ennek megakadályozására speciális eszközöket használnak a töltés leürítésére. A szorosan érintkező testek villamosítását azonban néha alkalmazzák, például különféle elektromásoló berendezésekben stb.

Az elektromos töltés megmaradásának törvénye.

A lemezek villamosításával kapcsolatos tapasztalatok azt mutatják, hogy a súrlódásos villamosítás során a meglévő töltések újraeloszlása megy végbe a korábban semleges testek között. Az elektronok kis része egyik testből a másikba mozog. Ebben az esetben új részecskék nem jelennek meg, és a már meglévők sem tűnnek el.

Amikor a testeket felvillanyozzák, az elektromos töltés megmaradásának törvénye. Ez a törvény olyan rendszerre érvényes, amelybe a töltött részecskék kívülről nem jutnak be, és ahonnan nem távoznak, azaz elszigetelt rendszer.

Egy elszigetelt rendszerben az összes test töltéseinek algebrai összege megmarad.

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

ahol q 1, q 2 stb. az egyes töltött testek töltései.

A töltésmegmaradás törvényének mély értelme van. Ha a töltött elemi részecskék száma nem változik, akkor a töltésmegmaradási törvény teljesülése nyilvánvaló. De az elemi részecskék átalakulhatnak egymásba, megszülethetnek és eltűnhetnek, életet adva új részecskéknek.

A töltött részecskék azonban minden esetben csak párban születnek azonos nagyságú és ellentétes előjelű töltésekkel; A töltött részecskék is csak párban tűnnek el, semlegesekké alakulva. És ezekben az esetekben a töltések algebrai összege változatlan marad.

A töltés megmaradásának törvényének érvényességét megerősítik az elemi részecskék nagyszámú átalakulásának megfigyelései. Ez a törvény az elektromos töltés egyik legalapvetőbb tulajdonságát fejezi ki. A díjvisszatartás oka egyelőre ismeretlen.

1. oldal

Lehetetlen a töltés rövid, minden szempontból kielégítő definícióját adni. Megszoktuk, hogy érthető magyarázatokat találjunk olyan nagyon összetett képződményekre és folyamatokra, mint az atom, a folyadékkristályok, a molekulák sebesség szerinti eloszlása stb. De a legalapvetőbb, alapvető fogalmak, amelyek egyszerűbbekre oszthatók, és amelyek a mai tudomány szerint mentesek minden belső mechanizmustól, már nem magyarázhatók meg kielégítő módon. Főleg, ha a tárgyakat érzékszerveink nem közvetlenül érzékelik. Ezekre az alapvető fogalmakra utal az elektromos töltés.

Először próbáljuk meg kideríteni, hogy nem mi az elektromos töltés, hanem mi rejtőzik az állítás mögött: ennek a testnek vagy részecske elektromos töltése van.

Tudod, hogy minden test apró részecskékből épül fel, amelyek oszthatatlanok egyszerűbb (amennyire a tudomány jelenleg ismeri) részecskékre, amelyeket ezért eleminek neveznek. Minden elemi részecskének van tömege, és ennek köszönhetően vonzódnak egymáshoz. Az egyetemes gravitáció törvénye szerint a köztük lévő távolság növekedésével a vonzási erő viszonylag lassan csökken: fordítottan arányos a távolság négyzetével. Ezenkívül a legtöbb elemi részecske, bár nem mindegyik, képes kölcsönhatásba lépni egymással olyan erővel, amely szintén fordított arányban csökken a távolság négyzetével, de ez az erő nagyon sokszor nagyobb, mint a gravitációs erő. . Így az 1. ábrán sematikusan bemutatott hidrogénatomban az elektron a gravitációs vonzás erejénél 1039-szer nagyobb erővel vonzódik az atommaghoz (protonhoz).

A töltött részecskék közötti kölcsönhatásokat elektromágnesesnek nevezzük. Amikor azt mondjuk, hogy az elektronok és a protonok elektromosan töltöttek, ez azt jelenti, hogy képesek bizonyos típusú (elektromágneses) kölcsönhatásokra, és semmi többre. A részecskék töltésének hiánya azt jelenti, hogy nem észlel ilyen kölcsönhatásokat. Az elektromos töltés határozza meg az elektromágneses kölcsönhatások intenzitását, ahogy a tömeg határozza meg a gravitációs kölcsönhatások intenzitását. Az elektromos töltés az elemi részecskék második (a tömeg után) legfontosabb jellemzője, amely meghatározza viselkedésüket a környező világban.

Így

Elektromos töltés egy fizikai skaláris mennyiség, amely a részecskék vagy testek azon tulajdonságát jellemzi, hogy elektromágneses erőkölcsönhatásba lépnek.

Az elektromos töltést q vagy Q betűk jelölik.

Ahogyan a mechanikában gyakran használják az anyagi pont fogalmát, amely lehetővé teszi számos probléma megoldásának jelentős egyszerűsítését, a töltések kölcsönhatásának vizsgálatakor a ponttöltés fogalma hatékony. A ponttöltés olyan töltött test, amelynek méretei lényegesen kisebbek, mint az ettől a testtől a megfigyelési pont és más töltött testek távolsága. Különösen, ha két ponttöltés kölcsönhatásáról beszélnek, akkor feltételezik, hogy a két vizsgált töltött test közötti távolság lényegesen nagyobb, mint lineáris méreteik.

Egy elemi részecske elektromos töltése

A természetben vannak ellentétes előjelű töltésű részecskék. A proton töltését pozitívnak, az elektronét negatívnak nevezzük. A töltés pozitív előjele egy részecskén természetesen nem jelenti azt, hogy különleges előnyei vannak. A két előjelű töltések bevezetése egyszerűen kifejezi azt a tényt, hogy a töltött részecskék vonzzák és taszítják is. Ha a töltésjelek azonosak, a részecskék taszítják, ha pedig a töltésjelek eltérőek, akkor vonzanak.

Jelenleg nincs magyarázat a kétféle elektromos töltés létezésének okaira. Mindenesetre nem található alapvető különbség a pozitív és a negatív töltések között. Ha a részecskék elektromos töltéseinek jelei az ellenkezőjére változnának, akkor a természetben az elektromágneses kölcsönhatások természete nem változna.

A pozitív és negatív töltések nagyon jól kiegyensúlyozottak az Univerzumban. És ha az Univerzum véges, akkor a teljes elektromos töltése minden valószínűség szerint nulla.

A legfigyelemreméltóbb az, hogy az összes elemi részecske elektromos töltése szigorúan azonos nagyságú. Létezik egy minimális töltés, az úgynevezett elemi töltés, amellyel minden töltött elemi részecske rendelkezik. A töltés lehet pozitív, mint egy proton, vagy negatív, mint egy elektron, de a töltési modulus minden esetben azonos.

Lehetetlen a töltés egy részét elválasztani például egy elektrontól. Talán ez a legmeglepőbb. Egyetlen modern elmélet sem tudja megmagyarázni, hogy miért azonos az összes részecske töltése, és nem képes kiszámítani a minimális elektromos töltés értékét. Kísérletileg határozzák meg különféle kísérletek segítségével.

Az 1960-as években, miután az újonnan felfedezett elemi részecskék száma riasztóan növekedni kezdett, azt feltételezték, hogy minden erősen kölcsönható részecske összetett. Az alapvetőbb részecskéket kvarknak nevezték. A szembetűnő az volt, hogy a kvarkoknak tört elektromos töltéssel kell rendelkezniük: az elemi töltés 1/3-ával és 2/3-ával. Protonok és neutronok építéséhez kétféle kvark elegendő. És maximális számuk láthatóan nem haladja meg a hatot.

Az elektromos töltés mértékegysége

719. Az elektromos töltés megmaradásának törvénye

720. Különböző előjelű elektromos töltésű testek...

Vonzódnak egymáshoz.

721. Azonos, ellentétes töltésekkel q 1 = 4q és q 2 = -8q töltött fémgolyókat érintkezésbe hoztunk, és azonos távolságra távolítottak el egymástól. Mindegyik golyónak van töltete

q 1 = -2q és q 2 = -2q

723.Egy pozitív töltésű csepp (+2e) egy elektront veszített, amikor megvilágítják. A csepp töltése egyenlővé vált

724. Egyforma, q 1 = 4q, q 2 = - 8q és q 3 = - 2q töltéssel töltött fémgolyókat hoztunk érintkezésbe és távolítottak el egymástól azonos távolságra. Mindegyik golyónak van töltete

q 1 = -2q, q 2 = -2q és q 3 = -2q

725. Azonos q 1 = 5q és q 2 = 7q töltésű fémgolyókat hoztunk érintkezésbe és távolítottak el egymástól azonos távolságra, majd a második és harmadik q 3 = -2q töltésű golyót érintkezésbe hoztuk és elmozdítottuk. ugyanarra a távolságra. Mindegyik golyónak van töltete

q 1 = 6q, q 2 = 2q és q 3 = 2q

726. Azonos q 1 = - 5q és q 2 = 7q töltésű fémgolyókat hoztunk érintkezésbe és távolítottak el egymástól azonos távolságra, majd a második és harmadik q 3 = 5q töltésű golyót érintkezésbe hoztuk és elmozdítottuk. ugyanarra a távolságra. Mindegyik golyónak van töltete

q 1 = 1q, q 2 = 3q és q 3 = 3q

727. Négy egyforma fémgolyó van, q 1 = 5q, q 2 = 7q, q 3 = -3q és q 4 = -1q töltésekkel. Először a q 1 és q 2 (1. töltésrendszer) töltéseket hoztuk érintkezésbe és távolítottuk el egymástól azonos távolságra, majd a q 4 és q 3 (2. töltésrendszer) töltéseket hoztuk érintkezésbe. Ezután vettek egy-egy töltést az 1-es és a 2-es rendszerből, és érintkezésbe hozták őket, és ugyanarra a távolságra távolították el őket egymástól. Ennek a két golyónak töltése lesz

728. Négy egyforma fémgolyó van, q 1 = -1q, q 2 = 5q, q 3 = 3q és q 4 = -7q töltésekkel. Először a q 1 és q 2 (1 töltésrendszer) töltéseket hoztuk érintkezésbe és távolítottuk el egymástól azonos távolságra, majd a q 4 és q 3 töltéseket (2. töltésrendszer) hoztuk érintkezésbe. Ezután vettek egy-egy töltést az 1-es és a 2-es rendszerből, és érintkezésbe hozták őket, és ugyanarra a távolságra távolították el őket egymástól. Ennek a két golyónak töltése lesz

729.Egy atomnak pozitív töltése van

Mag.

730. Nyolc elektron mozog egy oxigénatom magja körül. Az oxigénatom magjában lévő protonok száma a

731.Az elektron elektromos töltése az

-1,6 · 10 -19 Cl.

732.A proton elektromos töltése az

1,6 · 10 -19 Cl.

733.A lítium atom magja 3 protont tartalmaz. Ha 3 elektron forog az atommag körül, akkor

Az atom elektromosan semleges.

734. A fluor atommagjában 19 részecske található, ebből 9 proton. A neutronok száma az atommagban és az elektronok száma a semleges fluoratomban

Neutronok és 9 elektron.

735. Ha bármely testben a protonok száma nagyobb, mint az elektronok száma, akkor a test egésze

Pozitív töltés.

736. Egy +3e pozitív töltésű csepp 2 elektront veszített a besugárzás során. A csepp töltése egyenlővé vált

8·10 -19 Cl.

