Slobodni elektroni. Izvanredne cigle Odakle dolaze elektroni?
Pročitajte također
Reč "elektron" na grčkom znači "jantar".
Tales iz Mileta (600. pne.) je primijetio da će ćilibar, ako se snažno trlja o tkaninu, početi privlačiti lagane predmete. Dugo se vjerovalo da samo ćilibar ima ovo svojstvo. Međutim, ista stvar se događa s predmetima od plastike i drugih sintetičkih materijala. Ovu pojavu možete lako uočiti češljem i kosom: nakon češljanja, češalj počinje privlačiti kosu (a sama počešljana kosa, imajte na umu, počinje se međusobno odbijati).
Opisani fenomeni su zasnovani na fenomenu struja . Sastoji se u interakciji mikroskopskih čestica s nabojem - pozitivnim ili negativnim. Čestice s istim nabojem se odbijaju, a čestice suprotnog naboja privlače. Elektroni- Ovo su najmanje elementarne čestice sa električnim nabojem. Ime elektroni dao je Englez J. J. Stoney. Predložio je da se na ovaj način nazove nedjeljiva čestica naboja.
Kao što već znate, sve tvari se sastoje od atoma - mikroskopskih čestica. Svaki atom se pak sastoji od jezgra i ljuske. Jezgro se sastoji od protona i neutrona, ali ljuska se sastoji od elektrona, pa se stoga naziva elektronski oblak.
Ne samo da elektroni imaju električni naboj, već i protoni (neutroni su električno neutralni, kao što im ime govori). U atomu se elektroni privlače u jezgro jer ono ima pozitivan naboj zbog naboja protona, dok elektroni imaju negativan naboj. Ali, uprkos ovim svojstvima, elektroni se ne spajaju u potpunosti s jezgrom, jer su u stalnom kretanju. A sam atom je potpuno električno neutralan, jer je u atomu broj protona jednak broju elektrona.
U metalima, neki elektroni nisu vezani za atome i mogu se slobodno kretati. Usmjereno kretanje ovih elektrona uzrokuje pojavu bez koje teško možemo zamisliti svoj život - električnu struju. Zato se metali zovu provodnici : oni mogu ponašanje struja. Supstance koje ne mogu provesti struju nazivaju se izolatori , ili dielektrika .
Vratimo se na početak naše priče i odgovorimo na pitanje: zašto je ćilibar naelektrisan? Prije svega, imajte na umu da se samo izolatori mogu naelektrizirati trenjem. Kada se dva tijela trljaju jedno o drugo, neki elektroni prelaze s jednog tijela na drugo. Kao rezultat, tijela dobijaju suprotne naboje. Samo izolatori mogu biti naelektrisani trenjem, jer samo u tim telima elektroni koji se kreću od jednog tela do drugog ostaju tamo gde su završili. Počinju se slobodno kretati u provodnicima.
Kao što ste vjerovatno već pretpostavili, ukupan naboj para tijela koja su trljala jedno o drugo jednak je nuli, tj. električno neutralan.
Jantar se vrlo lako naelektrizira trenjem, baš kao ebonit, staklo ili mačje krzno.
U metalu, kao iu svim čvrstim materijama, svaki atom zauzima određeno mjesto. Istina, pod određenim uslovima atomi čvrstih tela mogu da napuste svoja mesta, ali u svakom slučaju ostaju „vezani“ za određeno mesto dugo vremena. Ovisno o temperaturi, svaki atom vibrira manje ili više snažno oko ovog mjesta, a da se ne udaljava od njega. Za razliku od drugih čvrstih tijela, metali imaju jednu zanimljivu osobinu: slobodni elektroni, odnosno elektroni koji nisu povezani s određenim atomima, kreću se u prostoru između atoma metala.
Odakle dolaze ovi slobodni elektroni?
Činjenica je da u atomima jezgro ne drži sve elektrone jednako čvrsto. U elektronskim omotačima atoma metala uvijek se nalaze jedan, dva ili tri elektrona koji su vrlo slabo vezani za jezgro. Stoga, na primjer, kada se otapaju različite soli, atomi metala uključeni u njihov sastav lako predaju ove elektrone drugim atomima i sami se pretvaraju u pozitivne ione. Odvajanje elektrona od atoma također se događa u komadu bilo kojeg metala, ali svi elektroni koji su izgubili vezu s atomima ostaju u samom metalu između formiranih iona.
Broj slobodnih elektrona u metalu je ogroman. Ima ih otprilike isto koliko i atoma. Međutim, cijeli komad metala ostaje, naravno, nenabijen, jer je pozitivni naboj svih iona tačno jednak negativnom naboju svih elektrona.
Dakle, strukturu metala možemo zamisliti u ovom obliku. Atomi metala koji su izgubili 1-2 elektrona postali su joni. Relativno čvrsto sjede na svojim mjestima i formiraju, moglo bi se reći, kruti "kostur" od komada metala. Elektroni se brzo kreću između jona u svim smjerovima. Neki od elektrona se pri kretanju usporavaju, drugi ubrzavaju, pa među njima uvijek ima i brzih i sporih.
Kretanje slobodnih elektrona je potpuno nasumično. Ne možete uhvatiti nikakve curke ili tokove u njemu, nema konzistencije. Slobodni elektroni kreću se u metalu otprilike na isti način kao što mušice jure po toplom zraku ljetne večeri: u roju svaka od mušica leti sama, nekad brže, nekad sporije, a cijeli roj miruje.
Među elektronima koji se nasumično kreću uvijek ima onih koji lete prema površini metala. Hoće li izletjeti iz metala? Uostalom, ako ostavite otvorenu posudu s plinom, čiji su molekuli također u nasumičnom kretanju, poput elektrona u metalu, tada će se molekuli plina brzo raspršiti u zraku. Međutim, elektroni ne izlete iz metala u normalnim uslovima. Šta ih koči? Privlačenje jonima. Kada se elektron podigne malo iznad površine metala, više nema jona iznad njega, ali ispod, na površini, postoje. Ovi joni privlače elektron koji se diže i on pada nazad na površinu metala, baš kao što kamen bačen nagore pada na zemlju.
Kada bi kamen imao dovoljno veliku početnu brzinu, mogao bi savladati Zemljinu gravitaciju i
Odletite u međuplanetarni prostor, kao što topovska kugla odleti u romanu Žila Verna. Vrlo brzi elektroni također mogu savladati sile električne privlačnosti i napustiti metal. Ovo se dešava kada se zagreje.
Kada se metal zagrije, povećava se kretanje ne samo atoma, već i elektrona, a na visokim temperaturama toliko elektrona izleti iz metala da se može detektirati njihov tok. Pogledajte sl. 7. Prikazuje neobičnu sijalicu. U njegovom cilindru, na određenoj udaljenosti od filamenta, pričvršćena je metalna ploča. Ploča se naziva anoda, a nit katoda. Baterija je spojena na jedan kraj navoja (nije bitno koji) i na anodu, a između baterije i anode uređaj je povezan u tzv. struja. Ovaj uređaj se naziva galvanometar. Sama nit lampe je spojena na električnu mrežu i usijana je. Ako je anoda spojena na negativni pol baterije, a navoj na pozitivni pol, tada u anodnom kolu neće biti struje (slika 7 lijevo). Pokušajmo sada promijeniti polove i spojiti ploču na "plus" baterije. U kolu će se odmah pojaviti struja (slika 7 desno). Ovaj eksperiment pokazuje da žarna nit žarulje zapravo emituje negativne naboje - elektrone koji se odbijaju od anode ako je negativno nabijena (slika 7 lijevo), a električnim silama se odnesu na anodu ako je spojena na pozitivni terminal baterije (slika 7 desno).
Emisija elektrona vrućim metalima je od velike praktične važnosti. Dovoljno je reći da se koristi u svim radio cijevima (o radio cijevima ćemo govoriti u posljednjem dijelu knjige).
Možete povećati energiju elektrona i natjerati ih da izlete iz metala ne samo grijanjem, već i osvjetljenjem. Takve pojave je 1888. proučavao ruski fizičar, profesor na Moskovskom univerzitetu A.G. Stoletov. Struja svjetlosnih zraka nosi energiju, a ako svjetlost padne na metal, tada dio te energije apsorbira metal i prenosi na elektrone. Dobivši dodatnu energiju, neki elektroni savladaju privlačenje jona i izlete iz metala. Ovaj fenomen se naziva fotoelektrični efekat. Fotoelektrični efekat se koristi u veoma važnom uređaju za tehnologiju - fotoćeliji. Dijagram fotoćelije je prikazan na slici 8.
Staklena posuda iz koje je uklonjen vazduh obložena je iznutra slojem metala, najčešće natrijuma, kalijuma ili cezijuma, koji je podvrgnut posebnom tretmanu (elektroni se lako izbacuju iz ovih metala kada su izloženi vidljivoj svetlosti); Samo mali prozorčić za prijenos svjetlosti nije prekriven metalom. Metalni sloj služi kao katoda fotoćelije (fotokatoda). U sredinu cilindra se postavlja ili tanka metalna žica ili mreža. Ovo je anoda. Fotokatoda je spojena na negativni terminal baterije, a anoda na pozitivni terminal. Čim svjetlosni zraci padnu na fotokatodu, neki elektroni dobivaju veću energiju i pobjegnu s njene površine. Sila električne privlačnosti ih tjera prema anodi, a struja se pojavljuje u krugu. Ako osvjetljenje prestane, struja nestaje). Imajte na umu da su obje opisane metode u stanju izvući iz metala samo vrlo mali dio slobodnih elektrona prisutnih u njima.
Lako je shvatiti da je elektrifikacija trenjem proces izbacivanja elektrona. Na primjer, kada se staklo trlja o kožu, elektroni izvučeni iz stakla se prenose na kožu.
Dakle, znamo da se elektroni mogu izdvojiti iz atoma. Hajde sada da vidimo kako možemo kontrolisati elektrone koji su ostavili atome.
Na pitanje Odakle dolaze elektroni u provodniku? Zašto ih ne ponestane, pošto je broj elektrona u atomu ograničen? dao autor Aleksandre Vladislavoviču najbolji odgovor je Verovatno ste više puta čuli da metali imaju "slobodne" elektrone. Dakle, "slobodni" elektroni nisu sasvim tačni. U stvari, oni nisu potpuno besplatni. Pogledajmo bakarni provodnik, recimo prsten od bakarne žice. Svaki atom bakra sastoji se od jezgra sa nabojem od (+29) i 29 elektrona (svaki sa nabojem od (-1)). Ovi elektroni nisu isti; oni su raspoređeni po energetskim nivoima. Elektronska formula bakra je 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1. Elektroni koji se nalaze na energetskim nivoima 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 drže jezgro prilično čvrsto i svaki se nalazi u blizini svog "sopstvenog" jezgra, ali se elektron koji se nalazi na energetskom nivou 4s1 drži vrlo slabo. Slikovito rečeno, dovoljno je “puhati” da se ne otkine u potpunosti, već da se premjesti iz jednog jezgra u drugo. To drugo jezgro će imati dodatni elektron, ali ono (jezgro) ne može zadržati dodatni elektron i prenosi ga trećem, sljedećem itd. Ovaj prijenos elektrona u odsustvu vanjskih sila je haotičan, bez određenog smjera. Na kraju, ovaj dodatni elektron će doći do jezgra iz kojeg smo ga „oduvali“. Dakle, elektroni koji se nalaze na energetskim nivoima 4s1 svih atoma stalno i vrlo lako prelaze od jednog atoma do drugog. U tom smislu se nazivaju slobodnima.
Sada razmotrite isti bakarni prsten, čiji je jedan dio postavljen u magnetsko polje i pod djelovanjem vanjske (mehaničke) sile se u njemu kreće preko linija magnetskog polja (ovaj dio prstena je generator, a preostali dijelovi su žice i potrošač, na primjer sijalica). U stvari, ako se spustite na atomski nivo, jezgra i elektroni se kreću pod uticajem primenjene mehaničke sile. Po zakonu, ne sjećam se na koga (sasvim sam zaboravio fiziku) na naboje koji se kreću u magnetskom polju djeluje sila koja je usmjerena okomito na smjer kretanja provodnika u cjelini. Ova sila ne može uzrokovati kretanje jezgara (veoma su teške) i elektrona povezanih s njima, smještenih na energetskim nivoima 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10. Ali to prisiljava takozvane "slobodne elektrone" (na nivou 4s) da se kreću duž provodnika. Sada kretanje "slobodnih" elektrona nije haotično, već strogo usmjereno. Elektron iz prvog atoma prelazi u drugi, iz drugog u treći, iz trećeg... i tako dalje. Konačno, elektron iz posljednjeg atoma prelazi na prvi (ne zaboravite da je naš provodnik umotan u prsten.
Dakle, svaki atom bakra opet ima 29 elektrona, ali 4s elektroni nisu njihovi, već od susjeda. U sljedećem trenutku vremena, svi "slobodni" elektroni će se pomjeriti za još jednu poziciju u istom smjeru. Rad generatora naizmjenične struje organiziran je tako da se, grubo rečeno, okvir sa strujom rotira u konstantnom magnetskom polju (u industrijskim s frekvencijom od 50 herca). Stoga, u prvoj polovini okretanja, provodnik (jedna strana okvira) prelazi linije sile blizu sjevernog pola magneta, a elektroni se kreću u jednom smjeru. U drugoj polovini obrtaja okvira, dotični provodnik prelazi linije sile blizu južnog pola magneta, a elektroni se kreću u suprotnom smeru, i tako 50 puta u sekundi. Istina, u stvari, intenzitet magnetskog polja koje provodnik prelazi nije konstantan, već varira duž sinusoida, ali to ne mijenja suštinu onoga što se događa. Rezultat je naizmjenična električna struja, odnosno elektroni zapravo ne odlaze daleko od svojih jezgara, već "klate" naprijed-nazad, kao da se ljuljaju. Ovako nesto.Hvala puno,muci me ovo pitanje ceo zivot.
Međutim, nisam razumeo kako onda svakakvi Teslini transformatori distribuiraju struju u vazduhu, ili iste munje, ili vazduh takođe prenosi te "slobodne" elektrone, ali u ovom slučaju oni neće moći da se vrate na izvor, jer nema strujnog kola.
Općenito bih vas pitao, ili možete preporučiti neku literaturu?
Odgovor od dr. Dick[guru]
pa na mjesto onih koji su otišli dolaze drugi. Struja teče samo u zatvorenom kolu, sjećaš se? Odnosno, elektroni kruže u krugu
Odgovor od Alexander Shevchenko[aktivan]
elektroni ne trče nigdje, ostaju na mjestu, prenose naboj duž lanca jedan na drugog.
Odgovor od Pinochet[guru]
Neka ti elektroni nigdje ne pobjegnu.
Ako vam kažem da ni jedan naučnik ne zna tačno šta je e-mail. struje, onda ćeš izgubiti veru u čovečanstvo.))
Postoje samo hipoteze, odnosno pretpostavke, tako da je nekako moguće napraviti kalkulacije.
I sami možete smisliti gomilu hipoteza.
Elektroni ne beže nigde, samo se tuku po guzici da vide ko leti najdalje.
Nešto kao loptice u bilijaru.
A kada bi trebalo da trče? -Brzina struje jednaka je brzini svjetlosti. Oni jednostavno prenose teret jedno na drugo i to je sve.
Odgovor od Krompir tata[guru]
slobodnih elektrona.
Oni se ne završavaju jer je električna struja uvijek proces zatvorenog kruga. Ako je nešto ostalo, nešto je stiglo.
Odgovor od Globe[guru]
Ne znam šta znači izraz "elektroni prenose naboj", ali po mom skromnom razumijevanju to je slučaj.
Kada okrenemo prekidač, smetnja putuje kroz provodnik brzinom svjetlosti. Verovatno ste videli teretni voz kako napušta stanicu? Lokomotiva vuče prvi vagon, koji vuče drugi, i tako zveckanje automatske spojnice vuče duž cijelog lanca (a brzina tog zveckanja je mnogo veća od brzine i lokomotive i vagona). Tako je i ovdje - elektroni jure u plus, susjedni se pomiču na njihovo mjesto, itd. Elektromagnetski impuls prolazi kroz provodnik brzinom svjetlosti.
Podsjetimo dalje da je jačina struje naboj koji prolazi kroz određeni poprečni presjek provodnika u jedinici vremena. Brzina pojedinačnog elektrona može biti mala - ali je prešao ovaj poprečni presek, i stoga je dao svoj doprinos struji.
U provodniku ima puno slobodnih elektrona: otprilike 10^23 (po redu Avogadrove konstante). I iako je naboj jednog elektrona oko 10^-19 C, dovoljno je da 0,01% svih elektrona počne da se kreće - i struja od 1A će teći kroz provodnik.
Ovo je sa konstantnom strujom. U varijabli je sve još jednostavnije - tamo se elektroni ne mogu nikuda kretati, već jednostavno osciliraju u skladu s periodičnom promjenom smjera električnog polja.
I na kraju, o padu. Ako u vodiču ima manje elektrona, tada će on postati pozitivno nabijen i ili će struja prestati, ili će početi privlačiti elektrone iz minusa baterije.
Odgovor od Gennady Karpov[guru]
Elektroni trče i rade.
A električno polje ih tjera da trče.
Elektron ima naelektrisanje i kreće se pod uticajem elpolja.
U vodičima (metali, na primjer, u elektrolitima, poluvodičima.... malo drugačija slika) zbog posebnosti njihove strukture postoje slobodni elektroni.
Neki bježe, a drugi trče na njihovo mjesto, sa drugog spojenog provodnika (na primjer, prekidač kada je uključen). Taj provodnik je povezan sa izvorom struje, a izvor ih pokreće u krug.
To se dešava sa konstantnom strujom.
Ako je struja naizmjenična (zapamtite oko 50 Hz u mreži), onda oni osciliraju „ovamo i ono“ 50 puta u sekundi. I ostaju skoro na mjestu.
Električno polje u provodniku širi se brzo, brzinom svjetlosti (brzinom prostiranja električnog polja). I sami elektroni putuju mnogo sporije.
Odgovor od Evgeny M.[guru]
Kada se nešto vrti u krug, nikada se ne smanjuje.
Zašto vam tako jednostavna misao nije pala na pamet? (Ili vaš učitelj?)
Mehanizam procesa uopće nije bitan, detalji uopće nisu bitni. Na primjer, nije bitno hoće li jedan određeni elektron uspjeti da obleti cijeli provodnik po zatvorenoj putanji i vrati se nazad, ili samo odleti u susjedni atom i tamo zauzme mjesto emitiranog elektrona.
Glavna stvar je da jednosmjerna struja UVIJEK teče samo duž zatvorenog puta. Ako put nije zatvoren, tada struja uvijek prestaje (elektroni nestaju).
Ako put nije zatvoren, tada u takvom sistemu može postojati samo naizmjenična struja. (Na primjer, put se može prekinuti kondenzatorom.) Sa naizmjeničnom strujom, elektroni uglavnom ne lete nikuda. Nalaze se blizu svojih atoma i vrše samo oscilatorna kretanja na frekvenciji naizmjenične struje.
Odgovor od Doktore[guru]
U provodniku se nalaze elektroni - oni su u orbitalama oko jezgara atoma. Ali u dirigentima su besplatni. To znači da se pod utjecajem vanjskih sila mogu nesmetano kretati. . Oni su sami.
Kada se pojavi električno polje, oni počinju da se kreću na uredan način.
Prema Kirkhoffovom zakonu, zbir struja je nula. Zato se ne završavaju – nigdje se ne rasipaju – već se vrte u krug u zatvorenom lancu.
Drugo, ne postoje orbite u atomima)
Postoje orbitale - skup tačaka u kojima je vjerojatnija lokacija elektrona. Koristite stari model atoma bora.
Odgovor od MwenMas[guru]
Ukratko, elektroni ne izlaze iz provodnika. Oni uvijek ostaju u njemu i kreću se pod utjecajem električnog polja, bilo u jednom smjeru jednosmjernom strujom, bilo naprijed-nazad uz naizmjeničnu struju. Zamislite da u sistemu grijanja pumpa pokreće vodu, ali ne ide nikuda, ne smanjuje se. Isto i sa elektronima.
Odgovor od Oriy Semykin[guru]
Ajnštajnovo uskrsnuće je za biologe i doktore.
Ovdje nema potrebe za fizikom, samo zdrav razum da se to shvati. Elektroni ne nestaju, već se samo pomiču. U suprotnom, dio kola bi brzo postao pozitivno nabijen. Pošto ostaje neutralan, naelektrisanje se kompenzuje. Jasno je da su to elektroni. U stvarnosti, elektroni ne „teku” u obliku struje, već se kreće elektromagnetski talas. Ovo će biti teže razumjeti.
Odgovor od Alex[novak]
I na sve rečeno, kako se obnavlja naboj (energija) elektrona u zatvorenom kolu, s obzirom da se dio energije troši na toplinu tokom rada potrošača?
Odgovor od Maxim Diamonds[guru]
Postoji riječ koja se zove rezonancija...
Odgovor od Yergey[aktivan]
Nauka nije u stanju da objasni mnoge fenomene upotrebom teorije elektrona. To uključuje ispoljavanje i nestanak statičkog elektriciteta, fenomen magnetizma, neutralnost provodnika, vodljivost i nevodljivost materija električne struje, piezoelektrični efekat, prisustvo električne struje u otvorenom kolu, odsustvo pozitrona u stvaranje električne struje i njihovo prisustvo u stvaranju električnog pražnjenja, manifestacija dualizma česticama i još mnogo toga.
Odgovor od Yura Ezhov[novak]
I ako postoji sijalica sa žarnom niti u krugu. Energiju troši na svjetlost i toplinu, pa ispada da se elektroni nabijaju i prenose naboj na sijalicu. Pa gdje onda mogu dobiti novu naknadu? Iz magnetnog polja? Ili zato što se nastavljaju udarati u krug
?
Model slobodnog elektrona na Wikipediji
Pogledajte članak na Wikipediji o Model slobodnog elektrona
– U Evropi sada niko ne svira klavir,
igrati sa strujom.
"Ne možete se igrati na struju - udariće vas strujom."
-I igraju se sa gumenim rukavicama...
-Eh! Možete nositi gumene rukavice!
"mimino"
Čudno... Igraju se strujom, ali iz nekog razloga ubijaju nekom vrstom struje... Odakle struja u struji? A kakva je ovo struja? Zdravo dragi moji! Hajde da to shvatimo.
Pa, prvo, počnimo s tim zašto je još uvijek moguće igrati se strujom u gumenim rukavicama, ali, na primjer, u željeznim ili olovnim rukavicama, to je nemoguće, iako su metalne jače? Stvar je u tome što guma ne provodi struju, ali gvožđe i olovo provode, pa će vas izazvati strujni udar. Stani, stani... Idemo u pogrešnom smjeru, okrenimo se... Da... Moramo početi od činjenice da se sve u našem Univerzumu sastoji od sitnih čestica - atoma. Te su čestice toliko male da je, na primjer, ljudska kosa nekoliko miliona puta deblja od najmanjeg atoma vodika. Atom se sastoji (vidi Sliku 1.1) od dva glavna dijela - pozitivno nabijenog jezgra, koje se zauzvrat sastoji od neutrona i protona i elektrona koji rotiraju u određenim orbitama oko jezgra.
Slika 1.1 – Struktura elektrona
Ukupni električni naboj atoma je uvijek (!) jednak nuli, odnosno atom je električno neutralan. Elektroni imaju prilično jaku vezu s atomskim jezgrom, međutim, ako primijenite neku silu i "iščupate" jedan ili više elektrona iz atoma (kroz zagrijavanje ili trenje, na primjer), tada će se atom pretvoriti u pozitivno nabijeni ion, budući da će pozitivni naboj njegovog jezgra biti veći od veličine negativnog ukupnog naboja preostalih elektrona. I obrnuto – ako se atomu na neki način doda jedan ili više elektrona (ali ne hlađenjem...), atom će se pretvoriti u negativno nabijeni ion.
Elektroni koji čine atome bilo kojeg elementa su apsolutno identični po svojim karakteristikama: naboj, veličina, masa.
Sada, ako pogledate unutrašnji sastav bilo kojeg elementa, možete vidjeti da atomi ne zauzimaju cijeli volumen elementa. Uvijek, u bilo kojem materijalu postoje i negativno nabijeni i pozitivno nabijeni joni, a proces konverzije „negativno nabijeni ion–atom–pozitivno nabijeni ion“ odvija se stalno. Tokom ove transformacije nastaju takozvani slobodni elektroni - elektroni koji nisu povezani ni sa jednim od atoma ili jona. Ispostavilo se da različite supstance imaju različite količine ovih slobodnih elektrona.
Iz kursa fizike je također poznato da oko svakog nabijenog tijela (čak i nečeg tako beznačajnog kao što je elektron) postoji takozvano nevidljivo električno polje čije su glavne karakteristike intenzitet i smjer. Konvencionalno je prihvaćeno da je polje uvijek usmjereno od tačke pozitivnog naboja do tačke negativnog naelektrisanja. Takvo polje nastaje, na primjer, kada trljate ebonit ili staklenu šipku o vunu, a pritom možete čuti karakterističan zvuk pucketanja, čiji ćemo fenomen razmotriti kasnije. Štaviše, pozitivno naelektrisanje će se formirati na staklenoj šipki, a negativno na ebonitnoj šipki. To će upravo značiti prijenos slobodnih elektrona s jedne supstance na drugu (sa staklene šipke na vunu i sa vune na ebonitnu šipku). Prijenos elektrona znači promjenu naboja. Za procjenu ovog fenomena postoji posebna fizička veličina - količina električne energije, nazvana kulon, sa 1C = 6,24 10 18 elektrona. Na osnovu ovog odnosa, naboj jednog elektrona (ili drugačije nazvan elementarni električni naboj) jednak je: 
Pa kakve veze imaju svi ti elektroni i atomi s tim... Ali evo kakve veze ima s tim. Ako uzmete materijal s velikim sadržajem slobodnih elektrona i stavite ga u električno polje, tada će se svi slobodni elektroni kretati u smjeru pozitivne točke polja, a ioni - budući da imaju jake međuatomske (interionske) veze – ostaće unutar materijala, iako bi se u teoriji trebale pomeriti do one tačke u polju čiji je naboj suprotan naelektrisanju jona. To je dokazano jednostavnim eksperimentom.
Dva različita materijala (srebro i zlato) su kombinovana jedan s drugim i stavljena u električno polje na nekoliko mjeseci. Da je opaženo kretanje jona između materijala, tada bi se na mjestu kontakta trebao dogoditi proces difuzije i zlato bi se formiralo u uskoj zoni srebra, a srebro u uskoj zoni zlata, ali to se nije dogodilo. , što je dokazalo nepokretnost “teških” jona. Slika 2.1 prikazuje kretanje pozitivnih i negativnih čestica u električnom polju: negativno nabijeni elektroni se kreću protiv smjera polja, a pozitivno nabijene čestice kreću se u smjeru polja. Međutim, ovo vrijedi samo za čestice koje nisu uključene u kristalnu rešetku bilo kojeg materijala i nisu međusobno povezane međuatomskim vezama. 
Slika 1.2 – Kretanje tačkastog naelektrisanja u električnom polju
Kretanje se odvija na ovaj način, jer se slični naboji odbijaju, a različiti privlače: na česticu uvijek djeluju dvije sile: sila privlačenja i sila odbijanja.
Dakle, uređeno kretanje nabijenih čestica naziva se električna struja. Postoji smiješna činjenica: u početku se vjerovalo (prije otkrića elektrona) da električnu struju stvaraju upravo pozitivne čestice, pa je smjer struje odgovarao kretanju pozitivnih čestica od "plus" do "minus" , ali je kasnije otkriveno suprotno, ali je odlučeno da se pravac struje ostavi isti, a ova tradicija je ostala u savremenoj elektrotehnici. Dakle, zapravo je obrnuto! 
Slika 1.3 – Struktura atoma
Električno polje, iako karakterizirano veličinom intenziteta, stvara se oko svakog nabijenog tijela. Na primjer, ako se iste šipke od stakla i ebonita utrljaju o vunu, oko njih će se pojaviti električno polje. Električno polje postoji u blizini bilo kojeg objekta i utiče na druge objekte, bez obzira na to koliko se oni nalaze.Međutim, kako se rastojanje između njih povećava, jačina polja se smanjuje i njegova veličina se može zanemariti, tako da dvije osobe stoje jedna pored druge i imaju neki naboj, iako stvaraju električno polje i između njih teče električna struja, ali je toliko mala da je njenu vrijednost teško zabilježiti čak i posebnim instrumentima.
Dakle, vrijeme je da popričamo više o tome šta je ova karakteristika - jačina električnog polja. Sve počinje činjenicom da je 1785. godine francuski vojni inženjer Charles Augustin de Coulomb, praveći pauzu od crtanja vojnih karata, izveo zakon koji opisuje interakciju dva točkasta naboja:
Modul sile interakcije između dva točkasta naboja u vakuumu je direktno proporcionalan proizvodu modula ovih naboja i obrnuto proporcionalan kvadratu udaljenosti između njih.
Nećemo se upuštati u to zašto je to tako, samo ćemo vjerovati gospodinu Coulomb-u na riječ i uvesti neke uslove za poštovanje ovog zakona:
- točkasti naboji - to jest, udaljenost između nabijenih tijela je mnogo veća od njihove veličine - međutim, može se dokazati da je sila interakcije dva volumetrijski raspoređena naboja sa sferno simetričnim prostornim raspodjelama koje se ne sijeku jednaka sili interakcija dvaju ekvivalentnih tačkastih naboja smještenih u centrima sferne simetrije;
- njihovu nepokretnost. U suprotnom, na snagu stupaju dodatni efekti: magnetsko polje pokretnog naboja i odgovarajuća dodatna Lorentzova sila koja djeluje na drugi pokretni naboj;
- interakcija u vakuumu.
Matematički, zakon je napisan na sledeći način: 
gdje su q 1 , q 2 vrijednosti tačaka naboja interakcije,
r je udaljenost između ovih naboja,
k je određeni koeficijent koji opisuje uticaj okoline.
Slika ispod daje grafičko objašnjenje Coulombovog zakona. 
Slika 1.4 – Interakcija tačkastih naelektrisanja. Coulombov zakon
Dakle, sila interakcije između dva točkasta naboja raste kako se ti naboji povećavaju i smanjuje kako se rastojanje između naboja povećava, a udvostručenje udaljenosti dovodi do četverostrukog smanjenja sile. Međutim, takva sila ne nastaje samo između dva naboja, već i između naboja i polja (i opet električne struje!). Logično bi bilo pretpostaviti da isto polje ima različite efekte na različita naelektrisanja. Dakle, omjer sile interakcije između polja i naboja i veličine ovog naboja naziva se jakost električnog polja. Pod uslovom da su naelektrisanje i polje stacionarni i da ne menjaju svoje karakteristike tokom vremena. 
gdje je F sila interakcije,
q – punjenje.
Štaviše, kao što je ranije spomenuto, polje ima smjer, a to proizlazi upravo iz činjenice da sila interakcije ima smjer (to je vektorska veličina: slična naelektrisanja se privlače, a druga se odbijaju).
Nakon što sam napisao ovu lekciju, zamolio sam svog prijatelja da je pročita, procijeni, da tako kažem. Osim toga, postavio sam mu jedno zanimljivo pitanje, po mom mišljenju, upravo na temu ovog materijala. Zamislite moje iznenađenje kada je pogrešno odgovorio. Pokušajte odgovoriti na ovo pitanje (nalazi se u dijelu sa zadacima na kraju lekcije) i argumentirajte svoje gledište u komentarima.
I na kraju, pošto polje može da pomera naelektrisanje iz jedne tačke u prostoru u drugu, ono ima energiju i stoga može da radi. Ova činjenica će nam kasnije biti korisna kada razmatramo pitanja rada električne struje.
Ovim je prva lekcija završena, ali ostaje nam neodgovoreno pitanje: zašto vas nošenje gumenih rukavica neće ubiti strujnim udarom. Ostavimo to kao intrigu za sledeću lekciju. Hvala na pažnji, vidimo se opet!
- Pretpostavimo da u gradu heroju Moskvi postoji određena utičnica, ista obična utičnica koju imate kod kuće. Pretpostavimo i da smo razvukli žice od Moskve do Vladivostoka i spojili sijalicu u Vladivostoku (opet, lampa je sasvim obična, ista sada osvetljava prostoriju i meni i vama). Dakle, ono što imamo je: sijalica spojena na krajeve dve žice u Vladivostoku i utičnicu u Moskvi. Sada ubacimo žice "Moskva" u utičnicu. Ako ne uzmemo u obzir mnogo različitih uslova i jednostavno pretpostavimo da sijalica u Vladivostoku svetli, onda pokušajte da pogodite da li će elektroni koji se trenutno nalaze u utičnici u Moskvi doći do niti sijalice u Vladivostoku? Šta se dešava ako sijalicu ne priključimo na utičnicu, već na bateriju?
Kikoin A.K. Dvije misterije beta raspada // Quantum. - 1985. - br. 5. - Str. 30-31, 34.
Po posebnom dogovoru sa uredništvom i urednicima časopisa "Kvant"
Kao što je poznato, prirodni beta-radioaktivni raspad sastoji se od činjenice da jezgra atoma jednog elementa spontano emituju beta čestice, odnosno elektrone, a istovremeno se pretvaraju u jezgra drugog elementa sa atomskim brojem jedan većim, ali sa istom masom („Fizika 10“, § 103). Simbolično ova transformacija je napisana ovako:
\(~^M_ZX \to \ ^M_(Z+1)Y +\ ^0_(-1)e\) .
Evo X- originalno jezgro, Y- produkt raspadanja, e- elektron (superskript “0” pokazuje da je masa elektrona u poređenju sa jedinicom atomske mase vrlo mala).
Pažljivo proučavanje beta raspada pokazalo je da je ovaj fenomen prepun dvije misterije.
Zagonetka prva: „gubitak“ energije
Ako jezgro X spontano se pretvara u jezgro Y, onda to znači da je energija W X jezgra X više od energije W Y jezgro Y. A energija beta čestice koja se emituje u ovom slučaju trebala bi biti jednaka razlici energije W X- W Y (ako zanemarimo energiju trzaja).
Pošto su svi originalni kerneli X su isti, kao i sva rezultujuća jezgra su ista Y, sve emitovane beta čestice moraju imati istu energiju. Eksperimenti pokazuju da je energija gotovo svih beta čestica manja od energetske razlike W X- W Y. Preciznije: β -čestice imaju različite energije i sve se kreću od nule do maksimalne vrijednosti jednake W X- W Y. Na primjer, za beta čestice koje emituju jezgra \(~\ ^(210)_(83)Bi\) (poluživot 5 dana), maksimalna vrijednost energije je oko 1 MeV, a prosječna energija po čestici je manja od 0,4 MeV.
Činilo se da je beta raspad proces u kojem, kršeći zakon održanja energije, energija nestaje bez traga. Neki fizičari su bili skloni mišljenju da zakon održanja energije, koji je svakako istinit u svijetu makroskopskih procesa, "nije neophodan" za neke procese povezane s elementarnim česticama. Čak je i takav fizičar kao što je Niels Bohr bio sklon ovoj ideji (o mogućnosti kršenja zakona održanja energije). Izneta su i druga mišljenja da mogu postojati procesi u kojima energija ne nestaje bez traga (kao u slučaju beta raspada), već se pojavljuje ni iz čega.
Neutrino
Zakon održanja energije je, međutim, "spasio" švajcarski teorijski fizičar Wolfgang Pauli. Godine 1930. on je sugerisao da se tokom beta raspada ne emituje samo elektron iz jezgra, već i druga čestica, koja predstavlja energiju koja nedostaje. Ali zašto se ova čestica ne otkriva ni na koji način: ona ne jonizuje gas, kao što to čini elektron; njegova energija prilikom sudara sa atomima ne prelazi u toplotu itd.? Pauli je to objasnio rekavši da je čestica koju je izumio električki neutralna i da nema masu mirovanja.
Ova čestica, kojoj je italijanski fizičar Enri Ko Fermi dao ime neutrino, delovala je veoma čudno. Čitava svrha neutrina bila je da "spasi" zakon održanja energije. Fizičari nikada ranije nisu imali posla sa takvim česticama. Ipak, Paulijeva ideja o novoj čestici brzo je stekla univerzalno prihvaćanje. Sovjetski fizičar A.I. Leypunsky je već 1936. smislio način da to otkrije. Međutim, njegovo pravo postojanje konačno je dokazano tek 1956. godine, skoro 26 godina nakon što je „rođeno“ u mozgu maštovitog fizičara B. Paulija.
Zagonetka dva: odakle dolaze elektroni?
Ova misterija beta raspada (moglo bi se staviti na prvo mesto) sastojala se u tome.
Kao što je poznato (“Fizika 10”, § 107), atomska jezgra svih elemenata sastoje se samo od protona i neutrona. Kako elektroni, kojih nema, i neutrina, kojih takođe nema, mogu da izlete iz jezgara?
Ova nevjerovatna činjenica (nešto čega nema, izleti iz jezgra) može se objasniti samo činjenicom da su čestice - protoni i neutroni koji formiraju jezgro - sposobne da se međusobno transformišu jedna u drugu. Konkretno, beta raspad je kada se jedan od neutrona koji ulaze u jezgro radioaktivnog elementa pretvara u proton.
U ovom slučaju, u jezgru je jedan proton više nego što je bilo, a ukupan broj čestica ostaje isti. Samo jedan od neutrona postao je proton. Ali kada bi se stvar ograničila na to, prekršio bi se zakon održanja električnog naboja. Priroda ne dozvoljava takve procese! Dakle, ispada da se zajedno s transformacijom neutrona u proton u jezgru rađa elektron, čiji negativni naboj kompenzira pozitivni naboj protona u nastajanju, i neutrino, koji nosi određeni udio. energije. Tako se tokom beta raspada u jezgru jedan od neutrona pretvara u proton i rađanje dvije čestice - elektrona i neutrina. Proton ostaje u jezgru, ali elektron i neutrino, koji „ne bi trebalo da budu u jezgru“, izlete iz njega.
Imajte na umu da proces beta radioaktivnog raspada donekle podsjeća na proces emisije svjetlosnog kvanta (fotona). Beta čestica i neutrino se rađaju u trenutku prijelaza jezgra iz jednog stanja u drugo, slično kao što foton emituje atom kada elektron, koji je dio elektronske ljuske atoma, prijeđe iz jednog energetski nivo na drugi.