Электрон

Электролиз. Элементарный электрический заряд.

Электрон. Заряд электрона.

Очень все интересно!!!!!!!!

Для начала:

Приведем классический подход. А затем начнем серьезно разбираться с проблемами. Тех, кто его знает, можно сразу пропустить и читать комментарии.

Электрический ток в электролитах.

Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы. К электролитам относятся многие соединения металлов с металлоидами в расплавленном состоянии, а также некоторые твердые вещества. Однако основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований.

Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением веществ на электродах. Это явление получило название электролиза.

Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией. Например, хлорид меди CuCl₂ диссоциирует в водном растворе на ионы меди и хлора:

CuCl₂<=>Cu⁺⁺+2Cl^-

Рисунок

Электролиз водного раствора хлорида меди.

При подключении электродов к источнику тока ионы под действием электрического поля начинают упорядоченное движение: положительные ионы меди движутся к катоду, а отрицательно заряженные ионы хлора – к аноду.

Достигнув катода, ионы меди нейтрализуются избыточными электронами катода и превращаются в нейтральные атомы, оседающие на катоде. Ионы хлора, достигнув анода, отдают но одному электрону. После этого нейтральные атомы хлора соединяются попарно и образуют молекулы хлора Cl₂. Хлор выделяется на аноде в виде пузырьков.

Во многих случаях электролиз сопровождается вторичными реакциями продуктов разложения, выделяющихся на электродах, с материалом электродов или растворителей. Примером может служить электролиз водного раствора сульфата меди CuSO₄ (медный купорос) в том случае, когда электроды, опущенные в электролит, изготовлены из меди.

Диссоциация молекул сульфата меди происходит по схеме

CuSO4óCu⁺⁺+SO--₄

Нейтральные атомы меди отлагаются в виде твердого осадка на катоде. Таким путем можно получить химически чистую медь. Ион отдает аноду два электрона и превращается в нейтральный радикал SO₄ вступает во вторичную реакцию с медным анодом:

SO₄ + Cu = CuSO₄.

Образовавшаяся молекула сульфата меди переходит в раствор.

Таким образом, при прохождении электрического тока через водный раствор сульфата меди происходит растворение медного анода и отложение меди на катоде. Концентрация раствора сульфата меди при этом не изменяется.

Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М. Фарадеем в 1833 году. Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах (множественное число) при электролизе:

Масса m вещества, выделившегося на электроде(единственное число), прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:

m = kQ = kIt.

величину k называют электрохимическим эквивалентом вещества.

Масса выделившегося на электроде вещества равна массе всех ионов, пришедших к электроду:

Здесь m₀ и q₀ – масса и заряд одного иона, – число ионов, пришедших к электроду при прохождении через электролит заряда Q. Таким образом, электрохимический эквивалент k равен отношению массы m₀ иона данного вещества к его заряду q₀.

Так как заряд иона равен произведению валентности вещества n на элементарный заряд e (q₀ = ne), то выражение для электрохимического эквивалента k можно записать в виде

Здесь N_A – постоянная Авогадро N_A = 6,022 10 ²³, M = m₀N_A – молярная масса вещества, n – валентность, F = eN_A – постоянная Фарадея.

F = eN_A = 96485 Кл / моль,

Где е - заряд электрона.

Постоянная Фарадея численно равна заряду, который необходимо пропустить через электролит для выделения на электроде одного моля одновалентного вещества.

Закон Фарадея для электролиза приобретает вид:

Заряд одновалентного иона равен заряду электрона q=e=-1,6 10^-19кулон, заряд электрона

КОММЕНТАРИИ

Мы закончили изложение классической теории.

Скорее всего, историю открытия электрона надо называть историей типа истории поручика Киже. Это история ошибки писаря, не поставившего запятую, которая привела к появлению виртуального поручика, превратившегося в генерала, но только на бумаге. Недавно отмечалось столетие открытия электрона, честь которого приписывают Томсону, напрочь забывая о действительной предыстории этого, кошмарного для современной физики дела. Современные дифирамбы по поводу столетнего дня рождения электрона можно посмотреть для справки по предлагаемой ссылке.

http://vestnik.yspu.org/releases/uchenue_praktikam/4_6/

http://bourabai.kz/tyapkin/electron.htm

Все было подготовлено еще до него.

Для начала кратко изложим историю развития электродинамики.

Кулон, появление понятия электрических зарядов. Появление понятия числа зарядов. Деление на положительное и отрицательное электричество.

Времена Вольта, Фарадея и Ампера - появление понятия «Количества электричества», решение вопроса о направления электрического тока от отрицательного источника к положительному. Определение тождественности статического и вольтова электричества. Определение тока как количества электричества за время.

