Как сделать отрицательный заряд на металле

Обновлено: 07.07.2024

Потрем кусочек эбонита о шерсть. Во время трения эбонит получает электроны, поэтому, заряжается отрицательно.

А шерсть электроны отдает, поэтому, заряжается положительно. Сколько электронов отдала шерсть, столько же получил эбонит.

Поэтому, заряды эбонита и шерсти равны по модулю, но имеют противоположные знаки.

После электризации трением одно тело содержит положительный заряд, другое – отрицательный. Заряды всегда численно равны.
После электризации соприкосновением заряды тел равны не всегда. Чем больше размеры тела, тем большую часть заряда оно получит.

Определение

Электризацией называется процесс разделения электрических зарядов и накопление их в определенных местах предметов и тел. Явление происходит в результате трения, соприкосновения тел или в результате электростатической индукции. Простыми словами, когда рядом расположен какой-то предмет, обладающий электрическим полем.

: в физике выделяют два рода зарядов – положительные и отрицательные, или протоны и электроны. Между ними возникает электрическое поле. Одноименные заряды притягиваются, а разноименные отталкиваются.

Явление наблюдается на источниках питания и не только. На диэлектриках накапливаются заряды, все видели это в опытах, иллюстрирующих явление с эбонитовыми и стеклянными палочками, которые демонстрировали на уроках физики в школе.

Изначально все атомы, из них состоит всё что нас окружает, электрически нейтральны. В результате явления электризации на поверхности предметов появляются положительные или отрицательные заряды. Напомним школьный опыт: если потереть эбонитовую палочку шерстяной тканью, после прекращения трения палочка останется заряженной. Тогда говорят, что тело электризовано.

Как распределяются заряды при соприкосновении

Возьмем два шара, имеющие одинаковые размеры. Один из шаров наэлектризуем, а второй оставим незаряженным. Если шары соприкоснутся, то заряд распределится поровну между двумя шарами (рис. 1).

Рис. 1. Если размеры совпадают, то при контакте тел между телами заряд распределяется на две равные части

Заменим теперь шар незаряженный шаром, имеющим большие размеры. При соприкосновении на большой шар перейдет большая часть заряда (рис. 2). То есть, заряд теперь распределяется не поровну.

Рис. 2. Когда размеры различаются, при контакте тел заряд между телами распределяется на неравные части

Заряд, полученный телом при соприкосновении, зависит от размеров тела. Чем больше размеры тела, тем большая часть заряда перейдет на него при соприкосновении.

Это свойство используется при заземлении. Земной шар имеет значительно большие размеры, по сравнению с телами, которые на нем находятся.

Передавая заряд земле, тело становится электрически нейтральным, потому, что на землю стекает почти весь заряд тела (рис. 3).

Рис. 3. Заземляя тело, мы передаем весь его заряд на земной шар

Примечание: Заземление – это передача избыточного заряда от тела к земле. Тела заземляют, соединяя с землей отрезком толстой проволоки, или кабеля. Заземление металлических корпусов электроприборов применяют для защиты людей от удара электрическим током.

Несколько случаев для контакта двух одинаковых тел удобно объяснить на примере решения задач.

Какие законы физики связаны с электризацией

Явление электризации связано с такими физическими законами как:

Закон Кулона. Описывает силу, с которой взаимодействуют заряды. Таким образом можно определить, как сильно наэлектризованные тела притягиваются друг к другу.
Закон сохранения заряда. В нём сказано, что алгебраическая сумма зарядов в замкнутой системе неизменна. Это говорит о том, что избыточные заряды на электризованных предметах не появляются из ниоткуда, а переходят с тела на тело.

Мы уже рассматривали эти законы, вы можете ознакомиться подробнее в соответствующих статьях, на которые мы сослались.

Три задачи о распределении заряда между двумя одинаковыми шарами

Распределение зарядов между двумя телами, имеющими одинаковые размеры, но различные заряды, просто показать на примерах решения задач.

Задача 1

Даны два одинаковых шара. Один шар имеет положительный заряд величиной 0,8 Кулона, а второй – отрицательный заряд 0,2 Кулона. Каким окажется заряд каждого шара после их соприкосновения?

Решение:

Шар, имеющий положительный заряд, обладает недостатком электронов.

При соприкосновении с ним отрицательно заряженного шара, избыток электронов с него полностью переходит на положительный шар, так, что компенсирует часть положительного заряда.

Общий заряд шаров имеет положительный знак и равен ( 0,8 Кл — 0,2 Кл ) = 0,6 Кл. Этот заряд перераспределится между шарами поровну, потому, что в условии сказано, что шары имеют одинаковые размеры.

Ответ:

После соприкосновения заряд каждого шара положительный и равен 0,3 Кл.

Задача 2

Даны два одинаковых шара. Один шар имеет положительный заряд величиной 0,3 Кулона, а второй – отрицательный заряд 0,7 Кулона. Каким окажется заряд каждого шара после их соприкосновения?

Решение:

Шар, имеющий положительный заряд, имеет недостаток электронов.

Часть электронов при соприкосновении переходит с отрицательного на положительный шар и компенсирует положительный заряд.

Общий заряд шаров имеет отрицательный знак и равен ( 0,7 Кл — 0,3 Кл ) = 0,4 Кл. Этот заряд перераспределится между шарами поровну, так как в условии сказано, что шары имеют одинаковые размеры.

