ЭЛЕКТР ЗАРЯДЫ ЖӘНЕ ЭЛЕМЕНТАР БӨЛШЕКТЕР

«Электр», «электр заряды», «электр тогы» деген сөздермен өздерің талай рет кездестіңдер, ол сөздер үйреншікті болып та кстті. Алайда «Электр заряды» дегеніміз не? деген сұраққа жауап беріп көріңдерші, мұның онша оңай емес екеніне көз жеткізесіңдер. Істің мәнісі мынада: заряд ұғымы - бұл біздің біліміміздің дамуының қазіргі деңгейінде қандайда болмасын әлдеқайда қарапайым, элементар ұғымдарға саюға болмайтын негізгі, алғашқы ұғым.

Ең алдымен берілген дененің немесе бөлшектің электр заря­ды бар деген тұжырымның өзін калай түсінуге болатынын анықтап көрейік.

Денелердің бәрі ең ұсақ, одан да ұсақ бөлшектерге белуге келмейтін (қазіргі ғылымдағы дерек бойынша), сондықтан эле­ментар бөлшектер деп аталатын бөлшектерден тұратынын білесіңдер. Барлық элементар бөлшектердің массасы бар, сондықтан олар бір-біріне бүкіл әлемдік тартылыс заңы бойынша тартылады. Тартылыс күші олардың ара қашықтықтары артқан сайын - ара қашықтықтың квадраттарына кері пропорционал - салыстырмалы түрде баяу кеми береді. Онымен бірге, бәрі болмағанмен, элементар бөлшектердің көпшілігінің біріне-бірі тағы бір күшпен тартыла алатын қабілеті бар. Бұл күш те ара қашықтықтың квадратына кері пропорционал азаяды, бірақ ол тартылыс күшінен орасан көп есе басым. Мысалы, 60-суретте схема түрінде көрсетілген сутегі атомында электрон ядроға (протонға) гравитациялық тартылу күшінен 10³⁹ есе артық күшпен тартылады.

Егер бөлшектер бірімен-бірі ара қашықтықтарының артуына қарай баяу кемитін және бүкіл әлемдік тартылыс күшінен көптеген есе асып түсетін күшпен өзара әсерлесетін болса, онда бұл бөлшектердің электр заряды бар деп айтады. Бөлшектердің өздері зарядталған деп аталады. Электр заряды жок, бөлшектер болады, бірак, бөлшектерсіз электр зарядының бар болуы мүмкін емес.

Зарядталған бөлшектердің арасындағы өзара әсерлесу электромагниттік әсерлесу деп аталады. Гравитациялық өзара әсерлесудін, интенсивтілігін анықтайтын масса сияқты, электр заряды - электромагниттік өзара әсерлесудің интенсивтілігін анықтайды.

Элементар бөлшектің электр заряды - бұл бөлшектен алып тастауға, құрамды бөліктерге ажыратуға және қайтадан қарастыруға болатын бөлшектегі ерекше «механизм» емес.

Электронда және басқа бөлшектерде электр зарядының бо­луы тек олардың арасында белгілі бір күштік өзара әсерлесулердің бар екенін ғана білдіреді. Бірак біз, егер осы өзара әсерлесу заңдарын білмейтін болсақ, онда заряд туралы да ештеңе білмейтін боламыз. Өзара әсерлесулердің заңдарын білу, біздің заряд туралы түсінігімізге кіруі тиіс. Бұл заңдар қарапайым емес, оларды бірер сөзбен баяндау мүмкін емес. Міне сондықтан да электр заряды дегеніміз не деген сұракқа жауап ретінде жеткілікті түрде қанағаттанарлық қысқаша анықтама беру мүмкін емес.

Электр зарядтарының екі таңбасы. Денелердің барлығының массасы болғандықтан, олар біріне-бірі тартылады. Ал зарядталған денелерді алсақ, олар біріне-бірі тартылумен қатар, тебіледі, табиғатта таңбасы қарама-қарсы электр зарядтары бар бөлшектердің бар екенін көрсетеді. Зарядтардың таңбалары бірдей болған жағдайда бөлшектер тебіледі, ал әр турлі болған жағдайда тар­тылады.

Барлық атомдық ядролардың құрамына кіретін элементар бөлшектердің - протондардың зарядын оң зарядтар деп, ал электрондардың зарядын теріс зарядтар деп атайды. Оң зарядтар мен теріс зарядтардың ешқандай ішкі айырмашылығы жоқ. Егер бөлшектердің заряд таңбалары орын ауыстырған болса, оған байланысты электромагниттік өзара әсерлесулердің сипаты ешқандай өзгеріске ұшырамаған болар еді.

Элементар заряд. Зарядталған элементар бөлшектердің электрондар мен протондардан басқа тағы бірнеше түрі бар. Алайда тек электрондар мен протондар ғана еркін күйде шексіз ұзақ уақыт өмір сүре алады. Зарядталған басқа бөлшектер секундтың миллионная бір үлесіндей ғана уақыт өмір сүреді. Олар шапшаң элементар бөлшектер соқтығыскан кезде туады да, сәл ғана уақыт өмір сүргеннен кейін ыдырап, басқа бөлшектерге айналады.

Электр заряды жоқ бөлшектерге нейтрон жатады. Оның мас­сасы протонның массасынан сәл ғана артық. Нейтрондар протондармен бірге атом ядросының кұрамына кіреді.

Элементар бөлшектің заряды болса, онда ол зарядтың шамасы көптеген тәжірибелер көрсеткеніндей, дәл анықталған шама. Мұндай тәжірибелердің бірі - Милликен - Иоффе тәжірибесі ту­ралы ілгеріде айтылады.

Зарядталған элементар бөлшектердің бәрінде де элементар заряд деп аталатын минимал шамадағы заряд бар. Элементар бөлшектер зарядтарының тек таңба жөнінен айырмашылығы бар. Зарядтың біраз бөлігін, мысалы, электронның зарядын бөліп алу мүмкін емес. Электр зарядтары туралы барлық мәліметтер тәжірибелерден алынады.

Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев. Физика. -Алматы, 1998. -256 бет.