Elektron (elementar zarracha). Elektronning solishtirma zaryadini aniqlash Elektron zaryad modulining zamonaviy qiymati

Ishning maqsadi: magnit maydonga joylashtirilgan dioddagi elektronning harakati orqali elektronning solishtirma zaryadini aniqlang.

Uskunalar: diodli va lasanli taxta, quvvat manbai, voltmetr, milliampermetr, ampermetr.

NAZARIY KIRISH

Maxsus zaryad - bu zaryadning massaga nisbatiga teng elementar zarralarning xarakteristikasi. Ba'zi tajribalarda bir vaqtning o'zida ham zaryadni, ham massani o'lchash mumkin emas, lekin uning qiymati zarrachani aniqlashga imkon beradigan maxsus zaryadni aniqlash mumkin. Elektronning o'ziga xos zaryadini, masalan, silindrsimon magnetron usuli bilan aniqlash mumkin.

Magnetron - elektronlar harakati magnit maydon tomonidan boshqariladigan elektron naycha. Magnetronlar radiotexnikada ultra yuqori chastotali tebranishlarni hosil qilish uchun ishlatiladi. Amalda, elektron trubkasi magnetron sifatida ishlatiladi - 1Ts 11P diod, u oqim bilan bobinning magnit maydoniga joylashtirilgan.

Termionik emissiya hodisasi tufayli qizdirilgan katod tomonidan chiqarilgan elektronlar elektr maydoni ta'sirida anodga qarab harakatlanadi. Elektr maydonining kuchi katodda maksimal, qolgan fazoda esa elektr maydoni kuchsizdir. Shuning uchun elektronlar katod yaqinida tezlashadi, so'ngra anod tomon radial yo'nalishda deyarli doimiy tezlikda harakatlanadi. Elektron tezligi V energiyaning saqlanish qonuni bilan aniqlanishi mumkin. Katoddan anodga o'tganda elektr maydonidagi elektronning potentsial energiyasi kinetik energiyaga aylanadi:

Qayerda e,m - elektronning zaryadi va massasi; U- diodning katod va anod o'rtasidagi potentsial farq.

Agar siz magnit maydonni yoqsangiz , tezlik vektoriga perpendikulyar degan ma'noni anglatuvchi diodning o'qiga parallel ravishda yo'naltirilgan, keyin Lorentz kuchi elektronlarga ta'sir qila boshlaydi.

, (2)

Qayerda B- magnit maydon induksiyasi.

Quvvat yo'nalishini chap qo'l qoidasi bilan aniqlash mumkin: agar to'rtta barmoq tezlikda uzatilsa va kuch chiziqlari kaftga kirsa, egilgan bosh barmog'i musbat zaryad uchun kuch yo'nalishini ko'rsatadi. Salbiy elektron uchun bu aksincha. Lorentz kuchi tezlik vektoriga perpendikulyar, shuning uchun u markazga tortuvchi kuchdir. Shuning uchun elektron traektoriyasi aylana yoyidir. Nyutonning ikkinchi qonuniga ko'ra, elektron massasi va markazga tortish tezlanishining mahsuloti Lorents kuchiga teng:
Demak, traektoriyaning egrilik radiusi teng

. (3)

Ko'rinib turibdiki, magnit maydon induksiyasi ortishi bilan yoyning egrilik radiusi kamayadi (1-rasm). Kritik deb ataladigan magnit maydon induksiyasining ma'lum bir qiymatida IN cr, elektronning orbitasi anodga tegib turgan aylanaga aylanadi. Kritik orbita radiusi anod radiusining yarmiga teng R= r/ 2. Agar magnit maydon yanada oshirilsa, orbital radiusi yanada kamayadi va elektron traektoriyalari anodga tegmaydi. Elektronlar endi anodga etib bormaydi va anod oqimi nolga tushadi.

Aslida, elektronlarning tezligi ularning bir-biri bilan o'zaro ta'siri tufayli bir oz farq qiladi; hamma elektronlar katodga perpendikulyar harakat qilmaydi. Shuning uchun anod oqimining pasayishi asta-sekin bo'ladi: birinchi navbatda sekin elektronlar anodga etib bormaydi, keyin esa tezroq bo'ladi. (1) tenglamadan olingan o'rtacha kvadrat tezlik grafikdagi eng keskin pasayish kesimiga to'g'ri keladi (2-rasm).

(1) va (3) tenglamalarni hisobga olgan holda birgalikda yechish R= r/ 2, biz elektronning o'ziga xos zaryadini hisoblash uchun formulani olamiz

. (4)

Bobinning markazidagi magnit maydon induksiyasini formuladan foydalanib hisoblash mumkin

, (5)

G de = 4∙10 -7 G/m – magnit doimiy; N- g'altakning aylanish soni; J cr- kritik oqim kuchi; l - rulon uzunligi; β - lasan va uning o'qi markazidan tashqi burilishlar yo'nalishi orasidagi burchak.

Maxsus elektron zaryadini eksperimental o'lchash laboratoriyada amalga oshiriladi. U 1) g'altakning ichiga elektron trubkasi joylashtirilgan moduldan iborat; 2) g'altakdagi tokni o'lchash uchun ampermetr va voltmetrli quvvat manbai, 3) anod oqimini o'lchash uchun milliampermetr (3-rasm). Modul va quvvat manbai kabel orqali ulangan.

ISHNI TUGLASH

1. Milliampermetrni o'lchash chegaralarini 20 mA ga o'rnating. Uning modulga "PA" rozetkalariga ulanishini tekshiring. Ko'rsatkich nolga teng bo'lishi kerak.

2. Quvvat manbaini 220 V tarmoqqa ulang O'zgaruvchan rezistorlar yordamida anod kuchlanishini 12-120 V oralig'ida o'rnating, bobin orqali minimal oqim (0,5 A). Katodni qizdirgandan so'ng, anod pallasida milliampermetr tomonidan qayd etilgan oqim paydo bo'lishi kerak.

Anod oqimining o'lchovlarini takrorlang, bobin orqali oqimni har 0,1 A dan 0,5 A dan 1,5 A gacha o'zgartiring (ampermetr shkalasining bir bo'limi). Natijalarni jadvalga yozing. 1.

1-jadval

3. Jadvalga yozing. 2 ta o'rnatish parametrlari va anod kuchlanishi. Milliampermetrni va quvvat manbaini o'chiring.

jadval 2

4. Anod tok kuchining bog'liqligi grafigini tuzing J uz g'altakdagi oqim bo'yicha J mushuk . Diagrammaning o'lchami kamida yarim sahifani tashkil qiladi. O'qlarda bir xil o'lchovni ko'rsating. Nuqtalarning og'ishlari minimal bo'lishi uchun nuqtalar atrofida silliq egri chizing.

5. Grafikdan g'altakdagi kritik tokning o'rtacha qiymatini aniqlang J cr anodik oqimdagi eng keskin pasayish kesimining o'rtasining absissasi sifatida (2-rasm). Jadvalga yozib qo'ying. 2.

7. Formuladan foydalanib, solishtirma zaryadni o'lchashda sistematik xatolikni baholang

, (6)

xatolik, asosan, kritik oqimni aniqlashda noaniqlik bilan bog'liq deb faraz qilish. Qabul qiling 2  J cr tik pasayish qismining kengligiga teng (2-rasm).

9. Xulosa chiqaring. Natijani yozib oling
. Maxsus elektron zaryadining jadval qiymati bilan solishtiring
Kl/kg.

NAZORAT SAVOLLARI

1. Zarrachaning solishtirma zaryadini aniqlang. Qaysi zarracha maksimal maxsus zaryadga ega?

2. Lorens kuchi formulasini yozing. Lorents kuchining yo'nalishini qanday aniqlash mumkin? Misollar bilan tushuntiring.

3. Elektronning ko‘ndalang magnit maydondagi harakati uchun Nyutonning ikkinchi qonuni tenglamasini yozing.

4. Magnit maydon induksiyasi ortishi bilan diodning katod va anod orasidagi elektron traektoriyasining o‘zgarishi sababini tushuntiring. Kritik induksiyani aniqlang.

5. Magnit maydon induksiyasi kuchayishi bilan anod toki kuchining bog’liqligini tushuntiring. Nima uchun induksiyaning kritik qiymatida tok kuchi keskin pasaymaydi?

6. Elektronning magnetrondagi harakatidan kelib chiqib, uning solishtirma zaryadini hisoblash formulasini chiqaring.

Elektron zaryadini eng to'g'ridan-to'g'ri aniqlash R. Millikanning tajribalarida amalga oshirildi, unda kichik zarrachalarda paydo bo'lgan juda kichik zaryadlar o'lchandi. Ushbu tajribalarning g'oyasi quyidagicha edi. Elektron nazariyaning asosiy tushunchalariga ko'ra, jismning zaryadi undagi elektronlar sonining o'zgarishi (yoki zaryadi elektronning zaryadiga teng yoki karrali bo'lgan musbat ionlar) natijasida paydo bo'ladi. ). Natijada, har qanday jismning zaryadi faqat keskin o'zgarishi kerak va bundan tashqari, elektron zaryadlarning butun sonini o'z ichiga olgan qismlarda. Shuning uchun, elektr zaryadining o'zgarishining diskret xarakterini eksperimental ravishda aniqlab, shu bilan elektronlar mavjudligini tasdiqlash va bitta elektronning zaryadini (elementar zaryad) aniqlash mumkin.

Ko'rinib turibdiki, bunday tajribalarda o'lchangan zaryadlar juda kichik bo'lishi va faqat oz miqdordagi elektron zaryadlardan iborat bo'lishi kerak. Aks holda, bitta elektronni qo'shish yoki olib tashlash umumiy zaryadning faqat kichik foiz o'zgarishiga olib keladi va shuning uchun zaryadni o'lchashda muqarrar xatolar tufayli kuzatuvchidan osongina qochib qutulishi mumkin.

Tajribalarda aniqlandiki, zarrachalarning zaryadi aslida sakrashda o'zgaradi va zaryad o'zgarishi har doim ma'lum bir yakuniy zaryadga ko'paytiriladi.

Millikan tajribasining diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. 249. Qurilmaning asosiy qismi ehtiyotkorlik bilan ishlab chiqarilgan parallel plastinkali kondansatör bo'lib, uning plitalari bir necha ming voltsli kuchlanish manbaiga ulangan. Plitalar orasidagi kuchlanish o'zgarishi va aniq o'lchanishi mumkin. Maxsus buzadigan amallar tabancası yordamida olingan yog'ning kichik tomchilari yuqori plastinkadagi teshikdan plitalar orasidagi bo'shliqqa tushadi. Alohida yog 'tomchisining harakati mikroskop orqali kuzatiladi. Kondensator himoya korpusga o'ralgan bo'lib, doimiy haroratda saqlanadi va tomchilarni havoning konveksiya oqimlaridan himoya qiladi.

Yog 'tomchilari püskürtüldüğünde zaryadlanadi va shuning uchun har biriga ikkita kuch ta'sir qiladi: tortishish kuchi va suzuvchi (Arximed) kuchi va elektr maydonidan kelib chiqadigan kuch.

METALLAR ORQALI ELEKTR TOKINING O'TISHI

Elektron o'tkazuvchanlik metallar Tokning metallar (birinchi turdagi o'tkazgichlar) orqali o'tishi kimyoviy o'zgarish bilan birga kelmaydi. Bu holat oqim o'tganda metall atomlari o'tkazgichning bir qismidan ikkinchisiga o'tmasligini ko'rsatadi. Bu taxmin nemis fizigi Karl Viktor Eduard Rikke (1845 -1915) tajribalari bilan tasdiqlangan. Rikke uchlari bir-biriga mahkam bosilgan uchta tsilindrni o'z ichiga olgan zanjir tuzdi, ularning ikkitasi eng tashqisi mis va o'rtasi alyuminiy edi. Bu tsilindrlar orqali juda uzoq vaqt (bir yildan ortiq) elektr toki o'tdi, shuning uchun oqadigan elektr energiyasining umumiy miqdori juda katta qiymatga (3 000 000 S dan ortiq) yetdi. Keyin mis va alyuminiy o'rtasidagi aloqa joyini to'liq tahlil qilib, Rikke bir metallning ikkinchisiga kirish izlarini aniqlay olmadi. Shunday qilib, oqim metallardan o'tganda, metall atomlari oqim bilan birga harakat qilmaydi.

Tok metalldan o'tganda zaryad o'tishi qanday sodir bo'ladi?

Biz ko'p marta qo'llagan elektron nazariya tushunchalariga ko'ra, har bir atomni tashkil etuvchi manfiy va musbat zaryadlar bir-biridan sezilarli darajada farq qiladi. Musbat zaryad atomning o'zi bilan bog'liq va normal sharoitda atomning asosiy qismidan (uning yadrosidan) ajralmasdir. Salbiy zaryadlar - ma'lum zaryad va massaga ega bo'lgan, eng engil atom - vodorodning massasidan deyarli 2000 marta kam bo'lgan elektronlarni atomdan nisbatan oson ajratish mumkin; elektronni yo'qotgan atom musbat zaryadlangan ion hosil qiladi. Metalllarda har doim atomlardan ajratilgan juda ko'p "erkin" elektronlar mavjud bo'lib, ular metall bo'ylab aylanib, bir iondan ikkinchisiga o'tadi. Ushbu elektronlar elektr maydoni ta'sirida metall bo'ylab osongina harakatlanadi. Ionlar metallning skeletini tashkil qilib, uning kristall panjarasini hosil qiladi (I jildga qarang).

