Что вы знаете о заряде и массе электрона кратко

Обновлено: 01.07.2024

Интересно? Тогда усаживайтесь поудобнее и давайте начнем.

Что ты такое, электрон?

Электроны. Нам с вами еще со школьных скамей рассказывают, что это элементарная частица (то есть неделимая), и она как угорелая крутится вокруг ядра атома, прям как планеты, вращаются вокруг Солнца. Но так ли это на самом деле?

Ученый мир пока еще придерживается так сказать классики, ведь все самые суперсовременные приборы до сих пор не смогли запечатлеть неуловимый электрон. О первой субатомной частице, обнаруженной в 1890-х годах, зачастую пишут, что открытие совершено в 1897 году учеными Э. Вихертом и Дж. Дж. Томсоном.

Так какие свойства электрона известны на данный момент?

Электрон имеет массу

У электрона есть масса, она настолько мала что, например, в химии ее не учитывают, но вот для физики это важный параметр:

1. Электрон примерно весит 0,000548579909067(14) (9)(2) атомных единиц массы.

2. Масса электрона равна 1/1838 массы самого легчайшего из существующих атомов – атома водорода.

3. Энергия, которая заключена в массе электрона, равна 0,000 511 ГэВ. Это примерно в 200 000 раз больше энергии, чем переносит один фотон зеленого цвета.

У электрона есть электрический заряд

Электрон обладает электрическим зарядом, а из этого следует, что на него оказывает взаимодействие как электрическое, так и магнитное поля. При этом заряд единичного электрона равен:

Размер

На самом деле точный размер электрона до сих пор неизвестен. Он может оказаться точечным безразмерным зарядом или же обладать существенно малым размером. Так произведенные вычисления предлагают использовать для оценки радиуса электрона величину

Но данные размеры так же относительны, ведь хоть электрон и называют частицей, он так же обладает волновыми свойствами. И как звуковая волна от тамтама занимает весь объем помещения, так и электроны в атоме находятся как бы во всем объеме атома.

Это так называемый контекстуальный размер, то есть если вы оторвете электрон от атома и поместите его в замкнутое пространство (измените окружающий контекст), то его размер либо уменьшится, либо же увеличится.

Но контекстуальный размер не может быть меньше внутреннего размера. Многочисленные лабораторные исследования так и не позволили определить реального размера электрона (есть расчетная величина, написанная выше). А как далеко электрон распространяется в форме волны, целиком и полностью зависит от контекста.

Спин

Среди удивительного квантового мира есть уникальный факт (который был открыт еще в 1920-х годах Гаудсмитом и Уленбеком) – элементарные частицы способны вращаться при этом, не имея даже размера. Вообразить это практически нереально, но это факт.

Электроны, как и многие другие частицы прям как миниатюрные волчки. Если такой волчок поглотит тело большего размера, то это тело начнет медленно вращаться.

Но это не все странности. Как было выяснено каждый из типов частиц имеет одну и ту же скорость вращения! При этом у электрона самая малая (ненулевая) скорость вращения равная.

Магнетизм

Шар, обладающий электрическим зарядом да еще вращающийся, это не что иное, как магнит, а так как у электрона есть заряд и спин, то он тоже ведет себя как миниатюрный магнит. Дайте возьмем самый обычный магнит.

Он приобретает свои свойства по причине того, что невероятное количество электронов, чьи спины синхронизированы, создают огромный магнит из бесчисленного количества маленьких. Кстати тот факт, что электроны ведут себя как магниты, косвенно указывают тот факт, что электроны вращаются.

А существуют ли вообще электроны или это выдумка?

Перед вами знаменитая фотография, выполненная еще в далеком 1932 году, на которой запечатлен тончайший пузырьковый след.

Частицу, обладающую зарядом, прогоняют через Камеру Вильсона. В результате прохождения тела частицы образуются мельчайшие пузырьки, которые очень быстро увеличиваются в размерах, тем самым формируется след, который и удалось сфотографировать.

Сам же электрон, в отличие от молекул и атомов (которые научились фотографировать с помощью специальных микроскопов), так и не удалось запечатлеть до сих пор. Отчасти потому что до сих пор нет более чувствительной аппаратуры, способной разглядеть сверхмалый и неуловимый электрон.

Исследования элементарных частиц не прекращаются ни на минуту и, возможно, в скором будущем, мы с вами увидим первое реальное изображение неуловимого и, пожалуй, самого важного кирпичика нашей Вселенной.

Понравилась статья, тогда не забудьте подписаться, поставить лайк и сделать репост. Тогда вы точно не пропустите новые выпуски!

Частицу с самым малым зарядом назвали электрон. Масса электрона — 9,1 * 10 (в - 31 степени) кг. Заряд электрона — 1,6 * 10 (в -19 степени) Кл.

Как написать хороший ответ? Как написать хороший ответ?

Написать правильный и достоверный ответ;
Отвечать подробно и ясно, чтобы ответ принес наибольшую пользу;
Писать грамотно, поскольку ответы без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок лучше воспринимаются.

Мореплаватель — имя существительное, употребляется в мужском роде. К нему может быть несколько синонимов.
1. Моряк. Старый моряк смотрел вдаль, думая о предстоящем опасном путешествии;
2. Аргонавт. На аргонавте были старые потертые штаны, а его рубашка пропиталась запахом моря и соли;
3. Мореход. Опытный мореход знал, что на этом месте погибло уже много кораблей, ведь под водой скрывались острые скалы;
4. Морской волк. Старый морской волк был рад, ведь ему предстояло отчалить в долгое плавание.

Зарядим электроскоп, а затем при помощи металлической проволоки соединим его с другим, незаряженным электроскопом. Как только проволока коснется шариков обоих электроскопов, то половина заряда первого шара перейдет на второй. Это значит, что первоначальный заряд поделился на две равные части.

Если к первому электроскопу, на котором осталась половина первоначального заряда, снова подсоединить незаряженный электроскоп, то на нем останется 1/4 от первоначального заряда. Таким же образом каждый из этих разделенных зарядов можно снова поделить на две равные части и т.д.

2. Имеет ли электрический заряд предел делимости?

Имеет. Существует заряженная частица, которая имеет самый малый заряд, который разделить невозможно.

3. Как назвали частицу с самым малым зарядом? Что вы знаете о заряде и массе электрона?

Электро́н (от др.-греч. ἤλεκτρον — янтарь [3] ) — стабильная, отрицательно заряженная элементарная частица, одна из основных структурных единиц вещества. Является фермионом (то есть имеет полуцелый спин). Относится к лептонам (единственная стабильная частица среди заряженных лептонов). Из электронов состоят электронные оболочки атомов, где их число и положение определяет почти все химические свойства веществ. Движение свободных электронов обусловливает такие явления, как электрический ток в проводниках и вакууме.

Содержание

Свойства

Заряд электрона неделим и равен −1,602176565(35)·10 −19 Кл [1] (или −4,80320427(13)·10 −10 ед. заряда СГСЭ в системе СГСЭ или −1,602176565(35)·10 −20 ед. СГСМ в системе СГСМ); он был впервые непосредственно измерен в экспериментах (англ.) А. Ф. Иоффе (1911) и Р. Милликена (1912). Эта величина служит единицей измерения электрического заряда других элементарных частиц (в отличие от заряда электрона, элементарный заряд обычно берётся с положительным знаком). Масса электрона равна 9,10938291(40)·10 −31 кг. [1]

кг [1] — масса электрона.

Кл [1] — заряд электрона.

>" width="" height="" />
— спин электрона в единицах

Согласно современным представлениям физики элементарных частиц, электрон неделим и бесструктурен (как минимум до расстояний 10 −17 см). Электрон участвует в слабом, электромагнитном и гравитационном взаимодействиях. Он принадлежит к группе лептонов и является (вместе со своей античастицей, позитроном) легчайшим из заряженных лептонов. До открытия массы нейтрино электрон считался наиболее лёгкой из массивных частиц — его масса примерно в 1836 раз меньше массы протона. Спин электрона равен 1/2, и, таким образом, электрон относится к фермионам. Как и любая заряженная частица со спином, электрон обладает магнитным моментом, причем магнитный момент делится на нормальную часть и аномальный магнитный момент. Иногда к электронам относят как собственно электроны, так и позитроны (например, рассматривая их как общее электрон-позитронное поле, решение уравнения Дирака). В этом случае отрицательно заряженный электрон называют негатроном, положительно заряженный — позитроном. [источник не указан 120 дней]

Находясь в периодическом потенциале кристалла, электрон рассматривается как квазичастица, эффективная масса которой может значительно отличаться от массы электрона.

Свободный электрон не может поглотить фотон, хотя и может рассеять его (см. эффект Комптона).

Этимология и история открытия

Открытие волновых свойств [7] . Согласно гипотезе де Бройля (1924), электрон (как и все другие материальные микрообъекты) обладает не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Де-бройлевская длина волны нерелятивистского электрона равна " width="" height="" />
, где — скорость движения электрона. В соответствии с этим электроны, подобно свету, могут испытывать интерференцию и дифракцию. Волновые свойства электронов были экспериментально обнаружены в 1927 американскими физиками К. Дэвиссоном и Л. Джермером (Опыт Дэвиссона — Джермера) и независимо английским физиком Дж. П. Томсоном.

Использование

В большинстве источников низкоэнергетичных электронов используются явления термоэлектронной эмиссии и фотоэлектронной эмиссии. Высокоэнергетичные, с энергией от нескольких кэВ до нескольких МэВ, электроны излучаются в процессах бета-распада и внутренней конверсии радиоактивных ядер. Электроны, излучаемые в бета-распаде, иногда называют бета-частицами или бета-лучами. Источниками электронов с более высокой энергией служат ускорители.

Движение электронов в металлах и полупроводниках позволяет легко переносить энергию и управлять ею; это является одной из основ современной цивилизации и используется практически повсеместно в промышленности, связи, информатике, электронике, в быту. Скорость дрейфа электронов в проводниках очень мала (~0,1—1 мм/с), однако электрическое поле распространяется со скоростью света. В связи с этим ток во всей цепи устанавливается практически мгновенно.

Пучки электронов, ускоренные до больших энергий, например, в линейных ускорителях, являются одним из основных средств изучения строения атомных ядер и природы элементарных частиц. Более прозаическим применением электронных лучей являются телевизоры и мониторы с электронно-лучевыми трубками (кинескопами). Электронный микроскоп также использует способность электронных пучков подчиняться законам электронной оптики. До изобретения транзисторов практически вся радиотехника и электроника были основаны на вакуумных электронных лампах, где применяется управление движением электронов в вакууме электрическими (иногда и магнитными) полями. Электровакуумные приборы (ЭВП) продолжают ограниченно использоваться и в наше время; наиболее распространённые применения — магнетроны в генераторах микроволновых печей и вышеупомянутые электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) в телевизорах и мониторах.

Электрон как квазичастица

Если электрон находится в периодическом потенциале, его движение рассматривается как движение квазичастицы. Его состояния описываются квазиволновым вектором. Основной динамической характеристикой в случае квадратичного закона дисперсии является эффективная масса, которая может значительно отличаться от массы свободного электрона и в общем случае является тензором.

Электрон и Вселенная

Известно [8] , что из каждых 100 нуклонов во Вселенной, 87 являются протонами и 13 — нейтронами (последние в основном входят в состав ядер гелия). Для обеспечения общей нейтральности вещества число протонов и электронов должно быть одинаково. Плотность барионной (наблюдаемой оптическими методами) массы, которая состоит в основном из нуклонов, достаточно хорошо известна (один нуклон на 0,4 кубического метра) [9] . С учётом радиуса наблюдаемой Вселенной (13,7 млрд световых лет) можно подсчитать, что число электронов в этом объёме составляет ~10 80 , что сопоставимо с большими числами Дирака.

Читайте также: