荷電粒子は、電子を獲得または失ったオブジェクトです。正に帯電した粒子と負に帯電した粒子は、荷電粒子の 2 つの主要な形態です。陽イオンは正に帯電した粒子ですが、陰イオンは負に帯電した粒子です。紙、くし、わらなどの物体は、こすりながら他の物体を引き寄せることができます。こすることで、これらの物体の特性が変化し、他の粒子を引き付ける荷電粒子を持つ荷電物体に変化する可能性があります。これがどのように機能するかを確認するために、基本的なタスクを見てみましょう。一枚の紙を取り、それを細かく切るだけです。アイロンをかけて、テレビやモニター画面の前に置きます。これらのアイロンをかけた紙片がしばらくの間、モニターまたはテレビ画面に引き付けられることに気付くでしょう。この小さな活動は、一部の粒子が荷電粒子に活性化できることを証明しています。電場における荷電粒子の結果を理解するには、概念と仮定を理解する必要があります。
電界とは?
- 電界とは、電線で接続された 2 つの金属またはその他の素材の間に働く力です。電場により、ワイヤ内の荷電粒子 (電子など) がワイヤの正端に向かって移動します。
- 通常、バッテリーによって生成される電界はごくわずかです。ただし、それらは説得力のあるものになる可能性があります。電界中の荷電粒子は電界に引き寄せられ、高速に加速できます。これが、バッテリーを清潔に保つことが重要な理由です。バッテリーに汚れた粒子が多く含まれていると、電界がそれらを引き寄せ、端子に向かって加速します。
- 電場の一般的な発生源には、電流、磁石、荷電粒子 (電子やイオンなど) などがあります。
電界中の荷電粒子の性質 (EF)
荷電粒子には、興味深い研究対象となる独自の特性があります。それらを使用して、非荷電粒子を使用して作成されたデバイスよりも小さく、効率的で強力なデバイスを作成できます。これらの 5 つの特性により、荷電粒子とその挙動の基本的な理解が得られます。
電荷密度 – 荷電粒子の電荷密度は、単位体積あたりの電荷の数です。
電界 – 電場は電荷を引き寄せ合う力です。ボルト/メートル (V/m) の単位で測定されます。
磁気 – 磁気とは、荷電粒子が互いに引き付け合ったり反発したりする能力です。磁気の単位 (A/m) で測定されます。
円運動 – パーティクルは、こまのように円を描くように中心点の周りを移動します。電場の力がこの動きを引き起こします。
安定性: 荷電粒子の安定性は、それらの集団的挙動によるものです。電場が持続する限り、粒子は安定した構成を保ちます。
上記のすべての特性は、電場での電荷の挙動を研究する際に注意する必要があります。
電場の荷電粒子の例
EF (電界) における荷電粒子の概念を簡単に理解できる例がいくつかあります –
- この一例は、荷電粒子が電場とどのように相互作用するかです。荷電粒子が電場に置かれると、クーロン力が発生します。この力は、荷電粒子を一緒に保持する役割を果たしており、互いに近くにある物体が互いに引き寄せ合う傾向がある理由を説明しています。
- 風船をこするとその電荷が活性化され、この容量のために風船は簡単に壁にくっつくことができます。一方、同じようにこすった風船を、先にこすった風船に近づけると、両者は反発し、正反対の方向に飛びます。この例は、同じ電荷の荷電粒子が EF で反発することを証明しています。
- 電場を使用して、電線やその他の導体に電流を流すことで電力を生成できます。これは、ワイヤ内の電子を移動させる電界を作成することによって行われます。
電界中の荷電粒子の動き
電場の中を荷電粒子が動いているとき、力は常に電場の方向にあります。これが、金属製の物体を電線にかざすと、金属が電線のプラス側に押し出される理由です。これは、電場が金属内の荷電粒子をワイヤの正端に向かって押すためです。
すべての荷電粒子と荷電アイテムは、電場で力を受けます。その力が不均衡な形である場合、物体に動きが生じ、電場内で動き始めます。
注意すべき点があります:
電場に置かれたとき、荷電粒子は常に力を感じており、荷電粒子が運動状態にあるか静止状態にあるかは関係ありません。力は –
で表すことができますF =qE
どこで、
F =荷電粒子に作用する力、
q =粒子の電荷、または荷電粒子と言えます
E =電場
電荷の値を見れば、誰でも力の方向がすぐにわかります。粒子が正に帯電している場合、作用する力は電場と平行になります。分子が負に帯電している場合、作用する力は電場の逆になります[2]。
正に帯電した粒子の場合、 F =EF (力の方向は平行)
負に帯電した粒子の場合、F =EF (力の方向はフィールドと反対です)
結論
電界中の荷電粒子の研究は、非常に刺激的です。正に帯電した粒子と負に帯電した粒子は、荷電粒子の 2 つの主要な形態です。陽イオンは正に帯電した粒子ですが、陰イオンは負に帯電した粒子です。電界中の荷電粒子は、電荷と場所に応じてさまざまな影響を受けます。さらに、電界中の荷電粒子の影響は、周囲の電界に大きく依存します。電場は、力を生成したり、電子を引き付けたりするために使用できるため、物理学の多くの側面で不可欠です。
