Die elementare Anklage, gewöhnlich angezeigt als e, ist die elektrische Anklage, die durch ein einzelnes Proton, oder gleichwertig, die Ablehnung (Gegenteil) der elektrischen durch ein einzelnes Elektron getragenen Anklage getragen ist. Diese elementare Anklage ist eine grundsätzliche physische Konstante. Um Verwirrung über sein Zeichen zu vermeiden, wird e manchmal die elementare positive Anklage genannt. Diese Anklage hat einen gemessenen Wert ungefähr Im cgs System, e ist.

Elementare Anklage als eine Einheit

In einigen natürlichen Einheitssystemen, wie das System von Atomeinheiten, fungiert e als die Einheit der elektrischen Anklage, die e ist, ist 1 e in jenen Einheitssystemen gleich. Der Gebrauch der elementaren Anklage als eine Einheit wurde von George Johnstone Stoney 1874 für das erste System von natürlichen Einheiten, genannt Einheiten von Stoney gefördert. Später hat er das Namenelektron für diese Einheit vorgeschlagen. Zurzeit wurde die Partikel, die wir jetzt das Elektron nennen, noch nicht entdeckt und der Unterschied zwischen dem Partikel-Elektron, und die Einheit des Anklage-Elektrons wurde noch verschmiert. Später wurde das Namenelektron der Partikel zugeteilt, und die Einheit der Anklage hat e seinen Namen verloren. Jedoch erinnert die Einheit der Energie electronvolt uns daran, dass die elementare Anklage einmal Elektron genannt wurde.

Der Umfang der elementaren Anklage wurde zuerst im bekannten Ölfall-Experiment von Robert A. Millikan 1909 gemessen.

Quantization

Anklage quantization ist der Grundsatz, dass die Anklage jedes Gegenstands eine ganze Zahl ist, die der elementaren Anklage e vielfach ist. So, z.B, kann eine Anklage eines Gegenstands genau 0 e, oder genau 1 e, 1 e, 2 e, usw., aber nicht, sagen wir, e, oder 3.8 e, usw. sein (Es kann Ausnahmen zu dieser Behauptung je nachdem geben, wie "Gegenstand" definiert wird; sieh unten.)

Das ist der Grund für die Fachsprache "elementare Anklage": Es wird gemeint, um anzudeuten, dass es eine unteilbare Einheit der Anklage ist.

Anklagen weniger als eine elementare Anklage

Es gibt zwei bekannte Sorten von Ausnahmen zur Unteilbarkeit der elementaren Anklage: Quarke und Quasipartikeln.

• Quarke, zuerst postuliert in den 1960er Jahren, haben Anklage gequantelt, aber die Anklage wird in Vielfachen  e gequantelt. Jedoch können Quarke nicht als isolierte Partikeln gesehen werden; sie bestehen nur in Gruppierungen und stabilen Gruppierungen von Quarken (wie ein Proton, das aus drei Quarken besteht), haben alle Anklagen, die Vielfachen der ganzen Zahl von e sind. Deshalb, wie man berechtigterweise betrachten kann, sind entweder 1 e oder e "das Quant der Anklage" abhängig vom Zusammenhang.
• Quasipartikeln sind nicht Partikeln als solcher, aber eher eine auftauchende Entität in einem komplizierten materiellen System, das sich wie eine Partikel benimmt. 1982 hat Robert Laughlin die Bruchquant-Saal-Wirkung erklärt, indem er die Existenz von unbedeutend beladenen Quasipartikeln verlangt hat. Diese Theorie wird jetzt weit akzeptiert, aber, wie man betrachtet, ist das keine Übertretung des Grundsatzes der Anklage quantization, da Quasipartikeln nicht elementare Partikeln sind.

Wie ist das Quant der Anklage?

Alle bekannten elementaren Partikeln, einschließlich Quarke, haben Anklagen, die Vielfachen der ganzen Zahl von e sind. Deshalb kann man sagen, dass das "Quant der Anklage" e ist. In diesem Fall sagt man, dass die "elementare Anklage" dreimal so groß ist wie das "Quant der Anklage".

Andererseits haben alle isolatable Partikeln Anklagen, die Vielfachen der ganzen Zahl von e sind. (Quarke können nicht isoliert werden, außer in Kombinationen wie Protone, die Gesamtanklagen haben, die Vielfachen der ganzen Zahl von e sind.) Deshalb kann man sagen, dass das "Quant der Anklage" e mit der Bedingung ist, dass Quarke nicht eingeschlossen werden sollen. In diesem Fall "würde elementare Anklage" mit dem "Quant der Anklage" synonymisch sein.

Tatsächlich werden beide Fachsprachen verwendet. Deshalb können Ausdrücke wie "das Quant der Anklage" oder "der unteilbaren Einheit der Anklage" zweideutig sein, wenn weitere Spezifizierung nicht gegeben wird. Andererseits ist der Begriff "elementare Anklage" eindeutig: Es bezieht sich allgemein auf die Anklage eines Protons.

Experimentelle Maße der elementaren Anklage

In Bezug auf Avogadro unveränderlich und unveränderlicher Faraday

Wenn Avogadro unveränderlicher N und Faraday unveränderliche F, sind der Wert der elementaren Anklage unabhängig bekannt, mit der Formel abgeleitet werden kann

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(Mit anderen Worten kommt die Anklage eines Maulwurfs von Elektronen, die durch die Zahl von Elektronen in einem Maulwurf geteilt sind, der Anklage eines einzelnen Elektrons gleich.)

In der Praxis besteht diese Methode nicht darin, wie die genauesten Werte heute gemessen werden: Dennoch ist es ein legitimer und noch ziemlich genaue Methode, und experimentelle Methodiken werden unten beschrieben:

Der Wert von Avogadro unveränderlichem N wurde zuerst von Johann Josef Loschmidt näher gekommen, der 1865 das durchschnittliche Diameter der Moleküle in Luft durch eine Methode geschätzt hat, die zum Rechnen der Zahl von Partikeln in einem gegebenen Volumen von Benzin gleichwertig ist. Heute kann der Wert von N an der sehr hohen Genauigkeit durch die Einnahme eines äußerst reinen Kristalls (in der Praxis, häufig Silikon), das Messen gemessen werden, wie weit einzeln die Atome Verwenden-Röntgenstrahl-Beugung unter Drogeneinfluss oder eine andere Methode und genau das Messen der Dichte des Kristalls sind. Von dieser Information kann man die Masse (m) eines einzelnen Atoms ableiten; und seit der Mahlzahn-Masse ist (M) bekannt, die Zahl von Atomen in einem Maulwurf kann berechnet werden: N = M/M.

Der Wert von F kann direkt mit den Gesetzen von Faraday der Elektrolyse gemessen werden. Die Gesetze von Faraday der Elektrolyse sind quantitative Beziehungen, die auf den elektrochemischen Forschungen gestützt sind, die von Michael Faraday 1834 veröffentlicht sind. In einem Elektrolyse-Experiment gibt es eine isomorphe Ähnlichkeit zwischen den Elektronen, die die Leitung der Anode zur Kathode und die Ionen dass Teller auf oder von der Anode oder Kathode durchführen. Wenn man die Massenänderung der Anode oder Kathode und der Gesamtanklage misst, die die Leitung durchführt (der als das Zeitintegral des elektrischen Stroms gemessen werden kann), und auch die Mahlzahn-Masse der Ionen in Betracht zu ziehen, kann man F ableiten.

Die Grenze zur Präzision der Methode ist das Maß von F: Der beste experimentelle Wert hat eine Verhältnisunklarheit von 1.6 ppm ungefähr dreißigmal höher als andere moderne Methoden, die elementare Anklage zu messen oder zu berechnen.

Ölfall-Experiment

Eine berühmte Methode, um e zu messen, ist das Ölfall-Experiment von Millikan. Ein kleiner Fall von Öl in einem elektrischen Feld würde sich an einer Rate bewegen, die die Kräfte des Ernstes, Viskosität (des Reisens durch die Luft), und elektrische Kraft erwogen hat. Die Kräfte wegen des Ernstes und der Viskosität konnten gestützt auf der Größe und Geschwindigkeit von Ölfall berechnet werden, so konnte elektrische Kraft abgeleitet werden. Da elektrische Kraft abwechselnd das Produkt der elektrischen Anklage und des bekannten elektrischen Feldes ist, konnte die elektrische Anklage von Ölfall genau geschätzt werden. Durch das Messen der Anklagen von vielen verschiedenen Ölfällen kann es gesehen werden, dass die Anklagen alle Vielfachen der ganzen Zahl einer einzelnen kleinen Anklage, nämlich e sind.

Schuss-Geräusch

Jeder elektrische Strom wird mit dem Geräusch von einer Vielfalt von Quellen vereinigt, von denen eine Geräusch geschossen wird. Schuss-Geräusch besteht, weil ein Strom nicht ein glatter dauernder Fluss ist; statt dessen wird ein Strom aus getrennten Elektronen zusammengesetzt, die einer nach dem anderen vorbeigehen. Durch das sorgfältige Analysieren des Geräusches eines Stroms kann die Anklage eines Elektrons berechnet werden. Diese Methode, die zuerst von Walter H. Schottky vorgeschlagen ist, kann nur einen Wert von zu einigem Prozent genauem e geben. Jedoch wurde es in der ersten direkten Beobachtung von Quasipartikeln von Laughlin verwendet, die in die Bruchquant-Saal-Wirkung hineingezogen sind.

Von den Konstanten von Josephson und von Klitzing

Eine andere genaue Methode, für die elementare Anklage zu messen, ist durch das Schließen davon aus Maßen von zwei Effekten in der Quant-Mechanik: Die Wirkung von Josephson, Stromspannungsschwingungen, die in bestimmten Superleiten-Strukturen entstehen; und die Quant-Saal-Wirkung, eine Quant-Wirkung von Elektronen bei niedrigen Temperaturen, starken magnetischen Feldern und Beschränkung in zwei Dimensionen. Der unveränderliche Josephson ist

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(wo h der Planck unveränderlich ist). Es kann direkt mit der Wirkung von Josephson gemessen werden.

Der unveränderliche von Klitzing ist

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Es kann direkt mit der Quant-Saal-Wirkung gemessen werden.

Von diesen zwei Konstanten kann die elementare Anklage abgeleitet werden:

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CODATA Methode

In den neusten CODATA Anpassungen ist die elementare Anklage nicht eine unabhängig definierte Menge. Statt dessen wird ein Wert aus der Beziehung abgeleitet

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wo h der unveränderliche Planck ist, ist α die unveränderliche Feinstruktur, μ ist die magnetische Konstante, und c ist die Geschwindigkeit des Lichtes. Die Unklarheit im Wert von e wird zurzeit völlig durch die Unklarheit im unveränderlichen Planck bestimmt.

Die genausten Werte vom unveränderlichen Planck kommen aus Watt-Gleichgewicht-Experimenten, die zurzeit verwendet werden, um das Produkt KR zu messen. Die genausten Werte der unveränderlichen Feinstruktur kommen aus Vergleichen des gemessenen und berechneten Werts des gyromagnetic Verhältnisses des Elektrons.

• Grundlagen von Physik, 7. Hrsg., Halliday, Robert Resnick und Jearl Walker. Wiley, 2005