发布时间:2023-09-01 13:30
原子是在\'化学反应\'中,是不可分的最小单位,但在物理状态下,还可以继续分割
原子是组成\'元素\'的最小单位, 元素现在有118种
原子由: 原子核(质子 + 中子) 和 围绕核运动的电子 组成
原子核中的质子带正电,导致该原子核带正电
\' 当质子数 = 电子数, 该原子呈 电中性 \'
\' 任何物体都是由原子构成的,而原子由带正电的原子核和带负电的电子所组成,电子绕着原子核运动。\'
\' 在通常情况下,原子核带的正电荷数跟核外电子带的负电荷数相等,原子不显电性,所以整个物体是中性的。\'
质子数量: 决定该原子属于哪种\'元素\'
中子数量: 决定该原子是该元素的哪一个同位素
(即同位素: 质子数相同{同种元素},中子数不同}
原子核外部分布着电子: 电子跃迁产生光谱
电子确定元素的化学性质,对原子的磁性有很大影响
金属原子 与 非金属原子 一样,都是由: 正质子 和 负电子组成
\'整体呈 电中性,即不带电 \'
那,为什么说: 金属会导电呢??
因为,金属原子有个性质:
金属原子的 原子核 对其最外层电子的 吸引力弱
这些电子,在脱离了原子核的吸引后,就形成了 “自由电子”
所以,金属中 有大量的 自由电子(负电子) \'自由电子的多少,就决定其 导电性 \'
在电压的作用下, 自由电子做\'定向运动\',形成电流
比原子还要小的粒子: 电子、中子、质子、光子、、
离子: 原子 失去、得到 >=1个电子,而形成了带电荷的 离子
\' 这一过程称为:电离。 电离过程所需、产生的能量: 电离能 \'
比如,氯化钠就是由: 氯离子 和 钠离子 组成
当原子得到 >=1个电子,且核外电子数 > 质子数
称为: 阴离子(负电) 电荷数 = 核外电子数 - 质子数
电荷: 具有正电、负电的粒子(即\'带电的粒子\')
正电荷: 比如质子; 负电荷: 比如电子
一个物体的带电量,就是指的: 电荷的多少
1, \' 电荷守恒原理 \'
电荷不能创造、也不能消失!!! 他只能转移,而且转移的过程 电荷量不变
2, 电荷 具有 量子性
\'所有带电体的电荷量,都是e的整数倍!! \'
\'所以,电荷量 不能连续变化\'
3, 比荷
带电体的电荷量 与 质量 的比值
4, 电荷具有\'实物\'的性质,他不能离开电子和质子而存在
物体 与 电 的本质是: 得到、失去 电子 的过程
起电的本质: 将正、负电荷分开,使电荷发生转移
本质是 电子的转移,而不是创造电荷
5, 自然界不存在 脱离物质而单独存在的 电荷!!
在一个系统里,不管发生什么: 电子数不变,质子数不变!!
所谓的: 物体带电 和 不带电 之间的转换
只是,组合方式、所在位置的改变, 电荷是守恒的!!
起电有3种方式:
1,摩擦起电: 本质是电子的转移
比如,用丝绸摩擦玻璃棒后,玻璃棒带+电
当丝绸摩擦时,会把玻璃棒上的核外电子给夺走
因此,玻璃棒就表现出正电, 丝绸为负电。
2,接触起电: 本质也是电子的转移
比如,一个+电的金属小球 \'接触\' 不带电的金属小球
那么,不带电的小球 的电子,会被吸引出去。
导致,原本不带电 现在带正电
\' 注意,上面是摩擦, 这里不用摩擦 接触一下即可 \'
3,感应起电: 本质的电子的排布(注意,没有转移)
[1, A物体不带电, 2] (B物体, +电)
当B\'靠近\'A时(注意,不是接触)
A的2端,会充满-电, 1端会充满+电
电荷量,即电荷的多少
用q来表示,单位是C(库仑)
\' 比如: xx物体的电荷量q = 32C \'
· 注意,库仑不是基本单位 而是\'导出单位\'(即是通过7个基本公式,转换来的)
· 我们知道,质量是可以无限分割下去的 1e-10kg,但电荷量不可以
电荷量最小是:元电荷(注意,元电荷他不是个物体,而是个 量!!)
最小的\'电荷量\'(元电荷)e = 1个电子/质子所携带的电荷量
1个电子 = -e, 一个质子 = e
你不能说,某个物体带有0.5个e的电荷
所有物体的电荷量 = k * e (k可正负)
e = 1.6 * 1e-19 C库仑
我们回想 库仑力:
(+A) (+B) \' A电荷 的库仑力,会直接作用在 B电荷上 \'
这个“直接”,就很玄学。。。 类似 超距作用 的感觉,就非常的 抽象...
所以, 科学家就引入了“电场”这一概念, 电场是 物质的存在形式
\' 电场 虽然看不到 摸不到, 但属于是物质, 只要他携带能量 \'
即此时: A电荷 的库仑力, “通过 电场” 作用到 B电荷上
电场,充当了 媒介的作用
(A: 场源电荷,他会产生一个电场)
电场强度E,是指 A所产生的这个电场 的强度 (即,只与A有关)
当放入一个B试探电荷时, A会通过电场作用到B上,B会受到一个库仑力F
而这个F,是与B有关的 (我们的电场强度,应该只与A有关)
所以, 我们需要 脱离与B的关系
A的电场强度E = F / qB (即B受到的库仑力 / B的电荷)
= k * qA / r^2 (离的越近,E最大)
单位是: N/C (N是牛 即力的单位, C是库仑 表示电荷的多少)
F力是矢量,q电荷是标量 -> 电场强度E是矢量(符合,平行四边形的运算法则)
E的方向,与(正电的试探电荷)的受力方向 相同
电场强度,反映了: 电场 对 电荷,有“力“的作用
\' 由于,库仑力 是一个类似(超距)的作用, 非常的抽象 \'
即, 把库仑力 ->推广为-> 电场力
即A对B: 不再是 直接的 库仑力, 而是 A对B的 电场力!!
所以, 以后就不要用 库仑力了,而要用 电场力!!
\' 库仑力, 其实他就是 电场力。 只是电场力,更规范~ \'
比如,一个电荷 处在电场强度为E的电场中
那么,他所受电场力F = q * E (q为其本身的电荷量)
人为设计, 开始于+电荷 终止于-电荷
1, 静电场
匀强电场 -> [B]
-> [D]
->
-> [A] [C]
一个电荷,从A 移动到 B, 电场力做功是:
(做功W = F * x)
F电场力 = q * E, W = q * E * [AB * cos] = q * E * [AC]
\' 即,从A到B的路径: A直线到B, A->C->B, A->D->B, A->D->C->B \'
不管路径是什么 指向还是曲线, 从A到B的 电场力F的做功, 都是相同的!!!
\' 即便是,A->D->B的情况, W = (Wac) + w - w = Wac (加减,抵消了!!) \'
即,做功与路径无关!! 只与初始位置有关
对于这种力, 我们统称为: 保守力 (电场力,重力 都是 保守力)
对于这种情况,我们就可以定义“势能”
\' 机械能: 动能 + 势能。 机械能 是永远保持不变的!! \'
\' 注意,不是说机械能=0, 而是 他是不变的!! \'
\' 比如,某次转移中:动能做功W, 则势能一定做功是 -1 * W \'
我们同样可以 类比的 对应到 (电场力做功 和 电势能 的关系)
电势能Ep: 电荷在 电场中 具有的 \'能量\'
\' 所有的势能: 都是指,在一个系统中 所存储的能量 \'
势能的定义是一个Δ,变化量。
但对于某一位置,他的势能 到底有多少? 这要取决于他相对于”零势能点“的比较
所以, 势能 都需要去 定义一个“零势能点”
(电势能: 默认无穷远处 是0势能点 {这是相对 点电荷场} )
(因为,匀强电场的话 所有位置 即使无穷远, 他的E都是相同的)
电荷在某一位置的电势能 = 将 该电荷 移动到 0势能点处,电场力F 的做功
势能都是用 Ep来表示 (Energy potential 潜在能量)
电场 ->
-> [A] [B] [C]
1, 正电荷 从A->B->C
电场力做正功,电势能减少: Ep_A > Ep_B > Ep_C (Ep是电势能)
2, 负电荷 从A->B->C
电场力做负功,电势能增加: Ep_A < Ep_B < Ep_C (Ep是电势能)
对于“场”的概念(电场,重力场...)
你可以从2个方面,去分析他:
1, 从力(电场力F)的角度, 得到了 场强E
E = F / q { F = k*q1*q2 / r2 }
2, 从能量(电势能Ep)的角度, 得到了 电势φ
φ = Ep / qz
(φ的单位是: V伏特 = J/C Ep是一种能量,单位J焦耳)
电场 ->
-> [A] [B]
正电荷从A->B:
电场力正功, 电势能减少[Ep_A > Ep_B]
φ_A = Ep_A / 正数 > φ_B = Ep_B / 正数
负电荷从A->B:
电场力负功, 电势能增加[Ep_A < Ep_B]
φ_A = Ep_A / 负数 > φ_B = Ep_B / 负数
\' 即,无论正负电荷, 沿电场力方向 电势减少!! (与0势能点选取无关) \'
· 电场同一位置,虽然正/负电荷 的电势能不同, 但电势相同!!
φ = E / q = (-E) / (-q)
[A] -> [B]
电势能: Ea - Eb = Wab {电场力正功,电势能减少}
Wab = q*φa - q*φb
= q* (φa - φb)
= q * Uab
Uab = φa - φb (φ是电势) (Uab这个变化量,他不依赖于0势能点,因为他是个Δ)
\' 即, 根据Uab电势差 你可以得到Wab做功 进一步得到Ek动能变化 \'
电势差U 与 场强E:
Wab = q * Uab
= q * E * dist
∴ U = E * dist, E = U / dist {E的单位: N/C 或 V/m}
导体: 电阻率很小,易于传导电流的物质
导体中存在大量 “自由电子”,在外电场(电压)作用下 做定向运动 形成电流
比如拿金属这个导体:
金属的最外层电子 非常容易脱离 原子核的束缚,从而形成“自由电子”
失去了电子后,便成为:正电金属离子。
这些正电离子排列起来(不移动), 形成了规则的点阵
只有自由离子在移动!! \' 这就是金属导电的原因 \'
导电性:
绝缘体 < 半导体 < 导体 < 超导体
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