737. Egy atomban lévő negatív töltés hordozza

Héj.

738.Ha egy oxigénatom pozitív ionná alakul, akkor az

Elveszett egy elektron.

739.Nagy tömegű

Negatív hidrogénion.

740. A súrlódás következtében egy üvegrúd felületéről 5·10 10 elektron távolodott el. Elektromos töltés pálcán

(e = -1,6 10 -19 C)

8·10 -9 Cl.

741.A súrlódás következtében az ebonit rúd 5·10 10 elektront kapott. Elektromos töltés pálcán

(e = -1,6 10 -19 C)

-8·10 -9 Cl.

742. Két pontszerű elektromos töltés Coulomb-kölcsönhatásának ereje, ha a távolság 2-szeresére csökken

4-szeresére nő.

743. Kétpontos elektromos töltések Coulomb-kölcsönhatásának ereje, ha a távolság négyszeresére csökken

16-szorosára fog növekedni.

744.Két pont elektromos töltés hat egymásra a Coulomb-törvény szerint 1N erővel. Ha a köztük lévő távolság 2-szeresére nő, akkor ezeknek a töltéseknek a Coulomb-kölcsönhatási ereje egyenlő lesz

745.Két ponttöltés 1N erővel hat egymásra. Ha az egyes töltések nagyságát 4-szeresére növeljük, akkor a Coulomb-kölcsönhatás erőssége egyenlő lesz

746. Két ponttöltés közötti kölcsönhatás ereje 25 N. Ha a köztük lévő távolság 5-szörösére csökken, akkor ezeknek a töltéseknek a kölcsönhatási ereje egyenlő lesz.

747. Két ponttöltés Coulomb-kölcsönhatásának ereje, ha a távolság 2-szeresére nő

4-szeresére csökken.

748. Kétpontos elektromos töltések Coulomb-kölcsönhatásának ereje, ha a távolság 4-szeresére nő

16-szorosára csökken.

749. Coulomb-törvény képlete

750. Ha 2 egyforma +q és +q töltésű fémgolyót érintkezésbe hozunk és egymástól azonos távolságra távolítunk el, akkor a kölcsönhatási erő modulusa

Nem fog változni.

751. Ha 2 egyforma +q és -q töltésű fémgolyó, a golyókat érintkezésbe hozzuk és azonos távolságra elmozdítjuk egymástól, akkor a kölcsönhatási erő

Egyenlő lesz 0-val.

752.Két töltés kölcsönhatásba lép a levegőben. Ha vízbe helyezzük őket (ε = 81), anélkül, hogy megváltoztatnánk a köztük lévő távolságot, akkor a Coulomb-kölcsönhatás ereje

81-szeresére csökken.

753. A levegőben egymástól 3 cm távolságra lévő két, egyenként 10 nC töltés közötti kölcsönhatási ereje egyenlő

()

754. 1 µC és 10 nC töltések kölcsönhatásba lépnek a levegőben 9 mN erővel távolról

()

755. Két egymástól 3·10 -8 cm távolságra lévő elektron egy erővel taszít ( ; e = -1,6 10 -19 C)

2,56·10 -9 É.

756. Ha a töltéstől való távolság 3-szorosára nő, az elektromos térerősség nő

9-szeresére csökken.

757. A térerősség egy ponton 300 N/C. Ha a töltés 1·10 -8 C, akkor a pont távolsága

()

758. Ha az elektromos teret létrehozó ponttöltéstől való távolság 5-szörösére nő, akkor az elektromos térerősség

25-szörösére csökken.

759.Egy ponttöltés térereje egy bizonyos pontban 4 N/C. Ha a töltéstől való távolság megkétszereződik, a feszültség egyenlő lesz

760.Adja meg az elektromos térerősség képletét általános esetben!

761.Az elektromos mezők szuperpozíciójának elvének matematikai jelölése

762.Adja meg a Q pontszerű elektromos töltés intenzitásának képletét!

