Elektrische Anklage ist eine physikalische Eigenschaft der Sache, die sie veranlasst, eine Kraft wenn in der Nähe von anderer elektrisch beladener Sache zu erfahren. Elektrische Anklage kommt in zwei Typen, genannt positiv und negativ. Zwei positiv beladene Substanzen oder Gegenstände, erfahren eine gegenseitige abstoßende Kraft, wie zwei negativ beladene Gegenstände tun. Positiv beladene Gegenstände und negativ beladene Gegenstände erfahren eine attraktive Kraft. Die SI-Einheit der elektrischen Anklage ist die Ampere-Sekunde (C), obwohl in der Elektrotechnik es auch üblich ist, die Amperestunde (Ah) zu verwenden. Die Studie dessen, wie beladene Substanzen aufeinander wirken, ist klassische Elektrodynamik, die genau ist, insofern als Quant-Effekten ignoriert werden können.

Die elektrische Anklage ist ein grundsätzliches erhaltenes Eigentum von einigen subatomaren Partikeln, das ihre elektromagnetische Wechselwirkung bestimmt. Elektrisch beladene Sache ist unter Einfluss, und, erzeugt elektromagnetische Felder. Die Wechselwirkung zwischen einer bewegenden Anklage und einem elektromagnetischen Feld ist die Quelle der elektromagnetischen Kraft, die eine der vier grundsätzlichen Kräfte ist (Siehe auch: magnetisches Feld).

Experimente des zwanzigsten Jahrhunderts haben demonstriert, dass elektrische Anklage gequantelt wird; d. h. es kommt in Vielfachen von individuellen kleinen Einheiten genannt die elementare Anklage, e, ungefähr gleich dem (abgesehen von Partikeln genannt Quarke, die Anklagen haben, die Vielfachen von ⅓e sind). Das Proton hat eine Anklage von e, und das Elektron hat eine Anklage von e. Die Studie von beladenen Partikeln, und wie ihre Wechselwirkungen durch Fotonen vermittelt werden, ist Quant-Elektrodynamik.

Übersicht

Anklage ist das grundsätzliche Eigentum von Formen der Sache, die elektrostatische Anziehungskraft oder Repulsion in Gegenwart von anderer Sache ausstellen.

Elektrische Anklage ist ein charakteristisches Eigentum von vielen subatomaren Partikeln. Die Anklagen von freistehenden Partikeln sind Vielfachen der ganzen Zahl der elementaren Anklage e; wir sagen, dass elektrische Anklage gequantelt wird. Michael Faraday, in seinen Elektrolyse-Experimenten, war erst, um die getrennte Natur der elektrischen Anklage zu bemerken. Das Ölfall-Experiment von Robert Millikan hat diese Tatsache direkt demonstriert, und hat die elementare Anklage gemessen.

Durch die Tagung ist die Anklage eines Elektrons 1, während dieses eines Protons +1 ist. Beladene Partikeln, deren Anklagen dasselbe Zeichen haben, treiben einander zurück, und Partikeln, deren Anklagen verschiedene Zeichen haben, ziehen an. Das Gesetz der Ampere-Sekunde misst die elektrostatische Kraft zwischen zwei Partikeln durch das Erklären, dass die Kraft zum Produkt ihrer Anklagen proportional, und zum Quadrat der Entfernung zwischen ihnen umgekehrt proportional ist.

Die Anklage eines Antiteilchens kommt der der entsprechenden Partikel, aber mit dem entgegengesetzten Zeichen gleich. Quarke haben Bruchanklagen entweder von  oder von +, aber freistehende Quarke sind nie beobachtet worden (der theoretische Grund für diese Tatsache ist asymptotische Freiheit).

Die elektrische Anklage eines makroskopischen Gegenstands ist die Summe der elektrischen Anklagen der Partikeln, die es zusammensetzen. Diese Anklage ist häufig klein, weil Sache aus Atomen gemacht wird, und Atome normalerweise gleiche Anzahlen von Protonen und Elektronen haben, in welchem Fall sich ihre Anklagen aufheben, eine Nettoanklage der Null nachgebend, so das Atom neutral machend.

Ein Ion ist ein Atom (oder Gruppe von Atomen), der ein oder mehr Elektronen verloren hat, ihm eine positive Nettoanklage (cation) gebend, oder das ein oder mehr Elektronen gewonnen hat, ihm eine negative Nettoanklage (Anion) gebend. Ionen von Monatomic werden von einzelnen Atomen gebildet, während Polyatomionen von zwei oder mehr Atomen gebildet werden, die in jedem Fall zusammengebunden worden sind, der ein Ion mit einer positiven oder negativen Nettoanklage nachgibt.

Während der Bildung von makroskopischen Gegenständen gewöhnlich werden sich die konstituierenden Atome und Ionen auf solcher Art und Weise verbinden, dass sie Strukturen bilden, die aus neutralen ionischen zu neutralen Atomen elektrisch gebundenen Zusammensetzungen zusammengesetzt sind. So neigen makroskopische Gegenstände dazu, neutrale gesamte aber makroskopische Gegenstände zu sein, sind neutral selten vollkommen Netto-.

Es gibt Zeiten, wenn makroskopische Gegenstände Ionen enthalten, die überall im Material starr verteilt sind, das im Platz gebunden ist, eine gesamte negative oder positive Nettoanklage dem Gegenstand gebend. Außerdem können makroskopische aus leitenden Elementen gemachte Gegenstände, mehr oder weniger leicht (abhängig von Element) übernehmen oder geben Elektronen ab, und erhalten dann eine positive oder negative Nettoanklage unbestimmt aufrecht. Wenn die elektrische Nettoanklage eines Gegenstands Nichtnull und unbeweglich ist, ist das Phänomen als statische Elektrizität bekannt. Das kann durch die Reibung zwei unterschiedlicher Materialien zusammen, wie Reibung des Bernsteins mit dem Pelz oder Glases mit Seide leicht erzeugt werden. Auf diese Weise können nichtleitende Materialien zu einem bedeutenden Grad entweder positiv oder negativ beladen werden. Von einem Material genommene Anklage wird zum anderen Material bewegt, eine entgegengesetzte Anklage desselben Umfangs hinten verlassend. Das Gesetz der Bewahrung der Anklage gilt immer, den Gegenstand gebend, von dem eine negative Anklage eine positive Anklage desselben Umfangs, und umgekehrt genommen worden ist.

Selbst wenn eine Nettoanklage eines Gegenstands Null ist, kann Anklage ungleichförmig im Gegenstand verteilt werden (z.B, wegen eines elektromagnetischen Außenfeldes, oder hat polare Moleküle gebunden). In solchen Fällen, wie man sagt, wird der Gegenstand polarisiert. Die Anklage wegen der Polarisation ist als bestimmte Anklage bekannt, während die Anklage auf einem Gegenstand, der durch Elektronen erzeugt ist, die gewonnen oder von der Außenseite des Gegenstands verloren sind, freie Anklage genannt wird. Die Bewegung von Elektronen in leitenden Metallen in einer spezifischen Richtung ist als elektrischer Strom bekannt.

Einheiten

Die SI-Einheit der Menge der elektrischen Anklage ist die Ampere-Sekunde, die zu ungefähr gleichwertig ist (e, ist die Anklage eines Protons). Folglich ist die Anklage eines Elektrons ungefähr. Die Ampere-Sekunde wird als die Menge der Anklage definiert, die die böse Abteilung eines elektrischen Leiters durchgeführt hat, der ein Ampere innerhalb einer Sekunde trägt. Das Symbol Q wird häufig verwendet, um eine Menge der Elektrizität oder Anklage anzuzeigen. Die Menge der elektrischen Anklage kann mit einem electrometer direkt gemessen, oder indirekt mit einem ballistischen Galvanometer gemessen werden.

Nach der Entdeckung des gequantelten Charakters der Anklage 1891 hat George Stoney die Einheit 'Elektron' für diese grundsätzliche Einheit der elektrischen Anklage vorgeschlagen. Das war vor der Entdeckung der Partikel durch J.J. Thomson 1897. Die Einheit wird heute als namenlos, gekennzeichnet als "elementare Anklage", "grundsätzliche Einheit der Anklage", oder einfach als "e" behandelt. Ein Maß der Anklage sollte ein Vielfache der elementaren Anklage e sein, selbst wenn an großen Skalen Anklage scheint, sich als eine echte Menge zu benehmen. In einigen Zusammenhängen ist es bedeutungsvoll, um von Bruchteilen einer Anklage zu sprechen; zum Beispiel in der Aufladung eines Kondensators, oder in der Bruchquant-Saal-Wirkung.

Geschichte

Wie berichtet, durch den alten griechischen Philosophen Thales von Miletus ungefähr 600 v. Chr. konnte Anklage (oder Elektrizität) durch die Reibung des Pelzes auf verschiedenen Substanzen wie Bernstein angesammelt werden. Die Griechen haben bemerkt, dass die beladenen Bernsteinknöpfe leichte Gegenstände wie Haar anziehen konnten. Sie haben auch bemerkt, dass, wenn sie den Bernstein lange genug gerieben haben, sie sogar veranlassen konnten, dass ein elektrischer Funken gesprungen ist. Dieses Eigentum ist auf die triboelectric Wirkung zurückzuführen.

1600 ist der englische Wissenschaftler William Gilbert zum Thema in De Magnete zurückgekehrt, und hat das Neue lateinische Wort electricus von  (elektron), das griechische Wort für "den Bernstein" ins Leben gerufen, der bald die englischen Wörter "elektrisch" und "Elektrizität" verursacht hat. Ihm wurde 1660 von Otto von Guericke gefolgt, der erfunden hat, was wahrscheinlich der erste elektrostatische Generator war. Andere europäische Pioniere waren Robert Boyle, der 1675 festgestellt hat, dass elektrische Anziehungskraft und Repulsion über ein Vakuum handeln können; Stephen Gray, wer 1729 Verschlusssachen als Leiter und Isolatoren; und C. F. du Fay, die 1733 vorgeschlagen hat, dass Elektrizität in zwei Varianten kommt, die einander annullieren, und hat das in Bezug auf eine Zwei-Flüssigkeiten-Theorie ausgedrückt. Als Glas mit Seide gerieben wurde, hat du Fay gesagt, dass das Glas wegen der Glaselektrizität angeklagt wurde, und, als Bernstein mit dem Pelz gerieben wurde, wie man sagte, wurde der Bernstein wegen der harzhaltigen Elektrizität angeklagt. 1839 hat Michael Faraday gezeigt, dass die offenbare Abteilung zwischen der statischen Elektrizität, aktuellen Elektrizität und bioelectricity falsch war, und alle eine Folge des Verhaltens einer einzelnen Art der Elektrizität waren, die in der entgegengesetzten Widersprüchlichkeit erscheint. Es ist willkürlich, welche Widersprüchlichkeit positiv genannt wird, und der negativ genannt wird. Positive Anklage kann als die Anklage definiert werden, die auf einer Glasstange verlassen ist, mit Seide gerieben.

Einer der ersten Experten auf der Elektrizität war im 18. Jahrhundert Benjamin Franklin, der zu Gunsten von einer Ein-Flüssigkeit-Theorie der Elektrizität gestritten hat. Franklin hat sich Elektrizität als seiend ein Typ der unsichtbaren flüssigen Gegenwart in der ganzen Sache vorgestellt; zum Beispiel hat er geglaubt, dass es das Glas in einem Glas von Leyden war, das die angesammelte Anklage gehalten hat. Er hat dieses reibende Isolieren postuliert Oberflächen haben zusammen diese Flüssigkeit veranlasst, Position zu ändern, und dass ein Fluss dieser Flüssigkeit einen elektrischen Strom einsetzt. Er hat auch das postuliert, als Sache zu wenig von der Flüssigkeit enthalten hat, wurde es "negativ" beladen, und als es ein Übermaß hatte, wurde es "positiv" beladen. Aus einem Grund, der nicht registriert wurde, hat er den Begriff "positiver" mit der Glaselektrizität und "negativ" mit der harzhaltigen Elektrizität identifiziert. William Watson hat dieselbe Erklärung in ungefähr derselben Zeit erreicht.

Statische Elektrizität und elektrischer Strom

Statische Elektrizität und elektrischer Strom sind zwei getrennte Phänomene, sowohl das Beteiligen der elektrischen Anklage, als auch können gleichzeitig in demselben Gegenstand vorkommen. Statische Elektrizität ist eine Verweisung auf die elektrische Anklage eines Gegenstands und der zusammenhängenden elektrostatischen Entladung, wenn zwei Gegenstände zusammengebracht werden, die nicht am Gleichgewicht sind. Eine elektrostatische Entladung schafft eine Änderung in der Anklage von jedem der zwei Gegenstände. Im Gegensatz ist elektrischer Strom der Fluss der elektrischen Anklage durch einen Gegenstand, der keinen Nettoverlust oder Gewinn der elektrischen Anklage erzeugt. Obwohl Anklage-Flüsse zwischen zwei Gegenständen während einer elektrostatischen Entladung, Zeit für den aufrechtzuerhaltenden Strom zu kurz ist.

Elektrifizierung durch die Reibung

Experiment I

Lassen Sie ein Stück des Glases und ein Stück von Harz, keines von dem, irgendwelche elektrischen Eigenschaften ausstellend, zusammen gerieben und mit den geriebenen Oberflächen im Kontakt verlassen werden. Sie werden noch keine elektrischen Eigenschaften ausstellen. Lassen Sie sie getrennt werden. Sie werden jetzt einander anziehen.

Wenn ein zweites Stück des Glases mit einem zweiten Stück von Harz gerieben wird, und wenn das Stück dann getrennt und in der Nachbarschaft der ehemaligen Stücke des Glases und Harzes aufgehoben wird, kann es beobachtet werden:

1. dass die zwei Stücke des Glases einander zurücktreiben.
2. dass jedes Stück des Glases jedes Stück von Harz anzieht.
3. dass die zwei Stücke von Harz einander zurücktreiben.

Diese Phänomene der Anziehungskraft und Repulsion werden elektrische Phänomene genannt, und, wie man sagt, werden die Körper, die sie ausstellen, 'elektrisiert', oder werden wegen der Elektrizität 'angeklagt'.

Körper können auf viele andere Weisen, sowie durch die Reibung elektrisiert werden.

Die elektrischen Eigenschaften der zwei Stücke des Glases sind einander, aber gegenüber denjenigen der zwei Stücke von Harz ähnlich: Das Glas zieht an, was das Harz zurücktreibt und zurücktreibt, was das Harz anzieht.

Wenn sich ein Körper, der auf Weise überhaupt elektrisiert ist, benimmt, wie das Glas tut, d. h. wenn es das Glas zurücktreibt und das Harz anzieht, wie man sagt, wird der Körper 'gläsern' elektrisiert, und wenn es das Glas anzieht und das Harz zurücktreibt, wie man sagt, wird es 'harzhaltig' elektrisiert. Wie man findet, werden alle elektrisierten Körper entweder gläsern oder harzhaltig elektrisiert.

Es ist die feststehende Tagung der wissenschaftlichen Gemeinschaft, die Glaselektrifizierung als positiv, und die harzhaltige Elektrifizierung als negativ zu definieren. Die genau entgegengesetzten Eigenschaften der zwei Arten der Elektrifizierung rechtfertigen unser Anzeigen von ihnen durch entgegengesetzte Zeichen, aber die Anwendung des positiven Zeichens zu einem aber nicht zur anderen Art muss als Angelegenheit für die willkürliche Tagung betrachtet werden, gerade als es eine Sache der Tagung im mathematischen Diagramm ist, um positive Entfernungen zur rechten Hand zu rechnen.

Keine Kraft, entweder der Anziehungskraft oder der Repulsion, kann zwischen einem elektrisierten Körper und einem nicht elektrisierten Körper beobachtet werden.

Wir wissen jetzt, dass das Modell von Franklin/Watson im Wesentlichen richtig war. Es gibt nur eine Art der elektrischen Anklage, und nur eine Variable ist erforderlich, den Betrag der Anklage nachzugehen. Andererseits ist gerade das Wissen der Anklage nicht eine ganze Beschreibung der Situation. Sache wird aus mehreren Arten elektrisch beladener Partikeln zusammengesetzt, und diese Partikeln haben viele Eigenschaften, stürmen nicht nur.

Die allgemeinsten Anklage-Transportunternehmen sind das positiv beladene Proton und das negativ beladene Elektron. Die Bewegung von einigen dieser beladenen Partikeln setzt einen elektrischen Strom ein. In vielen Situationen genügt es, um vom herkömmlichen Strom ohne Rücksicht darauf zu sprechen, ob es durch positive Anklagen getragen wird, die sich in der Richtung auf den herkömmlichen Strom und/oder durch negative Anklagen bewegen, die sich in der entgegengesetzten Richtung bewegen. Dieser makroskopische Gesichtspunkt ist eine Annäherung, die elektromagnetische Konzepte und Berechnungen vereinfacht.

Am äußersten Gegenteil, wenn man auf die mikroskopische Situation schaut, sieht man, dass es viele Weisen gibt, einen elektrischen Strom zu tragen, einschließlich: ein Fluss von Elektronen; ein Fluss von Elektron"Löchern", die wie positive Partikeln handeln; und sowohl negative als auch positive Partikeln (Ionen oder andere beladene Partikeln), in entgegengesetzten Richtungen in einer elektrolytischen Lösung oder einem Plasma fließend).

Hüten Sie sich davor im allgemeinen und wichtigen Fall von metallischen Leitungen, die Richtung des herkömmlichen Stroms ist gegenüber der Antrieb-Geschwindigkeit der wirklichen Anklage-Transportunternehmen, d. h., die Elektronen. Das ist eine Quelle der Verwirrung für Anfänger.

Eigenschaften

Beiseite von den Eigenschaften, die in Artikeln über den Elektromagnetismus beschrieben sind, ist Anklage ein relativistischer invariant. Das bedeutet, dass jede Partikel, die Anklage Q hat, egal wie schnell es geht, immer Anklage Q hat. Dieses Eigentum ist durch die Vertretung experimentell nachgeprüft worden, dass die Anklage eines Helium-Kerns (zwei Protone und zwei Neutronen gebunden zusammen in einem Kern und sich mit hohen Geschwindigkeiten bewegend), dasselbe als zwei Kerne des schweren Wasserstoffs ist (ein Proton und ein Neutron gebunden zusammen, aber sich viel langsamer bewegend, als sie würden, wenn sie in einem Helium-Kern waren).

Bewahrung der elektrischen Anklage

Die elektrische Gesamtanklage eines isolierten Systems bleibt unveränderlich unabhängig von Änderungen innerhalb des Systems selbst. Dieses Gesetz ist zu allen Prozessen innewohnend, die der Physik bekannt sind, und kann in einer lokalen Form vom Maß invariance der Welle-Funktion abgeleitet werden. Die Bewahrung der Anklage läuft auf die mit der Anklage aktuelle Kontinuitätsgleichung hinaus. Mehr allgemein die verantwortliche Nettoänderung ist Dichte ρ innerhalb eines Volumens der Integration V dem Gebiet gleich, das über die aktuelle Dichte J durch die geschlossene Oberfläche S = V integriert ist, der der Reihe nach dem Nettostrom I gleich ist:

So gibt die Bewahrung der elektrischen Anklage, wie ausgedrückt, durch die Kontinuitätsgleichung, das Ergebnis:

Die Anklage übertragen inzwischen t und t wird durch die Integrierung beider Seiten erhalten:

wo ich der äußere Nettostrom durch eine geschlossene Oberfläche bin und Q die elektrische Anklage ist, die innerhalb des durch die Oberfläche definierten Volumens enthalten ist.

Siehe auch

• Anklage (Physik)
• Anklage-Bewahrung
• Aktuelle Dichte
• Elektrisches Feld
• Elektrizität
• Elektrostatische Entladung
• Elementare Anklage
• Menge der Elektrizität
• SI-Elektromagnetismus-Einheiten
• Statische Elektrizität

Außenverbindungen

• Wie schnell verfällt eine Anklage?
• Wissenschaftshilfe: Elektrostatische Anklage Leicht verstehbare Seite auf der elektrostatischen Anklage.