Elektrons (elementārdaļiņa). Elektrona īpatnējā lādiņa noteikšana Elektronu lādiņa moduļa mūsdienu vērtība ir

Darba mērķis: nosaka elektrona īpašo lādiņu pēc elektrona kustības magnētiskajā laukā novietotā diodē.

Aprīkojums: dēlis ar diodi un spoli, barošanas bloks, voltmetrs, miliammetri, ampērmetrs.

TEORĒTISKAIS IEVADS

Īpatnējais lādiņš ir elementārdaļiņu īpašība, kas vienāda ar lādiņa un masas attiecību. Dažos eksperimentos vienlaikus izmērīt gan lādiņu, gan masu nav iespējams, taču ir iespējams noteikt konkrēto lādiņu, kura vērtība ļauj identificēt daļiņu. Elektrona īpatnējo lādiņu var noteikt, piemēram, ar cilindriskā magnetrona metodi.

Magnetrons ir elektronu caurule, kurā elektronu kustību kontrolē magnētiskais lauks. Magnetronus izmanto radiotehnikā, lai radītu īpaši augstas frekvences svārstības. Darbībā kā magnetrons tiek izmantota elektronu caurule - 1Ts 11P diode, kas tiek ievietota spoles magnētiskajā laukā ar strāvu.

Elektroni, ko izstaro uzkarsēts katods termiskās emisijas fenomena dēļ, elektriskā lauka ietekmē virzās uz anodu. Elektriskā lauka stiprums ir maksimāls pie katoda, un pārējā telpā elektriskais lauks ir vājš. Tāpēc elektroni paātrina katoda tuvumā un pēc tam pārvietojas ar gandrīz nemainīgu ātrumu radiālā virzienā pret anodu. Elektronu ātrums V var noteikt ar enerģijas nezūdamības likumu. Elektrona potenciālā enerģija elektriskajā laukā, pārejot no katoda uz anodu, tiek pārvērsta kinētiskajā enerģijā:

Kur e,m – elektrona lādiņš un masa; U– potenciālu starpība starp diodes katodu un anodu.

Ja ieslēdz magnētisko lauku , vērsts paralēli diodes asij, kas nozīmē perpendikulāri ātruma vektoram, tad Lorenca spēks sāk iedarboties uz elektroniem

, (2)

Kur B– magnētiskā lauka indukcija.

Spēka virzienu var noteikt pēc kreisās rokas likuma: ja četri pirksti ir izstiepti ātrumā un spēka līnijas ieiet plaukstā, tad saliektais īkšķis rādīs spēka virzienu pozitīvam lādiņam. Negatīvajam elektronam ir otrādi. Lorenca spēks ir perpendikulārs ātruma vektoram, tāpēc tas ir centripetāls spēks. Tāpēc elektronu trajektorija ir apļa loks. Saskaņā ar otro Ņūtona likumu elektronu masas un centripetālā paātrinājuma reizinājums ir vienāds ar Lorenca spēku:
Tādējādi trajektorijas izliekuma rādiuss ir vienāds ar

. (3)

Kā redzams, palielinoties magnētiskā lauka indukcijai, loka izliekuma rādiuss samazinās (1. att.). Pie noteiktas magnētiskā lauka indukcijas vērtības, ko sauc par kritisko IN kr, elektrona orbīta pārvēršas aplī, kas pieskaras anodam. Kritiskās orbītas rādiuss ir vienāds ar pusi no anoda rādiusa R= r/ 2. Ja magnētiskais lauks tiek vēl vairāk palielināts, orbītas rādiuss vēl vairāk samazināsies, un elektronu trajektorijas nepieskarsies anodam. Elektroni vairs nesasniegs anodu, un anoda strāva samazināsies līdz nullei.

Faktiski elektronu ātrumi ir nedaudz atšķirīgi, jo tie mijiedarbojas viens ar otru; ne visi elektroni pārvietojas perpendikulāri katodam. Tāpēc anoda strāvas samazināšanās būs pakāpeniska: vispirms lēnie elektroni nesasniedz anodu, tad ātrākie. Vidējais kvadrātiskais ātrums, kas iegūts no (1) vienādojuma, atbilst grafikā (2. att.).

(1) un (3) vienādojumu risināšana kopā, ņemot vērā R= r/ 2, iegūstam formulu elektrona īpatnējā lādiņa aprēķināšanai

. (4)

Magnētiskā lauka indukciju spoles centrā var aprēķināt, izmantojot formulu

, (5)

G de = 4∙10 -7 G/m – magnētiskā konstante; N– spoles apgriezienu skaits; Dž kr– kritiskā strāvas stiprums; l – spoles garums; β – leņķis starp virzienu uz ārējiem pagriezieniem no spoles centra un tās asi.

Specifiskā elektronu lādiņa eksperimentālo mērījumu veic laboratorijas iekārtās. Tas sastāv no 1) moduļa ar elektronu cauruli, kas ievietota spoles iekšpusē; 2) barošanas bloks ar ampērmetru strāvas mērīšanai spolē un voltmetru, 3) miliammetru anoda strāvas mērīšanai (3. att.). Modulis un barošanas avots ir savienoti ar kabeli.

DARBA PABEIGŠANA

1. Iestatiet miliammetra mērījumu robežas uz 20 mA. Pārbaudiet tā savienojumu ar moduli ar “PA” ligzdām. Indikatoram jārāda nulle.

2. Pievienojiet barošanas avotu tīklam 220 V. Izmantojot mainīgos rezistorus, iestatiet anoda spriegumu diapazonā no 12 līdz 120 V, minimālo strāvu caur spoli (0,5 A). Pēc katoda sildīšanas anoda ķēdē vajadzētu parādīties strāvai, ko reģistrē ar miliammetru.

Atkārtojiet anoda strāvas mērījumus, mainot strāvu caur spoli diapazonā no 0,5 A līdz 1,5 A ik pēc 0,1 A (viena ampērmetra skalas daļa). Ierakstiet rezultātus tabulā. 1.

1. tabula

3. Ierakstiet tabulā. 2 uzstādīšanas parametri un anoda spriegums. Izslēdziet miliammetru un strāvas padevi.

2. tabula

4. Uzzīmēt anoda strāvas stipruma atkarības grafiku Dž lv par strāvu spolē Dž kaķis . Diagrammas izmērs ir vismaz puse lapas. Norādiet uz asīm vienotu skalu. Ap punktiem novelciet gludu līkni, lai punktu novirzes būtu minimālas.

5. No grafika nosakiet kritiskās strāvas vidējo vērtību spolē Dž kr kā anodiskās strāvas straujākā krituma posma vidus abscisu (2. att.). Ierakstiet tabulā. 2.

7. Izmantojot formulu, novērtējiet sistemātisko kļūdu, mērot specifisko lādiņu

, (6)

pieņemot, ka kļūda galvenokārt ir saistīta ar neprecizitāti kritiskās strāvas noteikšanā. Pieņemt 2  Dž kr vienāds ar stāvā krituma posma platumu (2. att.).

9. Izdarīt secinājumus. Ierakstiet rezultātu
. Salīdziniet ar īpašā elektronu lādiņa vērtību tabulā
Kl/kg.

KONTROLES JAUTĀJUMI

1. Definējiet daļiņas īpašo lādiņu. Kurai daļiņai ir maksimālais īpatnējais lādiņš?

2. Pierakstiet Lorenca spēka formulu. Kā noteikt Lorenca spēka virzienu? Paskaidrojiet ar piemēriem.

3. Pierakstiet vienādojumu Ņūtona otrajam likumam elektrona kustībai šķērsvirziena magnētiskajā laukā.

4. Izskaidrojiet elektronu trajektorijas izmaiņu iemeslu starp diodes katodu un anodu, palielinoties magnētiskā lauka indukcijai. Definējiet kritisko indukciju.

5. Izskaidrojiet anoda strāvas stipruma atkarību, palielinoties magnētiskā lauka indukcijai. Kāpēc strāvas stiprums pēkšņi nesamazinās pie indukcijas kritiskās vērtības?

6. Atvasināt formulu elektrona īpatnējā lādiņa aprēķināšanai, pamatojoties uz tā kustību magnetronā.

Vistiešākā elektronu lādiņa noteikšana tika veikta R. Millikana eksperimentos, kuros tika mērīti ļoti mazi lādiņi, kas parādījās uz mazām daļiņām. Šo eksperimentu ideja bija šāda. Saskaņā ar elektroniskās teorijas pamatjēdzieniem ķermeņa lādiņš rodas tajā esošo elektronu skaita izmaiņu rezultātā (vai pozitīvo jonu, kuru lādiņš ir vienāds ar elektrona lādiņu vai tā daudzkārtnis). ). Rezultātā jebkura ķermeņa lādiņam vajadzētu mainīties tikai pēkšņi un turklāt tādās daļās, kas satur veselu skaitu elektronu lādiņu. Tāpēc, eksperimentāli konstatējot elektriskā lādiņa izmaiņu diskrēto raksturu, var iegūt apstiprinājumu elektronu esamībai un noteikt viena elektrona lādiņu (elementārais lādiņš).

Ir skaidrs, ka šādos eksperimentos izmērītajiem lādiņiem jābūt ļoti maziem un jāsastāv tikai no neliela skaita elektronu lādiņu. Pretējā gadījumā viena elektrona pievienošana vai atņemšana radīs tikai nelielas procentuālās izmaiņas kopējā lādiņā un tāpēc var viegli izvairīties no novērotāja neizbēgamu lādiņa mērījumu kļūdu dēļ.

Eksperimentos tika atklāts, ka daļiņu lādiņš faktiski mainās lēcienos, un lādiņa izmaiņas vienmēr bija noteikta galīgā lādiņa daudzkārtējas.

Millikana eksperimenta diagramma ir parādīta attēlā. 249. Ierīces galvenā daļa ir rūpīgi izgatavots paralēlo plākšņu kondensators, kura plāksnes ir savienotas ar vairāku tūkstošu voltu sprieguma avotu. Spriegumu starp plāksnēm var mainīt un precīzi izmērīt. Mazie eļļas pilieni, kas iegūti, izmantojot īpašu smidzināšanas pistoli, nokrīt caur atveri augšējā plāksnē telpā starp plāksnēm. Atsevišķa eļļas piliena kustība tiek novērota caur mikroskopu. Kondensators ir ievietots aizsargapvalkā, kas tiek uzturēts nemainīgā temperatūrā, aizsargājot pilienus no gaisa konvekcijas strāvām.

Izsmidzinot, eļļas pilieni tiek uzlādēti, un tāpēc uz katru iedarbojas divi spēki: rezultējošais gravitācijas spēks un peldošais (Arhimēda) spēks un spēks, ko rada elektriskā lauks.

ELEKTRISKĀS STRAUKAS PĀRVALDE PA METĀLIEM

Elektroniskā vadītspēja metāli Strāvas pāreja caur metāliem (pirmā veida vadītājiem) nav saistīta ar ķīmiskām izmaiņām. Šis apstāklis ​​liek domāt, ka metāla atomi nepārvietojas no vienas vadītāja daļas uz otru, kad strāva iet. Šo pieņēmumu apstiprināja vācu fiziķa Karla Viktora Eduarda Rikke (1845 -1915) eksperimenti. Rikke sastādīja ķēdi, kuras galos bija viens pie otra cieši piespiesti trīs cilindri, no kuriem divi tālākie bija no vara, bet vidējais – no alumīnija. Caur šiem cilindriem ļoti ilgu laiku (vairāk nekā gadu) tika laista elektriskā strāva, līdz ar to kopējais izplūdušās elektroenerģijas daudzums sasniedza milzīgu vērtību (virs 3 000 000 C). Pēc tam, veicot rūpīgu vara un alumīnija saskares vietas analīzi, Rikke nevarēja atklāt viena metāla iekļūšanas pēdas otrā. Tādējādi, strāvai ejot cauri metāliem, metāla atomi nepārvietojas kopā ar strāvu.

Kā notiek lādiņa pārnešana, kad strāva iet caur metālu?

Saskaņā ar elektroniskās teorijas jēdzieniem, kurus mēs esam vairākkārt izmantojuši, negatīvie un pozitīvie lādiņi, kas veido katru atomu, būtiski atšķiras viens no otra. Pozitīvais lādiņš ir saistīts ar pašu atomu un normālos apstākļos nav atdalāms no atoma galvenās daļas (tā kodola). Negatīvie lādiņi - elektroni, kuriem ir noteikts lādiņš un masa, gandrīz 2000 reižu mazāka par vieglākā atoma - ūdeņraža masu, var salīdzinoši viegli atdalīt no atoma; atoms, kas zaudē elektronu, veido pozitīvi lādētu jonu. Metālos vienmēr no atomiem ir atdalīts ievērojams skaits “brīvo” elektronu, kas klīst pa metālu, pārejot no viena jona uz otru. Šie elektroni elektriskā lauka ietekmē viegli pārvietojas pa metālu. Joni veido metāla skeletu, veidojot tā kristāla režģi (sk. I sējumu).

Viena no pārliecinošākajām parādībām, kas atklāj atšķirību starp pozitīvo un negatīvo elektrisko lādiņu metālā, ir 9. paragrāfā minētais fotoelektriskais efekts, kas parāda, ka elektronus var salīdzinoši viegli izraut no metāla, savukārt pozitīvie lādiņi ir cieši saistīti ar metāla viela. Tā kā strāvai ejot, atomi un līdz ar to ar tiem saistītie pozitīvie lādiņi nepārvietojas pa vadītāju, brīvie elektroni jāuzskata par elektrības nesējiem metālā. Tiešs apstiprinājums šīm idejām bija nozīmīgi eksperimenti, ko 1912. gadā pirmo reizi veica L. I. Mandelštam un N. D. Papaleksi *), taču viņi nebija publicēti. Četrus gadus vēlāk (1916. gadā) R. C. Tolmans un T. D. Stjuarts publicēja savu eksperimentu rezultātus, kas izrādījās līdzīgi Mandelštama un Papaleksi eksperimentiem.

Veicot šos eksperimentus, mēs vadījāmies no šādas domas. Ja metālā ir brīvi lādiņi, kuriem ir masa, tad tiem ir jāievēro inerces likums (skat. I sējumu). Ātri kustīgs vadītājs, piemēram, no kreisās puses uz labo, ir šajā virzienā kustīgu metāla atomu kopums, kas nes sev līdzi bezmaksas lādiņus. Kad šāds vadītājs pēkšņi apstājas, tā sastāvā iekļautie atomi apstājas; brīvajiem lādiņiem pēc inerces jāturpina kustēties no kreisās puses uz labo, līdz dažādi šķēršļi (sadursmes ar apturētiem atomiem) tos aptur. Parādība ir līdzīga tam, kas tiek novērots, kad tramvajs pēkšņi apstājas, kad “vaļīgi” priekšmeti un automašīnai nepieķērušies cilvēki kādu laiku turpina kustēties uz priekšu pēc inerces.

Tādējādi īsu laiku pēc vadītāja apstāšanās brīvajiem lādiņiem tajā jāpārvietojas vienā virzienā. Bet lādiņu kustība noteiktā virzienā ir elektriskā strāva. Līdz ar to, ja mūsu argumentācija ir pareiza, tad pēc pēkšņas vadītāja apstāšanās mums vajadzētu sagaidīt īslaicīgas strāvas parādīšanos tajā. Šīs strāvas virziens ļaus mums spriest par to lādiņu zīmi, kas pārvietojās ar inerci; ja pozitīvie lādiņi virzās no kreisās puses uz labo, tad tiks atrasta strāva, kas vērsta no kreisās puses uz labo; ja negatīvie lādiņi virzās šajā virzienā, tad jāvēro strāva virzienā no labās uz kreiso pusi. Iegūtā strāva ir atkarīga no lādiņiem un to nesēju spējas saglabāt savu kustību ar inerci vairāk vai mazāk ilgu laiku, neskatoties uz traucējumiem, t.i., no to masas. Tādējādi šis eksperiments ļauj ne tikai pārbaudīt pieņēmumu par brīvo lādiņu esamību metālā, bet arī noteikt pašus lādiņus, to zīmi un to nesēju masu (precīzāk, lādiņa un masas attiecību). e/m).

Eksperimenta praktiskajā īstenošanā izrādījās ērtāk izmantot nevis translācijas, bet gan vadītāja rotācijas kustību. Šāda eksperimenta diagramma ir parādīta attēlā. 141. Uz spoles, kurā iestrādātas divas viena no otras izolētas asu vārpstas 00, pastiprināta stiepļu spirāle /. Spirāles galus pielodē pie abām ass pusēm un izmantojot bīdāmos kontaktus 2 (“birstes”) ir piestiprinātas pie jutīga galvanometra 3. Spole tika iestatīta uz strauju rotāciju un pēc tam pēkšņi palēninājās. Eksperiments faktiski atklāja, ka šajā gadījumā galvanometrā radās elektriskā strāva. Šīs strāvas virziens parādīja, ka negatīvie lādiņi pārvietojas ar inerci. Izmērot lādiņu, ko nes šī īstermiņa strāva, bija iespējams atrast brīvā lādiņa attiecību pret tā nesēja masu. Šī attiecība izrādījās vienāda ar e/m=l.8∙10 11 C/kg, kas labi sakrīt ar šīs attiecības vērtību elektroniem, kas noteikta ar citām metodēm. Tātad eksperimenti liecina, ka metālos ir brīvi elektroni. Šie eksperimenti ir viens no svarīgākajiem metālu elektroniskās teorijas apstiprinājumiem. Elektriskā strāva metālos ir brīvo elektronu sakārtota kustība(pretstatā to nejaušajai termiskajai kustībai, kas vienmēr atrodas vadītājā).

Metālu struktūra. Gan brīvie elektroni, kas veido metālu, gan tā joni, atrodas nepārtrauktā nejaušā kustībā. Šīs kustības enerģija atspoguļo ķermeņa iekšējo enerģiju. Kristālu režģi veidojošo jonu kustība sastāv tikai no vibrācijām ap to līdzsvara pozīcijām. Brīvie elektroni var pārvietoties visā metāla tilpumā.

Ja metāla iekšpusē nav elektriskā lauka, tad elektronu kustība ir pilnīgi haotiska; katrā brīdī dažādu elektronu ātrumi ir atšķirīgi un tiem ir visdažādākie virzieni (143. att., A). Elektroni šajā ziņā ir līdzīgi parastajai gāzei, un tāpēc tos bieži sauc par elektronu gāzi. Šāda termiskā kustība acīmredzami neizraisīs strāvu, jo pilnīgas nejaušības dēļ katrā virzienā pārvietosies tik daudz elektronu, cik pretējā virzienā, un tāpēc kopējais lādiņš, kas tiek pārnests caur jebkuru apgabalu metāla iekšpusē, būs nulle.

Tomēr lieta mainīsies, ja vadītāja galiem piemērosim potenciālu starpību, tas ir, mēs izveidosim elektrisko lauku metāla iekšpusē. Lauka intensitāte ir vienāda ar E. Tad uz katru no elektroniem iedarbojas spēks eE (e- elektronu lādiņš), kas virzīts elektronu lādiņa negatīvisma dēļ, kas ir pretējs laukam. Pateicoties tam, elektroni saņems papildu ātrumus, kas vērsti vienā virzienā (143. att., b). Tagad elektronu kustība vairs nebūs pilnīgi haotiska: kopā ar nejaušu termisko kustību elektronu gāze pārvietosies kopumā, un tāpēc radīsies elektriskā strāva. Tēlaini izsakoties, var teikt, ka strāva metālos ir “elektroniskais vējš”, ko izraisa ārējs lauks. Elektriskās pretestības cēlonis. Tagad mēs varam saprast, kāpēc metāli pretojas elektriskajai strāvai, tas ir, kāpēc, lai uzturētu ilgstošu strāvu, ir nepieciešams visu laiku uzturēt potenciālu starpību metāla vadītāja galos. Ja elektronu kustībā nebūtu nekādu traucējumu, tad, nonākot sakārtotā kustībā, tie neierobežotu laiku pārvietotos pēc inerces, bez elektriskā lauka iedarbības. Tomēr patiesībā elektroni piedzīvo sadursmes ar joniem. Šajā gadījumā elektroni, kuriem pirms sadursmes bija noteikts sakārtotas kustības ātrums, pēc sadursmes atsitiena patvaļīgos, nejaušos virzienos, un elektronu sakārtotā kustība (elektriskā strāva) pārvērtīsies nesakārtotā (termiskā) kustībā: pēc elektriskā lauka likvidēšanas strāva ļoti drīz pazudīs. Lai iegūtu ilgstošu strāvu, pēc katras sadursmes ir nepieciešams atkal un atkal virzīt elektronus noteiktā virzienā, un tam ir nepieciešams, lai uz elektroniem visu laiku iedarbotos spēks, tas ir, lai ir elektriskais lauks metāla iekšpusē.

Jo lielāka potenciālu starpība tiek uzturēta metāla vadītāja galos, jo spēcīgāks ir elektriskais lauks tā iekšpusē, jo lielāka ir strāva vadītājā. Aprēķins, kuru mēs neiesniedzam, parāda, ka potenciāla starpībai un strāvas stiprumam jābūt stingri proporcionāliem viens otram (Oma likums).

Pārvietojoties elektriskā lauka ietekmē, elektroni iegūst zināmu kinētisko enerģiju. Sadursmju laikā šī enerģija daļēji tiek pārnesta uz režģa joniem, izraisot to intensīvāku termisko kustību. Tādējādi strāvas klātbūtnē elektronu sakārtotās kustības enerģija (strāva) nepārtraukti tiek pārveidota par jonu un elektronu haotiskas kustības enerģiju, kas attēlo ķermeņa iekšējo enerģiju; kas nozīmē, ka palielinās metāla iekšējā enerģija. Tas izskaidro Džoula siltuma izdalīšanos.

Apkopojot, mēs varam teikt, ka Elektriskās pretestības iemesls ir tas, ka elektroni, pārvietojoties, piedzīvo sadursmes ar metāla joniem.Šīs sadursmes rada tādu pašu rezultātu kā kāda pastāvīga berzes spēka darbība, kas tiecas palēnināt elektronu kustību.

Dažādu metālu vadītspējas atšķirība ir saistīta ar dažām atšķirībām brīvo elektronu skaitā uz metāla tilpuma vienību un elektronu kustības apstākļiem, kas izpaužas kā vidējā brīvā ceļa atšķirība, t.i., nobrauktais ceļš. vidēji ar elektronu starp divām sadursmēm ar metāla joniem. Tomēr šīs atšķirības nav īpaši būtiskas, kā rezultātā dažu metālu vadītspēja atšķiras no citu metālu vadītspējas tikai dažus desmitus reižu; tajā pašā laikā pat vissliktāko metāla vadītāju vadītspēja ir simtiem tūkstošu reižu lielāka nekā labu elektrolītu vadītspēja un miljardiem reižu lielāka par pusvadītāju vadītspēju.

Supravadītspējas fenomens nozīmē, ka metālā ir radušies apstākļi, kuros elektroni nejūt pretestību to kustībai. Tāpēc, lai supravadītājā uzturētu ilgstošu strāvu, potenciālu starpība nav nepieciešama. Pietiek ar kaut kādu spiedienu iedarbināt elektronus kustībā, un tad strāva supravadītājā pastāvēs pat pēc potenciālu starpības likvidēšanas.

Darba izlaide. Brīvie elektroni atrodas metāla iekšpusē nepārtrauktā termiskā kustībā. Tomēr, neskatoties uz to, tie neatdalās no metāla. Tas norāda, ka pastāv daži spēki, kas neļauj tiem izkļūt, t.i., ka elektroni, kuriem ir tendence iziet ārpus metāla virsmas, virsmas slānī iedarbojas ar elektrisko lauku, kas vērsts no metāla uz āru (elektroni ir negatīvi). Tas nozīmē, ka tad, kad elektrons iziet cauri metāla virsmas slānim, spēki, kas iedarbojas uz elektronu šajā slānī, veic negatīvu darbu - A(šeit A>0), un tāpēc starp punktiem metāla iekšpusē un ārpusē ir zināms spriegums izejas spriegums.

No iepriekš minētā izriet, ka elektrona noņemšanai no metāla vakuumā nepieciešams veikt pozitīvu darbu A pret virsmas slānī iedarbojošiem spēkiem, t.s. darba funkcija.Šī vērtība ir atkarīga no metāla īpašībām.

Pastāv acīmredzama saikne starp darba funkciju un izejas potenciālu

Kur e- elektronu lādiņš (precīzāk, elektronu lādiņa absolūtā vērtība, vienāda ar elementāro lādiņu). Tāpēc darba funkcija parasti tiek rakstīta formā eq>.

Darbs esr pret virsmas slāņa spēkiem elektrons var darboties kinētiskās enerģijas rezerves dēļ. Ja kinētiskā enerģija ir mazāka par darba funkciju, tā nespēs iekļūt virsmas slānī un paliks metāla iekšpusē. Tādējādi nosacījumam, kādos elektrons var izstarot no metāla, ir forma

Šeit T- elektronu masa, vn ir tā ātruma normālā (perpendikulāra virsmai) komponente, eU ir darba funkcija.

Telpas temperatūrā elektronu termiskās kustības vidējā enerģija metālā ir vairākus desmitus reižu mazāka par darba funkciju; Tāpēc gandrīz visas elektriskās strāvas aiztur lauks, kas atrodas virsmas slānī metāla iekšpusē.

Darba funkciju parasti mēra nevis džoulos, bet gan elektronvolti(eV). Viens elektronvolts ir darbs, ko veic lauka spēki ar lādiņu, kas vienāds ar elektrona lādiņu(t.i. virs elementārā lādiņa e), kad caur to iet viena volta spriegums:Elektronu emisija ar kvēlspuldzēm. Elektronu termiskā kustība metālā ir nejauša, tāpēc atsevišķu elektronu ātrumi var būtiski atšķirties viens no otra, tāpat kā gāzes molekulu gadījumā. Tas nozīmē, ka metāla iekšpusē vienmēr būs noteikts skaits ātru elektronu, kas var izlauzties cauri virsmai. Citiem vārdiem sakot, ja mūsu pieņemtais metāla struktūras attēls ir pareizs, tad vajadzētu notikt elektronu “iztvaikošana”, līdzīgi kā šķidrumu iztvaikošana.

Tomēr istabas temperatūrā nosacījums (89.2) ir izpildīts tikai nenozīmīgai elektronu daļai metālā, un elektronu iztvaikošana ir tik vāja, ka to nevar noteikt. Lieta mainīsies, ja metāls tiek uzkarsēts līdz ļoti augstai temperatūrai (1500-2000 ° C). Šajā gadījumā palielinās termiskie ātrumi, palielinās emitēto elektronu skaits, un to iztvaikošanu var viegli novērot eksperimentāli. Šādam eksperimentam var izmantot lampu L(144. att.), kas satur papildus kvēldiega UZ(piemēram, volframa), un papildu elektrodu L. Gaiss no lampas tiek rūpīgi izsūknēts, lai nesarežģītu parādību ar gaisa jonu piedalīšanos. Lampa ir savienota ar akumulatoru £i un galvanometru G lai akumulatora negatīvā spaile būtu savienota ar kvēldiegu.

Kad kvēldiegs ir auksts, galvanometrs nerāda strāvu, jo starp katodu un anodu nav jonu vai elektronu, kas varētu pārvadāt lādiņus. Ja tomēr kvēldiegs tiek uzkarsēts, izmantojot papildu akumulatoru B 2 un pakāpeniski palieliniet kvēldiega strāvu, tad, kad kvēldiegs kļūst balti karsts, ķēdē parādās strāva. Šo strāvu veido no kvēldiega iztvaikojošie elektroni, kuri pielietota elektriskā lauka ietekmē attālinās no kvēldiega. UZ uz elektrodu A. Elektronu skaits, kas izstaro no karstā katoda virsmas vienības, ir ļoti atkarīgs no tā temperatūras un materiāla, no kura tas ir izgatavots (darba funkcija). Tāpēc novērotā strāva ļoti ātri palielinās, palielinoties kvēldiega temperatūrai.

Ja savienojat akumulatora polus B 1 lai vītne būtu savienota ar pozitīvo polu, tad ķēdē nebūs strāvas, lai cik diegu karsētu. Tas notiek tāpēc, ka elektriskajam laukam tagad ir tendence pārvietot elektronus no A uz K un tādējādi atgriež iztvaicētos elektronus atpakaļ kvēldiegam. Šis eksperiments arī pierāda, ka no metāliem iztvaiko tikai negatīvie elektroni, bet ne pozitīvie joni, kas ir stingri saistīti metāla kristāliskajā režģī. Aprakstītā parādība, saukta termiskā emisija, ir atradis dažādus un svarīgus lietojumus.

Šim terminam ir arī citas nozīmes, skatiet sadaļu Elektrons (nozīmes). "Electron 2" "Electron" ir četru padomju mākslīgo Zemes pavadoņu sērija, kas palaists 1964. gadā. Mērķis ... Wikipedia

Elektrons- (Novosibirska, Krievija) Viesnīcas kategorija: 3 zvaigžņu viesnīca Adrese: 2nd Krasnodonsky Lane ... Viesnīcu katalogs

- (simbols e, e), pirmais elements. h tsa atklāja fizikā; mater. mazākās masas un mazākās elektriskās jaudas nesējs. lādiņš dabā. E. atomu sastāvdaļa; to skaits neitr. atoms ir vienāds ar. numurs, t.i., protonu skaits kodolā. Uzlāde (e) un masa...... Fiziskā enciklopēdija

Elektrons- (Maskava, Krievija) Viesnīcas kategorija: 2 zvaigžņu viesnīca Adrese: Andropov Avenue 38 building 2 ... Viesnīcu katalogs

Elektrons- (e, e) (no grieķu elektron dzintars; viela, kas viegli elektrizējas berzes rezultātā), stabila elementārdaļiņa ar negatīvu elektrisko lādiņu e=1,6´10 19 C un masu 9´10 28 g. Pieder uz leptonu klasi. Atklājis angļu fiziķis...... Ilustrētā enciklopēdiskā vārdnīca

- (e e), stabila negatīvi lādēta elementārdaļiņa ar spinu 1/2, masa apm. 9,10 28 g un magnētiskais moments, kas vienāds ar Bora magnetonu; pieder pie leptoniem un piedalās elektromagnētiskajā, vājajā un gravitācijas mijiedarbībā....

- (apzīmējums e), stabila ELEMENTĀRA DAĻĻA ar negatīvu lādiņu un miera masu 9,1310 31 kg (kas ir 1/1836 no PROTONA masas). Elektronus 1879. gadā atklāja angļu fiziķis Džozefs Tomsons. Viņi pārvietojas pa CORE,...... Zinātniskā un tehniskā enciklopēdiskā vārdnīca

Pastāv., sinonīmu skaits: 12 delta elektrons (1) leptons (7) minerāls (5627) ... Sinonīmu vārdnīca

Mākslīgais Zemes pavadonis, kas izveidots PSRS, lai pētītu radiācijas joslas un Zemes magnētisko lauku. Tie tika palaisti pa pāriem, viens pa trajektoriju, kas atrodas zemāk, bet otrs virs radiācijas joslām. 1964. gadā tika palaisti 2 elektronu pāri... Lielā enciklopēdiskā vārdnīca

ELEKTRONS, ELEKTRONS, vīrs. (grieķu elektronu dzintars). 1. Daļiņa ar mazāko negatīvo elektrisko lādiņu, kas savienojumā ar protonu veido atomu (fizisks). Elektronu kustība rada elektrisko strāvu. 2. tikai vienības. Viegls magnija sakausējums,...... Ušakova skaidrojošā vārdnīca

ELECTRON, a, m. (speciālais). Elementārdaļiņa ar vismazāko negatīvo elektrisko lādiņu. Ožegova skaidrojošā vārdnīca. S.I. Ožegovs, N.Ju. Švedova. 1949 1992… Ožegova skaidrojošā vārdnīca

Grāmatas

• Elektrons. Kosmosa enerģija, Landau Ļevs Davidovičs, Kitaigorodskis Aleksandrs Isaakovičs. Nobela prēmijas laureāta Ļeva Landau un Aleksandra Kitaigorodska grāmatas ir teksti, kas apgāž ierasto priekšstatu par apkārtējo pasauli. Lielākā daļa no mums pastāvīgi saskaras ar...
• Electron Space Energy, Landau L., Kitaigorodsky A.. Nobela prēmijas laureāta Ļeva Landau un Aleksandra Kitaigorodska grāmatas ir teksti, kas apgāž filistru ideju par apkārtējo pasauli. Lielākā daļa no mums pastāvīgi saskaras ar...

Izglītojoši metodiskā rokasgrāmata laboratorijas darbiem Nr.3.10k

disciplīnā "Fizika"

Vladivostoka

IZGLĪTĪBAS UN ZINĀTNES MINISTRIJA

Krievijas Federācija

Federālā valsts autonomā augstākās profesionālās izglītības iestāde

Tālo Austrumu federālā universitāte (FEFU)

Zinātnes skola

Elektrona īpatnējā lādiņa noteikšana

Mācību līdzeklis laboratorijas darbam Nr.3.10

disciplīnā "Fizika"

Vladivostoka

Tālo Austrumu federālā universitāte

UDK 53.082.1; 531,76

Elektrona īpatnējā lādiņa noteikšana: izglītojošs un metodiskais rokasgrāmata laboratorijas darbiem Nr.3.10k disciplīnā “Fizika” / Far Eastern Federal University, School of Natural Sciences / Sast. N.P. Dimčenko, O.V. Plotņikova. – Vladivostoka: Dalņevosta. federālā universitāte, 2014. - 13 lpp.

Rokasgrāmatā, ko sagatavojusi Tālo Austrumu federālās universitātes Dabaszinātņu skolas Vispārējās fizikas nodaļa, ir īss teorētiskais materiāls par tēmu “Uzlādētu daļiņu kustība elektriskajos un magnētiskajos laukos” un metodiskie norādījumi laboratorijas darbu veikšanai “Noteikšana. elektrona īpatnējā lādiņa” disciplīnā “Fizika”. Rokasgrāmata paredzēta FEFU inženierzinātņu skolas studentiem.

UDK 53.082.1; 531,76

© Dymchenko N.P., Plotnikova O.V., 2014

© Federālā valsts autonomā augstākās profesionālās izglītības iestāde "FEFU", 2014

Laboratorijas darbs Nr.3.10k Elektrona īpatnējā lādiņa noteikšana

Darba mērķis: pētīt lādētu daļiņu kustības likumus elektriskajos un magnētiskajos laukos, noteikt elektrona īpatnējo lādiņu e /m, izmantojot Helmholca spoles.

Ierīces: instalācija Lorenca spēka demonstrēšanai un elektrona lādiņa attiecības noteikšanai pret tā masu, taisnleņķa trīsstūris.

Īsa teorija.

Īpatnējais elektronu lādiņš e /m ir viena no pamatkonstantēm, piemēram, gaismas ātrums Ar, Planka konstante h, Bolcmaņa konstante k un citi. Elektronam pārvietojoties elektriskajos un magnētiskajos laukos, elektrona trajektoriju nosaka šo lauku konfigurācija un elektrona lādiņa attiecība pret tā masu.

Ja kustīga lādēta daļiņa atrodas vienmērīgu elektrisko un magnētisko lauku ietekmē, tad spēks, kas iedarbojas uz daļiņu, ir vienāds ar:

kur ir daļiņu ātrums, q- tā elektriskais lādiņš, - elektriskā lauka stiprums, - magnētiskā lauka indukcija.

Šo spēku sauc par Lorenca spēku. No formulas ir skaidrs, ka tā ir vienāda ar to spēku vektoru summu, kas darbojas no elektriskā un magnētiskā lauka.

Apskatīsim lādētas daļiņas kustību ar nemainīgu ātrumu vienmērīgā magnētiskajā laukā, ja nav elektriskā lauka. Šajā gadījumā uz daļiņu iedarbojas tikai Lorenca spēka magnētiskā sastāvdaļa:

Šī spēka virziens ir atkarīgs no lādiņa zīmes, un to var noteikt ar labās puses skrūvju likumu (kreisās puses likums), att. 1.

Lorenca spēka absolūtā vērtība ir:

kur α ir leņķis starp daļiņu ātruma un magnētiskā lauka indukcijas vektoriem.

Ja daļiņa kustas ar ātrumu, kas vērsts pa magnētiskās indukcijas līnijām, tad spēks uz to neiedarbojas (F = 0), daļiņas paātrinājums būs vienāds ar 0 un kustība būs vienmērīga.

Ja daļiņas ātrums ir vērsts perpendikulāri magnētiskās indukcijas līnijām, tad daļiņu ietekmēs nemainīgs lielums spēks: vērsts perpendikulāri ātrumam un daļiņai piešķir tikai normālu (centripetālu) paātrinājumu. Ātruma modulis šajā gadījumā nemainās. Izskaidro kapec? Rezultātā daļiņa pārvietosies pa apli, kura rādiusu var atrast, pamatojoties uz Ņūtona 2. likumu:

Daļiņu orbitālais periods:

No iegūtās izteiksmes ir skaidrs, ka daļiņas apgriezienu periods vienmērīgā magnētiskajā laukā nav atkarīgs no daļiņas ātruma un ir apgriezts tās īpašajam lādiņam.

Ar zināmu daļiņas trajektorijas rādiusu no izteiksmes (4) var atrast daļiņas ātrumu:

Ja uzlādētas daļiņas ātrums ir vērsts leņķī α pret magnētiskās indukcijas vektoru, tad tās kustību var attēlot kā divu kustību superpozīciju:

Divu kustību pievienošanas rezultātā notiek spirālveida kustība, kuras ass ir paralēla magnētiskā lauka līnijām (2. att.).

Attālums h attālumu starp diviem tuvākajiem spirāles pagriezieniem sauc par piķi. Spirāles solis ir:

Šajā laboratorijas darbā tiek aplūkota elektrona kustība magnētiskajā laukā, un visas no tā izrietošās attiecības tiek izmantotas, lai aprakstītu šo kustību.

Rīsi. 2. Lādētas daļiņas trajektorija, kas lido leņķī α pret vienmērīga magnētiskā lauka spēka līnijām. R – rādiuss, h – spirāles solis.

Izejot cauri paātrinājuma potenciāla starpībai U, elektrons iegūst ātrumu , kura vērtību var atrast no elektriskā lauka darba un elektrona kinētiskās enerģijas vienādības (enerģijas nezūdamības likums ir uzrakstīts ne -relativistisks gadījums):

kur ir elektrona lādiņš (modulo), ir elektrona masa.

Izmantojot izteiksmi (6), mēs atrodam elektrona ātrumu:

Aizvietojot (9) ar (8) un izsakot specifisko elektronu lādiņu , mēs iegūstam:

Eksperimentāla iestatīšana

Specifisko elektronu lādiņu nosaka, izmantojot iestatījumu, kas parādīts attēlā. 3. Instalācijas galvenie elementi ir: katodstaru lampa 7, Helmholca spoļu sistēma 11, kas rada vienmērīgu magnētisko lauku visā tilpumā, ko pārklāj spoles, un vadības elementi, kas parādīti attēlā. 3.

Rīsi. 3. Instalācija elektrona īpatnējā lādiņa noteikšanai.

1 – Ierīces ieslēgšanas/izslēgšanas poga: 2 – trīs pozīciju slēdzis, izmanto, lai mainītu magnetizējošās strāvas virzienu Helmholca spolēs 11 “pulksteņrādītāja virzienā”, “izslēgts”, “pretēji”; 3 – magnetizējošās strāvas regulēšanas poga, strāvu mēra ar ampērmetru, kas atrodas uz iekārtas priekšējā paneļa; 4 – paātrinājuma sprieguma regulēšanas poga, tās nolasīšana tiek veikta, izmantojot voltmetru, kas atrodas uz iekārtas priekšējā paneļa; 5 – slēdzis, ir trīs pozīcijas, iekšā Šajā eksperimentā tam ir jābūt izslēgtā pozīcijā, 6 – elektrostatiskā lauka regulēšanas rokturis, kas netiek izmantots šajā eksperimentā un tam jābūt galējā kreisajā pozīcijā; 7 – katodstaru lampa; 8, 10 ierīces elektronu stara diametra mērīšanai; 9 – elektronu stara pēda.

Helmholca spoles ir divu plānu spoļu sistēma, kas atrodas koaksiāli tādā attālumā starp spoļu centriem, kas vienāds ar to rādiusu. Spolu biezums ir ievērojami mazāks par to vidējo diametru. Ar šo spoļu izvietojuma ģeometriju magnētiskā lauka indukcija visā tilpumā starp spolēm ir gandrīz vienāda. Helmholca spoļu magnētiskā lauka indukcijas vektors ir vērsts pa abu spoļu asi uz novērotāju vai prom no novērotāja atkarībā no Helmholca spoļu strāvas virziena. Strāvas virzienu pārslēdz, izmantojot pārslēgšanas slēdzi 2, att. 3. Katodstaru lampa 7 atrodas šo spoļu radītā lauka centrālajā apgabalā, att. 3.

Magnētiskā lauka indukcija B gredzenu sistēmas iekšpusē var aprēķināt, pamatojoties uz Biota-Savarta-Laplasa likumu un divu Helmholca gredzenu radīto lauku superpozīcijas principu. Šis aprēķins sniedz magnētiskā lauka indukcijas izteiksmi:

kur ir magnētiskā konstante, N = abu spoļu kopējais apgriezienu skaits, R ir spoļu vidējais rādiuss, I ir strāvas stiprums Helmholca spoles.

Ņemot vērā (11), formula (10) būs šāda:

kur k apzīmē izteiksmi: . Konstantes vērtības aizstāšana šajā formulā μ O un šīs iekārtas Helmholca spoļu parametru N un R vērtības, mēs beidzot iegūstam šādu formulas (12) izteiksmi:

Darba kārtība

Ierīce ir sagatavota darbībai; nav atļauts griezt katodstaru lampu vai griezt vai pārslēgt citas pogas, kas nav norādītas šajās instrukcijās. Nepārtrauktā eksperimenta ilgums nedrīkst pārsniegt 45 minūtes.Slēdzis 5, att. 3, jābūt pozīcijā "invalīds". un šajā eksperimentā tā pozīcijanevajadzētu mainīties. Mēs izvēlamies magnetizācijas strāvu 1 - 2 A, y robežās Iestatām paātrinājuma spriegumu 150 – 200 V robežās. Pirms ierīces izslēgšanas izmantojiet strāvas regulēšanas pogu 2 un paātrinājuma spriegumu 4, att. 3 pagriezieties galēji pa kreisi.

Rīsi. 4 Elektronu stars, ja nav magnētiskā lauka. Lai vizualizētu elektronu staru kūli, iepriekš evakuētajā katodstaru lampā tiek iepildīts neliels daudzums inertas gāzes. Elektronu un cēlgāzes atomu sadursmes dēļ gāzes atomi tiek uzbudināti un pēc tam izstaro zaļganu gaismu, tādējādi norādot elektronu ceļu.

Rīsi. 5. Skats uz elektronu staru magnētiskajā laukā, ko rada Helmholca spoļu magnētiskais lauks.

Mērīšanas procedūra

Kā redzams no darba formulas (12), lai eksperimentāli noteiktu elektrona īpatnējo lādiņu, jāmēra paātrinājuma spriegums. U, magnetizējošās strāvas stiprums es un elektronu gredzena rādiuss r. Mēs mēra paātrinājuma spriegumu un magnetizācijas strāvu, izmantojot voltmetru un ampērmetru, kas atrodas uz instalācijas priekšējā paneļa. Mēs izmērām gredzena rādiusu, izmērot gredzena diametru, izmantojot mērīšanas lineālu 10, att. 3. Lai palielinātu elektroniskā gredzena rādiusa mērīšanas precizitāti, mēs iesakām šādu darbību secību. Lai mērīšanas lineāls 3, att. 6, ar vienu kāju piestipriniet taisnstūri 2. Pēc tam pārvietojiet tēmēkli 4 un trīsstūri 2 un ar aci novērojiet gredzena labās malas stāvokli gar otru kāju. Tiklīdz elektroniskā gredzena mala, skatu meklētājs un novērotāja acs atrodas vienā līnijā, mēs izmērām šīs gredzena malas koordinātas. Tad tādā pašā veidā saskaitām elektronu stara kreiso malu. Atšķirība starp šīm koordinātām dos elektronu gredzena diametra vērtību, kas atbilst dotajām paātrinājuma sprieguma vērtībām un magnetizējošās strāvas stiprumam Helmholca gredzenos. Šī procedūra samazina kļūdu gredzena diametra mērīšanā, kas saistīta ar paralaksi, skatu meklētāja stāvokļa izmaiņām, kad novērotāja acis novirzās virzienā, kas ir perpendikulārs redzes līnijai.

Pēc nepieciešamo rādījumu tehnikas apguves jums vajadzētu pāriet uz galveno eksperimentu. Mēs iestatām magnetizācijas strāvu uz 1,50 A, izmērām gredzenu diametrus pie 3 dažādiem paātrināšanas spriegumiem: 150, 175, 200 V. Pēc tam iestatām paātrinājuma spriegumu uz 175 V un izmērām gredzenu diametrus pie trim vērtībām magnetizējošā strāva: 1,00 A, 1,50 A, 2,00 A. Mērījumu rezultāti tiek ievadīti iepriekš sagatavotā tabulā. Norādītie rādījumi jāveic ar precizitāti, kas ir puse no mērinstrumentu dalījuma vērtības

Tabula Nr.1

Eksperimentālo datu tabula

№ p/p	Pašreizējais spēks(I±∆I)	Paātrinošais spriegums(U±∆ U)	Gredzena diametrs(d±∆ d)	Gredzena rādiuss(r±∆ r)	Īpaša maksae/m e
				m∙10 -3	C/kg

Eksperimenta rezultātu apstrāde.

,

kur . – absolūta kļūda iīpatnējās lādiņa mērījums, ir Studenta koeficients, n ir mērījumu skaits, mūsu gadījumā tika izvēlēti 6 mērījumi, α ​​ir Stjudenta ticamības koeficients. Laboratorijas mērījumos ieteicams to iestatīt uz 95%.

Aprēķiniet elektrona īpatnējā lādiņa relatīvo kļūdu ε, izmantojot formulu:

Pierakstiet gala rezultātu un salīdziniet to ar elektrona īpatnējā lādiņa tabulas vērtību.

Strāva, elektronu lādiņš – visi zina šos vārdus.

Tātad, kas ir elektrība, kā tā tiek ražota un pārraidīta? Atbildēt uz šiem jautājumiem nav viegli. Lai to izdarītu, jums jāiepazīstas ar ievērojamu parādību klāstu, ko sauc par elektrisko. Vispirms apskatīsim vārda “elektrība” izcelsmi.

Pat senās Grieķijas zinātnieki atklāja, ka pēc dzintara priekšmetu berzēšanas tiem tiek piesaistīti gaismas ķermeņi. Dzintars grieķu valodā nozīmē "elektrons"; No šī vārda cēlies nosaukums “elektrisks”.

16. gadsimta otrajā pusē angļu zinātnieks Gilberts atklāja, ka ne tikai dzintaram piemīt īpašība piesaistīt gaismas ķermeņus. Daudzas vielas, piemēram, sveķi un stikls, arī iegūst šo īpašību berzes rezultātā. Šo parādību sauc par elektrifikāciju. Vielu, kas iegūst šo īpašību berzes rezultātā, sauc par elektrizētu.

Zinātnieki ķermeņu elektrifikāciju skaidroja ar elektrības parādīšanos uz ķermeņa vai elektriskā lādiņa.

Lai ķermenis elektrificētos, nav nepieciešams to berzēt; jūs varat, piemēram, pieskarties tam ar jebkuru iepriekš elektrificētu objektu. Tādējādi pieredze rāda, ka elektrificētie ķermeņi atgrūž vai pievelk. Pamatojoties uz to, mēs nonācām pie secinājuma, ka pastāv dažādi elektriskā lādiņa veidi. Tie ir viens otram pretēji lādiņi.

Dažus no šiem lādiņiem nosacīti sauc par pozitīviem, bet citus - par negatīviem. Novērojumi par to, kā elektrificētas struktūras mijiedarbojas, ļāva konstatēt, ka līdzīgi lādiņi atgrūdīs un atšķirībā no lādiņiem piesaistīs.

Jautājums par to, kas ir elektriskais lādiņš, zinātniekus interesē jau ilgu laiku. Sākumā tika pieņemts, ka elektriskās parādības izraisa elektrisks šķidrums, kam nav svara. Daži zinātnieki pieņēma, ka katrā ķermenī ir divi elektriskie šķidrumi: pozitīvs un negatīvs, un viena pārpalikums veido pozitīvu ķermeņa elektrifikāciju, bet otra pārpalikums - negatīvu. Ja tie ir vienādos daudzumos, tad abu šķidrumu darbība iznīcina viens otru. Šajā gadījumā ķermenis kļūst neuzlādēts. Citi zinātnieki uzskatīja, ka ir tikai viens elektriskais šķidrums, kas atrodas noteiktā daudzumā katrā neuzlādētā ķermenī. Tā pārpalikums organismā veido pozitīvu elektrifikāciju, bet trūkums – negatīvu. Tomēr pakāpeniski jaunu eksperimentālo faktu analīze piespieda mūs atteikties no hipotēzes par elektrisko šķidrumu.

Tādējādi tika atklāts, ka elektrībai ir atomu struktūra, t.i. to var sadalīt sastāvdaļās, no kurām katra attēlo tā saukto elementāro elektrisko lādiņu. Šis secinājums bija iespējams, no vienas puses, pētot elektrības pāreju caur sāļu un skābju šķīdumiem un pēc tam pētot elektrību gāzēs. Un visbeidzot, pieredze rāda, ka elementārus elektriskos lādiņus nes mazākās matērijas daļiņas.

19. gadsimta beigās angļu fiziķa Tomsona veiktie eksperimenti ļāva atklāt atsevišķu matērijas daļiņu, kurai ir vismazākais elektriskais lādiņš, un vēlāk bija iespējams izmērīt tās vērtību.

Tādējādi mazāko vielas daļiņu, kurai ir elementārs negatīvs lādiņš, sauc par elektronu.

Elektrona elektriskais lādiņš ir viena no tā svarīgākajām neatdalāmajām īpašībām.

Tā masa m = 9,1–10⁻²⁸ g.

Elektronu lādiņš e = - 4,8˖10⁻¹⁰ vienības.

Elektrons ir viena no daļiņām, kas ir katras vielas sastāvdaļa. Vielas sastāv no atomiem, kas ietver pozitīvi lādētu kodolu un elektronus, kas pārvietojas ap to. Elektrona negatīvais lādiņš ir pilnīgi vienāds jebkurā vielā, taču to skaits un sadalījums ap kodolu ir atšķirīgs. Kad atoms atrodas neitrālā stāvoklī, pozitīvais lādiņš ir vienāds ar visu to elektronu negatīvo lādiņu summu, kas riņķo ap to.

Gadās, ka atoms zaudē elektronus; šajā gadījumā kodola pozitīvais lādiņš kļūst lielāks par atlikušo elektronu lādiņu summu, tad viss atoms kļūs pozitīvi lādēts. Ja ķermenis ir negatīvi uzlādēts, tas nozīmē, ka tajā ir pārmērīgs elektronu daudzums.

Elektronu kustība nosaka elektrisko lādiņu pārdali vielās, pozitīvo un negatīvo ķermeņu elektrifikāciju un citas parādības.