Думата „електрон“ в превод от гръцки означава "кехлибар".

Дори Талес от Милецки (600 г. пр. Н. Е.) Забелязал, че ако кехлибарът се втрие силно в тъканта, той ще започне да привлича леки предмети към себе си. Дълго време се смяташе, че само кехлибар притежава такова свойство. Същото обаче се случва с предмети, изработени от пластмаси и други синтетични материали. Можете лесно да наблюдавате това явление с гребен и коса: след разресването гребенът започва да привлича косата (а самата сресана коса, забележете, започва да се отблъсква).

Описаните явления се основават на явлението електричество ... Състои се във взаимодействието на микроскопични частици с заряд - положителен или отрицателен. Частиците със същия заряд се отблъскват, докато частиците с противоположни заряди се привличат. Електрониса най -малките елементарни частици с електрически заряд. Името на електроните е дадено от англичанина Дж. Дж. Стоуни. Той предложи да нарече това неделима частица заряд.

Както вече знаете, всички вещества са изградени от атоми - микроскопични частици. Всеки атом от своя страна се състои от ядро ​​и черупка. Ядрото се формира от протони и неутрони, но обвивката се състои от електрони и затова се нарича електронен облак.

Не само електроните имат електрически заряд, но и протоните (неутроните са електрически неутрални, както подсказва името им). В атома електроните се привличат към ядрото, тъй като то има положителен заряд поради заряда на протони, а електроните имат отрицателен. Но въпреки тези свойства, електроните не се комбинират напълно с ядрото, тъй като са в постоянно движение. А самият атом е напълно електрически неутрален, защото в един атом броят на протоните е равен на броя на електроните.

В металите някои от електроните не са свързани с атоми и могат да се движат свободно. Насоченото движение на тези електрони определя явлението, без което ние с теб трудно можем да си представим живота си - електрически ток. Следователно металите се наричат водачи : те могат поведение, ръководенеелектричество. Извикват се вещества, които не могат да провеждат ток изолатори , или диелектрици .

Нека се върнем към началото на нашата история и да отговорим на въпроса: защо кехлибарът е електрифициран? На първо място, имайте предвид, че само изолаторите могат да бъдат електрифицирани чрез триене. При триене на две тела част от електроните се прехвърлят от едно тяло в друго. В резултат на това телата придобиват противоположни заряди. Само изолаторите могат да бъдат електрифицирани чрез триене, защото само в тези тела електроните, които са се преместили от едно тяло в друго, остават там, където са паднали. В проводниците те започват да се движат свободно.

Както вероятно вече се досещате, общият заряд на чифт тела, които се трият едно в друго, е равен на нула, тоест такава пара електрически неутрален.

Кехлибарът се електрифицира чрез триене много лесно, точно като ебонит, стъкло или котешка козина.

Винаги е така: ако градинарят се радва на дъжда, тогава туристът проклина този неподходящ порой. Слънцето грее горещо - и отново някои хора се чувстват добре, но други не. Уви, в света няма идеал и е невъзможно да се хареса на всички.

Преди откриването на неутрона физиците смятали, че атомното ядро ​​е съставено от протони и електрони. Това силно разстрои теоретиците - техните изчисления не свързваха двата края. Но от друга страна, експериментаторите, които изучаваха радиоактивния бета -разпад на ядрата, бяха напълно спокойни. Не трябваше да се замислят откъде идват електроните.

Появата на неутрона обърна всичко с главата надолу. Сега теоретиците се зарадваха, защото неутронно-протонният модел на структурата на ядрото елиминира всичките им трудности. Но радостта избледня и избледня от един поглед към онези, които се занимаваха с изследване на радиоактивността. Те поискаха отговор на един -единствен, но изключително труден въпрос: откъде идват електроните по време на бета -разпадането на ядра, ако те не са там?

Наистина ли е необходимо отново да се изостави такава прекрасно проста картина на структурата на ядрото и да се направи крачка назад? Възможно ли е, след като най -накрая видях ясни хоризонти, отново да се потопя в плашещата бездна на непонятни, непоследователни факти?

Точният въпрос: откъде идват електроните в ядрото? - принуди физиците да направят огромна крачка напред. Може би не по -малко сериозно от стъпката с разпознаването на електрони.

Преди 23 века Демокрит надари света на атомите със свойството на неделимост, неизменност. В самия край на 19 век физиците откъснаха този етикет от атоми и без колебание го претеглиха до елементарни частици! За физиците беше много трудно да си представят тухлите на материята без обичайния спокоен и надежден етикет.

Основателят на квантовата механика В. Хайзенберг пръв решава загадката на ядрото. Той предположи, че неутрон в ядрото понякога може да се превърне в протон плюс електрон и неутрино. Протонът остава в ядрото, а останалите „изникващи“ частици го напускат. Външно подобна трансформация изглежда като радиоактивен бета -разпад.

Ето откъде идват електроните! За първи път изследователи на микросвета откриха взаимната трансформируемост на елементарните частици.

Неутронът, както се оказа по -късно, живее извън ядрото за не повече от 12 минути, разпадайки се на протон, електрон и неутрино. Нищо подобно не се случва със свободен протон. Но в радиоактивно ядро ​​енергийната ситуация се развива по такъв начин, че дори стабилен протон може да се превърне в неутрон, позитрон и неутрино. С името на елементарна частица - позитрон - това събитие в живота на радиоактивно ядро ​​започва да се нарича позитронно разпадане.

Каква е тази нова частица - позитрон?

Тя е нова и изглежда ни е позната от дълго време. Това е точно копие на електрон, само с обратния знак на електрическия заряд. Изглежда, че няма нищо за споменаване, ако е необходимо само за няколко думи за позитронното разпадане на ядрата.

Но не. Тази частица играе особена роля в историята на физиката на елементарните частици. Откриването на позитрона отвори вратите към света на античастиците. Той ни показа друго свойство на материята - способността й да се трансформира от тежка форма във форма на енергия!

Всичко започва с факта, че през 1931 г. млад теоретичен физик от университета в Кеймбридж Пол Дирак получава уравнение, описващо движението на електрон. Скоро той откри, че това уравнение има две решения, тоест в допълнение към електрона е подходящо за описание на друга частица. Оказа се, че тази частица трябва да бъде напълно аналогична на електрон, но с положителен електрически заряд.

По това време - а това се случи преди повече от четиридесет години - никой не беше чувал за античастици и единствената частица с положителен заряд, известна на физиците, беше протонът. Но протонът поради голямата си маса не отговаря на второто решение на уравнението на Дирак.

Първоначално изглеждаше, че това е чисто математическо любопитство. Но всички опити за изключване на второто решение не доведоха до никъде. Едно от двете неща: или теорията на Дирак е погрешна, или в природата има положително зареден електрон.

Предсказанието на Дирак беше толкова необичайно, че дори най -големите учени не го приеха веднага. Ландау например само три десетилетия по -късно заяви: „Кой може да спори, че Дирак е направил повече за науката за няколко години от всички присъстващи в тази стая през целия си живот?“

Година по -късно, през 1932 г., в космическите лъчи е открит позитрон. В камерата на Уилсън са открити следи от частици, които могат да принадлежат само на електрон, но с положителен заряд.

При изследването на космическите лъчи, използвайки камерата на Уилсън, експериментаторите са използвали метод, предложен през 1927 г. от съветския физик Д. Скобелцин. Камерата на Уилсън беше поставена между полюсите на електромагнит. Това направи възможно не само да се види следата на елементарна частица, но и да се измери енергията чрез нейната кривина в магнитно поле и да се определи знакът на електрическия заряд на представител на микросвета, летящ през камерата. На снимките, направени с камерата на Уилсън, беше ясно видимо, че следите от електрона и позитрона се отклоняват в противоположни посоки.

Опитът потвърди теорията. 28-годишният Пол Дирак се присъединява към списъка с лауреати Нобелова награда.

След откриването на позитрона възниква въпросът: всяка елементарна частица няма ли „антирефлексия“? Експериментаторите започнаха да търсят антипротон в космическите лъчи. Двойката електрон-позитрон изглежда потвърждава теорията на Дирак. Но не, не, да, и мисълта за изключение, направено от природата само за тези частици, се прокрадна.

"Интервалът от време между предсказването на антипротона и неговото наблюдение през 1955 г. беше твърде дълъг", казва академик Я. Зелдович, последните годиниимаше опити за изграждане на теория без антипротони. "

Само четвърт век след предсказанието на Дирак, група американски учени, ръководена от Емилио Сегре и Оуен Чембърлейн откриха антипротона. Година по -късно е открит антинейтрон.

Хващайки позитронния край, физиците отначало бавно, а след това все по -бързо и по -бързо започнаха да изтеглят мрежата с античастици. И сега никой не се съмнява, че всяка елементарна частица има своя собствена сянка - съответната античастица.

Изучавайки следите от позитрони в камерата на Уилсън, физиците веднага открили, че електрон и позитрон, срещащи се един с друг, взаимно се "унищожават" - унищожават.

Нямаше от какво да се страхува природата - в същото време тя не губи нищо. Масата на двете частици се превръща в друг вид материя - в енергия, чието количество може лесно да се изчисли с помощта на добре познатата формула на Алберт Айнщайн E = mc 2

„Този ​​резултат от най -новата физика - пише нобеловият лауреат Макс Лауе - е най -удивителното нещо, което развитието на естествената наука някога е донесло“.

Колко странни бяха елементарните тухли на материята! Дори такива стабилни частици като протон и електрон могат да "изчезнат" заедно с техните античастици. Мисълта неволно се прокрадна: как древните скали, направени от такъв крехък материал, са оцелели до нашето време?

Но въпросът е, че елементарните частици показват готовност за трансформации само в специфичните условия на радиоактивните ядра и когато се сблъскат с античастици. В достъпната за нас област на света има неизмеримо по -стабилни ядра от радиоактивните. И от унищожението ни спасява липсата на античастици в забележими количества.

Електричество(от гръцки elektron – кехлибар, тъй като кехлибарът привлича белите дробове на тялото), или течението започва да се използва едва през 1800 г., когато италианският физик Алесандро Джузепе Антонио Анастасио Волтаизобретил първата в света батерия и по този начин дал първия надежден постоянен източник на електричество.

Как се получава електричеството?

Всичко наоколо се състои от малки частици, които са невидими за човешкото око - атоми. Атомът се състои от по -малки частици: в центъра има ядро ​​и около него се въртят електрони. Ядрото се състои от неврони и протони. Електроните, които се въртят около ядрото, имат отрицателен заряд (-), докато протоните в ядрото са положителни (+). Обикновено броят на електроните в атома е същият като броя на протоните в ядрото, така че атомът няма заряд - той е неутрален.

Има някои атоми, на които може да липсва един електрон. Те имат положителен заряд (+) и започват да привличат електрони (-) от други атоми. А в тези други атоми електроните излитат от орбитите си, променят траекторията си. Движението на електрони от един атом в друг произвежда енергия. Тази енергия се нарича електричество.

Откъде идва електричеството в домовете ни?

Получаваме електричество от големи електроцентрали. Електроцентралите имат генератори - големи машини, които работят на източник на енергия. Обикновено източникът е топлинна енергия, която се получава чрез нагряване на вода (пара). За нагряване на вода се използват въглища, нефт, природен газ или ядрено гориво. Парата, която се генерира при нагряване на водата, задвижва огромните лопатки на турбината, които от своя страна стартират генератора.

Енергия може да се получи, като се използва силата на водата, падаща от голяма височина: от язовири или водопади (хидроенергия).

Силата на вятъра или топлината на слънцето може да се използва като източник на енергия за генераторите, но те не се прибягват често.

Освен това работещ генератор с помощта на огромен магнит създава поток от електрически заряди (ток), който преминава през медните проводници. За да се предава електричество на дълги разстояния, напрежението трябва да се увеличи. За това се използва трансформатор - устройство, което може да увеличи и намали напрежението. Сега електричеството с голяма мощност (до 10 000 волта или повече) се движи през огромни кабели, които са дълбоко под земята или високо във въздуха, до местоназначението си. Преди да влезе в апартаменти и къщи, електричеството преминава през друг трансформатор, което понижава напрежението му. Сега готовото за използване електричество тече по проводници към необходимите обекти. Количеството на използваната електроенергия се регулира от специални измервателни уреди, които са прикрепени към проводници, които са положени през стени и подове. доставят електричество на всеки стая в къща или апартамент. Благодарение на електричеството, осветлението и телевизията работят различни домакински уреди.

Ако имате нужда от помощ при решаването на задачи по физика или математика, онлайн преподавателите винаги са готови да ви помогнат. По всяко време и навсякъде ученикът може да се обърне към онлайн учител за помощ и да получи съвет по всеки предмет от училищната програма. Обучението се осъществява чрез специално разработен софтуер. Квалифицираните учители оказват помощ при домашна работа, обяснявайки неразбираем материал; помощ при подготовката за държавния изпит и единния държавен изпит. Ученикът избира сам, да провежда часове с избрания учител за дълго време или да използва помощта на учителя само в конкретни ситуации, когато възникнат трудности с определена задача.

сайт, с пълно или частично копиране на материала, е необходима връзка към източника.

метал, както във всички твърди тела, всеки атом заема определено място. Вярно е, че при определени условия атомите на твърдите тела могат да напуснат местата си, но във всеки случай те остават „вързани“ за определено място за дълго време. В зависимост от температурата, всеки атом вибрира повече или по -малко около това място, без да се отдалечава от него. За разлика от другите твърди тела, металите имат една интересна особеност: свободните електрони се движат в пространството между металните атоми, тоест електроните, които не са свързани с определени атоми.

Откъде идват тези свободни електрони?

Факт е, че в атомите не всички електрони се държат еднакво здраво от ядрото. В електронните обвивки на металните атоми винаги има един, два или три електрона, които са много слабо свързани с ядрото. Следователно, например, при разтваряне на различни соли, металните атоми, включени в състава им, лесно предават тези електрони на други атоми, а те самите се превръщат в положителни йони. Отделянето на електрони от атомите също се случва в парче от всеки метал, но всички електрони, които са загубили връзката си с атомите, остават в самия метал между образуваните йони.

Броят на свободните електрони в метала е огромен. Има приблизително същия брой като атомите. Независимо от това, цялото парче метал, разбира се, остава незаредено, тъй като положителният заряд на всички йони е точно равен на отрицателния заряд на всички електрони.

По този начин можем да си представим структурата на метала в тази форма. Металните атоми, които губят по 1-2 електрона всеки, стават йони. Те седят сравнително здраво на своите места и образуват, може да се каже, твърд „скелет“ от парче метал. Електроните се движат бързо между йони във всички посоки. Някои от електроните се забавят при движение, други се ускоряват, така че сред тях винаги има бързи и бавни.

Движението на свободните електрони е доста случайно. Не можете да улавяте потоци или потоци в него, без съгласуваност. Свободните електрони се движат в метала приблизително по същия начин, както комарките се втурват в топлия въздух в лятна вечер: в рояк всеки от комарите лети сам по себе си, понякога по -бързо, понякога по -бавно и целият рояк стои неподвижен.

Сред произволно движещите се електрони винаги има такива, които летят към повърхността на метала. Ще излетят ли от метал? В края на краищата, ако оставите отворен съд с газ, чиито молекули също са в безредие, като електрони в метал, тогава молекулите на газа бързо ще се разсеят във въздуха. Електроните при нормални условия обаче не избягат от метала. Какво ги спира? Привличане от йони. Когато електронът се издигне леко над повърхността на метала, над него няма повече йони, но отдолу, на повърхността, има. Тези йони привличат нарастващия електрон и той пада обратно на повърхността на метала, подобно на камък, хвърлен нагоре, пада на земята.

Ако скалата имаше достатъчно висока начална скорост, тя можеше да преодолее гравитацията на Земята и

Отлетя в междупланетното пространство, като оръдие в романа на Жул Верн. Много бързите електрони също могат да преодолеят силите на електрическо привличане и да напуснат метала. Това се случва при нагряване.

При нагряване на метал се увеличава движението не само на атоми, но и на електрони, а при високи температури толкова много електрони излитат от метала, че техният поток може да бъде открит. Погледнете фиг. 7. Изобразява необичайна крушка. Метална плоча е фиксирана в цилиндъра си на известно разстояние от нишката. Плочата се нарича анод, а нишката се нарича катод. Батерията е свързана към единия край на конеца (без значение кой от тях) и към анода, а между батерията и анода е свързано устройство към така наречената "анодна" верига, което показва наличието на електрически ток. Това устройство се нарича галванометър. Самата нажежаема жичка на лампата е включена в електрическа мрежа и е гореща. Ако анодът е свързан към отрицателния полюс на батерията и нажежаемата жичка е свързана към положителния, тогава няма да има ток в анодната верига (фиг. 7 вляво). Сега нека се опитаме да сменим полюсите и да свържем плочата към "плюс" на батерията. Токът веднага ще се появи във веригата (фиг. 7 вдясно). Този експеримент показва, че нажежаемата нажежаема жичка на лампата всъщност излъчва отрицателни заряди - електрони, които се отблъскват от анода, ако той е отрицателно зареден (Фигура 7 вляво), и се пренасят с електрически сили към анода, ако е свързан с положителния полюс на батерията (Фигура 7 вдясно).

Излъчването на електрони от нагряти метали е от голямо практическо значение. Достатъчно е да се каже, че се използва във всички радиолампи (ще говорим за радиолампи в последния раздел на книгата).

Възможно е да се увеличи енергията на електроните и да се накарат те да излитат от метала не само чрез нагряване, но и чрез осветление. Такива явления са изследвани през 1888 г. от руски физик, професор в Московския университет А. Г. Столетов. Потокът от светлинни лъчи носи енергия и ако светлината падне върху метал, тогава част от тази енергия се абсорбира от метала и се прехвърля към електроните. След като са получили допълнителна енергия, някои електрони преодоляват привличането на йони и излитат от метала. Това явление се нарича фотоелектричен ефект. Фотоелектрическият ефект се използва в много важно за технологията устройство - фотоклетка. Схемата на фотоклетката е показана на фигура 8.

Стъклен съд, от който се отстранява въздух, е покрит отвътре със слой метал, обикновено натрий, калий или цезий, подложен на специална обработка (електроните лесно се изхвърлят от тези метали, когато са изложени на видима светлина); не е покрит с метал само малък прозорец за пропускане на светлина. Металният слой служи като катод на фотоклетката (фотокатод). В средата на балона се поставя или тънка метална тел, или мрежа. Това е анода. Фотокатодът е свързан към отрицателния полюс на батерията, а анодът е свързан към положителния полюс. Веднага след като светлинните лъчи паднат върху фотокатода, някои електрони придобиват повече енергия и се изхвърлят от повърхността му. Силата на електрическо привличане ги кара към анода и във веригата се появява ток. Ако осветлението спре, токът изчезва). Обърнете внимание, че и по двата описани метода е възможно да се извлече от металите само много малка част от свободните електрони, налични в тях.

Лесно е да се разбере, че електрификацията чрез триене е процес на издърпване на електрони. Например, когато стъклото се втрие в кожата, електроните, извлечени от стъклото, се прехвърлят върху кожата.

Знаем, че електроните могат да бъдат извлечени от атомите. Нека сега да видим как е възможно да се контролират електроните, които са напуснали атомите.

Откъде идват електроните, когато електрически генератор произвежда електричество? От въздуха ли е? Ще работи ли генераторът във вакуум? Електроните имат маса, така че къде да ги извадим, ако няма нищо?

CDN

Да. Електроните, които отговарят за токовете от генератора, са свободни електрони в самите проводници; цялото твърдо вещество е частично изградено от електрони, така че ако имате генератор, имате много електрони.

Отговори

Анна v

В статичното електричество можете да получите електрони (отрицателни заряди) и положителни йони. Това ясно показва, че неутралните атоми не са неделими. Триенето може да даде сила за извличане на електрони и оставяне на йони с положителен заряд, както често се случва при ходене по килими.

Диск Фарадей, първият електрически генератор. Подковообразен магнит (A) създава магнитно поле по целия диск (D). Когато дискът се върти, той предизвиква електрически ток радиално навън от центъра към ръба. Токът преминава през плъзгащия се пружинен контакт m, през външната верига и обратно към центъра на диска през оста.

електроните в металите се контролират от магнитните сили в дизайна, като отново разделят зарядите на движение на електрони и положителни йони. Металите имат много слабо свързани електрони, които заедно принадлежат към Ферми море и могат да генерират ток от електрически генератор.

Така че отговорът е, че атомите доставят електрони от външните си електронни обвивки. Това са атомите в генератора, които доставят електроните и да, той ще работи във вакуум.

Лахиру Перера

Точно както вашата водна помпа не генерира вода, електрически генератор не генерира електрони, той просто влачи електрони от едно място на друго.

Manishearth ♦

В момента вашият отговор не е много полезен и е много по-малък от съществуващите. Може би бихте могли да изясните това?

Джери Ширмер

Проводим материал е материал, през който електроните могат да текат свободно.

Напрежението е разликата в електрическата потенциална енергия на единица заряд - ако имам източник от 10 V и дам +1 C заряд, преминаващ от положителния извод към отрицателния извод, ще прехвърля 10 J енергия на тази вина. Електрически генератор генерира потенциална разлика между двата терминала (обикновено като DC напрежение или като AC напрежение). В обикновените домакински уреди това напрежение е свързано към проводник, а електроните в проводящия проводник са това, към което се прехвърля потенциалната енергия в батерията.