Количество, вот исходная точка поиска элементарного электрического заряда.

Сила тока или ток по современному определению, это электрический заряд или множество зарядов, прошедших через проводник за определенное время.

На этом и остановились, на количестве. До открытия Менделеевым Периодического закона. В 1881 году многие начали высказываться о существовании некого атомарного электричества. А в 1891 году появился первый обнадеживающий ученый мир результат.

Появилась теория, выдвинувшая предположение.

При рассмотрении электрического тока в электролитах определили минимальный электрический заряд одновалентного иона. То есть атому или молекуле четко приписали электрические свойства и обозначили, что они дискретны и определяются количеством минимальных порций заряда.

В теории статического электричества понятие электрического заряда является основополагающим. Минимальный электрический заряд позволял если не все, то многое в области описания процессов целочисленной математикой.

Появилось основание предполагать, что помимо носителя электрического заряда в электролитах в виде иона, в других материалах должен быть аналогичный элементарный носитель. Для металлов ион не подходил по причине отсутствия движения атомов в металле под действием электрического тока. И тогда было выдвинуто предположение о некой гипотетической частице, переносящей заряд.

Отступление.

Отметим для особо озабоченных Максвелловскими построениями в электродинамике. Под действием электрического тока в твердых веществах двигаются не просто отдельные атомы, а проводник в целом!!!!!

При сварке притягивается электрод, а провода дергаются. При коротком замыкании на аккумуляторе не отодрать от клемм замыкающий проводник, а если в розетку два пальца, то и человека притягивает до потери сознания. Электростатический маятник и масса других примеров включая и рельсотронный эффект.

Перенос вещества в электролитах и газах—про это тоже забыл Максвелл.

То есть, имеется явная сила, действующая вдоль линии (по сечению) прохождения электрического тока.

В общем уже тогда физика поимела огромную брешь в теории, расходящуюся с опытом.

Конец отступления.

И как частице его свойства приписали электрону.

В данной работе доказывается отсутствие «элементарного» заряда, а также и самого электрона как его носителя и ставится под сомнение существование электрона как элементарной частицы.

КОММЕНТАРИЙ.

Вывод численного значения величины элементарного заряда – одновалентного иона сделан со следующим нарушением.

Не учтено, что электрическая энергия (заряд) тратится и на выделение вещества на втором электроде точно (а точно ли??? Позже рассмотрим и этот нюанс) в соответствии с законом Фарадея, но уже для второго участника реакции. Для случая электролиза хлорида меди в водном растворе это одновременное выделение хлора на аноде, не считая, может и не очень существенной попутной реакции электролиза самой воды.

m1 = k1It.

m2 = k2It.

Не учтено, что при прохождении тока генерируется магнитное поле в зависимости от сопротивления проводника и пропорционально току.

, магнитная индукция R – расстояние от проводника.

Не учтено тепло, выделяемое проводником, учитываемое законом Джоуля-Ленца пропорционально квадрату тока.

ΔQ = RI²Δt.

Сам закон Джоуля-Ленца не учитывает опытов Ома.

Ом пришел к выводу, что результаты опытов, проведенных с восемью различными проволоками,

«могут быть выражены очень хорошо уравнением

Х=а/b+x

где X означает интенсивность магнитного действия проводника, длина которого равна х, а а и b - константы, зависящие соответственно от возбуждающей силы и от сопротивления остальных частей цепи» (Journal fur Chemie und Physik, 46, 160 (1826)).

Теперь посмотрим опять на формулу Фарадея:

m = kQ = kIt.

Для фиксированного значения тока, которое необходимо поддерживать постоянно, требуется:

Постоянство расстояния между электродами.

Поскольку электролит может быть разным для электролиза разных веществ и иметь разное сопротивление, то для поддержания одного тока необходимо различное напряжение. Электролит не подчиняется точно закону ОМА, с ростом температуры электролита его сопротивление уменьшается. Электролит является полупроводником! По сему сопротивление электролита НЕЛИНЕЙНО зависит от напряжения!

Электрическое сопротивление электролитов и изоляторов сильно нелинейно, и закон Ома выполняется только для ограниченных значений токов и напряжений. Поэтому обобщённые уравнения не могут быть приведены. Для справки:

http://electron287.narod.ru/pages/rus_electrical_resistance.htm

В современных исследованиях для устранения влияния температуры на сопротивление электролита применяют схемы температурной компенсации или стабилизируют температуру раствора с помощью холодильника или термостата.

Не делал и этого Фарадей, ну, не делал!! И потери, потери, потери энергии.