Metalldagi musbat va manfiy elektr zaryadlari oʻrtasidagi farqni ochib beruvchi eng ishonchli hodisalardan biri 9-§da keltirilgan fotoelektr effekti boʻlib, elektronlarni metalldan nisbatan oson yirtib tashlash mumkinligini koʻrsatadi, musbat zaryadlar esa musbat zaryadlar bilan qattiq bogʻlangan. metallning moddasi. Oqim o'tganda, atomlar va shuning uchun ular bilan bog'liq bo'lgan musbat zaryadlar o'tkazgich bo'ylab harakat qilmaydi, erkin elektronlar metallda elektr tokining tashuvchisi sifatida qaralishi kerak. Ushbu g'oyalarning to'g'ridan-to'g'ri tasdig'i birinchi marta 1912 yilda L. I. Mandelstam va N. D. Papaleksi * tomonidan amalga oshirilgan, ammo ular tomonidan nashr etilmagan muhim tajribalar edi. To'rt yil o'tgach (1916) R. C. Tolman va T. D. Styuart o'zlarining tajribalari natijalarini nashr etishdi, bu esa Mandelstam va Papaleksi tajribalariga o'xshash bo'lib chiqdi.

Ushbu tajribalarni o'rnatishda biz quyidagi fikrdan chiqdik. Agar metallda massaga ega bo'lgan erkin zaryadlar bo'lsa, ular inertsiya qonuniga bo'ysunishlari kerak (I jildga qarang). Tez harakatlanadigan o'tkazgich, masalan, chapdan o'ngga, bu yo'nalishda harakatlanadigan metall atomlarining to'plami bo'lib, ular bilan birga erkin zaryadlarni olib yuradi. Bunday o'tkazgich to'satdan to'xtaganda, uning tarkibiga kiradigan atomlar to'xtaydi; erkin zaryadlar, inertsiya bo'yicha, turli to'siqlar (to'xtagan atomlar bilan to'qnashuv) ularni to'xtatmaguncha, chapdan o'ngga harakat qilishda davom etishi kerak. Voqea sodir bo'lgan hodisa tramvay to'satdan to'xtaganida, "bo'sh" narsalar va mashinaga biriktirilmagan odamlar bir muncha vaqt inertsiya bilan oldinga siljishda davom etganda kuzatiladigan hodisaga o'xshaydi.

Shunday qilib, o'tkazgich to'xtaganidan keyin qisqa vaqt ichida undagi bepul to'lovlar bir yo'nalishda harakatlanishi kerak. Ammo zaryadlarning ma'lum bir yo'nalishda harakati elektr tokidir. Binobarin, agar bizning fikrimiz to'g'ri bo'lsa, unda o'tkazgichning to'satdan to'xtashidan keyin biz unda qisqa muddatli oqim paydo bo'lishini kutishimiz kerak. Ushbu oqimning yo'nalishi bizga inertsiya bilan harakatlanadigan zaryadlarning belgisini aniqlashga imkon beradi; agar musbat zaryadlar chapdan o'ngga harakat qilsa, u holda chapdan o'ngga yo'naltirilgan oqim topiladi; agar manfiy zaryadlar shu yo'nalishda harakat qilsa, u holda o'ngdan chapga yo'nalishda oqim kuzatilishi kerak. Natijada paydo bo'lgan oqim zaryadlarga va ularning tashuvchilari shovqinga qaramasdan, ko'proq yoki kamroq uzoq vaqt davomida inertsiya bilan harakatlarini saqlab turish qobiliyatiga, ya'ni ularning massasiga bog'liq. Shunday qilib, bu tajriba nafaqat metallda erkin zaryadlar mavjudligi haqidagi taxminni sinab ko'rish, balki zaryadlarning o'zini, ularning belgisi va tashuvchilarning massasini (aniqrog'i, zaryadning massaga nisbati) aniqlash imkonini beradi. e/m).

Tajribani amaliy amalga oshirishda translyatsion emas, balki o'tkazgichning aylanish harakatidan foydalanish qulayroq bo'ldi. Bunday tajribaning diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. 141. Bir-biridan ajratilgan ikkita o'q o'qi o'rnatilgan g'altakda. 00, mustahkamlangan simli spiral /. Spiralning uchlari o'qning ikkala yarmiga va surma kontaktlari yordamida lehimlanadi. 2 ("cho'tkalar") sezgir galvanometrga biriktirilgan 3. Bobin tez aylanishga o'rnatildi va keyin birdan sekinlashdi. Tajriba shuni ko'rsatdiki, bu holda galvanometrda elektr toki paydo bo'ladi. Ushbu oqimning yo'nalishi manfiy zaryadlarning inertsiya bilan harakat qilishini ko'rsatdi. Ushbu qisqa muddatli oqim tomonidan olib boriladigan zaryadni o'lchash orqali erkin zaryadning uning tashuvchisi massasiga nisbatini topish mumkin edi. Bu nisbat e/m=l.8∙10 11 C/kg ga teng bo'lib chiqdi, bu boshqa usullar bilan aniqlangan elektronlar uchun bu nisbatning qiymatiga yaxshi mos keladi. Demak, tajribalar metallarda erkin elektronlar borligini ko‘rsatadi. Bu tajribalar metallarning elektron nazariyasining eng muhim tasdiqlaridan biridir. Metalllardagi elektr toki erkin elektronlarning tartibli harakatidir(o'tkazgichda doimo mavjud bo'lgan ularning tasodifiy termal harakatidan farqli o'laroq).

Metalllarning tuzilishi. Metallni tashkil etuvchi erkin elektronlar ham, uning ionlari ham uzluksiz tasodifiy harakatda. Ushbu harakatning energiyasi tananing ichki energiyasini ifodalaydi. Kristal panjara hosil qiluvchi ionlarning harakati faqat ularning muvozanat pozitsiyalari atrofidagi tebranishlardan iborat. Erkin elektronlar metallning butun hajmi bo'ylab harakatlanishi mumkin.

Agar metall ichida elektr maydoni bo'lmasa, u holda elektronlarning harakati butunlay xaotikdir; Har bir lahzada turli elektronlarning tezligi har xil va har xil yo'nalishlarga ega (143-rasm, A). Bu ma'noda elektronlar oddiy gazga o'xshaydi va shuning uchun ular ko'pincha elektron gaz deb ataladi. Bunday issiqlik harakati, shubhasiz, hech qanday oqimga olib kelmaydi, chunki to'liq tasodifiylik tufayli, ko'plab elektronlar har bir yo'nalishda, xuddi teskari yo'nalishda harakat qiladi va shuning uchun metall ichidagi har qanday maydon orqali o'tkaziladigan umumiy zaryad nolga teng bo'ladi.

Biroq, agar biz o'tkazgichning uchlariga potentsial farqni qo'llasak, ya'ni metall ichida elektr maydoni hosil qilsak, masala o'zgaradi. Maydon kuchi E ga teng bo'lsin. Keyin elektronlarning har biriga kuch ta'sir qiladi eE (e- elektron zaryad), maydonga qarama-qarshi elektron zaryadining manfiyligi tufayli yo'naltirilgan. Buning yordamida elektronlar bir yo'nalishda yo'naltirilgan qo'shimcha tezliklarni oladi (143-rasm, b). Endi elektronlar harakati endi butunlay xaotik bo'lmaydi: tasodifiy termal harakat bilan bir qatorda, elektron gaz bir butun sifatida harakat qiladi va shuning uchun elektr toki paydo bo'ladi. Majoziy ma'noda, metallardagi oqim tashqi maydon ta'siridan kelib chiqqan "elektron shamol" deb aytishimiz mumkin. Elektr qarshiligining sababi. Endi biz metallar nima uchun elektr tokiga qarshilik ko'rsatishini tushunishimiz mumkin, ya'ni uzoq davom etadigan tokni ushlab turish uchun har doim metall o'tkazgichning uchlarida potentsial farqni ushlab turish kerak. Agar elektronlar harakatida hech qanday interferensiya bo'lmasa, ular tartibli harakatga keltirilgach, ular cheksiz vaqt davomida elektr maydonining ta'sirisiz inertsiya bilan harakat qiladilar. Biroq, aslida, elektronlar ionlar bilan to'qnashuvni boshdan kechiradilar. Bunday holda, to'qnashuvdan oldin ma'lum bir tartibli harakat tezligiga ega bo'lgan elektronlar to'qnashuvdan keyin ixtiyoriy, tasodifiy yo'nalishlarda orqaga qaytadi va elektronlarning tartibli harakati (elektr toki) tartibsiz (issiqlik) harakatga aylanadi: elektr maydonini yo'q qilgandan so'ng, oqim juda tez orada yo'qoladi. Uzoq davom etadigan tokni olish uchun har bir to‘qnashuvdan so‘ng elektronlarni ma’lum bir yo‘nalishda qayta-qayta haydash kerak va buning uchun elektronlarga doimo kuch ta’sir qilishi, ya’ni bor bo‘lishi kerak. metall ichidagi elektr maydonidir.

Metall o'tkazgichning uchlarida saqlanadigan potentsial farq qancha ko'p bo'lsa, uning ichidagi elektr maydoni qanchalik kuchli bo'lsa, o'tkazgichdagi oqim shunchalik katta bo'ladi. Biz taqdim etmaydigan hisob-kitob shuni ko'rsatadiki, potentsial farq va oqim kuchi bir-biriga mutanosib bo'lishi kerak (Ohm qonuni).

Elektr maydoni ta'sirida harakatlanayotgan elektronlar ma'lum kinetik energiyaga ega bo'ladilar. To'qnashuvlar vaqtida bu energiya qisman panjara ionlariga o'tadi, bu esa ularning yanada qizg'in termal harakatlanishiga olib keladi. Shunday qilib, oqim mavjud bo'lganda, elektronlarning tartibli harakatining energiyasi (oqim) doimiy ravishda tananing ichki energiyasini ifodalovchi ionlar va elektronlarning xaotik harakati energiyasiga aylanadi; demak, metallning ichki energiyasi ortadi. Bu Joule issiqligining chiqishini tushuntiradi.

Xulosa qilib aytganda, shuni aytishimiz mumkin Elektr qarshiligining sababi shundaki, elektronlar harakatlanayotganda metall ionlari bilan to'qnashadi. Ushbu to'qnashuvlar elektronlar harakatini sekinlashtirishga moyil bo'lgan doimiy ishqalanish kuchining ta'siri bilan bir xil natija beradi.

Turli metallarning o'tkazuvchanligidagi farq metall hajmining birligiga to'g'ri keladigan erkin elektronlar sonidagi va elektronlar harakati sharoitidagi ba'zi farqlar bilan bog'liq bo'lib, bu o'rtacha erkin yo'lda, ya'ni bosib o'tgan yo'lda farqga tushadi. metall ionlari bilan ikkita to'qnashuv o'rtasida o'rtacha elektron. Biroq, bu farqlar juda muhim emas, buning natijasida ba'zi metallarning o'tkazuvchanligi boshqalarning o'tkazuvchanligidan faqat bir necha o'n marta farq qiladi; shu bilan birga, hatto eng yomon metall o'tkazgichlarning o'tkazuvchanligi yaxshi elektrolitlarning o'tkazuvchanligidan yuz minglab marta va yarim o'tkazgichlarning o'tkazuvchanligidan milliardlab marta kattaroqdir.

Supero'tkazuvchanlik hodisasi metallda elektronlar harakatiga qarshilik ko'rsatmaydigan sharoitlar paydo bo'lganligini anglatadi. Shuning uchun, o'ta o'tkazgichda uzoq oqimni ushlab turish uchun potentsial farqga ehtiyoj yo'q. Elektronlarni qandaydir surish orqali harakatga keltirish kifoya, keyin supero'tkazgichdagi oqim potentsial farq yo'qolgandan keyin ham mavjud bo'ladi.

Ish chiqishi. Erkin elektronlar doimiy termal harakatda metall ichida joylashgan. Biroq, shunga qaramay, ular metalldan uzoqlashmaydi. Bu ularning chiqib ketishiga xalaqit beradigan ba'zi kuchlar mavjudligini ko'rsatadi, ya'ni metall sirtidan tashqariga chiqishga moyil bo'lgan elektronlar sirt qatlamida metalldan tashqariga yo'naltirilgan elektr maydon tomonidan ta'sir qiladi (elektronlar manfiy). Bu shuni anglatadiki, elektron metallning sirt qatlamidan o'tganda, bu qatlamdagi elektronga ta'sir qiluvchi kuchlar salbiy ish qiladi - A(bu erda A>0) va shuning uchun metall ichidagi va tashqaridagi nuqtalar o'rtasida qandaydir kuchlanish deyiladi chiqish kuchlanishi.

Yuqoridagilardan kelib chiqadiki, elektronni metalldan vakuumga chiqarish uchun sirt qatlamiga ta'sir etuvchi kuchlarga qarshi musbat A ishni bajarish kerak. ish funktsiyasi. Bu qiymat metallning tabiatiga bog'liq.

Ish funktsiyasi va chiqish potentsiali o'rtasida aniq bog'liqlik mavjud

Qayerda e- elektron zaryadi (aniqrog'i, elektron zaryadning mutlaq qiymati, elementar zaryadga teng). Shuning uchun ish funksiyasi odatda shaklda yoziladi eq>.

Ish esr sirt qatlamidagi kuchlarga qarshi elektron kinetik energiya zahirasi hisobiga bajara oladi. Agar kinetik energiya ish funktsiyasidan kam bo'lsa, u sirt qatlamiga kira olmaydi va metall ichida qoladi. Shunday qilib, metalldan elektron chiqishi mumkin bo'lgan shart shaklga ega

Bu yerga T- elektron massasi, vn uning tezligining normal (sirtga perpendikulyar) komponenti, eU - ish funktsiyasi.

Xona haroratida metalldagi elektronlarning issiqlik harakatining o'rtacha energiyasi ish funktsiyasidan bir necha o'n marta kam; Shuning uchun deyarli barcha elektr toklari metall ichidagi sirt qatlamida mavjud bo'lgan maydon tomonidan saqlanadi.

Ish funktsiyasi odatda joul bilan emas, balki o'lchanadi elektronvolts(eV). Bir elektronvolt - bu elektronning zaryadiga teng bo'lgan zaryadda maydon kuchlari tomonidan bajarilgan ish(ya'ni elementar zaryaddan yuqori e), u orqali bir volt kuchlanish o'tganda:Akkor jismlar tomonidan elektronlarning emissiyasi. Metalldagi elektronlarning issiqlik harakati tasodifiydir, shuning uchun alohida elektronlarning tezligi gaz molekulalarida bo'lgani kabi bir-biridan sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Bu shuni anglatadiki, metall ichida har doim sirtdan o'tib keta oladigan ma'lum miqdordagi tez elektronlar bo'ladi. Boshqacha qilib aytganda, agar biz qabul qilgan metall strukturasining rasmi to'g'ri bo'lsa, suyuqliklarning bug'lanishiga o'xshash elektronlarning "bug'lanishi" sodir bo'lishi kerak.

Biroq, xona haroratida (89.2) shart faqat metalldagi elektronlarning ahamiyatsiz qismi uchun qondiriladi va elektronlarning bug'lanishi shunchalik zaifki, uni aniqlab bo'lmaydi. Metall juda yuqori haroratga (1500-2000 ° S) qizdirilsa, masala o'zgaradi. Bunda issiqlik tezliklari ortadi, chiqarilgan elektronlar soni ortadi va ularning bug'lanishini tajribada osongina kuzatish mumkin. Bunday tajriba uchun chiroqdan foydalanish mumkin L(144-rasm), filamentga qo'shimcha ravishda o'z ichiga oladi TO(masalan, volfram), va qo'shimcha elektrod L. Havo ionlari ishtirokida hodisani murakkablashtirmaslik uchun chiroqdan havo ehtiyotkorlik bilan pompalanadi. Chiroq £ i akkumulyator va galvanometrga ulangan G shunday qilib, batareyaning salbiy terminali filamentga ulanadi.

Filament sovuq bo'lsa, galvanometr hech qanday oqim ko'rsatmaydi, chunki katod va anod o'rtasida zaryad o'tkaza oladigan ionlar yoki elektronlar yo'q. Biroq, agar filament yordamchi batareya yordamida isitilsa B 2 va filament oqimini asta-sekin oshiring, so'ngra filament oq-issiq bo'lganda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim paydo bo'ladi. Ushbu oqim filamentdan bug'langan elektronlar tomonidan hosil bo'ladi, ular qo'llaniladigan elektr maydoni ta'sirida filamentdan uzoqlashadi. TO elektrodga A. Issiq katodning birlik yuzasidan chiqariladigan elektronlar soni uning haroratiga va u tayyorlangan materialga (ish funktsiyasi) juda bog'liq. Shuning uchun kuzatilgan oqim filament haroratining oshishi bilan juda tez ortadi.

Agar siz batareya qutblarini ulasangiz B 1 shuning uchun ip musbat qutbga ulangan bo'lsa, u holda biz ipni qanchalik qizdirmasak ham, zanjirda oqim bo'lmaydi. Buning sababi shundaki, elektr maydoni endi elektronlarni A dan K ga ko'chirishga intiladi va shuning uchun bug'langan elektronlarni filamentga qaytaradi. Bu tajriba, shuningdek, metallardan faqat manfiy elektronlar bug'lanishini, lekin metallning kristall panjarasida mustahkam bog'langan musbat ionlar emasligini isbotlaydi. Ta'riflangan hodisa, deyiladi termion emissiya, turli va muhim ilovalarni topdi.

Bu atamaning boshqa maʼnolari ham bor, qarang: Elektron (maʼnolari). "Elektron 2" "Elektron" - 1964 yilda uchirilgan to'rtta Sovet sun'iy Yer yo'ldoshlari seriyasidir. Maqsad ... Vikipediya

Elektron- (Novosibirsk, Rossiya) Mehmonxona toifasi: 3 yulduzli mehmonxona Manzil: 2-chi Krasnodonskiy ko'chasi ... Mehmonxonalar katalogi

- (e, e belgisi), birinchi element. h tsa fizikada kashf etilgan; mater. eng kichik massa va eng kichik elektr quvvatining tashuvchisi. tabiatda zaryad. E. atomlarning tarkibiy qismi; ularning soni neytralda. atom ga teng. raqam, ya'ni yadrodagi protonlar soni. Zaryad (e) va massa ... ... Jismoniy ensiklopediya

Elektron- (Moskva, Rossiya) Mehmonxona toifasi: 2 yulduzli mehmonxona Manzil: Andropov prospekti 38-bino 2 ... Mehmonxonalar katalogi

Elektron- (e, e) (yunoncha elektron amberdan; ishqalanish natijasida oson elektrlashtiriladigan modda), manfiy elektr zaryadi e=1,6´10 19 C, massasi 9´10 28 g bo`lgan barqaror elementar zarracha. leptonlar sinfiga kiradi. Ingliz fizigi tomonidan kashf etilgan ... ... Illustrated entsiklopedik lug'at

- (e e), barqaror manfiy zaryadlangan elementar zarracha spini 1/2, massasi taxminan. 9,10 28 g va magnit momenti Bor magnetoniga teng; leptonlarga tegishli bo'lib, elektromagnit, kuchsiz va gravitatsion o'zaro ta'sirlarda qatnashadi.... ...

- (belgisi e), manfiy zaryadli va tinch massasi 9,1310 31 kg (bu PROTON massasining 1/1836 qismi) bo'lgan barqaror ELEMENTARY PARTIK. Elektronlarni 1879 yilda ingliz fizigi Jozef Tomson kashf etgan. Ular CORE atrofida harakat qilishadi,...... Ilmiy-texnik entsiklopedik lug'at

Mavjud., sinonimlar soni: 12 delta elektron (1) lepton (7) mineral (5627) ... Sinonim lug'at

SSSRda radiatsiya kamarlarini va Yer magnit maydonini o'rganish uchun yaratilgan sun'iy Yer sun'iy yo'ldoshi. Ular juft-juft bo'lib, biri pastda yotgan traektoriya bo'ylab, ikkinchisi esa radiatsiya kamarlari ustida uchirilgan. 1964 yilda 2 juft elektron ishga tushirildi ... Katta ensiklopedik lug'at

ELEKTRON, ELEKTRON, er. (yunoncha elektron amber). 1. Proton (fizik) bilan birgalikda atom hosil qiluvchi eng kichik manfiy elektr zaryadli zarracha. Elektronlarning harakati elektr tokini hosil qiladi. 2. faqat birliklar. Yengil magniy qotishmasi,...... Ushakovning izohli lug'ati

ELEKTRON, a, m.(maxsus). Eng kam manfiy elektr zaryadiga ega elementar zarracha. Ozhegovning tushuntirish lug'ati. S.I. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949-1992… Ozhegovning izohli lug'ati

Kitoblar

• Elektron. Kosmos energiyasi, Landau Lev Davidovich, Kitaigorodskiy Aleksandr Isaakovich. Nobel mukofoti sovrindori Lev Landau va Aleksandr Kitaigorodskiyning kitoblari atrofimizdagi dunyo haqidagi umumiy tasavvurni ag'daradigan matnlardir. Ko'pchiligimiz doimo muammolarga duch kelamiz ...
• Elektron kosmik energiyasi, Landau L., Kitaigorodskiy A.. Nobel mukofoti sovrindori Lev Landau va Aleksandr Kitaigorodskiyning kitoblari atrofimizdagi dunyo haqidagi filistiy g'oyani inkor etuvchi matnlardir. Ko'pchiligimiz doimo muammolarga duch kelamiz ...