Ответ:

После соприкосновения заряд каждого шара отрицательный и равен 0,2 Кл.

Задача 3

Даны два одинаковых шара. Один шар имеет положительный заряд величиной 0,3 Кулона, а второй – положительный заряд 0,7 Кулона. Каким окажется заряд каждого шара после их соприкосновения?

Решение:

Недостаток электронов больше у шара, имеющего больший положительный заряд. Поэтому при соприкосновении часть электронов с шара, имеющего меньший положительный заряд, перейдет на шар с большим положительным зарядом.

Общий заряд шаров имеет положительный знак и равен ( 0,7 Кл + 0,3 Кл ) = 1,0 Кл. Этот заряд перераспределится между шарами поровну, так как в условии сказано, что шары имеют одинаковые размеры.

Ответ:

После соприкосновения заряд каждого шара положительный и равен 0,5 Кл.

При контактировании тел выполняется закон сохранения заряда. Несколько случаев для двух тел одинаковых размеров записаны в виде таблицы 1.

Таблица 1. Распределение заряда при контакте двух тел, имеющих одинаковые размеры

Условия возникновения явления и способы передачи зарядов

Мы рассказали, как объясняется это явление в природе, а теперь давайте рассмотрим, как можно наэлектризовать тела. Сразу отметим, что выполнение всех условий необязательно – электризация может происходить по тем или иным причинам, разделим их на две основных группы:

Вторая группа — электризация влиянием, то есть явление наблюдается при воздействии на тело внешних сил, среди которых:

Это и есть основные виды электризации.

Выводы

Возьмем два одинаковых тела. Каждое тело имеет свой заряд. Будем прикасаться одним телом к другому.

Если заряды тел численно не равны и имеют различные знаки, то часть заряда компенсируется, а оставшаяся часть распределится между телами поровну. Когда же заряды имеют одинаковые знаки, то сумма зарядов распределятся поровну между телами.
В случае, если заряды тел численно равны и имеют различные знаки, то заряд компенсируется, после соприкосновения тела не будут иметь зарядов. А когда заряды имеют одинаковые знаки, то после контакта заряд каждого тела не изменится.

Ответы

Электрическое поле. Действие электрического поля на электрические заряды. Проводники и диэлектрики →

← Плавление и кристаллизация

Электризация тел. Два вида электрических зарядов. Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрического заряда

Электроскоп

Тела могут электризоваться не только путём трения. Получить заряд предмет может, если им коснуться другого заряженного предмета. Из металлической фольги можно сделать гильзу и подвесить её на шёлковой нити. Если к гильзе поднести наэлектризованный эбонит, то гильза вначале притянется к нему, но сразу же и оттолкнётся от палочки. То есть, при прикосновении к эбониту, гильза получила от него порцию отрицательного заряда. Это можно дополнительно проверить, если теперь поднести к заряженной отрицательно гильзе потёртую о шёлк стеклянную палочку – гильза сразу же притянется к стеклу с противоположным зарядом.

Подобные опыты наглядно демонстрируют, что предмет наэлектризован, то есть имеет избыточный электрический заряд. На этом явлении построена работа простейшего прибора – электроскопа, позволяющего наблюдать наличие заряда. С помощью электроскопа можно не только определить наличие электрического заряда, но и примерно определить его величину.

На рисунке внизу изображён простейший школьный электроскоп (прибор для обнаружения и измерения электрического заряда), в котором на пластмассовой оси закреплён металлический стержень с лепестками, и всё это находится в металлическом корпусе, который с двух сторон имеет остекление. Если поднести к незаряженному электроскопу заряженную эбонитовую палочку, то лепестки прибора разойдутся. Если к нему поднести ещё одно тело с зарядом того же знака, то лепестки электроскопа разойдутся ещё сильнее. Но если поднести к нему предмет, имеющий противоположный заряд, то угол между листочками станет меньше.

Таким образом, с помощью электроскопа можно понять, какой тип заряда несёт то или иное тело. По степени отклонения лепестков электроскопа можно оценить, стал ли его заряд больше или меньше, ведь чем больше заряд, переданный прибору, тем сильнее расходятся его лепестки. То есть электроскоп сильнее наэлектризован.

Действие электрического тока, некоторые факты об электричестве

Как правило, электрический переменный ток, наиболее распространенный в быту, оказывает на человеческий организм негативное влияние. Степень которого зависит от значения такой его характеристики, как сила тока:

При силе тока от 5 до 7 милиампер наблюдаются судороги в мышцах рук;
Токи с силой от 8 до 25 милиампер приводят к появлению болевых ощущений, нарушению дыхания;
Ток с силой 50-80 милиампер вызывает паралич дыхания и нарушение работы сердца;
Ток с силой свыше 80 милиампер вызывает остановку сердца и паралич дыхания.
Токи небольшой силы (до 1,5 милиампер) приводят к легкому дрожанию пальцев и не вызывают болевых ощущений.

Простые факты, как вырабатывается электричество

Чтобы добыть электричество из магнита от динамика, на него наматывают два медных провода. И два конца спаивают вместе, к оставшимся подсоединяют небольшую лампочку, светодиодную ленту. Для того, чтобы сделать источник питания для лампы накаливания на 220 В, нужно использовать более мощные и крупные магниты, толстые медные провода большого сечения. Самой древней батарейкой считается найденное при раскопках в Египте устройство, представляющее собой медный сосуд с вставленным в него железным стержнем, не касающимся стенок.