Таким образом, в формулу вычисления заряда не вошли как минимум три неучтенных фактора расхода энергии электрического тока! И все эти затраты соотнесены только на массу выделяемую на одном электроде. Нет пропорций потерь для каждого материала.

Что же за постоянную находят при вычислении элементарного заряда?

Единственной постоянной в опытах Фарадея было РАССТОЯНИЕ между электродами!!!!!

В работе http://fatyf.narod.ru/electrostatics.htm приведена стыковка СИЛОВОГО Закона Кулона, с Силовым законом Ома.

Выводы позволяют ассоциировать закон Ома (силу тока) с Ньютоновой силой.

F=ma=I=U/R

На этом основании

Можно составить достаточно полные уравнения!!! электролиза

m=kIt=kmat при mat=mv v=s/t

то есть вычислять и скорость перемещения носителей (атомов).

ОДНОВРЕМЕННО ПОЛУЧАЕТСЯ КАК МИНИМУМ ДВА ВЕЩЕСТВА.

По тексту в самом начале не зря выделено цветом толкование закона Фарадеем.

Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электрод(ах) !!! при электролизе:

Да и сам Фарадей писал свой закон не только для одного из электродов.

Для проведения электролиза необходимо как минимум два атома химических элементов вещества (молекула) и два электрода.

И в результате произведена грубейшая фальсификация результатов… полученных ФАРАДЕЕМ.

Фарадей, скорее всего и не думал, что так безграмотно исказят результаты его опытов. Видимо из практических соображений Фарадеем закон был постулирован только для одного электрода(второй подразумевался, а как же без него, это же очевидно!). Хотя, например: чистый электролиз воды уже должен был навести последователей на мысль

H₂O

Уравнений то два, по одному на каждый электрод!

m1=k1It

m2=k2It

m1+m2=(k1+k2)It 2:1

и здесь уже никому и в голову не придет сделать одинаковую подстановку:

для числа атомов пришедших на каждый электрод, поскольку заряд один, а отношение 2:1, в итоге три атома.

N=N1+N2 = Q/(q1+q2)=Q/(2e+e)

k=(m1+m2)/(2e+e)

Как за скобку не выноси элементарный заряд, с константой ничего не выйдет. То есть для любой молекулы условие элементарности заряда уже не выполняется в принципе. Мало того образуются не атомарный, а молекулярные водород и кислород.

2H₂O=2H₂+O₂

Следовательно требуется одновременность разложения сразу как минимум двух молекул воды, кластера…, а может быть даже и шести… глянем на снежинку!!!!

Для каждого вещества разлагаемого на электродах затрачивается только ему присущая часть энергии-заряда, если угодно квант с разной энергией. Но и считать тогда его надо для Вещества, а не отдельного химического элемента. Да иначе и быть не может. Коэффициент k НЕ ЕСТЬ количественный квант всего вещества.!!! Это мера пропорциональности.

Мало того он не имеет размерности!!!!

В природе нет ничего одинакового, элементарного. И как пророчески теперь звучит высказывание (1881 г. речь посвященная памяти Фарадея) Г. Гельмгольца:

«Если мы допускаем существование химических атомов, то мы принуждены заключить отсюда далее, что также и электричество, как положительное, так и отрицательное, разделяется на определенные элементарные количества, которые играют роль атомов электричества.»

От себя добавлю, именно атомов во множественном числе, а не одного единственного атома. А ведь электрон то один. И ведь разновидностей только открытых атомов более двух тысяч вместе с изотопами. Как быть с современным толкованием одинаковости электронов?

Конечно, понятно стремление одного ученого найти кирпич мироздания. Дж. Стони в 1891 г.. это ООННН предложил назвать свое детище ЭЛЕКТРОНОМ.

Это ему мы обязаны зарядом одновалентного иона и этим, от фонаря, расчетом.

Это ему и многим другим последователям мы обязаны понятию «элементарности»

Но как это желание пересилило здравый смысл у всего остального научного мира непонятно совершенно. Но, тем не менее, из законов электролиза Фарадея с нарушением всех логических, физических и математических правил был «вычислен» и введен в практику элементарный электрический заряд.

Теперь о самом «Электроне»

Если подойти к этому делу с точки зрения передачи энергии, то ток за время, т.е. заряд и есть энергия, затраченная на весь электролиз. Уже об энергии заряда стоит задуматься.

Мы то сегодня емкость аккумулятора в ампер-часах измеряем а это и есть энергия аккумулятора способная током в 45 ампер ( It) целый час питать этой энергией какое либо устройство.