763. Elektromos térerősség modulus azon a ponton, ahol a töltés található

1·10 -10 C egyenlő 10 V/m. A töltésre ható erő egyenlő

1,10 -9 É.

765. Ha egy 0,2 m sugarú fémgolyó felületén 4·10 -8 C-os töltés oszlik el, akkor a töltéssűrűség

2,5·10 -7 C/m2.

766.Függőleges irányú egyenletes elektromos térben 1·10 -9 g tömegű, 3,2·10-17 C töltésű porszem található. Ha egy porszemcse gravitációját kiegyenlíti az elektromos tér erőssége, akkor a térerősség egyenlő

3·10 5 N/Cl.

767. Egy 0,4 m oldalú négyzet három csúcsán azonos, egyenként 5·10 -9 C-os pozitív töltések találhatók. Keresse meg a feszültséget a negyedik csúcsban

() 540 N/Cl.

768. Ha két töltés 5,10 -9 és 6,10 -9 C, tehát 12,10 -4 N erővel taszítják, akkor egymástól távol vannak.

768. Ha egy ponttöltés modulját 2-szeresére, a töltés távolságát pedig 4-szeresére csökkentjük, akkor az elektromos térerősség egy adott pontban

8-szorosára fog növekedni.

Csökken.

770. Az elektrontöltés és a potenciál szorzatának van mérete

Energia.

771. Az elektromos tér A pontjában a potenciál 100 V, a B pontban a potenciál 200 V. Az elektromos térerők által végzett munka, amikor 5 mC töltést mozgatnak A pontból B pontba, egyenlő

-0,5 J.

772. Az E intenzitású és potenciálú elektromos tér pontjain elhelyezkedő +q töltésű és m tömegű részecske gyorsulása

773.Egy elektron egyenletes elektromos térben egy feszültségvonal mentén mozog egy nagy potenciállal rendelkező pontból egy kisebb potenciálú pontba. A sebessége az

Növekvő.

774.Az atom, amelynek a magjában egy proton van, egy elektront veszít. Ez létrehozza

Hidrogén ion.

775. Az a oldalú négyzet csúcsaiban elhelyezett négy pont pozitív töltés vákuumban elektromos teret hoz létre. A tér közepén lévő potenciál az

776. Ha egy ponttöltés távolsága háromszorosára csökken, akkor a térpotenciál

3-szorosára nő.

777. Amikor egy q pontszerű elektromos töltés 12 V potenciálkülönbségű pontok között mozog, akkor 3 J munka történik. Ebben az esetben a töltés elmozdul

778. A q töltést az elektrosztatikus mező egy pontjáról egy potenciállal rendelkező pontra mozgattuk. A következő képletek közül melyikkel:

1) 2) ; 3) költözési díjat találsz.

779. Egyenletes, 2 N/C erősségű elektromos térben 3 C-os töltés mozog a térvonalak mentén 0,5 m távolságra Az elektromos térerők által a töltés mozgatására végzett munka egyenlő

780. Az elektromos mezőt négy pont hozza létre, ellentétben az a oldalú négyzet csúcsaiban elhelyezett töltésekkel. Hasonló töltések helyezkednek el ellentétes csúcsokban. A tér közepén lévő potenciál az

781. Az azonos térvonalon egymástól 6 cm távolságra fekvő pontok közötti potenciálkülönbség 60 V. Ha a tér egyenletes, akkor erőssége

782.A potenciálkülönbség mértékegysége

1 V = 1 J/1 C.

783. Hagyja, hogy a töltés egyenletesen E = 2 V/m intenzitású térben mozogjon egy 0,2 m-es erővonal mentén.

U = 0,4 V.

784.Planck hipotézise szerint a teljesen fekete test energiát bocsát ki

Részletekben.

785. A fotonenergiát a képlet határozza meg

1. E = pс 2. E=hv/c 3. E=h 4. E=mc2. 5. E=hv. 6.E=hc/

1, 4, 5, 6.

786. Ha egy kvantum energiája megkétszereződött, akkor a sugárzás frekvenciája

2-szeresére nőtt.

787.Ha egy volfrámlemez felületére 6 eV energiájú fotonok esnek, akkor az általuk kiütött elektronok maximális mozgási energiája 1,5 eV. A minimális fotonenergia, amelynél a fotoelektromos hatás lehetséges, volfrám esetén egyenlő:

788. A következő állítás helyes:

1. A foton sebessége nagyobb, mint a fénysebesség.

2. A foton sebessége bármely anyagban kisebb, mint a fény sebessége.

3. A foton sebessége mindig egyenlő a fénysebességgel.

4. A foton sebessége nagyobb vagy egyenlő, mint a fénysebesség.

5. A foton sebessége bármely anyagban kisebb vagy egyenlő, mint a fénysebesség.

789.A sugárzási fotonoknak nagy impulzusuk van

Kék.

790. Amikor egy felhevült test hőmérséklete csökken, a maximális sugárzási intenzitás

©2015-2019 oldal
Minden jog a szerzőket illeti. Ez az oldal nem igényel szerzői jogot, de ingyenesen használható.
Az oldal létrehozásának dátuma: 2016-02-13

Körülbelül 1000 másodperctől (szabad neutron esetén) a másodperc elenyésző töredékéig (rezonanciák esetén 10-24-10-22 s).

Az elemi részecskék szerkezetét és viselkedését a részecskefizika vizsgálja.

Minden elemi részecskére vonatkozik az azonosság elve (az Univerzumban minden azonos típusú elemi részecske minden tulajdonságában teljesen azonos) és a hullám-részecske kettősség elve (minden elemi részecske egy de Broglie hullámnak felel meg).

Minden elemi részecske rendelkezik az interkonvertálhatóság tulajdonságával, ami kölcsönhatásuk következménye: erős, elektromágneses, gyenge, gravitációs. A részecskék kölcsönhatásai a részecskék és kollekcióik átalakulását idézik elő más részecskévé és gyűjteményükké, ha az ilyen átalakulást nem tiltják az energia, impulzus, impulzus, elektromos töltés, bariontöltés stb. megmaradásának törvényei.

Az elemi részecskék főbb jellemzői:élettartam, tömeg, spin, elektromos töltés, mágneses momentum, barion töltés, lepton töltés, furcsaság, izotóp spin, paritás, töltésparitás, G-paritás, CP-paritás.

Osztályozás

Életre szólóan

Stabil elemi részecskék azok a részecskék, amelyek szabad állapotban végtelenül hosszú élettartamúak (proton, elektron, neutrínó, foton és antirészecskéi).
Az instabil elemi részecskék olyan részecskék, amelyek véges idő alatt szabad állapotban más részecskékké bomlanak (minden többi részecske).

Súly szerint

Minden elemi részecskét két osztályra osztanak:

A tömeg nélküli részecskék nulla tömegű részecskék (foton, gluon).
Nem nulla tömegű részecskék (minden többi részecske).

A legnagyobb hátoldalon

Minden elemi részecskét két osztályra osztanak:

Az interakció típusa szerint

Az elemi részecskéket a következő csoportokra osztják:

Összetett részecskék

A hadronok olyan részecskék, amelyek minden típusú alapvető kölcsönhatásban részt vesznek. Kvarkokból állnak, és a következőkre oszlanak:
- A mezonok egész spinű hadronok, vagyis bozonok;
- A barionok félegész spinű hadronok, azaz fermionok. Ezek közé tartoznak különösen az atommagot alkotó részecskék - proton és neutron.

Fundamentális (szerkezet nélküli) részecskék

A leptonok olyan fermionok, amelyek 10–18 m nagyságrendű pontrészecskék formájúak, nem vesznek részt erős kölcsönhatásban. Az elektromágneses kölcsönhatásokban való részvételt kísérletileg csak töltött leptonok (elektronok, müonok, tau leptonok) esetében figyelték meg, neutrínók esetében nem. A leptonoknak 6 típusa ismert.
A kvarkok frakcionált töltésű részecskék, amelyek a hadronok részét képezik. Szabad állapotban nem figyelték meg őket (az ilyen megfigyelések hiányának magyarázatára egy elzárási mechanizmust javasoltak). A leptonokhoz hasonlóan 6 típusra oszthatók, és szerkezet nélkülinek tekintik, azonban a leptonokkal ellentétben erős kölcsönhatásokban vesznek részt.
A mérőbozonok olyan részecskék, amelyek cseréje révén kölcsönhatások jönnek létre:
- a foton elektromágneses kölcsönhatást hordozó részecske;
- nyolc gluon - olyan részecskék, amelyek az erős erőt hordozzák;
- három köztes vektorbozon W + , W− és Z 0, amelyek elviselik a gyenge interakciót;
- A graviton egy hipotetikus részecske, amely a gravitációs erőt hordozza. A gravitonok létezését, bár a gravitációs kölcsönhatás gyengesége miatt kísérletileg még nem igazolták, meglehetősen valószínűnek tartják; a graviton azonban nem szerepel az elemi részecskék standard modelljében.

Videó a témáról

Az elemi részecskék méretei

Az elemi részecskék sokfélesége ellenére méretük két csoportba sorolható. A hadronok mérete (mind a barionok, mind a mezonok) körülbelül 10-15 m, ami közel áll a bennük lévő kvarkok közötti átlagos távolsághoz. Az alapvető, szerkezet nélküli részecskék - mérőbozonok, kvarkok és leptonok - mérete a kísérleti hibán belül megfelel pontszerűségüknek (az átmérő felső határa kb. 10-18 m) lásd a magyarázatot). Ha a további kísérletekben ezeknek a részecskéknek a végső méretét nem fedezik fel, akkor ez arra utalhat, hogy a mérőbozonok, kvarkok és leptonok mérete közel van az alaphosszhoz (ami nagy valószínűséggel az 1,6 10 Planck-hossznak bizonyulhat) −35 m) .

Meg kell azonban jegyezni, hogy az elemi részecske mérete meglehetősen összetett fogalom, amely nem mindig áll összhangban a klasszikus fogalmakkal. Először is, a bizonytalanság elve nem teszi lehetővé a fizikai részecskék szigorú lokalizálását. A részecskét pontosan lokalizált kvantumállapotok szuperpozíciójaként ábrázoló hullámcsomag mindig véges dimenziókkal és bizonyos térszerkezettel rendelkezik, és a csomag méretei meglehetősen makroszkopikusak lehetnek - például egy elektron egy kísérletben két interferenciával. rések „érzi” az interferométer mindkét rését, makroszkopikus távolsággal elválasztva. Másodszor, egy fizikai részecske megváltoztatja a vákuum szerkezetét maga körül, létrehozva a rövid távú virtuális részecskék – fermion-antifermion párok (lásd Vákuumpolarizáció) és kölcsönhatásokat hordozó bozonok – „bevonatát”. Ennek a tartománynak a térbeli méretei a részecske töltéseitől és a közbenső bozonok tömegétől függenek (a hatalmas virtuális bozonok héjának sugara közel van a Compton-hullámhosszukhoz, ami viszont fordítottan arányos a bozonokkal tömeg). Így egy elektron sugara a neutrínók szempontjából (csak gyenge kölcsönhatás lehetséges közöttük) megközelítőleg megegyezik a W-bozonok Compton-hullámhosszával, ~3 × 10 -18 m, és a tartomány méreteivel. A hadron erős kölcsönhatását a legkönnyebb hadron, a pi-mezon (~10 -15 m) Compton hullámhossza határozza meg, amely itt kölcsönhatáshordozóként működik.

Történet

Kezdetben az „elemi részecske” kifejezés valami abszolút elemi dolgot jelentett, az anyag első téglát. Amikor azonban az 1950-es és 1960-as években több száz hasonló tulajdonságú hadront fedeztek fel, világossá vált, hogy a hadronoknak legalább van belső szabadságfoka, vagyis a szó szoros értelmében nem elemiek. Ez a gyanú később beigazolódott, amikor kiderült, hogy a hadronok kvarkokból állnak.

Így a fizikusok egy kicsit mélyebbre nyúltak az anyag szerkezetében: ma már a leptonokat és kvarkokat tartják az anyag legelemibb, pontszerű részeinek. Számukra (a mérőbozonokkal együtt) a „ alapvető részecskék".

Az 1980-as évek közepe óta aktívan kidolgozott húrelméletben azt feltételezik, hogy az elemi részecskék és kölcsönhatásaik a különösen kicsi „húrok” különféle rezgéseinek következményei.

Szabványos modell

Az elemi részecskék standard modellje 12 ízű fermiont, a hozzájuk tartozó antirészecskéket, valamint mérőbozonokat (fotonokat, gluonokat, W- És Z-bozonok), amelyek a részecskék közötti kölcsönhatásokat hordozzák, és a 2012-ben felfedezett Higgs-bozon, amely a részecskékben lévő tehetetlenségi tömeg jelenlétéért felelős. A Standard Modellt azonban nagyrészt átmeneti elméletnek tekintik, nem pedig valóban alapvetőnek, mivel nem tartalmazza a gravitációt, és több tucat szabad paramétert (részecsketömeget stb.) tartalmaz, amelyek értékei nem következnek közvetlenül az elméletből. az elmélet. Talán vannak olyan elemi részecskék, amelyeket a standard modell nem ír le – például a graviton (olyan részecske, amely feltételezhetően gravitációs erőket hordoz) vagy a közönséges részecskék szuperszimmetrikus partnerei. A modell összesen 61 részecskét ír le.

Fermions

A fermionok 12 íze 3 családra (generációra) oszlik, amelyek mindegyike 4 részecskét tartalmaz. Közülük hat kvark. A másik hat lepton, ebből három neutrínó, a maradék három pedig egységnyi negatív töltést hordoz: az elektron, a müon és a tau lepton.

Részecskék generációi

Első generáció	Második generáció	Harmadik generáció
Elektron: e−	Muon: μ −	Tau lepton: τ −
Elektron neutrínó: ν e	Muon neutrínó: ν μ	Tau neutrínó: ν τ (\displaystyle \nu _(\tau ))
u-quark ("fel"): u	c-quark ("elbűvölt"): c	t-kvark ("igaz"): t
d-kvark ("le"): d	s-quark ("furcsa"): s	b-kvark ("szép"): b

Antirészecskék

A fenti tizenkét részecskének megfelelő 12 fermionos antirészecske is található.

Antirészecskék

Első generáció	Második generáció	Harmadik generáció
pozitron: e+	Pozitív müon: μ +	Pozitív tau lepton: τ +
Elektron antineutrínó: ν ¯ e (\displaystyle (\bar (\nu ))_(e))	Muon antineutrínó: ν ¯ μ (\displaystyle (\bar (\nu ))_(\mu ))	Tau antineutrínó: ν ¯ τ (\displaystyle (\bar (\nu ))_(\tau ))
u-antik: u ¯ (\displaystyle (\bar (u)))	c-antik: c ¯ (\displaystyle (\bar (c)))	t-antik: t ¯ (\displaystyle (\bar (t)))
d-antik: d ¯ (\displaystyle (\bar (d)))	s-antik: s ¯ (\displaystyle (\bar (s)))	b-antik: b ¯ (\displaystyle (\bar (b)))

Kvarkok

Kvarkokat és antikvarkokat soha nem fedeztek fel szabad állapotban – ezt magyarázza a jelenség

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete