什么是元電荷元電荷的屬性
什么是元電荷元電荷的屬性
在各種帶電微粒中，電子電荷量的大小是最小的，人們把最小電荷叫做元電荷，也是物理學(xué)的基本常數(shù)之一，那么你對元電荷了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是元電荷的內(nèi)容，希望大家喜歡!
元電荷的簡介
元電荷的精確測量
美國實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家羅伯特·安德魯·密立根(Robert Andrews Millikan,1868～1953)設(shè)計(jì)了油滴實(shí)驗(yàn)：將兩塊水平放置的金屬板分別與電源正、負(fù)極相接，使兩塊金屬板帶上異種電荷。用噴霧器噴出帶電油滴，帶電油滴進(jìn)入兩平板之間時(shí)，調(diào)節(jié)電壓使油滴電場力、重力平衡，由此就可以求出油滴所帶電荷量。
1910年，他第三次作了改進(jìn)，使油滴可以在電場力與重力平衡時(shí)上上下下地運(yùn)動(dòng)，而且在受到照射時(shí)還可看到因電量改變而致的油滴突然變化，從而求出電荷量改變的差值;1913年，他得到電子電荷的數(shù)值：e=(4.774±0.009)×10-10esu，(通常取e=1.6×10-19C)這樣，就從實(shí)驗(yàn)上確證了元電荷的存在。他測得的精確值最終結(jié)束了關(guān)于對電子離散性的爭論，并使許多物理常數(shù)的計(jì)算達(dá)到較高的精度。
密立根由于測量電子電荷量等方面的杰出成就而榮獲1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
元電荷的屬性
最初引起人們對電感興趣的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)是通過兩個(gè)絕緣體<如:毛皮和琥珀>進(jìn)行摩擦而是摩擦一者產(chǎn)生吸引和排斥碎小物體<如紙屑>的現(xiàn)象,這首先是作為人們?nèi)粘Ｉ钪械囊环N經(jīng)驗(yàn)事實(shí)而被人們認(rèn)識和感知的。人們對于電的本性的認(rèn)識首先歸之于人們的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)是不過分的。
對電現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識是在幾百年前就已經(jīng)開始了,但是對電現(xiàn)象的定性認(rèn)識乃至一百五十年前對電現(xiàn)象定量的分析,直到現(xiàn)代物理學(xué)中場論中對電的相互作用過程的認(rèn)識理解上,除了對電本身的屬性歸之于吸引和排斥之外,并沒有使電本身的屬性有多少改變.吸引和排斥兩大特點(diǎn),已是經(jīng)驗(yàn)事實(shí)所不能否認(rèn)的電在相互作用過程中所表現(xiàn)的基本屬性特點(diǎn)之一。
從最初引起吸引和排斥現(xiàn)象的兩個(gè)帶電體，到采用微觀分析的方法將形成吸引和排斥兩種不同的電的作用歸之于相互作用的兩種基本電荷間的作用，這是人類對電的本性的認(rèn)識大大推進(jìn)了一步。所建立的電現(xiàn)象間相互作用的途徑——電荷間的相互作用。無疑是一個(gè)至關(guān)重要非常偉大的一個(gè)哲學(xué)思想。
沿著這一途徑，電荷間的相互作用逐漸被人們所采用定量分析的方法對電荷本身的屬性進(jìn)行確定，比較有名的是庫侖的扭秤試驗(yàn)，他從微觀到宏觀建立了電荷相互作用確定的量與量之間的關(guān)系。將電荷對外作用除了這種經(jīng)驗(yàn)事實(shí)之外，對電荷間這種相互作用的規(guī)律起決定性作用的還存在兩個(gè)哲學(xué)思想。反映在經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的檢驗(yàn)上就是“一個(gè)導(dǎo)體，當(dāng)放在一個(gè)閉合中空導(dǎo)體的內(nèi)部并和它接觸時(shí)，將失去其所有的電荷。”
電荷量子化的介紹
所謂電荷的量子化指的是任何帶電體的的電量只能取分立、不連續(xù)的量值的性質(zhì)。那么也就是說任何帶電體的電量都是基本元電荷的整數(shù)倍。 密立根的實(shí)驗(yàn)證明了微小粒子的帶電量不是連續(xù)變化的，電荷量總是某個(gè)元電荷的整數(shù)倍，電荷量遵循量子變化規(guī)律。
1964年蓋爾曼等人提出的夸克模型認(rèn)為，質(zhì)子和中子等，分別由具有-1/3e和2/3e的夸克組成，這表明，電荷可以是e的1/3或2/3的倍數(shù)。這也被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。這雖不是元電荷的整數(shù)倍，但它依然是量子化的!
一種哲學(xué)觀念是守恒的觀念，它假設(shè)電荷對外的作用在通過以電荷為球心的不同球面上，其電的作用總量不變。
另一種哲學(xué)觀念是電荷對外的作用過程中在空間中延伸是作用采用均分的原則，即張量的屬性。(在空間延伸時(shí)的特點(diǎn))
對庫侖定律進(jìn)行檢驗(yàn)的事實(shí)確立了如上兩個(gè)方法和原則。同時(shí)也說明，傳統(tǒng)的物理學(xué)對靜電場中的描述規(guī)律也間接來源于這兩個(gè)哲學(xué)觀念。
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