Потенциал и его выражение через энергию f=qE=qQ/ 4p e₀ r² =W/q 1вольт=1дж/1кулон

1электронвольт=1,6 10^-19дж

q=e=-1,6 10^-19кулон, заряд электрона

В конце концов, кто-то додумался и поставил в соответствие величину заряда электронвольту. И главное, обозвали вольтом. ПОСМОТРИТЕ НА ОДИНАКОВОСТЬ ЭТИХ ЦИФР.

Таким образом, официально, и совершенно правильно проигнорировав электростатику с ее понятием заряда, поставили в соответствие ему величину явно представляющую энергетический потенциал численно равный этому самому заряду. То есть разница потенциалов и есть энергия электрического поля потенциальная.

А это уже сильно подмывает репутацию понятия напряженности электрического поля и как следствие понятия потенциала и энергии, понятие емкости в самой электростатике.

Но что-то молчит электродинамика со своими противоречиями.

При электролизе хлорида меди происходит две явных реакции: первая – выделение меди на одном электроде, вторая – выделение растворенного в воде хлора на втором. В теории диссоциации предполагается одноатомный ион хлора, но в процессе образуется молекулярный двухатомный хлор, причем хорошо растворимый в воде. Нестыковочка… если образуется ион меди, то благодаря силе тяжести он должен опускаться вниз, выпадать из раствора, но этого нет. Медь сама по себе не так быстро, если вообще не растворяется в воде. Почему, все из-за отсутствия так называемой диссоциации. Процесс гораздо проще. На катоде распадается сразу 2 молекулы хлорида меди, сама медь никуда то и не движется, прямо и осаждается на электроде, растворяется в воде уже молекулярный хлор и под действием тока двигается к аноду. Увеличение концентраций вблизи электродов объясняется просто. У электрода из меди за счет большой концентрации именно меди, а хлор движется под давлением тока, попутно перемешивая электролит с увеличением концентрации у своего электрода.

Возникает вопрос, почему… ответ кроется во взаимном притяжении атомов (молекул) одинакового типа в определенных условиях. Именно этому обязаны существованием сами молекулы вещества и кристаллы и как следствие залежи геологических ископаемых. Теория этого притяжения будет рассмотрена в другом месте, хотя основа такого взаимодействия ясна, это одинаковость спектров и не только оптических.

В дополнение приведем схему электролиза более сложного вещества CuSO4

2CuSO4+2H2O=2H2+O2

I I---à O2---положительный электрод

2H2+2CuSO4=2H2SO4---àВ электролит

Сu---àотрицательный электрод.

Как видно, одновременно происходит две реакции одновременно, электролиз воды и электролиз соли с образованием трех веществ, то есть энергия электрического тока тратится не только на выделение меди на отрицательном электроде, и не может быть полностью соотнесена с массой данного вещества, только в пропорции. Массы остальных веществ при этом неизвестны. Их необходимо выяснять опытным путем!!!

Выдержка из все того же Гимна электрону:

С начала 80-х годов 19 в. отчетливо прослеживается развитие двух тенденций в подходе к проблеме катодных лучей (открыты в 1859 г. Ю.Плюккером, название дано Э.Гольдштейном). Немецкие физики, за редким исключением, единодушны в утверждении, что катодные лучи представляют собой процесс в эфире - волновая гипотеза Гольдштейна.

При протекании тока по однородному участку цепи совершается работа. За время Δt по цепи протекает заряд Δq = IΔt. На выделенном участке совершается работа

ΔA = (φ₁ – φ₂)Δq = Δφ₁₂IΔt = UIΔt,

где U = Δφ₁₂ – напряжение. Эту работу называют работой электрического тока.

Если обе части формулы

RI = U,

выражающей закон Ома для однородного участка цепи с сопротивлением R, умножить на IΔt, то получится соотношение

RI²Δt = UIΔt = ΔA.

Это соотношение выражает закон сохранения энергии для однородного участка цепи.

Работа ΔA электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в тепло ΔQ, выделяющееся на проводнике.

ΔQ = ΔA = RI²Δt.

Заметим, что неподвижному. А электролит субстанция подвижная, следовательно, перенос массы существует. И следовательно производится еще внутренняя работа тока по переносу массы как составная часть закона. Но в него не включенная. Также не учитываются потери на создание магнитного поля проводником и естественное излучение постоянного магнитного потока.

Таким образом, закон Джоуля-Ленца отражает лишь пропорциональную зависимость выделения лишь тепла и считаться работой и энергией в полной мере не может. В качестве работы и энергии предлагается использовать саму силу тока. См. Ньютон,

-------------------------------------------------------------------------------

Да и в качестве мощности использовать именно силу тока. А произведение силы на время, будет не только электрическим импульсом, но и импульсом механическим.