Что делать, если человека ударило током. Первая необходимая помощь пострадавшему человеку

Интересный опыт проводили при дворе короля Людовика. Для того чтобы показать, как вырабатывается и протекает электричество, сделали взаимосвязь с Лейденской банкой и строем солдат. Взявшиеся за руки солдаты при этом образовывали ни что иное, как первую в мире полноценную живую электрическую цепь; Из-за большого количества смертей от даров молний в Италии в XVIII веке во многих европейских странах появилась очень странная мода на шляпки и зонтики с громоотводами; В скандинавских странах главный, порой и единственный, источник электроэнергии – это гидроэлектростанции. Благодаря таким станциям, в этих государствах очень низкий уровень загрязнения атмосферы.

Электричество: как это работает?

Никогда не помешает знать то, как работает привычное нам всем электричество. Во-первых это очень познавательно, а во-вторых ,это немаловажно для не только для расширения кругозора,но и для обеспечения собственной безопасности в современном мире, где достаточно опасная электроэнергия встречается почти на каждом шагу.

Ув. участники и гости форума EnergyScience ru,
форум существует на общественных началах,
по возможности помогайте с оплатой хостинга,
спасибо!

Пополнен счёт форума:
01.01.22 -> 250,0 руб.

Заканчивается оплата хостинга, дней до блокировки: 39.

Отрицательная и положительная статика

Инициирование Врил реакции, которая является движущей силой положительного и отрицательного заряда к уничтожению / аннигиляции обоих.

Отрицательная и положительная статика

Немного вводной части про электростатику из источника: "Д.Джанколи. "Физика в двух томах" 1984 г. Том 2."

Электрический заряд.
Статическое электричество.

Термин "электричество" происходит от греческого слова "янтарь" - ελεκτρον.
Янтарь - это смола хвойных деревьев, которая в результате времени превратилась в камень. Было замечено, что если подвергнуть трению янтарь отрезком ткани, то он будет притягивать легкие предметы или бумагу. Это явление, которой мы сейчас называем статическим электричеством, можно также наблюдать, если натереть тканью палочку из эбонита или стекла или же просто пластмассовую линейку.

Пластмассовая линейка, которую хорошенько потерли бумажной салфеткой, притягивает мелкие кусочки бумаги (рис. 22.1). Разряды статического электричества вы могли наблюдать, расчесывая волосы или снимая с себя нейлоновую блузку или рубашку. Не исключено, что вы ощущали электрический удар, прикоснувшись к металлической дверной ручке после того, как встали с сиденья автомобиля или прошлись по синтетическому ковру. Во всех этих случаях объект приобретает электрический заряд благодаря трению; говорят, что происходит электризация трением. Все ли электрические заряды одинаковы или существуют различные их виды? Оказывается, существует два вида электрических зарядов, что можно доказать следующим простым опытом. Подвесим пластмассовую линейку за середину на нитке и хорошенько потрем ее куском ткани. Если теперь поднести к ней другую наэлектризованную линейку, мы обнаружим, что линейки отталкивают друг друга (рис. 22.2, а).

Точно так же, поднеся к одной наэлектризованной стеклянной палочке другую, мы будем наблюдать их отталкивание (рис. 22.2,6). Если же заряженный стеклянный стержень поднести к наэлектризованной пластмассовой линейке, они притянутся (рис. 22.2, в). Линейка, по-видимому, обладает зарядом иного вида, нежели стеклянная палочка.
Экспериментально установлено, что все заряженные объекты делятся на две категории: либо они притягиваются пластмассой и отталкиваются стеклом, либо, наоборот, отталкиваются пластмассой и притягиваются стеклом. Существуют, по-видимому, два вида зарядов, причем заряды одного и того же вида отталкиваются, а заряды разных видов притягиваются. Мы говорим, что одноименные заряды отталкиваются, а, разноименные притягиваются.

Суммарный электрический заряд, образующийся в результате любого процесса, равен нулю.

Электрические заряды в атомах.

Лишь в прошлом столетии стало ясно, что причина существования электрического заряда кроется в самих атомах. Позднее мы обсудим строение атома и развитие представлений о нем более подробно. Здесь же кратко остановимся на основных идеях, которые помогут нам лучше понять природу электричества. По современным представлениям атом (несколько упрощенно) состоит из тяжелого положительно заряженного ядра, окруженного одним или несколькими отрицательно заряженными электронами. В нормальном состоянии положительный и отрицательный заряды в атоме равны по величине, и атом в целом электрически нейтрален. Однако атом может терять или приобретать один или несколько электронов. Тогда его заряд будет положительным или отрицательным, и такой атом называют ионом.

В твердом теле ядра могут колебаться, оставаясь вблизи фиксированных положений, в то время как часть электронов движется совершенно свободно. Электризацию трением можно объяснить тем, что в различных веществах ядра удерживают электроны с различной силой. Когда пластмассовая линейка, которую натирают бумажной салфеткой, приобретает отрицательный заряд, это означает, что электроны в бумажной салфетке удерживаются слабее, чем в пластмассе, и часть их переходит с салфетки на линейку. Положительный заряд салфетки равен по величине отрицательному заряду, приобретенному линейкой.

Пусть имеются два металлических шара, один из которых сильно заряжен, а другой электрически нейтрален. Если мы соединим их, скажем, железным гвоздем, то незаряженный шар быстро приобретет электрический заряд. Если же мы одновременно коснемся обоих шаров деревянной палочкой или куском резины, то шар, не имевший заряда, останется незаряженным. Такие вещества, как железо, называют проводниками электричества; дерево же и резину называют непроводниками, или изоляторами.
Металлы обычно являются хорошими проводниками; большинство других веществ изоляторы (впрочем, и изоляторы чуть-чуть проводят электричество). Любопытно, что почти все природные материалы попадают в одну из этих двух резко различных категорий. Есть, однако, вещества (среди которых следует назвать кремний, германий и углерод), принадлежащие к промежуточной (но тоже резко обособленной) категории. Их называют полупроводниками. С точки зрения атомной теории электроны в изоляторах связаны с ядрами очень прочно, в то время как в проводниках многие электроны связаны очень слабо и могут свободно перемещаться внутри вещества. Когда положительно заряженный предмет подносится вплотную к проводнику или соприкасается с ним, свободные электроны быстро перемещаются к положительному заряду. Если же предмет заряжен отрицательно, то электроны, наоборот, стремятся удалиться от него. В полупроводниках свободных электронов очень мало, а в изоляторах они практически отсутствуют.

Индуцированный заряд.
Электроскоп.

Поднесем положительно заряженный металлический предмет к другому (нейтральному) металлическому предмету.

При соприкосновении свободные электроны нейтрального предмета притянутся к положительно заряженному и часть их перейдет на него. Поскольку теперь у второго предмета недостает некоторого числа электронов, заряженных отрицательно, он приобретает положительный заряд. Этот процесс называется электризацией за счет электропроводности. Приблизим теперь положительно заряженный предмет к нейтральному металлическому стержню, но так, чтобы они не соприкасались. Хотя электроны не покинут металлического стержня, они тем не менее переместятся в направлении заряженного предмета; на противоположном конце стержня возникнет положительный заряд (рис. 22.4). В таком случае говорят, что на концах металлического стержня индуцируется (или наводится) заряд. Разумеется, никаких новых зарядов не возникает: произошло просто разделение зарядов, в целом же стержень остался электрически нейтральным. Однако если бы мы теперь разрезали стержень поперек посредине, то получили бы два заряженных предмета - один с отрицательным зарядом, другой с положительным.

Сообщить металлическому предмету заряд можно также, соединив его проводом с землей (или, например, с водопроводной трубой, уходящей в землю), как показано на рис. 22.5, а. Предмет, как говорят, заземлен. Благодаря своим огромным размерам земля принимает и отдает электроны; она действует как резервуар заряда. Если поднести близко к металлу заряженный, скажем, отрицательно предмет, то свободные электроны металла будут отталкиваться и многие уйдут по проводу в землю (рис. 22.5,б). Металл окажется заряженным положительно. Если теперь отсоединить провод, на металле останется положительный наведенный заряд. Но если сделать это после того, как отрицательно заряженный предмет удален от металла, то все электроны успеют вернуться назад и металл останется электрически нейтральным. Для обнаружения электрического заряда используется электроскоп (или простой электрометр).

Как видно из рис. 22.6, он состоит из корпуса, внутри которого находятся два подвижных листочка, сделанных нередко из золота. (Иногда подвижным делается только один листочек.) Листочки укреплены на металлическом стержне, который изолирован от корпуса и заканчивается снаружи металлическим шариком. Если поднести заряженный предмет близко к шарику, в стержне происходит разделение зарядов (рис. 22.7, а), листочки оказываются одноименно заряженными и отталкиваются друг от друга, как показано на рисунке. Можно целиком зарядить стержень за счет электропроводности (рис. 22.7, б). В любом случае, чем больше заряд, тем сильнее расходятся листочки. Заметим, однако, что знак заряда таким способом определить невозможно: отрицательный заряд разведет листочки точно на такое же расстояние, как и равный ему по величине положительный заряд. И все же электроскоп можно использовать для определения знака заряда - для этого стержню надо сообщить предварительно, скажем, отрицательный заряд (рис. 22.8, а). Если теперь к шарику электроскопа поднести отрицательно заряженный предмет (рис. 22.8,6), то дополнительные электроны переместятся к листочкам и они раздвинутся сильнее. Наоборот, если к шарику поднести положительный заряд, то электроны переместятся от листочков и они сблизятся (рис. 22.8, в), так как их отрицательный заряд уменьшится. Электроскоп широко применялся на заре электротехники. На том же принципе при использовании электронных схем работают весьма чувствительные современные электрометры.

Из выше написанного можно сделать вывод что электричество это как минимум два состояния: положительная статика и отрицательная статика. Отрицательная статика , это легкие электрические заряды , которые отвечают за возникновения напряжения в контуре или на участке цепи. Положительная статика . это тяжелые электрические заряды , которые отвечают за возникновения тока в контуре или на участке цепи.

