Чтобы ответить на этот вопрос, давайте разберемся, что такое заряд тела, как его измеряют, и как можно вычислить количество избыточных электронов на теле, если его заряд известен.
Шаг 1: Понимание заряда
Заряд тела (или объекта) — это количество избыточных электронов или дефицит электронов на его поверхности по сравнению с нормальным состоянием, когда тело не заряжено. Если заряд тела положительный, то на его поверхности недостает электронов (то есть, избыточные электроны ушли). Если заряд отрицательный, то на теле имеется избыточное количество электронов.
Единицей измерения заряда является кулон (C). Однако для удобства чаще всего используют элементарный заряд, который равен зарядов одного электрона.
Шаг 2: Элементарный заряд
Заряд одного электрона:
e=1,6×10−19 Клe = 1,6 times 10^{-19} , text{Кл}
Этот заряд называют элементарным зарядом. Если заряд тела положительный, то это означает, что количество электронов на теле меньше, чем на нейтральном объекте, и наоборот — при отрицательном заряде электронов больше.
Шаг 3: Расчет количества избыточных электронов
Теперь, чтобы вычислить количество избыточных электронов на теле с известным зарядом QQ, нужно разделить общий заряд на заряд одного электрона:
n=Qen = frac{Q}{e}
где:
nn — количество избыточных электронов,
QQ — заряд тела,
e=1,6×10−19 Клe = 1,6 times 10^{-19} , text{Кл} — элементарный заряд.
Пример 1: Заряд тела равен -3 мКл (милликулона)
Пусть заряд тела Q=−3 мКл=−3×10−3 КлQ = -3 , text{мКл} = -3 times 10^{-3} , text{Кл}.
Тогда количество избыточных электронов будет:
n=−3×10−31,6×10−19=1,875×1016 электроновn = frac{-3 times 10^{-3}}{1,6 times 10^{-19}} = 1,875 times 10^{16} , text{электронов}
Знак минус указывает, что это количество избыточных электронов, то есть их больше, чем в нейтральном теле.
Пример 2: Заряд тела равен +2 мКл
Теперь, если заряд тела положительный, например, Q=+2 мКл=2×10−3 КлQ = +2 , text{мКл} = 2 times 10^{-3} , text{Кл}:
n=2×10−31,6×10−19=1,25×1016 электроновn = frac{2 times 10^{-3}}{1,6 times 10^{-19}} = 1,25 times 10^{16} , text{электронов}
Знак плюс указывает, что это количество недостающих электронов, то есть их меньше, чем в нейтральном теле.
Шаг 4: Практическое значение
Для того чтобы представить себе, насколько много или мало это количество электронов, представьте, что 10610^{6} электронов — это уже довольно много для макроскопического объекта. В реальных задачах, часто можно встретить такие масштабы, как 101510^{15}, 101810^{18} и даже 102010^{20} электронов.
Заключение
Таким образом, зная заряд тела QQ, можно легко вычислить количество избыточных (или недостающих) электронов, используя формулу:
n=Qen = frac{Q}{e}
где e=1,6×10−19 Клe = 1,6 times 10^{-19} , text{Кл} — заряд одного электрона.