Что само по себе является объединением механики с электродинамикой без всяких квантовых заморочек.

=====поправка------

Выделение цветом .Это было мое первоначальное мнение. Но логика подсказывает следующее.

Понятие энергии было введено после Ньютона усилиями Кориолиса, и Ж. Понселе, как выяснилось, совершенно напрасно и ошибочно. Истинное значение энергии это мера активности или подвижности, что вполне можно ассоциировать с количеством движения или скоростью и ускорением на пути движения.

Вообще понятие мощности и силы в русском языке это одно и тоже, синонимы.

То есть в качестве меры энергии надо использовать именно импульс, как меру количества движения, меру подвижности. Тогда закон сохранения энергии и будет законом сохранения импульса. А в качестве мощности и работы надо использовать саму силу, как меру скорости изменения подвижности.

Точнее работа не является понятием физическим, а является эквивалентом счета. То есть логическое и математическое понятие как факт, но не как количество затраты энергии.

Далее это распространено Марксом и на экономику: Деньги – эквивалент работы. Труда.

Закон преобразования работы тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж. Джоулем и Э. Ленцем и носит название закона Джоуля–Ленца.

Но только для металлических проводников в неподвижном (ли?) состоянии. А не двигается ли сам проводник под действием тока.

Оказывется , жидкий электролит приходит в движение. Двигается и есть хороший пример этого движения при больших токах – движение проводов при электросварке. Да и еще множество опытов с движением проводников. Например, Весы Ампера. Пример: рельсотронный двигатель.

Дальше вся практическая работа повелась в плане поиска доказательств существования частицы.

Теперь об отношении заряда этого электрона к массе.

Сначала история.

Кромвелл Флитвуд ВАРЛИ

английский физик и электротехник

В 1871 г. высказал ионную гипотезу катодных лучей. Флюоресценцию стекла разрядной трубки считал следствием ударов некоторых агентов, вылетающих от катода со стенками трубки (1871).

Шустер Артур английский физик

Первый показал, что отношение заряда к массе можно определить по отклонению катодных лучей в магнитном поле (1884). В 1890 определил верхний и нижний пределы для отношения заряда к массе частиц катодных лучей. Первый предположил (1897) существование электрона в атоме.

Дж. Стони в 1891 г. Именно он и модифицировал закон Фарадея в применении к заряду одновалентного иона, он как раз и ввел впервые понятие электрона как минимального электрического заряда. Дальше уже было дело техники, поскольку везде и во всех опытах течет тот же электрический ток, что и в электролитах.

Выводы и разбор приведены выше.

Ж.Перрен в 1895 г. установил, что катодные лучи являются потоком отрицательно заряженных частиц. Это так сегодня пишут.

Он обнаружил лишь отклонение луча к положительному электроду, поместив в трубку конденсатор. Но по какой причине произошло так, что часть этих ----частиц--- породила ток, а другая часть даже не затормозилась, а полетела дальше, Перрен не задумался, но до него то уже был известен эффект Керра с точно такой же картиной двойного лучепреломления, правда на веществе. НЕ ЗАМЕТИЛ.

Одновременно с этим при исследовании рентгеновского излучения частиц в тех же катодных лампах обнаружено не было. Их никто и не пытался обнаружить. А потом назвали тормозным, уже «изобрев» электроны.

А аппараты, используемые в опытах Перрена и Рентгена, принципиально по конструкции ничем не отличались друг от друга. Вся разница только в величине используемого напряжения, да в отсутствии отклонения лучей рентгена и в поле конденсатора и в поле магнитном. Вывод то простой, отклоняли слабо. Сегодня это не проблема.

В том же 1895 году Лоренц, (за два года до открытия Томсона!!! В 1897 году, это так приписывают это открытие!!!)

не бездействовал, создал уникальное творение. придумал носитель тока в металле. Тот самый ОТ Стони Ион из электролита - заряд.

Не было еще никаких шариков электронов, а опыты с током показали, что атомы в металле не передвигаются еще задолго до того. (двигается проводник в целом)

Что делает Лоренц- придумывает частицу и отождествляет с ионом. Благодаря опыту Перрена.

Вот только как величину заряда получить – большой вопрос. Но решен уже господином Стони, осталось погонять виртуала, а не ион по металлу.

Замечу, тогда еще спорили - в какую сторону?!!!! до 20-х годов выясняли. Что удивительно, очевидную вещь, установленную еще в начале 19-го века…. Ток от минуса к плюсу!!!!!

Так и сегодня еще путают!!!! В электронике путают. И в транзисторе идет ток от плюса к минусу по стрелке на обозначении в схеме.

1895 г Томсон получает(точнее использует) отклонение луча в магнитном поле.

В своих экспериментах 1884 года А. Шустер помещал газоразрядную трубку во внешнее магнитное поле, наблюдая отклонение лучей полем от прямолинейного движения.

Это оттуда Лоренц высосал свой закон. А Томсон использовал уже готовую формулу. Экспериментально «Доказал» называется.

История настолько запутанная, что и концов с первого невнимательного взгляда не найти.

Все одновременно Перен, Томсон --- Лоренц. Та же катодная трубка Крукса тот же 1895г, Рентген. (А приоритет У ГЕЙССЛЕРА!!! – лабораторного слесаря – механика «Гоша, слесарь «Москва слезам не верит»!!!), В этом ряду следует называть и имя немецкого изобретателя, механика Генриха Гейсслера (1815-1879). Он работал механиком в Боннском университете и сотрудничал с Ю. Плюккером, снабжая его инструментами. Именно Гейсслер в 1855г изобрел ртутный вакуумный насос, а в 1858 г названную позднее его именем трубку с разряженным газом и двумя впаянными в стекло электродами.

Еще интересная деталь!!!!! Название катодного излучения при больших напряжениях РЕНТГЕНОВСКИМ?????

И. П. Пулюй

«Явлениями, порождаемыми электрическим током в вакууме, Иван Пулюй заинтересовался ещё в Страсбургском университете. Освоив ремесло стеклодува, он выдувал стеклянные трубки как для своих опытов, так и для нужд коллег-физиков. Подружившийся с ним Никола Тесла, также в это время стажировавшийся у профессора А. Кундта, перенял у Пулюя искусство производства трубок. Иван Пулюй и Никола Тесла, проведя целый ряд исследований с газоразрядными трубками, по мнению многих историков науки и учёных-физиков оказались ближе всех к разгадке природы излучения, порождаемого катодными лучами. Возвратившись из Страсбурга в Вену Иван Пулюй продолжил заниматься изучением явлений в трубках. В 1880 — 1882 годах он подробно описал видимые катодные лучи. А в 1881 году сконструированная им трубка, излучающая Х-лучи — прообраз современных рентгеновских аппаратов, была удостоена Серебряной медали на Международной электротехнической выставке в Париже. Во всем мире она стала известна как «лампа Пулюя» и даже в течение некоторого времени выпускалось серийно. Сконструированная за 14 лет до открытия В. К. Рентгена, она генерировала лучи, названные впоследствии по предложению анатома Колликера рентгеновскими. С помощью этого устройства И. П. Пулюй впервые в мировой практике сделал снимок сломанной руки 13-летнего мальчика, снимок руки своей дочери с булавкой, лежащей под ней, а также снимок скелета мертворождённого ребёнка. Серия рентгенограмм органов человека, выполненная Пулюем, была настолько чёткой, что позволила выявить патологические изменения в телах пациентов. Однако отсутствие должным образом оборудованной лаборатории и материальные трудности сильно тормозили исследования учёного.» из Википедии.

Проверку можно провести, только обнаружив сами опубликованные работы ученого, что на данный момент не представляется легким делом.

Один делает основную работу, второму присваивают Нобелевскую.

Это мое заявление уже устарело.

http://www.romanenko.biz/ru/library/article_pulyui.html

В общем, что произошло в этом 1895 году?

Лоренц УжЕЕЕ!!!! же свой закон ввернул, переиначив закон Ампера.

F_Л = qυB sin α.

1895 год. (количество 1 свободный элементарный заряд на каждый атом именно оттуда)

Идея Лоренца пошла пробивать дорогу.

Через два года Томсон 1897 г., публикует расчеты на базе формулы Лоренца.

1999 г. Резерфорд открывает радиоактивность, опять преломление в магнитном поле, тройное. Один луч обзывают излучением, оно полем не отклоняется, два других частицами. опытов в электрическом поле не делают. Один из потоков частиц называют электронным. Правда, это приписывают сегодня Резерфорду, а кто конкретно обнаружил одновременно оба отклонения неизвестно.

1900 год появляется теория проводимости в металлах – «газ свободных электронов» в металлах от Друде.

Дальше модель атома Томсона. Ее заменяют моделью Резерфорда.

Опыт Дж. Томсона в 1897 г. с катодными лучами (конденсатор + магнит) уже базировался на гипотезе частиц и гипотезе электрона.

В 1913 г. в опытах Мандельштама - Папалекси и в 1916 году . в опытах Тоулмена – Стюарта опять же были получены доказательства существования отрицательно заряженных частиц в составе любого нейтрального атома. Мало того, напрямую заявлено о газе электронов? Или это сделал давно уже Лоренц, подменив тем самым безмассовый эфир - аналог теплорода массовой частицей?

И ими было получено отношение заряда этих частиц (электронов) к массе несколько более чем у Томсона сложным, но таким же некорректным способом. С заранее известным уже ответом. Приведем расчет от Тоулмена – Стюарта с комментариями.

*************************************************

«Пусть проводник движется со скоростью v0. Начнем тормозить проводник с ускорением . Свободные заряды продолжают двигаться по инерции и приобретают относительно проводника ускорение . Такое же ускорение можно сообщить носителям заряда, если их поместить в электрическое поле напряженностью Е.

Подстановка вообще некорректна, поскольку напряженность выражается через силу Кулона E=F/q

И при обратной подстановке получается:

F_k =-ma

То есть приравнивание силы Кулона Нютоновой силе.

А сила Кулона с обратным знаком это не что иное, как сила отталкивания между зарядами одинакового знака.

К тому же, Кулон в своих опытах с шарами не производил измерения веса этих шаров и игнорировал массу, хотя сила была определена с учетом этих масс.

То есть он обязан был учесть эти массы и вместо голого заряда записать произведение заряда на массу. Тогда выражение для силы Кулона выглядело бы так:

И оно для данного случая является силой именно отталкивания. В силе притяжения знак минус заменятся на плюс. Приравнивание этого выражение ньютоновой силе некорректно, поскольку это введение третьей массы в силе притяжения первых двух не участвующей!!!!!

Введение третьей массы и заряда между первыми двумя это решение задачи движения трех тел. Комбинаций такого движения несколько.

Рассмотрим наиболее подходящий вариант движения для нашего случая.

Это закрепленные тела с разними знаками зарядов, создающие электрическое поле, а точнее «потенциальные», уравновешивающие силы взаимного притяжения и отталкивания.

Третье заряженное тело, допустим отрицательно заряженное, поместим между ними. Оно должно быть относительно свободно и позволять движение между пластинами. Например, подвешено на нити.

На него будет действовать сила притяжения от положительного заряда и сила отталкивания от отрицательного. Для решения необходимым условием является знание динамики движения тела из равновесных состояний при изменении значений зарядов и расстояний от тел. В общем виде даже такое упрощение не дает аналитического решения. То есть необходимы опыты и определение скоростей и ускорений движения. Поскольку это задача все равно трех тел, то впрямую без опытных данных и ограничений одного закона Кулона недостаточно. В данной постановке задача неразрешима до сих пор.

Известен опыт с подвешенным телом и называемый электростатическим маятником.

Колебания тела между двумя заряженными пластинами.

Массы закрепленных тел можно не учитывать, поскольку в движении они не участвуют. Но надо учитывать действие силы тяжести на подвешенное тело.

Возможно следующее экспериментальное решение задачи. Зная разницу потенциалов между телами и массу подвешенного тела необходимо привести электростатический маятник в действие. В установившемся режиме определить скорости и ускорения при его колебаниях, провести серии опытов с изменением расстояний, разницы потенциалов, массы маятника и длины подвеса. Выяснить закономерности. Провести дополнительные серии опытов с изменением потенциала подвешенного тела.

В конечном итоге принципиальное значение имеет то, что расчет движения электрона в данном конкретном случае неверен и не может быть признан как основание для последующих выводов.

Но, вопреки здравому смыслу и логике все делается через известное место!!!!

Получить такое поле можно, приложив к концам проводника разность потенциалов , где l – длина проводника. По проводнику потечет ток: , а, следовательно, за время dt через сечение проводника пройдет заряд . Таким образом, заряд, прошедший за все время торможения, равен

. (1)

Измерив , можно определить удельный заряд носителей тока , а направление импульса тока даст знак носителей.

Да и Томсон ли расчеты все делал, как пишут теперь в учебниках??

Сегодня концы искать этой истории довольно сложно. Первоисточников не найти…

Открытие дифракции «электронов», аналогия с дифракцией света, опять не натолкнуло на природу катодного излучения……электромагнитного. Рентгеновское излучение появилось после простого увеличения разницы потенциалов в катодной трубке. Оно было еще у самого Крукса, изобретателя, НЕ ЗАМЕТИЛ. Открыта Дифракция рентгеновского излучения, опять нет выводов.

Везде, во всех последующих опытах заранее принималась гипотеза существования элементарного заряда. И все результаты без тени сомнения были приняты на веру. Не было даже дискуссий и обсуждения.

Посмотрим как ставил опыты Томсон, он уже заранее посчитал электрон элементарным, и ему оставалось, зная заряд придумать только формулы.

