ඉලෙක්ට්රෝන සහ ප්රෝටෝන වල ඇති ආරෝපණ මොනවාද? විදුලි ගාස්තු. ගැටළු විසඳීමේ උදාහරණ
ඔබ කඩදාසි පත්රයක් මත වීදුරු පොල්ලක් අතුල්ලන්නේ නම්, සැරයටිය "සුල්තාන්" කොළ ආකර්ෂණය කර ගැනීමේ හැකියාව ලබා ගනී (රූපය 1.1 බලන්න), දියර සහ සිහින් ජල ධාරාවන්. ඔබ ප්ලාස්ටික් පනාවකින් වියළි කෙස් පීරන විට, හිසකෙස් පනාව වෙත ආකර්ෂණය වේ. මෙම සරල උදාහරණ වලදී අපට හඳුන්වනු ලබන බලවේගයන්ගේ ප්රකාශනය හමු වේ විදුලි.
සහල්. 1.1 විදුලි වීදුරු පොල්ලකින් "සුල්තාන්" කොළ ආකර්ෂණය කර ගැනීම.
විද්යුත් බලය සහිත අවට වස්තූන් මත ක්රියා කරන ශරීර හෝ අංශු ලෙස හැඳින්වේ ආරෝපණය කර ඇතහෝ විදුලිය. උදාහරණයක් ලෙස, ඉහත සඳහන් කළ වීදුරු සැරයටිය, කඩදාසි කැබැල්ලක් මත අතුල්ලන විට, විදුලිය බවට පත් වේ.
අංශු විද්යුත් බලවේග හරහා එකිනෙක හා අන්තර්ක්රියා කරන්නේ නම් ඒවාට විද්යුත් ආරෝපණයක් ඇත. අංශු අතර දුර වැඩි වීමත් සමඟ විද්යුත් බලය අඩු වේ. විද්යුත් බල විශ්ව ගුරුත්වාකර්ෂණ බලයට වඩා බොහෝ ගුණයකින් වැඩි ය.
විදුලි ගාස්තුවිද්‍යුත් චුම්භක අන්තර්ක්රියා වල තීව්‍රතාවය තීරණය කරන භෞතික ප්‍රමාණයකි. විද්යුත් චුම්භක අන්තර්ක්රියා යනු ආරෝපිත අංශු හෝ ශරීර අතර අන්තර්ක්රියා වේ.
විදුලි ආරෝපණ ධන සහ සෘණ ලෙස බෙදා ඇත. ස්ථායී මූලික අංශු වලට ධන ආරෝපණයක් ඇත - ප්රෝටෝනසහ පොසිට්‍රෝන, මෙන්ම ලෝහ පරමාණු වල අයන ආදිය. ස්ථාවර සෘණ ආරෝපණ වාහක වේ ඉලෙක්ට්රෝනයසහ ප්රතිප්රෝටෝනය.
විද්යුත් ආරෝපිත අංශු ඇත, එනම් උදාසීන ඒවා: නියුට්රෝනය, නියුට්‍රිනෝ. ඒවායේ විද්යුත් ආරෝපණ ශුන්‍ය වන බැවින් මෙම අංශු විද්යුත් අන්තර්ක්රියා වලට සහභාගී නොවේ. විද්යුත් ආරෝපණයක් නොමැති අංශු ඇත, නමුත් අංශුවක් නොමැතිව විද්යුත් ආරෝපණයක් නොපවතී.
සිල්ක් වලින් අතුල්ලන ලද වීදුරු මත ධනාත්මක ආරෝපණ දිස්වේ. ලොම් මත අතුල්ලන Ebonite සෘණ ආරෝපණ ඇත. ආරෝපණ සමාන සලකුණු ඇති විට අංශු විකර්ෂණය කරයි ( එකම නමින් චෝදනා), සහ විවිධ සලකුණු සහිතව ( ගාස්තු මෙන් නොව) අංශු ආකර්ෂණය වේ.
සියලුම ශරීර පරමාණු වලින් සෑදී ඇත. පරමාණු සමන්විත වන්නේ ධන ආරෝපිත පරමාණුක න්‍යෂ්ටියකින් සහ පරමාණුක න්යෂ්ටිය වටා ගමන් කරන සෘණ ආරෝපිත ඉලෙක්ට්රෝන වලින්. පරමාණුක න්යෂ්ටිය ධන ආරෝපිත ප්රෝටෝන සහ මධ්යස්ථ අංශු - නියුට්රෝන වලින් සමන්විත වේ. පරමාණුවක ආරෝපණ බෙදා හරිනු ලබන්නේ සමස්තයක් ලෙස පරමාණුව උදාසීන වන ආකාරයට ය, එනම් පරමාණුවේ ඇති ධන සහ සෘණ ආරෝපණවල එකතුව ශුන්‍ය වේ.
ඉලෙක්ට්රෝන සහ ප්රෝටෝන ඕනෑම ද්‍රව්‍යයක කොටසක් වන අතර කුඩාම ස්ථායී මූලික අංශු වේ. මෙම අංශු අසීමිත කාලයක් සඳහා නිදහස් තත්වයක පැවතිය හැක. ඉලෙක්ට්‍රෝනයක සහ ප්‍රෝටෝනයක විද්යුත් ආරෝපණය මූලික ආරෝපණය ලෙස හැඳින්වේ.
මූලික ගාස්තුව- මෙය සියලුම ආරෝපිත මූලික අංශුවල ඇති අවම ආරෝපණයයි. ප්‍රෝටෝනයක විද්යුත් ආරෝපණය ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ආරෝපණයට නිරපේක්ෂ අගය සමාන වේ:
E = 1.6021892(46) * 10 -19 C ඕනෑම ආරෝපණයක විශාලත්වය ප්‍රාථමික ආරෝපණයේ නිරපේක්ෂ අගයෙහි ගුණාකාරයකි, එනම් ඉලෙක්ට්රෝනයේ ආරෝපණය. ඉලෙක්ට්‍රෝනය ග්‍රීක ඉලෙක්ට්රෝන - ඇම්බර්, ප්රෝටෝන - ග්‍රීක ප්‍රෝටෝ වලින් පරිවර්තනය කර ඇත - පළමුව, ලතින් නියුට්‍රම් වලින් නියුට්රෝනය - එකක් හෝ අනෙකක් නොවේ.
සන්නායක සහ පාර විද්යුත්
විදුලි ආරෝපණ චලනය විය හැක. විද්යුත් ආරෝපණ නිදහසේ ගමන් කළ හැකි ද්රව්ය ලෙස හැඳින්වේ කොන්දොස්තරවරුන්. හොඳ සන්නායක යනු සියලුම ලෝහ (පළමු ආකාරයේ සන්නායක), ලවණ සහ අම්ලවල ජලීය ද්‍රාවණ - විද්යුත් විච්ඡේදක(දෙවන වර්ගයේ සන්නායක), මෙන්ම උණුසුම් වායූන් සහ අනෙකුත් ද්රව්ය. මිනිස් සිරුර ද සන්නායකයකි. කොන්දොස්තරවරුන්ට ඉහළ විද්යුත් සන්නායකතාවයක් ඇත, එනම්, ඔවුන් විදුලි ධාරාව හොඳින් සන්නයනය කරයි.
විද්යුත් ආරෝපණ නිදහසේ ගමන් කළ නොහැකි ද්රව්ය ලෙස හැඳින්වේ පාර විද්යුත් ද්රව්ය(ඉංග්‍රීසි පාර විද්යුත් වලින්, ග්‍රීක ඩයියා - හරහා, හරහා සහ ඉංග්‍රීසි විද්යුත් - විද්යුත්). මෙම ද්රව්ය ද හැඳින්වේ පරිවාරක. ලෝහවලට සාපේක්ෂව පාර විද්‍යුත්වල විද්යුත් සන්නායකතාවය ඉතා අඩුය. හොඳ පරිවාරක වන්නේ පෝසිලේන්, වීදුරු, ඇම්බර්, ඊබොනයිට්, රබර්, සිල්ක්, කාමර උෂ්ණත්වයේ වායු සහ අනෙකුත් ද්රව්ය.
සන්නායක සහ පරිවාරක වලට බෙදීම අත්තනෝමතික වේ, මන්ද සන්නායකතාවය උෂ්ණත්වය ඇතුළු විවිධ සාධක මත රඳා පවතී. නිදසුනක් ලෙස, වීදුරු වියළි වාතය තුළ පමණක් හොඳින් පරිවරණය වන අතර වාතයේ ආර්ද්රතාවය ඉහළ මට්ටමක පවතින විට දුර්වල පරිවාරකයක් බවට පත්වේ.
විදුලියේ නවීන යෙදුම් සඳහා සන්නායක සහ පාර විද්යුත් ද්රව්ය විශාල කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි.
පරමාණුවක් යනු කුමක්ද?රුසියානු භාෂාවට පරිවර්තනය කරන ලද පරමාණුව යනු වෙන් කළ නොහැකි ය. දිගු කලක් තිස්සේ කිසිවෙකුට මෙම ප්රකාශය ප්රතික්ෂේප කළ නොහැකි විය. අවසාන වශයෙන්, 19 වන සියවස අවසානයේ දී, පරමාණුව කුඩා අංශු වලට බෙදී ඇති බව ඔප්පු විය, ප්රධාන ඒවා ඉලෙක්ට්රෝන, ප්රෝටෝන සහ නියුට්රෝන වේ.
මෙම අංශු අධ්‍යයනය කරන විට, ප්රෝටෝන සහ ඉලෙක්ට්‍රෝනවලට විද්යුත් ආරෝපණ ඇති බවත්, ඒවායේ ආරෝපණ විශාලත්වයෙන් සමාන නමුත් ලකුණින් ප්රතිවිරුද්ධ බවත් පෙනී ගියේය. ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ආරෝපණය යනු සෘණ ලෙස හැඳින්වෙන එම විද්‍යුතයට වන අතර ප්‍රෝටෝනයක ආරෝපණය ධන ලෙස හඳුන්වන විදුලියට යොමු කරයි.
ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ස්කන්ධය ප්‍රෝටෝනයක ස්කන්ධයට වඩා ආසන්න වශයෙන් 1840 ගුණයකින් අඩුය.
ඉලෙක්ට්රෝන සහ ප්රෝටෝන විද්යුත් ආරෝපිත බැවින්, ඒවා විද්යුත් ආරෝපණවල අන්තර්ක්රියා පිළිබඳ නීතියට අවනත වේ: ආරෝපණ විකර්ෂණය (ප්රෝටෝන සහිත ප්‍රෝටෝනය සහ ඉලෙක්ට්රෝන සමඟ ඉලෙක්ට්රෝන), සහ ආරෝපණ ආකර්ෂණය මෙන් නොව (ඉලෙක්ට්රෝන සමඟ ප්‍රෝටෝනය).
නියුට්රෝනය- පරමාණුවේ තුන්වන අංශුව, ස්කන්ධය ප්‍රෝටෝනයට සමාන වේ, නමුත් නියුට්‍රෝනයට විද්යුත් ආරෝපණයක් නොමැත. එය විද්යුත් වශයෙන් උදාසීන යැයි කියනු ලැබේ, එබැවින් එහි නම - නියුට්රෝනය.
ඉහත සඳහන් කළ පරිදි, පරමාණුවට ඉතා සංකීර්ණ ව්‍යුහයක් ඇත, නමුත් පළමු වරට අපට එහි ව්‍යුහය පිළිබඳ පහත දැක්වෙන සරල අදහසට සීමා විය හැකිය.
පරමාණුවේ කේන්ද්‍රයේ න්යෂ්ටිය ඇත, එය ප්රෝටෝන සහ නියුට්රෝන වලින් සමන්විත වේ, එබැවින් එය ධන ආරෝපණය වේ. ඉලෙක්ට්රෝන න්යෂ්ටිය වටා භ්‍රමණය වන්නේ එහි ප්‍රමාණයට වඩා සිය දහස් ගුණයකින් විශ්මයජනක දුරකිනි.
සෑම පරමාණුවකටම ප්රෝටෝන සංඛ්‍යාවට සමාන ඉලෙක්ට්රෝන සංඛ්‍යාවක් ඇති බැවින් එය විද්යුත් වශයෙන් උදාසීන ලෙස සැලකේ.
ව්යුහයේ ඇති සරලම පරමාණුව වන්නේ හයිඩ්‍රජන් පරමාණුවයි; එහි න්යෂ්ටිය එක් ප්‍රෝටෝනයකින් සමන්විත වන අතර එය වටා එක් ඉලෙක්ට්රෝනයක් භ්‍රමණය වේ.
විවිධ ද්‍රව්‍යවල පරමාණු ප්රෝටෝන, නියුට්රෝන සහ ඉලෙක්ට්රෝන සංඛ්‍යාවෙන් එකිනෙකට වෙනස් වේ.
අයනයක් යනු කුමක්ද?යම් හෙයකින් පරමාණුවකට ඉලෙක්ට්රෝන එකක් හෝ කිහිපයක් අහිමි වුවහොත් එය ධන ආරෝපණයක් බවට පත් වේ, එවැනි පරමාණුවක් ධන අයනයක් ලෙසත්, පරමාණුව ඉලෙක්ට්රෝන එකක් හෝ වැඩි ගණනක් ලබා ගන්නේ නම්, එය සෘණ ආරෝපණයක් වන නිසා එය සෘණ අයනයක් ලෙසත් හඳුන්වනු ලැබේ. .
විද්යුත් ක්ෂේත්රය.විද්යාඥයන් විශේෂ වර්ගයේ පදාර්ථයක පැවැත්ම තහවුරු කර ඇත - ක්ෂේත්රයක්. විද්යුත් ආරෝපණ වටා විද්යුත් නම් ක්ෂේත්රයක් ද ඇත. මෙම ක්ෂේත්රයේ ලක්ෂණයක් වන්නේ මෙම ක්ෂේත්රයේ පිහිටා ඇති විද්යුත් ආරෝපණ මත ක්රියා කරන යාන්ත්රික බලයයි. බොහෝ විට, විද්යුත් ක්ෂේත්රය මෙම ක්ෂේත්රයේ බලවේගවල බලපෑම යටතේ නිදහස් ධනාත්මක ආරෝපණයක් චලනය වන දිශාව පෙන්වන ඊතල ආකාරයෙන් චිත්රවල නිරූපණය කෙරේ. මෙම රේඛා විදුලි රැහැන් ලෙසද හැඳින්වේ. යථාර්ථයේ දී රේඛා නොමැත.
සන්නායක සහ පරිවාරක. විවිධ ද්‍රව්‍යවල, ඉලෙක්ට්රෝන ඒවායේ පරමාණුවලට විවිධ ආකාරවලින් බන්ධනය වී ඇත, සමහරක් බන්ධනය ශක්තිමත් වේ, අනෙක් ඒවා එසේ නොවේ. පරමාණු සමඟ දුර්වල ලෙස බන්ධනය වී ඇති සහ පහසුවෙන් ඉවත් කළ හැකි ඉලෙක්ට්රෝන නිදහස් ඉලෙක්ට්රෝන ලෙස හැඳින්වේ. නිදහස් ඉලෙක්ට්රෝන පවතින ද්‍රව්‍යයක එක් ලක්ෂ්‍යයක, ඒවායේ අතිරික්තයක් නිර්මාණය වී ඇති අතර, තවත් එකක - ඌනතාවයක් ඇති වුවහොත්, ඔවුන් අවුල් සහගත චලනයක් පවත්වා ගනිමින්, ඔවුන්ගේ සම්පූර්ණ ස්කන්ධය සමඟ එම ස්ථානයට ගමන් කිරීමට පටන් ගනී. ප්රමාණවත් තරම් ඉලෙක්ට්රෝන නොමැති පැත්ත. මෙම එක් පැත්තක චලනය විද්යුත් ධාරාව ලෙස හැඳින්වේ. නිදහස් ඉලෙක්ට්රෝන අඩංගු ද්රව්ය විද්යුත් ධාරාවෙහි සන්නායක ලෙස හැඳින්වේ. වෙනත් ද්‍රව්‍යවල, උදාහරණයක් ලෙස, මයිකා, රබර්, ඉලෙක්ට්රෝන, ඊට ප්‍රතිවිරුද්ධව, ඒවායේ පරමාණුවලට ඉතා තදින් බැඳී ඇති අතර සාමාන්ය තත්ව යටතේ ඒවා හැර යාමට නොහැකි වනු ඇත; එවැනි ද්‍රව්‍යවල, ධාරාව කිසි විටෙකත් මතු නොවනු ඇත, එබැවින් ඒවා හැඳින්වේ. සන්නායක නොවන, හෝ පරිවාරක.
20 වන ශතවර්ෂයේ ආරම්භය දක්වා විද්‍යාඥයින් විශ්වාස කළේ පරමාණුව යනු පදාර්ථයේ කුඩාම බෙදිය නොහැකි අංශුව බවයි, නමුත් මෙය වැරදියි. ඇත්ත වශයෙන්ම, පරමාණුවේ කේන්ද්‍රයේ ධන ආරෝපිත ප්රෝටෝන සහ උදාසීන නියුට්රෝන සහිත එහි න්යෂ්ටිය ඇති අතර සෘණ ආරෝපිත ඉලෙක්ට්රෝන න්යෂ්ටිය වටා කක්ෂවල භ්‍රමණය වේ (පරමාණුවේ මෙම ආකෘතිය 1911 දී E. රදර්ෆර්ඩ් විසින් යෝජනා කරන ලදී). ප්රෝටෝන සහ නියුට්‍රෝනවල ස්කන්ධ ආසන්න වශයෙන් සමාන වන නමුත් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ස්කන්ධය 2000 ගුණයකින් පමණ අඩු බව සැලකිය යුතු කරුණකි.
පරමාණුවක ධන සහ සෘණ ආරෝපිත අංශු දෙකම අඩංගු වුවද, එහි ආරෝපණය මධ්යස්ථ වේ, මන්ද පරමාණුවක ප්රෝටෝන සහ ඉලෙක්ට්රෝන සමාන සංඛ්‍යාවක් ඇති නිසාත්, විවිධ ආරෝපිත අංශු එකිනෙක උදාසීන කරන නිසාත් ය.
පසුව විද්‍යාඥයින් සොයා ගත්තේ ඉලෙක්ට්රෝන සහ ප්රෝටෝන වල එකම ආරෝපණ ප්රමාණය 1.6 10 -19 C (C යනු කූලෝම්බයක්, SI පද්ධතියේ විද්යුත් ආරෝපණ ඒකකයකි.
ප්‍රශ්නය ගැන ඔබ කවදා හෝ සිතා තිබේද - 1 C ආරෝපණයකට අනුරූප වන ඉලෙක්ට්රෝන ගණන කීයද?
1/(1.6·10 -19) = 6.25·10 ඉලෙක්ට්රෝන 18
විදුලි බලය
විද්යුත් ආරෝපණ එකිනෙකට බලපාන අතර එය ස්වරූපයෙන් විදහා දක්වයි විදුලි බලය.
ශරීරයක ඉලෙක්ට්රෝන අතිරික්තයක් තිබේ නම්, එයට සම්පූර්ණ සෘණ විද්යුත් ආරෝපණයක් ඇත, සහ අනෙක් අතට - ඉලෙක්ට්රෝන හිඟයක් තිබේ නම්, ශරීරයට සම්පූර්ණ ධන ආරෝපණයක් ඇත.
චුම්බක බලවේග සමඟ සාදෘශ්‍යයෙන්, සමාන ආරෝපිත ධ්‍රැව විකර්ෂණය කරන විට සහ ප්රතිවිරුද්ධ ආරෝපිත ධ්‍රැව ආකර්ෂණය වන විට, විද්යුත් ආරෝපණ සමාන ආකාරයකින් හැසිරේ. කෙසේ වෙතත්, භෞතික විද්‍යාවේදී විද්යුත් ආරෝපණයක ධ්‍රැවීයතාව ගැන සරලව කතා කිරීම ප්රමාණවත් නොවේ; එහි සංඛ්‍යාත්මක අගය වැදගත් වේ.
ආරෝපිත ශරීර අතර ක්රියා කරන බලයේ විශාලත්වය සොයා ගැනීම සඳහා, ආරෝපණවල විශාලත්වය පමණක් නොව, ඒවා අතර දුර ප්රමාණය ද දැන ගැනීම අවශ්ය වේ. විශ්ව ගුරුත්වාකර්ෂණ බලය මීට පෙර සලකා ඇත: F = (Gm 1 m 2)/R 2
- m 1, m 2- ශරීර ස්කන්ධ;
- ආර්- ශරීර මධ්යස්ථාන අතර දුර;
- G = 6.67 10 -11 Nm 2 / kg- විශ්ව ගුරුත්වාකර්ෂණ නියතය.
රසායනාගාර පරීක්ෂණවල ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, විද්යුත් ආරෝපණ අන්තර්ක්රියා කිරීමේ බලය සඳහා භෞතික විද්යාඥයන් සමාන සූත්‍රයක් ලබා ගත් අතර, එය හඳුන්වනු ලැබුවේ කූලොම්බ්ගේ නීතිය:
F = kq 1 q 2 /r 2
- q 1, q 2 - අන්තර්ක්රියා ආරෝපණ, C වලින් මනිනු ලැබේ;
- r යනු ආරෝපණ අතර දුර වේ;
- k - සමානුපාතික සංගුණකය ( එස්අයි: k=8.99·10 9 Nm 2 Cl 2; SSSE: k=1).
- k=1/(4πε 0).
- ε 0 ≈8.85·10 -12 C 2 N -1 m -2 - විද්යුත් නියතය.
කූලොම්බ්ගේ නීතියට අනුව, ආරෝපණ දෙකක් එකම ලකුණක් තිබේ නම්, ඒවා අතර ක්රියා කරන F බලය ධන වේ (ආරෝපණ එකිනෙක විකර්ෂණය කරයි); ආරෝපණ ප්රතිවිරුද්ධ සංඥා තිබේ නම්, ක්රියාකාරී බලය සෘණ වේ (ආරෝපණ එකිනෙකා ආකර්ෂණය කරයි).
1 C ආරෝපණයක බලය කෙතරම් විශාලද යන්න Coulomb ගේ නියමය භාවිතයෙන් විනිශ්චය කළ හැක. උදාහරණයක් ලෙස, අපි ආරෝපණ දෙකක්, එක් එක් 1 C, එකිනෙකින් මීටර් 10 ක් දුරින් ඇති බව උපකල්පනය කරන්නේ නම්, ඔවුන් බලයෙන් එකිනෙකා විකර්ෂණය කරනු ඇත:
F = kq 1 q 2 /r 2 F = (8.99 10 9) 1 1/(10 2) = -8.99 10 7 N
මෙය ටොන් 5600 ක ස්කන්ධයකට දළ වශයෙන් සැසඳිය හැකි තරමක් විශාල බලයකි.
හයිඩ්‍රජන් පරමාණුවක ඉලෙක්ට්‍රෝනය භ්‍රමණය වන්නේ කුමන රේඛීය වේගයකින්ද යන්න සොයා බැලීමට අපි දැන් කූලොම්බ් නියමය භාවිතා කරමු, එය වෘත්තාකාර කක්ෂයක චලනය වේ යැයි උපකල්පනය කරමු.
කූලොම්බ්ගේ නියමයට අනුව, ඉලෙක්ට්රෝනයක් මත ක්රියා කරන විද්යුත් ස්ථිතික බලය කේන්ද්‍රාපසාරී බලයට සමාන කළ හැක:
F = kq 1 q 2 / r 2 = mv 2 / r
ඉලෙක්ට්රෝනයේ ස්කන්ධය 9.1 · 10 -31 kg, සහ එහි කක්ෂයේ අරය = 5.29 · 10 -11 m යන කාරනය සැලකිල්ලට ගනිමින්, අපි 8.22 · 10 -8 N අගය ලබා ගනිමු.
දැන් අපට ඉලෙක්ට්රෝනයේ රේඛීය වේගය සොයාගත හැකිය:
8.22·10 -8 = (9.1·10 -31)v 2 /(5.29·10 -11) v = 2.19·10 6 m/s
මේ අනුව, හයිඩ්‍රජන් පරමාණුවේ ඉලෙක්ට්‍රෝනය එහි කේන්ද්‍රය වටා දළ වශයෙන් 7.88 km/h වේගයකින් භ්‍රමණය වේ.
අර්ථ දැක්වීම
ප්රෝටෝනයහයිඩ්‍රජන් පරමාණුවක න්යෂ්ටිය වන හැඩ්‍රෝන පන්තියට අයත් ස්ථායී අංශුවක් ලෙස හැඳින්වේ.
ප්‍රෝටෝනය සොයා ගැනීම ලෙස සැලකිය යුත්තේ කුමන විද්‍යාත්මක සිදුවීමද යන්න පිළිබඳව විද්‍යාඥයෝ එකඟ නොවෙති. ප්‍රෝටෝනය සොයා ගැනීමේදී වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කළේ:
- E. Rutherford විසින් පරමාණුවේ ග්‍රහලෝක ආකෘතියක් නිර්මාණය කිරීම;
- F. Soddy, J. Thomson, F. Aston විසින් සමස්ථානික සොයා ගැනීම;
- ඊ. රදර්ෆර්ඩ් විසින් නයිට්‍රජන් න්‍යෂ්ටික වලින් ඇල්ෆා අංශු මගින් හයිඩ්‍රජන් පරමාණුවල න්‍යෂ්ටීන්ගේ හැසිරීම් නිරීක්ෂණය කිරීම.
මූලද්‍රව්‍ය කෘතිමව පරිවර්තනය කිරීමේ ක්‍රියාවලීන් අධ්‍යයනය කරන අතරතුර ප්රෝටෝන පථවල පළමු ඡායාරූප P. Blackett විසින් වලාකුළු කුටියක දී ලබා ගන්නා ලදී. බ්ලැකට් නයිට්‍රජන් න්‍යෂ්ටි මගින් ඇල්ෆා අංශු ග්‍රහණය කර ගැනීමේ ක්‍රියාවලිය අධ්‍යයනය කළේය. මෙම ක්‍රියාවලියේදී ප්රෝටෝනයක් විමෝචනය වූ අතර නයිට්‍රජන් න්යෂ්ටිය ඔක්සිජන් සමස්ථානිකයක් බවට පරිවර්තනය විය.
ප්රෝටෝන, නියුට්රෝන සමඟ එක්ව, සියලුම රසායනික මූලද්‍රව්‍යවල න්‍යෂ්ටිවල කොටසකි. න්යෂ්ටියේ ඇති ප්රෝටෝන ගණන ආවර්තිතා වගුවේ මූලද්‍රව්‍යයේ පරමාණුක ක්‍රමාංකය D.I. මෙන්ඩලීව්.
ප්රෝටෝනයක් යනු ධන ආරෝපිත අංශුවකි. එහි ආරෝපණය මූලික ආරෝපණයට විශාලත්වයෙන් සමාන වේ, එනම් ඉලෙක්ට්රෝන ආරෝපණයේ අගය. ප්‍රෝටෝනයක ආරෝපණය බොහෝ විට දක්වන්නේ , එවිට අපට මෙසේ ලිවිය හැක.
ප්‍රෝටෝනය මූලික අංශුවක් නොවන බව දැනට විශ්වාස කෙරේ. එය සංකීර්ණ ව්‍යුහයක් ඇති අතර u-quark දෙකකින් සහ d-quark එකකින් සමන්විත වේ. u-quark () හි විද්යුත් ආරෝපණය ධන වන අතර එය සමාන වේ
d-quark () හි විද්යුත් ආරෝපණය සෘණ සහ සමාන වේ:
ක්වාර්ක්ස් ක්ෂේත්‍ර ක්වොන්ටා වන ග්ලූඕන හුවමාරුව සම්බන්ධ කරයි; ඒවා ශක්තිමත් අන්තර්ක්රියා විඳදරා ගනී. ප්රෝටෝන වල ව්‍යුහය තුළ ලක්ෂ්ය විසිරුම් මධ්යස්ථාන කිහිපයක් ඇති බව ප්රෝටෝන මගින් ඉලෙක්ට්රෝන විසිරීම පිළිබඳ පර්යේෂණ මගින් සනාථ වේ.
ප්‍රෝටෝනයට සීමිත ප්‍රමාණයක් ඇත, එය විද්යාඥයන් තවමත් තර්ක කරති. දැනට, ප්‍රෝටෝනය නොපැහැදිලි මායිමක් ඇති වලාකුළක් ලෙස නිරූපණය කෙරේ. එවැනි මායිමක් නිරන්තරයෙන් මතුවන සහ විනාශ කරන අතථ්‍ය අංශු වලින් සමන්විත වේ. නමුත් බොහෝ සරල ගැටළු වලදී, ප්රෝටෝනයක්, ඇත්ත වශයෙන්ම, ලක්ෂ්ය ආරෝපණයක් ලෙස සැලකිය හැකිය. ප්‍රෝටෝනයක ඉතිරි ස්කන්ධය () ආසන්න වශයෙන් සමාන වේ:
ප්‍රෝටෝනයක ස්කන්ධය ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ස්කන්ධයට වඩා 1836 ගුණයකින් වැඩිය.
ප්රෝටෝන සියලුම මූලික අන්තර්ක්රියා වලට සහභාගී වේ: ප්‍රබල අන්තර්ක්රියා ප්රෝටෝන සහ නියුට්රෝන න්යෂ්ටිය බවට ඒකාබද්ධ කරයි, ඉලෙක්ට්රෝන සහ ප්රෝටෝන විද්යුත් චුම්භක අන්තර්ක්රියා භාවිතා කරමින් පරමාණු තුළ එකට එකතු වේ. දුර්වල අන්තර්ක්‍රියාවක් ලෙස, උදාහරණයක් ලෙස, නියුට්‍රෝනයක බීටා ක්ෂය වීම (n):
p යනු ප්‍රෝටෝනය වන තැන; - ඉලෙක්ට්රෝන; - antineutrino.
ප්රෝටෝන ක්ෂය වීම තවමත් ලබාගෙන නොමැත. මෙය භෞතික විද්‍යාවේ වැදගත් නවීන ගැටළු වලින් එකකි, මන්ද මෙම සොයා ගැනීම ස්වභාවධර්මයේ බලවේගවල එකමුතුකම අවබෝධ කර ගැනීමේ වැදගත් පියවරක් වනු ඇත.
ගැටළු විසඳීමේ උදාහරණ
උදාහරණ 1
| ව්‍යායාම කරන්න | සෝඩියම් පරමාණුවේ න්‍යෂ්ටීන් ප්‍රෝටෝනවලින් බෝම්බ හෙළනු ලැබේ. ප්‍රෝටෝනය දුරින් නම් පරමාණුවක න්‍යෂ්ටියෙන් ප්‍රෝටෝනයක විද්යුත් ස්ථිතික විකර්ෂණයේ බලය කුමක්ද?  m. සෝඩියම් පරමාණුවක න්යෂ්ටියේ ආරෝපණය ප්‍රෝටෝනයක ආරෝපණයට වඩා 11 ගුණයකින් වැඩි බව සලකන්න. සෝඩියම් පරමාණුවේ ඉලෙක්ට්රෝන කවචයේ බලපෑම නොසලකා හැරිය හැක. |
| විසඳුමක් | ගැටලුව විසඳීම සඳහා පදනමක් ලෙස, අපගේ ගැටලුව සඳහා ලිවිය හැකි Coulomb ගේ නියමය (අංශු ලක්ෂ්ය යැයි උපකල්පනය කර) පහත පරිදි ගනිමු:
මෙහි F යනු ආරෝපිත අංශුවල විද්යුත් ස්ථිතික අන්තර්ක්රියා බලයයි; Cl යනු ප්රෝටෝන ආරෝපණයයි; - සෝඩියම් පරමාණුවේ න්යෂ්ටියේ ආරෝපණය; - රික්තයේ පාර විද්යුත් නියතය; - විද්යුත් නියතය. අප සතුව ඇති දත්ත භාවිතා කරමින්, අපට අවශ්ය විකර්ෂණ බලය ගණනය කළ හැකිය: |
| පිළිතුර | එන් |
උදාහරණ 2
| ව්‍යායාම කරන්න | හයිඩ්‍රජන් පරමාණුවේ සරලම ආකෘතිය සලකා බලන විට ඉලෙක්ට්‍රෝනය ප්‍රෝටෝනය වටා (හයිඩ්‍රජන් පරමාණුවේ න්යෂ්ටිය) වෘත්තාකාර කක්ෂයක චලනය වන බව විශ්වාස කෙරේ. ඉලෙක්ට්‍රෝනයක කක්ෂයේ අරය m නම් එහි වේගය කොපමණද? |
| විසඳුමක් | රවුමක චලනය වන ඉලෙක්ට්රෝනයක් මත ක්රියා කරන බලවේග (රූපය 1) සලකා බලමු. ප්‍රෝටෝනයෙන් ආකර්ෂණ බලය මෙයයි. කූලොම්බ්ගේ නීතියට අනුව, අපි එහි අගය () ට සමාන බව ලියන්නෙමු:
එහිදී =- ඉලෙක්ට්රෝන ආරෝපණය; |
- ප්රෝටෝන ආරෝපණය; - විද්යුත් නියතය. ඉලෙක්ට්රෝනයේ කක්ෂයේ ඕනෑම ස්ථානයක ඉලෙක්ට්රෝනයක් සහ ප්රෝටෝනයක් අතර ආකර්ෂණ බලය ඉලෙක්ට්රෝනයේ සිට ප්‍රෝටෝනයට රවුමේ අරය දිගේ යොමු කෙරේ.උණුසුම් කාලගුණය තුළ ස්පර්ශයට ද්‍රව්‍යය උණුසුම්ම ලෙස දැනේවිද?
E) වීදුරු
4. කි.ග්‍රෑම් 5ක් බරැති පෙට්‍රල් සම්පූර්ණයෙන් දහනය කිරීමේදී කොපමණ තාපයක් නිකුත් වේද, පෙට්‍රල් දහනය කිරීමේ නිශ්චිත තාපය 4.6 * 10^7 J/kg වේ.
5.ඉලෙක්ට්‍රෝනයකට සහ ප්‍රෝටෝනයකට ඇති විද්යුත් ආරෝපණ මොනවාද?
1) විදුලි බුබුලක 300 C විද්යුත් ආරෝපණයක් විනාඩි 10 කින් එහි සූත්‍රිකාව හරහා ගියහොත් එහි වත්මන් ශක්තිය තීරණය කරන්න.2) පරිපථයේ ධාරාව 0.2 A වන විට විනාඩි 3 කින් ammeter හරහා ගමන් කරන විද්යුත් ආරෝපණය කුමක්ද?
3) විදුලි වෑල්ඩින් විට, ධාරාව 200 A දක්වා ළඟා වේ. ඉලෙක්ට්රෝඩයේ හරස්කඩ හරහා 60,000 C ආරෝපණයක් සඳහා කොපමණ කාලයක් ගතවේද?
4) විදුලි උදුනේ සර්පිලාකාරය හරහා 600 C ආරෝපණයක් විනාඩි 2 කින් ගමන් කරයි. සර්පිලාකාරයේ වත්මන් ශක්තිය කොපමණද?
5) යකඩයේ වත්මන් ශක්තිය 0.2 A. මිනිත්තු 5 කින් එහි දඟරය හරහා ගමන් කරන විද්යුත් ආරෝපණය කුමක්ද?
6) 200 mA ධාරාවකින් සන්නායකයේ හරස්කඩ හරහා ගමන් කිරීමට 30 C ට සමාන ආරෝපණයක් සඳහා කොපමණ කාලයක් ගතවේද?
කරුණාකර උදව් කරන්න AA!! විදුලි ලාම්පුවක 300 C විද්යුත් ආරෝපණයක් මිනිත්තු 10 කින් එහි සූත්‍රිකාව හරහා ගියහොත් එහි වත්මන් ශක්තිය තීරණය කරන්නපරිපථයේ ධාරාව 0.2A වන විට මිනිත්තු 3 කින් ammeter හරහා ගමන් කරන විද්යුත් ආරෝපණය කුමක්ද?
4. ලෝහ සන්නායකයක චලනය වන ඉලෙක්ට්රෝන අපට නොපෙනේ. ධාරාවේ බලපෑම මගින් පරිපථයක විදුලි ධාරාවක් පවතින බව අපට විනිශ්චය කළ හැකිය. කුමනක්රියා විදුලි ධාරාවක් නිසා ඇති වන ඒවා නොවේද? A) තාප; B) යාන්ත්රික; C) චුම්බක; D) රසායනික. 5. පුරාණ කාලයේ දී, සියලු සන්නායකවල ධනාත්මක හා සෘණ විද්යුත් ආරෝපණ චලනය කළ හැකි බව උපකල්පනය කරන ලදී. විද්යුත් ක්ෂේත්‍රයක කුමන අංශුවල චලනය ධාරාවේ දිශාව ලෙස ගනු ලබන්නේද? A) ධනාත්මක ගාස්තු; B) ඉලෙක්ට්රෝන; C) නියුට්රෝන; D) සෘණ අයන. 6. Ampere Andre Marie - ප්රංශ භෞතික විද්යාඥයෙක් සහ ගණිතඥයෙක්. ඔහු විද්යුත් හා චුම්බක සංසිද්ධි අතර සම්බන්ධය ප්‍රකාශ කරන පළමු න්‍යාය නිර්මාණය කළේය. ඇම්පියර්ට චුම්භකත්වයේ ස්වභාවය ගැන උපකල්පනයක් ඇත. ඔහු ප්‍රථම වරට භෞතික විද්‍යාවට හඳුන්වා දුන් සංකල්පය කුමක්ද?A) වත්මන් ශක්තිය; B) විදුලි ධාරාව; C) ඉලෙක්ට්රෝන; D) විදුලි ආරෝපණය. 7. විදුලි ධාරාවක් නිර්මාණය කරන විද්යුත් ක්ෂේත්රයේ බලවේග විසින් සිදු කරන ලද කාර්යය ධාරාවෙහි කාර්යය ලෙස හැඳින්වේ. එය වත්මන් ශක්තිය මත රඳා පවතී. නමුත් කාර්යය වත්මන් ශක්තිය මත පමණක් රඳා නොපවතී. එය රඳා පවතින වෙනත් ප්රමාණය කුමක්ද? A) වෝල්ටීයතාවය; B) බලය; C) තාප ප්රමාණය; D) වේගය. 8. ධාරා ප්‍රභවයක ධ්‍රැවවල හෝ පරිපථයේ යම් කොටසක වෝල්ටීයතාව මැනීම සඳහා, වෝල්ට්මීටරයක් ලෙස හැඳින්වෙන උපකරණයක් භාවිතා කරයි. බොහෝ Voltmeters පෙනුමෙන් ammeters වලට බෙහෙවින් සමාන ය. වෙනත් උපාංග වලින් එය වෙන්කර හඳුනා ගැනීම සඳහා, V අකුර පරිමාණය මත තබා ඇත.නමුත් වෝල්ට්මීටරයක් පරිපථයට සම්බන්ධ වන්නේ කෙසේද? A) සමාන්තරව; B) අනුපිළිවෙලින්; C) බැටරිය පිටුපස දැඩි ලෙස; D) ammeter එකකට සම්බන්ධ කර ඇත. 9. සන්නායකයේ ගුණාංග මත වත්මන් ශක්තිය රඳා පැවතීම විවිධ සන්නායකවල විවිධ විද්යුත් ප්රතිරෝධයක් ඇති බව පැහැදිලි වේ. ප්රතිරෝධය රඳා නොපවතින්නේ කුමක් ද? A) ස්ඵටික දැලිස් ව්යුහයේ වෙනස්කම් වලින්; B) බර අනුව; ඇ) දිග මත; D) හරස්කඩ ප්රදේශයේ සිට. 10. සන්නායක සම්බන්ධ කිරීමට ක්රම දෙකක් තිබේ: සමාන්තර සහ ශ්රේණි. එදිනෙදා ජීවිතයේදී සහ තාක්ෂණය තුළ පාරිභෝගිකයින්ගේ සමාන්තර සම්බන්ධතා භාවිතා කිරීම ඉතා පහසු වේ. සමාන්තරව සම්බන්ධ සියලු සන්නායක සඳහා කුමන විද්යුත් ප්රමාණය සමාන වේ: A) වත්මන් ශක්තිය; B) වෝල්ටීයතාවය; ඇ) කාලය; D) ප්රතිරෝධය. 11. තත්ත්පර 5 ක චලනයකදී, ශරීරය මීටර් 12.5 ක දුරක් ගමන් කරයි, ශරීරය නිරන්තර ත්වරණයකින් ගමන් කරන්නේ නම්, තත්පර 6 ක චලනයකදී ශරීරය ගමන් කරන්නේ කුමන දුරද? A) මීටර් 25; B) මීටර් 13; C) මීටර් 36; D) මීටර් 18 12. සිසුවෙකු පැයට කිලෝමීටර 60 ක වේගයෙන් බස් රථයෙන් තුනෙන් එකක් ගමන් කළ අතර තවත් තුනෙන් එකක් පැයට කිලෝමීටර 20 ක වේගයෙන් බයිසිකලයෙන් ගමන් කළේය. ගමනේ අවසාන තෙවැනි කොටස පැයට කිලෝමීටර 5 ක වේගයෙන් ආවරණය විය. චලනය වීමේ සාමාන්ය වේගය තීරණය කරන්න. A) 30 km/h; B) 10 km/h; C) 283 km/h; D) 11.25 km/h. 13. ජලයේ ඝනත්වය 1000 kg/m3 ලෙස ගන්නා අතර අයිස් ඝනත්වය 900 kg/m3 වේ. අයිස් කුට්ටියක් ජල මතුපිටට වඩා මීටර් 50 ක් ඉහළින් නෙරා ඇත්නම්, සම්පූර්ණ අයිස් කුට්ටියේ පරිමාව කොපමණද? A) 100 m3; B) 200 m3; C) 150 m3; D) 500 m3. 14. බර සහ () L දිග තුනී සැරයටියක කෙළවරට සවි කර ඇත. සැරයටිය නූල් මත අත්හිටුවා තිරස් අතට පිහිටා ඇත. ස්කන්ධය m1 සිට නූල් අත්හිටුවීමේ ස්ථානය දක්වා දුර x සොයන්න. දණ්ඩේ ස්කන්ධය නොසලකා හරින්න A) x = (L∙m2) / (m1 – m2); B) x = (L·m2) / (m1 + m2); C) x = (L·m1) / (m1 - m2); D) x = (L·m1) / (m1 + m2). 15. කඳු නගින්නන් කඳු මුදුනට නැඟේ. ක්‍රීඩක ක්‍රීඩිකාවන් චලනය වන විට වායුගෝලීය පීඩනය වෙනස් වන්නේ කෙසේද? A) වැඩි වනු ඇත; B) වෙනස් නොවේ; ඇ) නිවැරදි පිළිතුරක් නොමැත. D) අඩු වනු ඇත;