Laboratoriya ishi uchun o'quv-uslubiy qo'llanma No 3.10k

"Fizika" fanidan

Vladivostok

TA’LIM VA FAN VAZIRLIGI

Rossiya Federatsiyasi

Oliy kasbiy ta'lim federal davlat avtonom ta'lim muassasasi

"Uzoq Sharq Federal Universiteti (FEFU)

Fanlar maktabi

Elektronning solishtirma zaryadini aniqlash

Laboratoriya ishi uchun o'quv qo'llanma No 3.10

"Fizika" fanidan

Vladivostok

Uzoq Sharq Federal universiteti

UDC 53.082.1; 531,76

Elektronning solishtirma zaryadini aniqlash: o'quv-uslubiy "Fizika" fanidan № 3.10k laboratoriya ishi uchun qo'llanma / Uzoq Sharq Federal Universiteti, Tabiiy fanlar fakulteti / Comp. N.P. Dymchenko, O.V. Plotnikova. - Vladivostok: Dalnevost. federal univ., 2014. - 13 b.

Uzoq Sharq Federal Universiteti Tabiiy fanlar fakultetining umumiy fizika kafedrasi tomonidan tayyorlangan qo'llanmada "Elektr va magnit maydonlarda zaryadlangan zarrachalarning harakati" mavzusidagi qisqacha nazariy material va "Aniqlash" laboratoriya ishlarini bajarish bo'yicha uslubiy ko'rsatmalar mavjud. “Fizika” fanidan elektronning solishtirma zaryadi. Qo'llanma FEFU muhandislik maktabi talabalari uchun mo'ljallangan.

UDC 53.082.1; 531,76

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

© Federal davlat avtonom oliy kasbiy ta'lim muassasasi "FEFU", 2014 yil

Laboratoriya ishi No 3.10k Elektronning solishtirma zaryadini aniqlash

Ishning maqsadi: zaryadlangan zarrachalarning elektr va magnit maydonlardagi harakat qonunlarini o'rganish, elektronning solishtirma zaryadini aniqlash e. /m, Helmholtz rulonlari yordamida.

Qurilmalar: Lorents kuchini ko'rsatish va elektron zaryadining massasiga nisbatini aniqlash uchun o'rnatish, to'g'ri burchakli uchburchak.

Qisqacha nazariya.

Maxsus elektron zaryadi e /m yorug'lik tezligi kabi asosiy konstantalardan biridir Bilan, Plank doimiysi h, Boltsman doimiysi k va boshqalar. Elektron elektr va magnit maydonlarda harakat qilganda, elektronning traektoriyasi bu maydonlarning konfiguratsiyasi va elektron zaryadining uning massasiga nisbati bilan aniqlanadi.

Agar harakatlanuvchi zaryadlangan zarra bir xil elektr va magnit maydonlarining ta'siri ostida bo'lsa, zarrachaga ta'sir qiluvchi kuch quyidagilarga teng bo'ladi:

zarracha tezligi qayerda, q– uning elektr zaryadi, - elektr maydon kuchi, - magnit maydon induksiyasi.

Bu kuch Lorents kuchi deb ataladi. Formuladan ko'rinib turibdiki, u elektr va magnit maydonlardan ta'sir qiluvchi kuchlarning vektor yig'indisiga teng.

Elektr maydoni bo'lmasa, zaryadlangan zarrachaning bir xil magnit maydonda doimiy tezlik bilan harakatini ko'rib chiqaylik. Bunday holda, zarrachaga faqat Lorents kuchining magnit komponenti ta'sir qiladi:

Ushbu kuchning yo'nalishi zaryadning belgisiga bog'liq va o'ng vint qoidasi (chap qo'l qoidasi) bilan aniqlanishi mumkin, rasm. 1.

Lorents kuchining mutlaq qiymati:

bu yerda a - zarracha tezligi va magnit maydon induksiyasi vektorlari orasidagi burchak.

Agar zarra magnit induktsiya chiziqlari bo'ylab yo'naltirilgan tezlik bilan harakat qilsa, unda kuch unga ta'sir qilmaydi (F = 0), zarrachaning tezlanishi 0 ga teng bo'ladi va harakat bir xil bo'ladi.

Agar zarracha tezligi magnit induktsiya chiziqlariga perpendikulyar yo'naltirilgan bo'lsa, u holda zarracha kattalikdagi doimiy kuch ta'sirida bo'ladi: tezlikka perpendikulyar yo'naltirilgan va zarrachaga faqat normal (markazga yo'naltirilgan) tezlanish beradi. Bu holda tezlik moduli o'zgarmaydi. Nima sababdan tushuntiring? Natijada, zarracha aylana bo'ylab harakatlanadi, uning radiusini Nyutonning 2-qonuniga asoslanib topish mumkin:

Zarrachalarning orbital davri:

Olingan ifodadan ma'lum bo'ladiki, zarraning bir xil magnit maydonidagi aylanish davri zarracha tezligiga bog'liq emas va uning solishtirma zaryadiga teskari bo'ladi.

Zarracha traektoriyasining ma'lum radiusi bilan (4) ifodadan zarracha tezligini topish mumkin:

Agar zaryadlangan zarrachaning tezligi magnit induksiya vektoriga a burchakka yo'naltirilgan bo'lsa, uning harakatini ikkita harakatning superpozitsiyasi sifatida ko'rsatish mumkin:

Ikkita harakatning qo'shilishi natijasida spiral harakat sodir bo'ladi, uning o'qi magnit maydon chiziqlariga parallel (2-rasm).

Masofa h spiralning ikkita eng yaqin burilishlari orasidagi masofa pitch deb ataladi. Spiralning qadami:

Ushbu laboratoriya ishida elektronning magnit maydondagi harakati ko'rib chiqiladi va bu harakatni tasvirlash uchun barcha hosil bo'lgan munosabatlardan foydalaniladi.

Guruch. 2. Bir xil magnit maydon kuch chiziqlariga a burchak ostida uchayotgan zaryadlangan zarrachaning traektoriyasi. R – radius, h – spiralning qadami.

Tezlashtiruvchi potentsial farq U orqali o'tib, elektron tezlikka ega bo'ladi, uning qiymatini elektr maydonining ishi va elektronning kinetik energiyasining tengligidan topish mumkin (energetikaning saqlanish qonuni bo'lmaganlar uchun yozilgan. -relativistik holat):

bu yerda elektronning zaryadi (modul), elektronning massasi.

(6) ifodadan foydalanib, elektron tezligini topamiz:

(9) ni (8) ga almashtirib, o'ziga xos elektron zaryadini ifodalab, biz quyidagilarni olamiz:

Eksperimental sozlash

Maxsus elektron zaryadi rasmda ko'rsatilgan o'rnatish yordamida aniqlanadi. 3. O'rnatishning asosiy elementlari quyidagilardir: katod nurlari trubkasi 7, bobinlar bilan qoplangan butun hajm bo'ylab bir xil magnit maydon hosil qiluvchi Helmgolts bobinlari tizimi 11 va shaklda ko'rsatilgan boshqaruv elementlari. 3.

Guruch. 3. Elektronning solishtirma zaryadini aniqlash uchun o'rnatish.

1 – Qurilmani yoqish/o‘chirish tugmasi: 2 – Helmgolts bobinlarida magnitlanish oqimining yo‘nalishini 11 “soat yo‘nalishi bo‘yicha”, “yopiq”, “soat miliga teskari” o‘zgartirish uchun ishlatiladigan uch pozitsiyali kalit; 3 - magnitlanish oqimini sozlash tugmasi, oqim o'rnatishning old panelida joylashgan ampermetr yordamida o'lchanadi; 4 - tezlashtiruvchi kuchlanishni sozlash tugmasi, uni o'qish o'rnatishning old panelida joylashgan voltmetr yordamida amalga oshiriladi; 5 - kalit, uchta pozitsiyaga ega, ichida Ushbu tajriba uchun u "o'chirilgan" holatda bo'lishi kerak, 6 - elektrostatik maydonni sozlash dastagi, bu tajribada ishlatilmaydi va o'ta chap holatda bo'lishi kerak; 7 – katod nurli trubkasi; 8, 10 elektron nurning diametrini o'lchash uchun asboblar; 9 - elektron nurning izi.

Helmgolts bobinlari - bu sariqlarning markazlari orasidagi masofada ularning radiusiga teng bo'lgan masofada koaksiyal joylashgan ikkita yupqa bobinlar tizimi. Bobinlarning qalinligi ularning o'rtacha diametridan sezilarli darajada kamroq. Bobinlarni joylashtirishning ushbu geometriyasi bilan, bobinlar orasidagi butun hajmdagi magnit maydon induksiyasi deyarli bir xil bo'ladi. Helmgolts bobinlarining magnit maydonining induksiya vektori ikkala bobinning o'qi bo'ylab kuzatuvchi tomon yoki kuzatuvchidan uzoqroqqa yo'naltiriladi, Helmgolts sariqlaridagi oqim yo'nalishiga qarab. Joriy yo'nalish o'tish tugmasi 2 yordamida o'zgartiriladi, rasm. 3. Katod nurli trubkasi 7 bu bobinlar tomonidan yaratilgan maydonning markaziy mintaqasida joylashgan, rasm. 3.

Magnit maydon induksiyasi B halqa tizimining ichida Biot-Savart-Laplas qonuni va ikkita Gelmgolts halqalari tomonidan yaratilgan maydonlarning superpozitsiyasi printsipi asosida hisoblash mumkin. Ushbu hisob magnit maydon induksiyasining ifodasini beradi:

bu erda magnit doimiysi, N = ikkita sariqning umumiy aylanish soni, R - sariqlarning o'rtacha radiusi, I - Helmholtz sariqlarida oqim kuchi.

(11) ni hisobga olgan holda (10) formula quyidagi shaklni oladi:

Bu yerda k ifodani bildiradi: . Ushbu formulaga doimiy qiymatni almashtirish μ O va ushbu o'rnatishning Helmgolts bobinlarining N va R parametrlarining qiymatlari, biz nihoyat (12) formula uchun quyidagi ifodani olamiz:

Ish tartibi

Jihoz ishlashga tayyorlangan, katod nurlari trubkasini aylantirish yoki ushbu yo'riqnomada ko'rsatilgandan tashqari boshqa tugmalarni aylantirish yoki almashtirishga yo'l qo'yilmaydi. Uzluksiz tajriba vaqti 45 daqiqadan oshmasligi kerak.Kalit 5, rasm. 3, "nogiron" holatida bo'lishi kerak va bu tajribada uning pozitsiyasio'zgarmasligi kerak. Biz magnitlanish oqimini 1 - 2 A, y oralig'ida tanlaymiz Tezlashtiruvchi kuchlanishni 150 - 200 V oralig'ida o'rnatdik. Qurilmani o'chirishdan oldin, oqimni sozlash tugmasi 2 va tezlashtiruvchi kuchlanish 4, rasm. 3 o'ta chapga buriling.

Guruch. 4 Magnit maydon bo'lmaganda elektron nur. Elektron nurni tasavvur qilish uchun avval evakuatsiya qilingan katod nurlari trubasiga oz miqdorda inert gaz to'ldiriladi. Elektronlar va asil gaz atomlari o'rtasidagi to'qnashuvlar tufayli gaz atomlari qo'zg'aladi va keyin yashil rangli yorug'lik chiqaradi va shu bilan elektronlarning yo'lini ko'rsatadi.

Guruch. 5. Helmgolts bobinlarining magnit maydoni tomonidan yaratilgan magnit maydondagi elektron nurning ko'rinishi.

O'lchash tartibi

Ishchi formuladan (12) ko'rinib turibdiki, elektronning o'ziga xos zaryadini eksperimental ravishda aniqlash uchun tezlashtiruvchi kuchlanishni o'lchash kerak. U, magnitlanish oqimining kuchi I va elektron halqaning radiusi r. O'rnatishning old panelida joylashgan voltmetr va ampermetr yordamida tezlashtiruvchi kuchlanish va magnitlanish oqimini o'lchaymiz. Biz halqaning diametrini o'lchash orqali halqaning radiusini o'lchaymiz, 10-rasm, 1-rasm. 3. Elektron halqaning radiusini o'lchashning aniqligini oshirish uchun quyidagi harakatlar ketma-ketligini tavsiya qilamiz. 3-o'lchov o'lchagich uchun, rasm. 6, 2-to'g'ri burchakli uchburchakni bir oyog'ingiz bilan bog'lang, so'ngra 4-uchburchakni va 2-uchburchakni harakatlantiring va boshqa oyoq bo'ylab halqaning o'ng chetining holatini ko'z bilan kuzating. Elektron halqaning cheti, vizör va kuzatuvchining ko'zi bir xil chiziqda bo'lishi bilan biz halqaning bu chetining koordinatalarini o'lchaymiz. Keyin elektron nurning chap chetini xuddi shu tarzda hisoblaymiz. Ushbu koordinatalar orasidagi farq Helmgolts halqalarida tezlashtiruvchi kuchlanish va magnitlanish oqimining berilgan qiymatlariga mos keladigan elektron halqa diametrining qiymatini beradi. Ushbu protsedura paralaks bilan bog'liq halqa diametrini o'lchashda xatolikni kamaytiradi, kuzatuvchining ko'zlari ko'rish chizig'iga perpendikulyar yo'nalishda siljiganida vizör pozitsiyasining o'zgarishi.

Kerakli o'qish texnikasini o'zlashtirgandan so'ng, siz asosiy tajribaga o'tishingiz kerak. Biz magnitlanish oqimini 1,50 A ga o'rnatamiz, halqalarning diametrini 3 xil tezlashtiruvchi kuchlanishda o'lchaymiz: 150, 175, 200 V. Keyin tezlashtiruvchi kuchlanishni 175 V ga o'rnatamiz va halqalarning diametrini uchta qiymatda o'lchaymiz. magnitlanish oqimi: 1,00 A, 1,50 A, 2,00 A. O'lchov natijalari oldindan tayyorlangan jadvalga kiritiladi. Ko'rsatilgan ko'rsatkichlar o'lchov vositalarining bo'linish qiymatining yarmi aniqligi bilan amalga oshirilishi kerak.

1-jadval

Eksperimental ma'lumotlar jadvali

№ p/p	Hozirgi kuch(I±∆I)	Tezlashtiruvchi kuchlanish(U±∆ U)	Ring diametri(d±∆ d)	Ring radiusi(r±∆ r)	Maxsus to'love/m e
				m∙10 -3	C/kg

Tajriba natijalarini qayta ishlash.

,

bu erda - mutlaq xato i o'ziga xos zaryadning th o'lchovi - Student koeffitsienti, n - o'lchovlar soni, bizning holatlarimizda 6 ta o'lchov tanlangan, a - Student ishonchlilik koeffitsienti. Laboratoriya o'lchovlarida uni 95% ga o'rnatish tavsiya etiladi.

Quyidagi formula yordamida elektronning solishtirma zaryadining e nisbiy xatosini hisoblang:

Yakuniy natijani yozing va uni elektronning o'ziga xos zaryadining jadval qiymati bilan solishtiring.

Oqim, elektron zaryad - bu so'zlarni hamma biladi.

Xo'sh, elektr nima, u qanday ishlab chiqariladi va uzatiladi? Bu savollarga javob berish oson emas. Buning uchun siz elektr deb ataladigan muhim hodisalar bilan tanishishingiz kerak. Keling, birinchi navbatda "elektr" so'zining kelib chiqishini ko'rib chiqaylik.

Hatto qadimgi Yunoniston olimlari ham kehribardan yasalgan narsalarni ishqalagandan so'ng, ularga engil jismlar jalb qilinishini aniqladilar. Amber yunoncha "elektron" degan ma'noni anglatadi; Aynan shu so'zdan "elektr" nomi kelib chiqqan.

16-asrning ikkinchi yarmida ingliz olimi Gilbert nafaqat amberning yorug'lik jismlarini jalb qilish xususiyatiga ega ekanligini aniqladi. Ko'pgina moddalar, masalan, smola va shisha ham ishqalanish orqali bu xususiyatga ega bo'ladi. Bu hodisa elektrifikatsiya deb ataladi. Bu xususiyatni ishqalanish orqali olgan moddaga elektrlashtirilgan deyiladi.

Olimlar jismlarning elektrlanishini tanada elektr tokining paydo bo'lishi yoki elektr zaryadi bilan izohladilar.

Tananing elektrlanishi uchun uni ishqalash shart emas; siz, masalan, oldindan elektrlashtirilgan har qanday ob'ekt bilan tegishingiz mumkin. Shunday qilib, tajriba shuni ko'rsatadiki, elektrlashtirilgan jismlar qaytaradi yoki tortadi. Shunga asoslanib, biz elektr zaryadining har xil turlari mavjud degan xulosaga keldik. Bular bir-biriga qarama-qarshi zaryadlardir.

Ushbu zaryadlarning ba'zilari shartli ravishda ijobiy, boshqalari esa salbiy deb ataladi. Elektrlangan jismlarning o'zaro ta'sirini kuzatish shunga o'xshash zaryadlar qaytarilishini va farqli o'laroq tortilishini aniqlashga imkon berdi.

Elektr zaryadi nima degan savol uzoq vaqtdan beri olimlarni qiziqtirgan. Avvaliga elektr hodisalariga og'irligi bo'lmagan elektr suyuqligi sabab bo'lgan deb taxmin qilingan. Ba'zi olimlar, har bir tanada ikkita elektr suyuqligi bor deb taxmin qilishdi: musbat va salbiy, va birining ortig'i tananing ijobiy elektrifikatsiyasini hosil qiladi, ikkinchisining ortiqcha - salbiy. Agar ular teng miqdorda mavjud bo'lsa, unda ikkala suyuqlikning harakati bir-birini yo'q qiladi. Bunday holda, tana zaryadsizlanadi. Boshqa olimlar, har bir zaryadsiz tanada ma'lum miqdorda bo'lgan faqat bitta elektr suyuqligi borligiga ishonishdi. Tanadagi uning ortiqcha bo'lishi ijobiy elektrifikatsiyani, etishmasligi esa salbiyni hosil qiladi. Biroq, asta-sekin yangi eksperimental faktlarni tahlil qilish bizni elektr suyuqligi haqidagi gipotezadan voz kechishga majbur qildi.

Shunday qilib, elektrning atom tuzilishiga ega ekanligi aniqlandi, ya'ni. uni tarkibiy qismlarga bo'lish mumkin, ularning har biri elementar elektr zaryadini ifodalaydi. Bu xulosaga, bir tomondan, tuzlar va kislotalar eritmalari orqali elektr tokining o‘tishini o‘rganish, so‘ngra gazlardagi elektr tokini o‘rganish orqali mumkin bo‘ldi. Va nihoyat, tajriba shuni ko'rsatdiki, elementar elektr zaryadlari materiyaning eng kichik zarralari tomonidan tashiladi.

19-asrning oxirida ingliz fizigi Tomson tomonidan o'tkazilgan tajribalar eng kichik elektr zaryadiga ega bo'lgan materiyaning alohida zarrachasini ochishga imkon berdi va keyinchalik uning qiymatini o'lchash mumkin bo'ldi.

Shunday qilib, elementar manfiy zaryadga ega bo'lgan moddaning eng kichik zarrasi elektron deb ataladi.

Elektronning elektr zaryadi uning eng muhim ajralmas xususiyatlaridan biridir.

Uning massasi m = 9,1˖10⁻²⁸ g.

Elektron zaryadi e = - 4,8˖10⁻¹⁰ birlik.

Elektron har bir moddaning bir qismi bo'lgan zarralardan biridir. Moddalar atomlardan iborat bo'lib, ular musbat zaryadlangan yadro va uning atrofida harakatlanuvchi elektronlarni o'z ichiga oladi. Har qanday moddada elektronning manfiy zaryadi aynan bir xil, lekin ularning soni va yadro atrofida taqsimlanishi har xil. Atom neytral holatda bo'lganida, musbat zaryad uni aylanib yuruvchi barcha elektronlarning manfiy zaryadlari yig'indisiga teng bo'ladi.

Atom elektronlarni yo'qotadi; bu holda yadroning musbat zaryadi qolgan elektronlarning zaryadlari yig'indisidan kattaroq bo'ladi, keyin butun atom musbat zaryadlanadi. Agar tana manfiy zaryadlangan bo'lsa, bu unda ortiqcha elektronlar mavjudligini anglatadi.

Elektronlarning harakati moddalardagi elektr zaryadlarining qayta taqsimlanishini, jismlarning ijobiy va manfiy elektrlanishini va boshqa hodisalarni belgilaydi.