Обозначение как "легкие" и "тяжелые" заряды, это условное название, для простоты восприятия, на самом деле в природе это почти одинаковые электрические заряды, но имеющие небольшие отличия, вот как по поводу этого момента утверждал Д.Смит:

"Электроны (Электрические заряды) в естественном не ионном состоянии существуют парами. Когда произведен импульс для запуска процесса, один левозакрученный спин испускает электрическую энергию, а другой, правозакрученный спин – магнитную энергию. Один является более отрицательным, чем другой. Это далее предполагает, что, когда они воссоединяются, мы имеем Вольт x Амперы = Ватты, полезную электроэнергию. Результатом левого вращения (левосторонний спин) электронов является проявление электрической энергии, а результатом правого вращения (правосторонний спин) – магнитной энергии. При столкновении электроны излучают видимый свет и теплоту."

к месту будет процитировать мою переписку с Dynatron'ом по этому поводу:
Will: можешь объяснить, что хотел показать Д. Смит искря на пластины медную и алюминиевую?

Dynatron: алюминий лучше проводит +статику (магнитные заряды).
Dynatron: алюминиевая пластина всегда собирает плюсовые заряды.
Dynatron: если есть на поверхности пластины скин – слой.
Dynatron: если пульсирующая переменка на одной медной пластине, то на алюминиевой будет скапливаться плюсовая статика.
Will: то есть, есть + статика и - статика?
Will: + статика, образует ток?
Dynatron: так же и катушка создает пульсацию на антенне и на ней скапливаются плюсовые заряды. которые мы в конденсаторах утилизируем.
Dynatron: да статика + и статика - это две половинки электрона.
Dynatron: + статика, это ток.
Dynatron: - статика, это напряжение.
Dynatron: статику надо получить с избытком.
Will: + статика более тяжелая чем минус статика?
Dynatron: наоборот.
Dynatron: минусовые имеют заряд 0,7
Dynatron: плюсовые 0,5
Dynatron: вообще и те и те минусовые, просто те что 0.5 более плюсовые.
Will: по Д.Смиту более отрицательные и менее отрицательные
Dynatron: если они соединятся - получится электрон с излучением фотона.
Will: + статика. это реактивный ток, если брать LC контур?
Dynatron: да + это реактивный ток.
Dynatron: +статику необходимо собирать в конденсаторы, а потом резко разрядить.
Dynatron: ударно в первичную обмотку выходного транса.
Dynatron: получится торовый “бублик” в первичной обмотке.
Dynatron: на вторичной обмотке сгенерируется большое количество свободных зарядов, которые уже будет двигать обыкновенное поле.

Продолжим, как можно регистрировать отрицательную статику, в результате практических опытов выяснилось, что любой LC контур, который настроен в резонанс (то есть собственная частота LC-контура, образованная параметрами емкость-индуктивность) генерирует отрицательную статику, которая также принимает участие в формировании "реактивного тока в контуре".
Рассмотрим принципиальную схему:

На схеме в качестве преобразователя используется мостовая схема, в качестве драйверов для "полного моста" используются драйвера IR2110, в качестве задающего генератора TL494, а в качестве ключей - полевые транзисторы IRFP540.
Электрическая схема преобразователя выглядит так:

Генератор на TL494 позволяет регулировать частоту и ширину импульсов для подстройки под резонанс LC-контур.

В таком случает получается? что в LC-контуре при достижения условия резонанса мы получаем максимум тока, так как количество витков вторичной обмотки первого трансформатора и первичная обмотка второго трансформатора на ферритах, составляет 3 витка. а емкость в контуре достигает 18 мкф (9 конденсаторов по 2,2 мкф 400 в). Если взять один виток и пропустить его через участок магнитопровода там, где на втором трансформаторе есть первичная обмотка из трех витков, то именно в этой зоне будет максимум тока, то при замыкании этого витка мы получим короткозамкнутый виток и нагрев проводника.
Сопутствующие эксперименты можно посмотреть на этом видео:

Если рассмотреть процессы протекающие в преобразователе с точки зрения электростатической индукции. то получается следующее: если представить что порция энергии которую сообщает первичная обмотка преобразователя вторичной обмотке. которая состоит из 3 витков, в виде комплекса зарядов который состоит отдельно из положительного тяжелого магнитного заряда и отрицательного легкого электрического заряда, когда эти оба заряда вместе то они могут совершать работу в виде электрической мощности, а когда они отдельно друг от друга, то они совершают работу в виде работы поля (электромагнитного, которое и передает порцию энергии из первичной обмотки во вторичную).

А так как положительные магнитные заряды отвечают за ток, а отрицательные электрические заряды отвечают за напряжение, если учесть что вторичная обмотка преобразователя содержит мало витков, то во вторичный контур мы переносит порцию энергии с переизбытком тяжелых магнитных зарядов, и с недостатком отрицательных электрических зарядов, в таком случае этот переизбыток формирует нам ток на этих трех витках, но все равно в любом случае порция энергии с первичной обмотки преобразователя несет и какое то количество отрицательных электрических зарядов, что обеспечивает нам малый вольтаж на вторичной обмотке. Чтобы получить отрицательную статику нам необходимо максимально от сепарировать тяжелые магнитные положительные заряды, от легких отрицательных электрических зарядов, которые поступили на вторичную обмотку с порцией энергии выделившеюся с первичной обмотки. Задачу дополнительной сепарации решает контурные конденсаторы которые мы помещаем на вторичную обмотку.

