Можно ли экспериментально сообщить телу электрический заряд, равный q = 1,6 · 10- 20Кл; 92 = 5· 10 -19Кл; 9з = 10· 10- 18Кл? Почему?
Коротко: нельзя экспериментально получить заряд, не кратный элементарному заряду e. Заряд тела равен N·e, где N – целое число (разность числа протонов и электронов в теле). Поэтому только целые кратные e возможны.
Пояснение по шагам:
- Напомним значение элементарного заряда:
- e ≈ 1,6 × 10^-19 Кл.
Любой макроскопический заряд q тела можно записать как q = N e, где N – целое число.
Проверим приведённые значения q на кратность e:
- q1 = 1,6 × 10^-20 Кл q1 / e = (1,6 × 10^-20) / (1,6 × 10^-19) = 0,1 → не целое число.
- q2 = 5 × 10^-19 Кл q2 / e ≈ (5 × 10^-19) / (1,6 × 10^-19) ≈ 3,125 → не целое число.
- q3 = 10 × 10^-18 Кл = 1 × 10^-17 Кл q3 / e ≈ (1 × 10^-17) / (1,6 × 10^-19) ≈ 62,5 → не целое число.
- Вывод:
- Ни одно из данных значений не является целым кратным e, значит точно получить такой заряд экспериментально нельзя.
- В реальности можно получить только заряды вида ..., -2e, -e, 0, e, 2e, ..., т.е. кратные e. При этом величина q изменяется дискретно: добавлять или убирать можно только целое число электронов (или протонов).
Дополнительная заметка (не обязательно для базового уровня): в некоторых физических системах встречаются эффекты с дробными зарядом (например, в некоторых специальных состояниях в квантовой холе и т.п.), но для обычного макро-тела, состоящего из протонов и электронов, суммарный заряд всегда кратен e.
Если хочешь, могу показать, как близко к заданному q можно приблизиться, выбрав ближайшее целое число N и посчитав q = N e.
