Цахилгаан цэнэгийн хадгалалтын хууль

Орчлон ертөнцийн бүх материал үндсэндээ атомуудаас бүрддэг . Атомууд нь протон, нейтрон, электроноос бүрддэг. Протонууд нь эерэг цэнэгтэй, электронууд нь сөрөг цэнэгтэй, нейтронууд нь цэнэггүй байдаг. Атом нь хэд хэдэн электрон, протон, нейтрон агуулдаг. Хэрэв электронуудын тоо протонуудын тоотой тэнцүү бол атомын нийт цахилгаан цэнэг тэг болно. Ийм атом нь цахилгааны хувьд төвийг сахисан байдаг. Хэрэв электронуудын тоо протонуудын тооноос давсан бол атом нь илүүдэл электронтой тул сөрөг цэнэгтэй болдог. Хэрэв электронуудын тоо протонуудын тооноос давсан бол атом нь илүүдэл протонтой тул эерэг цэнэгтэй болгодог.

Бүх материал үндсэндээ атомуудаас бүрддэг тул хэрэв объектыг бүхэлд нь бүрдүүлдэг атомууд нь протонтой тэнцүү тооны электронтой бол тухайн объект цэнэггүй эсвэл төвийг сахисан байна. Нөгөөтэйгүүр, хэрэв объектыг бүхэлд нь бүрдүүлдэг атомууд нь протоноос олон электронтой бол тухайн объект сөрөг цэнэгтэй байна. Үүнтэй адилаар, хэрэв объектыг бүхэлд нь бүрдүүлдэг атомууд нь протоноос цөөн электронтой бол тухайн объект эерэг цэнэгтэй байна.

Өдөр тутмын амьдралд тулгардаг олон объектууд нь үндсэндээ цахилгаан цэнэггүй байдаг. Гэсэн хэдий ч эдгээр объектуудыг цахилгаан цэнэгтэй болгож болно. Цахилгаан цэнэггүй объектыг цахилгаан цэнэгтэй объект болгон хувиргахыг үрэлтийн аргаар эсвэл индукцийн аргаар хийж болно. Цахилгаан цэнэгийн туршилтаар бид өөр объекттой үрэлтийн замаар цэнэггүй объектыг цахилгаан цэнэгтэй объект болгон хувиргахыг тайлбарласан. Индукцийн аргаар объектыг цэнэглэх туршилтаар бид цэнэггүй объектыг индукцийн аргаар цахилгаан цэнэгтэй объект болгон хувиргах үйл явцыг мөн хэлэлцсэн. Үрэлтийн аргаар цахилгаан цэнэгтэй объектыг өөр объектоор шүргэдэг бол индукцийн аргаар цахилгаан цэнэгтэй объектыг шүргэдэггүй, харин зүгээр л өөр цахилгаан цэнэгтэй объекттой ойртуулдаг.

Анх саармаг байсан хуванцар нь хуурай үс эсвэл үсээр үрэгдсэний дараа цахилгаан цэнэгтэй болдог. Хуванцар цахилгаан цэнэгтэй байсан гэсэн нотолгоо нь өмнө нь хуурай үс эсвэл үсээр үрэгдсэн хоёр хуванцар саваа бие биенээ түлхдэг явдал юм. Хоёр хуванцар саваа хоёулаа ижил цэнэгтэй тул бие биенээ түлхдэг. Цахилгаан цэнэгийн сэдвээр тайлбарласны дагуу Бенжамин Франклины (1706-1790) саналд үндэслэсэн тохиролцооны дагуу хуванцарын эзэмшдэг цахилгаан цэнэг нь сөрөг цэнэгтэй гэж тодорхойлогддог. Хуванцар нь сөрөг цэнэгтэй байдаг, учир нь хуванцар дахь нийт электронуудын тоо протоны тооноос их байдаг. Анх хуванцар нь төвийг сахисан тул хуванцарт одоо байгаа илүүдэл электронууд нь хуурай үс эсвэл үснээс гаралтай гэж дүгнэж болно. Үс эсвэл үс дэх электронууд нь хуванцар болон үс эсвэл үсний хоорондох үрэлтийн үед хуванцар руу шилждэг. Үс нь эхэндээ төвийг сахисан байдаг тул электронууд нь хуванцар руу шилжихэд үс нь электронгүй бөгөөд илүүдэл протонтой байдаг. Үс нь илүүдэл протонтой тул үс нь эерэг цэнэгтэй болдог. Үрэлтийн дараа хуванцар нь сөрөг цэнэгтэй болж, үс нь эерэг цэнэгтэй болдог.

Үслэг эдлэлээс хуванцар руу шилжсэн электронуудын тоо нь хуванцараас алдагдсан электронуудын тоотой ижил байна. Үрэлтийн дараа хуванцар нь илүүдэл электронтой тул сөрөг цэнэгтэй болдог бол үс нь электрон дутагдалтай тул эерэг цэнэгтэй болдог. Хуванцар дээрх цэвэр цэнэг = электронуудын тоо - протонуудын тоо. Үүнтэй адил өдний цэвэр цэнэг = протонуудын тоо - электронуудын тоо. Үрэлтийн үед цэнэг алдагддаггүй, үрэлтийн үед цэнэг үүсдэггүй, харин цэнэг шилжилт үүсдэг. Хуванцар нь сөрөг цэнэгтэй болж, өд нь эерэг цэнэгтэй болдог. Тиймээс цахилгаан цэнэг нь мөнхийн юм.
Цахилгаан цэнэгийн хадгалалтын хууль хаалттай системд цахилгаан цэнэг үүсдэггүй, устадаггүй, зөвхөн нэг объектоос нөгөө объект руу шилждэг гэж заасан. Нэг объект эерэг цэнэгтэй болоход өөр объект нэгэн зэрэг сөрөг цэнэгтэй болж, объект бүр ижил цэвэр цэнэгтэй байдаг. Дээрх мэдэгдэлд байгаа хаалттай системийг дараах байдлаар харуулав. Жишээлбэл, хуванцар болон үслэг эдлэл бие биендээ үрэгдэх үед цахилгаан цэнэг зөвхөн хуванцар болон үслэг эдлэлийн хооронд явагддаг гэж үздэг. Тиймээс зөвхөн үслэг эдлэл болон хуванцар хоорондоо харилцан үйлчилдэг. Бодит байдал дээр бидний эргэн тойронд агаар байдаг тул хуванцар болон үслэг эдлэлийн хоорондох үрэлтийн процесст агаар мэдээж оролцдог. Хэрэв агаарыг мөн харгалзан үзвэл цэнэг хадгалагдах хууль нь хуванцар, үслэг эдлэл болон агаарт хамаарна. Хэрэв үрэлтийн дараа хуванцар 5-аар сөрөг цэнэгтэй болж, үслэг эдлэл 3-аар сөрөг цэнэгтэй болвол хүрээлэн буй агаар мөн 2-оор сөрөг цэнэгтэй болно. Тиймээс эдгээр гурван харилцан үйлчлэлцэж буй объектын хоорондох нийт цахилгаан цэнэг тэг болно. Хэрэв зөвхөн хуванцар болон үслэг эдлэл харилцан үйлчлэлцэж, хуванцар 5-аар сөрөг цэнэгтэй болоход үслэг эдлэл 5-аар эерэг цэнэгтэй болж, хуванцар болон үслэг эдлэлийн нийт цахилгаан цэнэг тэг болно. 2, 3, эсвэл 5 гэсэн цэнэгүүд нь зүгээр л жишээ юм. Бодит байдал дээр цахилгаан цэнэгийн хэмжээ тийм ч их биш, харин электрон эсвэл протоны цэнэгийн үржвэр юм. Энэ сэдвийг судлаарай. цахилгаан цэнэг объектын цахилгаан цэнэгийн хэмжээний талаарх таны ойлголтыг тодруулахын тулд.

 

Сэтгэгдэл үлдээх