То есть получается что на одном КЗ витке на втором трансформаторе мы будем иметь поле из тяжелых положительных магнитных зарядов, это прекрасно регистрируется на видео в опыте выше, а легкие отрицательные электрические заряды будут концентрироваться на контурных конденсаторах, в таком случае мы получаем сепарацию, разделение совмещенных легких и тяжелых зарядов от источника питания на отдельно легкие и отдельно тяжелые. Для чего это нужно, а для того чтобы привлечь из окружающего пространства либо из естественного фона Земли, легкие отрицательные электрические заряды не принадлежащие источнику питания, эти легкие заряды привлекаются из окружающего фона только в том случае если у нас в цепи есть положительные монополярные заряды (то есть от сепарированные тяжелые магнитные заряды источника питания от отрицательных легких электрических зарядов источника питания).

Утилизация привлеченных фоновых легких отрицательных электрических зарядов представлена на видео:

Схема опыта выглядит так:

В качестве съемного ВВ трансформатора использовался трансформатор на 1 ферритовом кольце проницаемостью 2500, количество слоев 4, проволокой 0,35 мм, каждый слой хорошо изолировался 2 слоя пищевой пленки и 1 слой скотча. искру которую мы можем наблюдать на выходе ВВ транса, потенциал который состоит из чистых фоновых отрицательных легких электрических зарядов, а бифиляр в токовом контуре служит в качестве дополнительно сепаратора, отделяющий остатки легких отрицательных электрических зарядов источника питания которые попали в токовый контур, сама бифилярная катушка греется, что говорит о том что она участвует в процессе сепарации. какие процессы при этом происходят скорее всего взаимодействие полей двух смежных витков намотки бифиляра и угнетения двух магнитных компонент.

Природа магнетизма.

Цитирую посты с странника по поводу темы "природы магнетизма", думаю будет интересно продолжить диалог в этом русле:

цитата:" Напряжение это винт, из электронов (?) или их общее вращающиеся поле выстроенное в цепочку из количества задействованных в участии этого процесса электронов (?), протекающих по поверхности проводника преимущественно с продольной составляющей. Ток - это плотность винта электронов или поле количества участвующих в процессе электронов (?) задействованных в объеме на отдельном участке цепи преимущественно с поперечной составляющей, то есть плотность этого винта. У электрона спин левого вращения, вот по этому и винт вокруг проводника тоже левого вращения, другими словами электричество это электронный левый винт с плотностью зависящей от количества участвующих в процессе электронов."

Опыты в рамках теории Атомистика

В видео представлена работа преобразователя с специфическим управлением ключей для выявления режима работы, при котором идет получения "тепловой энергии" , которая поступает из косвенного заземления через емкостное влияния питающего трансформатора с первичной обмотки и сети 220 в. в дальнейшем планируется использование нормального заземления и усиление выхода "тепловой энергии".

Магнитное поле

"Кто может описать механизм возникновения электродвижущей силы в проводнике, который движется в постоянном "магнитном поле"?
Итак, основная суть теории, это то, что классическое понимание что такое "магнитное поле" неверное и самого явления как "магнитного поля" нет, а есть дуальное состояния электрического поля, первое это "статичное", которое мы знаем и наблюдаем на обкладках конденсатора, и динамичное, которое мы называем магнитным. Эти умозаключения позволяют объяснить абсолютно все известные нам процессы связанные с электричеством.

Нам приходится буквально отлеплять одну от другой свежевыстиранные и доставаемые из сушилки вещи, или когда мы никак не можем привести в порядок наэлектризованные и буквально встающие дыбом волосы. А кто не пробовал подвесить воздушный шарик к потолку, после трения его о голову? Подобное притяжение и отталкивание является проявлением статического электричества. Подобные действия называются электризацией.

Статическое электричество объясняется существованием в природе электрического заряда. Заряд является неотъемлемым свойством элементарных частиц. Заряд, который возникает на стекле при трении его о шелк, условно называют положительным, а заряд, возникающий на эбоните при трении о шерсть, - отрицательным.

Рассмотрим атом. Атом состоит из ядра и, летающих вокруг него, электронов (на рисунке синие частицы). Ядро состоит из протонов (красные) и нейтронов (черные).

Носителем отрицательного заряда является электрон, положительного - протон. Нейтрон - нейтральная частица, не имеет заряда.

Величина элементарного заряда - электрона или протона, имеет постоянное значение и равна

Весь атом нейтрально заряжен, если количество протонов соответствует электронам. Что произойдет, если один электрон оторвется и улетит? У атома станет на один протон больше, то есть положительных частиц больше, чем отрицательных. Такой атом называют положительным ионом. А если присоединится один электрон лишний - получим отрицательный ион. Электроны, оторвавшись, могут не присоединятся, а некоторое время свободно перемещаться, создавая отрицательный заряд. Таким образом, в веществе свободными носителями заряда являются электроны, положительные ионы и отрицательные ионы.

Для того, чтобы имелся свободный протон, необходимо, чтобы разрушилось ядро, а это означает разрушение атома целиком. Такие способы получения электрического заряды мы рассматривать не будем.

Тело становится заряженным, когда оно содержит избыток одних или иных заряженных частиц (электронов, положительных или отрицательных ионов).

Величина заряда тела кратна элементарному заряду. Например, если в теле 25 свободных электронов, а остальные атомы являются нейтральными, то тело заряжено отрицательно и его заряд составляет . Элементарный заряд не делим - это свойство называется дискретностью

Одноименные заряды (два положительных или два отрицательных) отталкиваются, разноименные (положительный и отрицательный) - притягиваются

Точечный заряд - это материальная точка, которая имеет электрический заряд.

Закон сохранения электрического заряда

Замкнутая система тел в электричестве - это такая система тел, когда между внешними телами нет обмена электрическими зарядами.

Алгебраическая сумма электрических зарядов тел или частиц остается постоянной при любых процессах, происходящих в электрически замкнутой системе.

На рисунке пример закона сохранения электрического заряда. На первой картинке два тела разноименного заряда. На втором рисунке те же тела после соприкосновения. На третьем рисунке в электрически замкнутую систему внесли третье нейтральное тело и тела привели во взаимодействие друг с другом.

В каждой ситуации алгебраическая сумма заряда (с учетом знака заряда) остается постоянной.

Главное запомнить

1) Элементарный электрический заряд - электрон и протон
2) Величина элементарного заряда постоянна
3) Положительный и отрицательный заряды и их взаимодействие
4) Носителями свободных зарядов являются электроны, положительные ионы и отрицательные ионы
5) Электрический заряд дискретен
6) Закон сохранения электрического заряда

Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение электронов под действием электрического поля. Опыты показывают, что при протекании тока по металлическому проводнику переноса вещества не происходит, следовательно, ионы металла не принимают участия в переносе электрического заряда.

Наиболее убедительное доказательство электронной природы тока в металлах было получено в опытах с инерцией электронов. Идея таких опытов и первые качественные результаты (1913 г.) принадлежат русским физикам Л.И. Мандельштаму и Н.Д. Папалекси В 1916 году американский физик Р. Толмен и шотландский физик Б. Стюарт усовершенствовали методику этих опытов и выполнили количественные измерения, неопровержимо доказавшие, что ток в металлических проводниках обусловлен движением электронов.

Схема опыта Толмена и Стюарта показана на рис. 1.12.1. Катушка с большим числом витков тонкой проволоки приводилась в быстрое вращение вокруг своей оси. Концы катушки с помощью гибких проводов были присоединены к чувствительному баллистическому гальванометру Г. Раскрученная катушка резко тормозилась, и в цепи возникал кратковременных ток, обусловленный инерцией носителей заряда. Полный заряд, протекающий по цепи, измерялся по отбросу стрелки гальванометра.

Схема опыта Толмена и Стюарта

При торможении вращающейся катушки на каждый носитель заряда e действует тормозящая сила которая играет роль сторонней силы, то есть силы неэлектрического происхождения. Сторонняя сила, отнесенная к единице заряда, по определению является напряженностью E_ст поля сторонних сил:

Следовательно, в цепи при торможении катушки возникает электродвижущая сила , равная

где l – длина проволоки катушки. За время торможения катушки по цепи протечет заряд q, равный

Здесь I – мгновенное значение силы тока в катушке, R – полное сопротивление цепи, υ₀ – начальная линейная скорость проволоки.

Отсюда удельный заряд e / m свободных носителей тока в металлах равен:

Все величины, входящие в правую часть этого соотношения, можно измерить. На основании результатов опытов Толмена и Стюарта было установлено, что носители свободного заряда в металлах имеют отрицательный знак, а отношение заряда носителя к его массе близко к удельному заряду электрона, полученному из других опытов. Так было установлено, что носителями свободных зарядов в металлах являются электроны.

По современным данным модуль заряда электрона (элементарный заряд) равен

а его удельный заряд есть

Хорошая электропроводность металлов объясняется высокой концентрацией свободных электронов, равной по порядку величины числу атомов в единице объема.

Предположение о том, что за электрический ток в металлах ответственны электроны, возникло значительно раньше опытов Толмена и Стюарта. Еще в 1900 году немецкий ученый П. Друде на основании гипотезы о существовании свободных электронов в металлах создал электронную теорию проводимости металлов. Эта теория получила развитие в работах голландского физика Х. Лоренца и носит название классической электронной теории. Согласно этой теории, электроны в металлах ведут себя как электронный газ, во многом похожий на идеальный газ. Электронный газ заполняет пространство между ионами, образующими кристаллическую решетку металла (рис. 1.12.2).

Газ свободных электронов в кристаллической решетке металла. Показана траектория одного из электронов

Из-за взаимодействия с ионами электроны могут покинуть металл, лишь преодолев так называемый потенциальный барьер. Высота этого барьера называется работой выхода. При обычных (комнатных) температурах у электронов не хватает энергии для преодоления потенциального барьера.

Как ионы, образующие решетку, так и электроны участвуют в тепловом движении. Ионы совершают тепловые колебания вблизи положений равновесия – узлов кристаллической решетки. Свободные электроны движутся хаотично и при своем движении сталкиваются с ионами решетки. В результате таких столкновений устанавливается термодинамическое равновесие между электронным газом и решеткой. Согласно теории Друде–Лоренца, электроны обладают такой же средней энергией теплового движения, как и молекулы одноатомного идеального газа. Это позволяет оценить среднюю скорость теплового движения электронов по формулам молекулярно-кинетической теории. При комнатной температуре она оказывается примерно равной 10 5 м/с.

При наложении внешнего электрического поля в металлическом проводнике кроме теплового движения электронов возникает их упорядоченное движение (дрейф), то есть электрический ток. Среднюю скорость дрейфа можно оценить из следующих соображений. За интервал времени Δt через поперечное сечение S проводника пройдут все электроны, находившиеся в объеме

Число таких электронов равно , где n – средняя концентрация свободных электронов, примерно равная числу атомов в единице объема металлического проводника. Через сечение проводника за время Δt пройдет заряд Отсюда следует:

Концентрация n атомов в металлах составляет 10 28 –10 29 м –3 .

Оценка по этой формуле для металлического проводника сечением 1 мм 2 , по которому течет ток 10 А, дает для средней скорости упорядоченного движения электронов значение в пределах 0,6–6 мм/c. Таким образом,

средняя скорость упорядоченного движения электронов в металлических проводниках на много порядков меньше средней скорости их теплового движения

Рис. 1.12.3 дает представление о характере движения свободного электрона в кристаллической решетке.

Движение свободного электрона в кристаллической решетке: а – хаотическое движение электрона в кристаллической решетке металла; b – хаотическое движение с дрейфом, обусловленным электрическим полем. Масштабы дрейфа сильно преувеличены

Малая скорость дрейфа на противоречит опытному факту, что ток во всей цепи постоянного тока устанавливается практически мгновенно. Замыкание цепи вызывает распространение электрического поля со скоростью c = 3·10 8 м/с. Через время порядка l / c (l – длина цепи) вдоль цепи устанавливается стационарное распределение электрического поля и в ней начинается упорядоченное движение электронов.

В классической электронной теории металлов предполагается, что движение электронов подчиняется законам механики Ньютона. В этой теории пренебрегают взаимодействием электронов между собой, а их взаимодействие с положительными ионами сводят только к соударениям. Предполагается также, что при каждом соударении электрон передает решетке всю накопленную в электрическом поле энергию и поэтому после соударения он начинает движение с нулевой дрейфовой скоростью.

Несмотря на то, что все эти допущения являются весьма приближенными, классическая электронная теория качественно объясняет законы электрического тока в металлических проводниках.

Закон Ома. В промежутке между соударениями на электрон действует сила, равная по модулю eE, в результате чего он приобретает ускорение . Поэтому к концу свободного пробега дрейфовая скорость электрона равна

где τ – время свободного пробега, которое для упрощения расчетов предполагается одинаковым для всех электронов. Среднее значение скорости дрейфа равно половине максимального значения:

Рассмотрим проводник длины l и сечением S с концентрацией электронов n. Ток в проводнике может быть записан в виде:

где U = El – напряжение на концах проводника. Полученная формула выражает закон Ома для металлического проводника. Электрическое сопротивление проводника равно:

а удельное сопротивление ρ и удельная проводимость ν выражаются соотношениями:

Закон Джоуля-Ленца.

К концу свободного пробега электроны под действием поля приобретают кинетическую энергию

Согласно сделанным предположениям вся эта энергия при соударениях передается решетке и переходит в тепло.

За время Δt каждый электрон испытывает Δt / τ соударений. В проводнике сечением S и длины l имеется nSl электронов. Отсюда следует, что выделяемое в проводнике за время Δt тепло равно:

Это соотношение выражает закон Джоуля-Ленца.

Таким образом, классическая электронная теория объясняет существование электрического сопротивления металлов, законы Ома и Джоуля–Ленца. Однако в ряде вопросов классическая электронная теория приводит к выводам, находящимся в противоречии с опытом.

Эта теория не может, например, объяснить, почему молярная теплоемкость металлов, также как и молярная теплоемкость диэлектрических кристаллов, равна 3R, где R – универсальная газовая постоянная (закон Дюлонга и Пти, см. ч. I, § 3.10). Наличие свободных электронов на сказывается на величине теплоемкости металлов.

Классическая электронная теория не может также объяснить температурную зависимость удельного сопротивления металлов. Теория дает соотношение , в то время как из эксперимента получается зависимость ρ ~ T. Однако наиболее ярким примером расхождения теории и опытов является сверхпроводимость.

Зависимость удельного сопротивления ρ от абсолютной температуры T при низких температурах: a – нормальный металл; b – сверхпроводник

Вещества в сверхпроводящем состоянии обладают исключительными свойствами. Практически наиболее важным их них является способность длительное время (многие годы) поддерживать без затухания электрический ток, возбужденный в сверхпроводящей цепи.

Классическая электронная теория не способна объяснить явление сверхпроводимости. Объяснение механизма этого явления было дано только через 60 лет после его открытия на основе квантово-механических представлений.

Научный интерес к сверхпроводимости возрастал по мере открытия новых материалов с более высокими критическими температурами. Значительный шаг в этом направлении был сделан в 1986 году, когда было обнаружено, что у одного сложного керамического соединения T_кр = 35 K. Уже в следующем 1987 году физики сумели создать новую керамику с критической температурой 98 К, превышающей температуру жидкого азота (77 К). Явление перехода веществ в сверхпроводящее состояние при температурах, превышающих температуру кипения жидкого азота, было названо высокотемпературной сверхпроводимостью. В 1988 году было создано керамическое соединение на основе элементов Tl–Ca–Ba–Cu–O с критической температурой 125 К.

В настоящее время ведутся интенсивные работы по поиску новых веществ с еще более высокими значениями T_кр. Ученые надеятся получить вещество в сверхпроводящем состоянии при комнатной температуре. Если это произойдет, это будет настоящей революцией в науке, технике и вообще в жизни людей.

Следует отметить, что до настоящего времени механизм высокотемпературной сверхпроводимости керамических материалов до конца не выяснен.

Читайте также: