Warum wird die elektrische Ladung eines Körpers quantisiert?

Warum wird die elektrische Ladung eines Körpers quantisiert?
Anonim

Wenn Wissenschaftler sagen, dass eine Eigenschaft quantifiziert wird (Ladung, Energie usw.), bedeutet dies, dass die Eigenschaft nur diskrete Werte haben kann. Diskret ist das Gegenteil von Continuous, und für beide ist es wichtig, ein Beispiel zu haben, um den Unterschied hervorzuheben.

Wenn Sie an ein Dauerobjekt denken möchten, sollten Sie in Betracht ziehen, von zu Hause zur Schule zu fahren, und nehmen Sie an, dass Ihre Schule genau einen Kilometer entfernt ist. Auf Ihrer Fahrt können Sie sich irgendwo zwischen Ihrem Haus und der Schule aufhalten. Sie können einen halben Kilometer (0,5 km), einen Drittel eines Kilometer (0,33 km) oder eine noch genauere Entfernung wie 0,4773822 km entfernt sein. Da Sie innerhalb des gesamten 1 km-Spektrums hypothetisch irgendwo sein könnten, kann die Entfernung als kontinuierliche Eigenschaft betrachtet werden.

Erwägen Sie für ein diskretes Grundstück eine Treppe hinauf. Wenn insgesamt 10 Stufen vorhanden sind, können Sie sich auf Stufe 1 oder 2 oder 3 usw. befinden. Es ist jedoch nicht möglich, sich auf der sechsten Treppe, der 6.8743, zu befinden. Mit anderen Worten, der mögliche Wert für Stufenzahlen ist diskret oder quantisiert.

Nun werden wir uns diesen Unterschied im Zusammenhang mit elektrischer Ladung ansehen. Auf der elementarsten Ebene wird die Ladung durch die Gesamtzahl der Protonen und Elektronen gesteuert. Wenn ein Objekt einen Elektronenüberschuss im Verhältnis zu Protonen aufweist, wird es negativ geladen. Die Frage lautet: "Wie viel negative Ladung"?

Die Ladung wird in Einheiten von Coulombs, C, gemessen. Jedes Proton hat eine Ladung von # + 1.602 * 10 ^ -19 C # und jedes Elektron hat eine Ladung von # -1.602 * 10 ^ -19 C #, was wir als bezeichnen können # + e # oder # -e #. Nur um es klar auszudrücken, # e = 1,602 * 10 ^ -19 C #

Daher muss jedes Objekt oder jeder Körper mit einer Nettoladung (d. H. Überschuss von Protonen oder Elektronen) einen Wert von plus oder minus haben # e #, oder # 2e #, oder # 3e #usw. (technisch gesehen ein ganzzahliges Vielfaches von # e #). Es ist jedoch unmöglich, dass ein Objekt eine Gebühr hat # + 1.3e # oder # -4.57e #.

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