რა არის დამუხტული ნაწილაკების მიმართული მოძრაობა? ბევრისთვის ეს გაუგებარი სფეროა, მაგრამ სინამდვილეში ყველაფერი ძალიან მარტივია. ასე რომ, როდესაც ისინი საუბრობენ დამუხტული ნაწილაკების მიმართულ მოძრაობაზე, გულისხმობენ დენს. განვიხილოთ მისი ძირითადი მახასიათებლები და ფორმულირებები, ასევე გავითვალისწინოთ უსაფრთხოების საკითხები მასთან მუშაობისას.
ზოგადი ინფორმაცია
დაიწყეთ განმარტებით. ელექტრული დენი ყოველთვის იგულისხმება დამუხტული ნაწილაკების მოწესრიგებული (მიმართული) მოძრაობა, რომელიც ხორციელდება ელექტრული ველის გავლენით. რა სახის ობიექტები შეიძლება ჩაითვალოს ამ შემთხვევაში? ნაწილაკები ნიშნავს ელექტრონებს, იონებს, პროტონებს, ხვრელებს. ასევე მნიშვნელოვანია იცოდეთ რა არის ამჟამინდელი ძალა. ეს არის დამუხტული ნაწილაკების რაოდენობა, რომლებიც მიედინება გამტარის კვეთაზე დროის ერთეულზე.
ფენომენის ბუნება
ყველა ფიზიკური ნივთიერება შედგება მოლეკულებისგან, რომლებიც წარმოიქმნება ატომებისგან. ისინი ასევე არ არიან საბოლოო მასალა, რადგან მათ აქვთ ელემენტები (ბირთვი და ელექტრონები, რომლებიც ბრუნავენ მის გარშემო). ყველა ქიმიურ რეაქციას თან ახლავს ნაწილაკების მოძრაობა. მაგალითად, ელექტრონების მონაწილეობით, ზოგიერთი ატომს განიცდის მათი დეფიციტი, ზოგი კი განიცდის ჭარბს. ამ შემთხვევაში, ნივთიერებებს საპირისპირო მუხტები აქვთ. თუ მათი კონტაქტი მოხდება, მაშინ ელექტრონები ერთიდან მეორეზე გადადიან.
ელემენტარული ნაწილაკების ასეთი ფიზიკური ბუნება ხსნის ელექტრული დენის არსს. დამუხტული ნაწილაკების ეს მიმართული მოძრაობა გაგრძელდება მნიშვნელობების გათანაბრებამდე. ამ შემთხვევაში ცვლილებების რეაქცია არის ჯაჭვი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, წასული ელექტრონის ნაცვლად, მის ადგილზე მეორე მოდის. ჩანაცვლებისთვის გამოიყენება მეზობელი ატომის ნაწილაკები. მაგრამ ჯაჭვი არც ამით მთავრდება. ელექტრონი ასევე შეიძლება მოვიდეს უკიდურეს ატომამდე, მაგალითად, დენის წყაროს უარყოფითი პოლუსიდან.
ასეთი სიტუაციის მაგალითია ბატარეა. გამტარის უარყოფითი მხრიდან ელექტრონები გადადიან წყაროს დადებით პოლუსზე. როდესაც უარყოფითად ინფიცირებულ კომპონენტში ყველა ნაწილაკი ამოიწურება, დენი ჩერდება. ამ შემთხვევაში, ამბობენ, რომ ბატარეა მკვდარია. რა არის ამ გზით მოძრავი დამუხტული ნაწილაკების მიმართული მოძრაობის სიჩქარე? ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა არც ისე ადვილია, როგორც ერთი შეხედვით ჩანს.
სტრესის როლი
რისთვის გამოიყენება ეს კონცეფცია? ძაბვა არის ელექტრული ველის მახასიათებელი, რომელიც არის პოტენციური სხვაობა ორ წერტილს შორის, რომლებიც მასშია. ბევრისთვის ეს შეიძლება დამაბნეველი ჩანდეს. როდესაც საქმე ეხება დამუხტული ნაწილაკების მიმართულ (მოწესრიგებულ) მოძრაობას, მაშინ უნდა გესმოდეთ ძაბვა.
წარმოვიდგინოთ, რომ ჩვენ გვყავს უბრალო დირიჟორი. ეს შეიძლება იყოს ლითონისგან დამზადებული მავთული, როგორიცაა სპილენძი ან ალუმინი. ჩვენს შემთხვევაში ეს არც ისე მნიშვნელოვანია. ელექტრონის მასა არის 9,10938215(45)×10-31 კგ. ეს ნიშნავს, რომ ის საკმაოდ მატერიალურია. მაგრამ გამტარი ლითონი მყარია. მაშ, როგორ შეუძლიათ მასში ელექტრონების გადინება?
რატომ შეიძლება იყოს მიმდინარეობა ლითონის ნაწარმში
მოდით მივმართოთ ქიმიის საფუძვლებს, რომელიც თითოეულ ჩვენგანს ჰქონდა საშუალება ესწავლა სკოლაში. თუ ნივთიერებაში ელექტრონების რაოდენობა პროტონების რაოდენობის ტოლია, მაშინ ელემენტის ნეიტრალიტეტი უზრუნველყოფილია. მენდელეევის პერიოდული კანონის საფუძველზე დგინდება, თუ რომელ ნივთიერებასთან არის საქმე. ეს დამოკიდებულია პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობაზე. ბირთვისა და ელექტრონების მასებს შორის დიდი განსხვავების იგნორირება შეუძლებელია. თუ ისინი მოიხსნება, მაშინ ატომის წონა პრაქტიკულად უცვლელი დარჩება.
მაგალითად, პროტონის მასა დაახლოებით 1836-ით მეტია ელექტრონის მნიშვნელობაზე. მაგრამ ეს მიკროსკოპული ნაწილაკები ძალიან მნიშვნელოვანია, რადგან მათ შეუძლიათ ადვილად დატოვონ ზოგიერთი ატომები და შეუერთდნენ სხვებს. ამავე დროს, მათი რაოდენობის შემცირება ან ზრდა იწვევსატომის მუხტის შესაცვლელად. თუ განვიხილავთ ერთ ატომს, მაშინ მისი ელექტრონების რაოდენობა ყოველთვის ცვალებადი იქნება. გამუდმებით მიდიან და ბრუნდებიან. ეს გამოწვეულია თერმული მოძრაობისა და ენერგიის დაკარგვით.
ფიზიკური ფენომენის ქიმიური სპეციფიკა
როდესაც ხდება ელექტრულად დამუხტული ნაწილაკების მიმართული მოძრაობა, არ იკარგება ატომური მასა? იცვლება თუ არა დირიჟორის შემადგენლობა? ეს არის ძალიან მნიშვნელოვანი მცდარი მოსაზრება, რომელიც ბევრს აბნევს. პასუხი ამ შემთხვევაში მხოლოდ უარყოფითია. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ქიმიური ელემენტები განისაზღვრება არა მათი ატომური მასით, არამედ ბირთვში მყოფი პროტონების რაოდენობით. ელექტრონების/ნეიტრონების არსებობა ან არარსებობა ამ შემთხვევაში არ თამაშობს როლს. პრაქტიკაში ასე გამოიყურება:
- ელექტრონების დამატება ან გამოკლება. გამოდის იონი.
- დაამატე ან გამოაკლო ნეიტრონები. გამოდის იზოტოპი.
ქიმიური ელემენტი არ იცვლება. მაგრამ პროტონებთან დაკავშირებით სიტუაცია განსხვავებულია. თუ ის მხოლოდ ერთია, მაშინ ჩვენ გვაქვს წყალბადი. ორი პროტონი - და ჩვენ ვსაუბრობთ ჰელიუმზე. სამი ნაწილაკი არის ლითიუმი. და ა.შ. გაგრძელებით დაინტერესებულებს შეუძლიათ პერიოდული ცხრილის ნახვა. დაიმახსოვრეთ: მიუხედავად იმისა, რომ დენი ათასჯერ გაივლის გამტარში, მისი ქიმიური შემადგენლობა არ შეიცვლება. მაგრამ შესაძლოა სხვაგვარად.
ელექტროლიტები და სხვა საინტერესო პუნქტები
ელექტროლიტების თავისებურება ის არის, რომ იცვლება მათი ქიმიური შემადგენლობა. შემდეგ, დენის გავლენის ქვეშ,ელექტროლიტური ელემენტები. როდესაც მათი პოტენციალი ამოიწურება, დამუხტული ნაწილაკების მიმართული მოძრაობა შეჩერდება. ეს მდგომარეობა განპირობებულია იმით, რომ ელექტროლიტებში მუხტის მატარებლები არიან იონები.
გარდა ამისა, არსებობს ქიმიური ელემენტები საერთოდ ელექტრონების გარეშე. მაგალითი იქნება:
- ატომური კოსმოსური წყალბადი.
- ყველა ნივთიერება, რომელიც იმყოფება პლაზმის მდგომარეობაში.
- გაზები ზედა ატმოსფეროში (არა მხოლოდ დედამიწა, არამედ სხვა პლანეტები, სადაც არის ჰაერის მასები).
- ამაჩქარებლების და კოლაიდერების შიგთავსი.
ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ ელექტრული დენის გავლენის ქვეშ ზოგიერთი ქიმიკატი ფაქტიურად შეიძლება დაიმსხვრას. ცნობილი მაგალითია დაუკრავენ. როგორ გამოიყურება ის მიკრო დონეზე? მოძრავი ელექტრონები უბიძგებენ ატომებს გზაზე. თუ დენი ძალიან ძლიერია, მაშინ გამტარის ბროლის გისოსი ვერ უძლებს და ნადგურდება და ნივთიერება დნება.
სიჩქარის დაბრუნება
ადრე ამ საკითხს ზედაპირულად ეხებოდა. ახლა მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ მას. უნდა აღინიშნოს, რომ ელექტრული დენის სახით დამუხტული ნაწილაკების მიმართული მოძრაობის სიჩქარის კონცეფცია არ არსებობს. ეს იმის გამო ხდება, რომ სხვადასხვა ღირებულებები ერთმანეთშია გადახლართული. ამრიგად, ელექტრული ველი ვრცელდება გამტარში სიჩქარით, რომელიც ახლოსაა სინათლის მოძრაობასთან, ანუ დაახლოებით 300000 კილომეტრი წამში.
მისი გავლენით ყველა ელექტრონი იწყებს მოძრაობას. მაგრამ მათი სიჩქარეძალიან პატარა. ეს არის დაახლოებით 0,007 მილიმეტრი წამში. ამავე დროს, ისინი ასევე შემთხვევით ჩქარობენ თერმულ მოძრაობაში. პროტონებისა და ნეიტრონების შემთხვევაში სიტუაცია განსხვავებულია. ისინი ძალიან დიდია იმისთვის, რომ მათაც იგივე მოვლენები მოხდეს. როგორც წესი, არ არის აუცილებელი ვისაუბროთ მათ სიჩქარეზე სინათლის მნიშვნელობასთან ახლოს.
ფიზიკური პარამეტრები
ახლა ვნახოთ რა არის დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობა ელექტრულ ველში ფიზიკური თვალსაზრისით. ამისთვის წარმოვიდგინოთ, რომ გვაქვს მუყაოს ყუთი, რომელშიც იტევს 12 ბოთლი გაზიანი სასმელი. ამავდროულად, მცდელობაა იქ სხვა კონტეინერის განთავსება. დავუშვათ, რომ წარმატებას მიაღწია. მაგრამ ყუთი ძლივს გადარჩა. როდესაც სხვა ბოთლის ჩადებას ცდილობ, ის ტყდება და ყველა კონტეინერი ამოვარდება.
აღნიშნული ყუთი შეიძლება შევადაროთ გამტარის კვეთას. რაც უფრო მაღალია ეს პარამეტრი (უფრო სქელი მავთული), მით მეტი დენის მიწოდება შეუძლია მას. ეს განსაზღვრავს რა მოცულობა შეიძლება ჰქონდეს დამუხტული ნაწილაკების მიმართულ მოძრაობას. ჩვენს შემთხვევაში, ყუთი, რომელიც შეიცავს ერთიდან თორმეტ ბოთლს, ადვილად შეუძლია შეასრულოს დანიშნულება (ის არ გასკდება). ანალოგიით შეგვიძლია ვთქვათ, რომ გამტარი არ დაიწვება.
თუ მითითებულ მნიშვნელობას გადააჭარბებთ, ობიექტი მარცხდება. დირიჟორის შემთხვევაში წინააღმდეგობა იმოქმედებს. ომის კანონი ძალიან კარგად აღწერს ელექტრულად დამუხტული ნაწილაკების მიმართულ მოძრაობას.
კავშირი სხვადასხვა ფიზიკურ პარამეტრებს შორის
თითო ყუთშიჩვენი მაგალითიდან შეგიძლიათ კიდევ ერთი დააყენოთ. ამ შემთხვევაში, არა 12, არამედ 24 ბოთლის განთავსება შესაძლებელია ერთეულ ფართობზე. ჩვენ ვამატებთ კიდევ ერთს - და არის ოცდათექვსმეტი. ერთ-ერთი ყუთი შეიძლება ჩაითვალოს ფიზიკურ ერთეულად, ძაბვის ანალოგი.
რაც უფრო განიერია (ამით მცირდება წინააღმდეგობა), მით მეტი ბოთლის განთავსება (რომლებიც ჩვენს მაგალითში ცვლის დენს) შეიძლება. ყუთების დასტას გაზრდით, შეგიძლიათ დამატებითი კონტეინერების განთავსება ერთეულ ფართობზე. ამ შემთხვევაში, ძალა იზრდება. ეს არ ანადგურებს ყუთს (დირიჟორს). აი ამ ანალოგიის მოკლე შინაარსი:
- ბოთლების საერთო რაოდენობა ზრდის სიმძლავრეს.
- კონტეინერების რაოდენობა ყუთში მიუთითებს მიმდინარე სიძლიერეს.
- სიმაღლე ყუთების რაოდენობა საშუალებას გაძლევთ შეაფასოთ ძაბვა.
- ყუთის სიგანე იძლევა წარმოდგენას წინააღმდეგობის შესახებ.
შესაძლო საფრთხეები
ჩვენ უკვე ვისაუბრეთ, რომ დამუხტული ნაწილაკების მიმართულ მოძრაობას დენი ეწოდება. უნდა აღინიშნოს, რომ ეს ფენომენი შეიძლება საშიში იყოს ადამიანის ჯანმრთელობისთვის და სიცოცხლისთვისაც კი. აქ მოცემულია ელექტრული დენის თვისებების შეჯამება:
- უზრუნველყოფს გამტარის გათბობას, რომლის მეშვეობითაც ის მიედინება. თუ საყოფაცხოვრებო ელექტრული ქსელი გადატვირთულია, მაშინ იზოლაცია თანდათანობით იწვება და იშლება. შედეგად, არსებობს მოკლე ჩართვის შესაძლებლობა, რაც ძალიან საშიშია.
- ელექტრული დენი, როდესაც ის მიედინება საყოფაცხოვრებო ტექნიკასა და სადენებში, ხვდებაელემენტების ფორმირების მასალების წინააღმდეგობა. ამიტომ, ის ირჩევს გზას, რომელსაც აქვს ამ პარამეტრის მინიმალური მნიშვნელობა.
- თუ მოკლე ჩართვა მოხდება, დენის სიძლიერე მკვეთრად იზრდება. ეს ათავისუფლებს სითბოს მნიშვნელოვან რაოდენობას. მას შეუძლია ლითონის დნობა.
- მოკლე ჩართვა შეიძლება მოხდეს ტენიანობის შეღწევის გამო. ადრე განხილულ შემთხვევებში, ახლომდებარე ობიექტები ანათებენ, მაგრამ ამ შემთხვევაში ადამიანები ყოველთვის განიცდიან.
- ელექტრო დარტყმა წარმოადგენს მნიშვნელოვან საფრთხეს. საკმაოდ სავარაუდოა, რომ ეს ფატალურიც კია. როდესაც ელექტრული დენი მიედინება ადამიანის სხეულში, ქსოვილების წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად მცირდება. ისინი იწყებენ გაცხელებას. ამ შემთხვევაში უჯრედები ნადგურდება და ნერვული დაბოლოებები კვდება.
უსაფრთხოების საკითხები
ელექტრული დენის ზემოქმედების თავიდან ასაცილებლად, თქვენ უნდა გამოიყენოთ სპეციალური დამცავი მოწყობილობა. სამუშაო უნდა ჩატარდეს რეზინის ხელთათმანებში იმავე მასალის ხალიჩის, გამონადენის ღეროების, აგრეთვე სამუშაო ადგილებისა და აღჭურვილობის დასამიწებელი მოწყობილობების გამოყენებით.
ჩამრთველები სხვადასხვა დაცვით დაამტკიცა, რომ კარგია, როგორც მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია ადამიანის სიცოცხლის გადარჩენა.
ასევე, არ უნდა დავივიწყოთ უსაფრთხოების ძირითადი ზომები მუშაობისას. თუ ხანძარი გაჩნდა ელექტრული აღჭურვილობის დროს, შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ ნახშირორჟანგი და ფხვნილი ცეცხლმაქრები. ეს უკანასკნელი საუკეთესო შედეგს აჩვენებს ხანძარსაწინააღმდეგო ბრძოლაში, მაგრამ მტვრით დაფარული აღჭურვილობა ყოველთვის ვერ აღდგება.
დასკვნა
ყველა მკითხველისთვის გასაგები მაგალითების გამოყენებით აღმოვაჩინეთ, რომ დამუხტული ნაწილაკების მოწესრიგებულ მიმართულ მოძრაობას ელექტრული დენი ეწოდება. ეს არის ძალიან საინტერესო ფენომენი, რომელიც მნიშვნელოვანია როგორც ფიზიკის, ასევე ქიმიის პოზიციებიდან. ელექტრული დენი ადამიანის დაუღალავი დამხმარეა. თუმცა, მას სიფრთხილით უნდა მოექცეთ. სტატიაში განხილულია უსაფრთხოების საკითხები, რომლებსაც ყურადღება უნდა მიექცეს, თუ არ არსებობს სიკვდილის სურვილი.