Пучок катодных лучей направлялся перпендикулярно вектору В индукции однородного магнитного поля. Неизвестно каким образом Томсон вычислил радиус окружности, по которому двигались лучи. Дело в том, что этот радиус можно оценить только приблизительно, поскольку в такой схеме прибора невозможно точно определить координату выхода лучей из магнитного поля. После магнита луч идет по прямой и только внутри по дуге. К тому же диаметр луча из-за рассеивания достаточно велик. То есть надо флоуресцирующий экран ставить вплотную к торцу магнита. Этого всего сделано не было, а было сделано проще. Радиус определялся от точки ввода в магнит до точки касания в закруглении колбы. А такое определение радиуса неправильно. Вообще странно, что он не изобрел телевизор.

А дальше рекурсивное воплощение ошибочной идеи, получение константы, где константы в принципе быть не может.

Исходя из концепции частиц обладающих зарядом и массой и применив закон Лоренца было получено условие стационарности луча в магнитном поле:

qvB=mv²/r или q/m=v/Br, здесь используется mv2/2 об ошибочности которой приводятся веские доводы в пользу E=P=mv см. статью Ньютон

то есть масса уже рассчитывается неверно….

откуда надо только определить скорость частицы. Для этого Томсон в дополнение к магнитному полю перпендикулярно ему ввел в колбу конденсатор. Напряженность поля Е подбиралась такой, чтобы луч не отклонялся. Тогда при равенстве сил полей, действующих на луч должно выполняться условие равновесия частицы:

qЕ=qvВ

v=E/B скорость. Дальше подстановка в q/m=v/Br,

и легко вычисляется отношение заряда к массе и сама масса электрона:

q/m=E/B²r

Удельный заряд e/m=1,7588 10 ¹¹ кулон/килограмм

И в завершение было проверено, как отклоняется луч при наполнении трубки различными газами и при разных материалах катода. На основании отсутствия такого отклонения при тех же Е и В было сделано заключение об одинаковости частиц во всех атомах.

Конечно, здесь упрощенно приведено описание опытов. На самом деле было обнаружено не только отклонение, но и аномальное рассеивание лучей. Томсоновские параболические пятна для разных веществ и разных давлений. На базе этого явления впоследствии были определены атомные веса химических элементов и фактически сделан первый масс-спектрометр.

НО одинаковость электронов уже была несомненна!

В вычислениях поначалу все правильно.

Вообще то скорость, как известно это перемещение за время v=ds/dt.

А в формуле v=E/B E – вольт/метр = ньютон/кулон, В – ньютон/ампер метр

То есть размерность скорости v –вольт ампер/ньютон или метр ампер/кулон

Но кулон измеряется – ампер секунда и тогда скорость v – метр/ секунда.

А дальше беда….

q/m=E/B²r размерность - 1ампер² 1метр²/1ньютон²1вольт успешно приравнивается – 1кулон/1килограмм.

При переносе массы в правую часть размерность заряда становится - ампер² метр²/ ньютон вольт, явно не кулон, что говорит о полной неразберихе в размерностях напряженностей электрического и магнитного полей. Такая же ерунда получается при вычислении массы.

А это в свою очередь приводит к очень неудобному для классической физики выводу о необходимости пересмотра не только принципов описания движения заряженных тел в электростатическом и магнитном полях, но и к пересмотру всех основных положений электродинамики. А также наводит на мысль о правильности подхода к изучению электромагнитных взаимодействий.

Впоследствии в 1909-1913 г.г. Р. Милликеном были выполнены опыты якобы подтверждающие кратность любых зарядов заряду электрона. Опыт состоял в измерении изменения скорости падения капель масла в электростатическом однородном поле конденсатора. Капля, падая вниз с постоянной скоростью, сталкиваясь с ионами??? газа, приобретает заряд (кратный заряду электрона) и скорость падения уменьшается. Комментарий : откуда в газе изначально ионы? Допустим, есть, значит, газ ионизирован и между пластинами конденсатора должен идти ток. Раз идет ток, значит происходит вертикальное смещение ионов, вместе с тем и падающих капель. Он противоположен направлению падения капель и естественно их тормозит. Замедление прямо пропорционально напряжению. За счет внешнего рентгеновского излучения капли отклоняются от прямолинейного падения в сторону отрицательного электрода. А это отклонение не было учтено Милликеном, что ставит под сомнение корректность выводов. Первое и главное, давления излучения и вызванного им отклонения не проверялось….

Сегодня студентам предлагается провести опыт по заранее спланированной методике типа

http://www.physics.spbstu.ru/forstudents/labpractice/phywe_labs/elementary_charge/elementary_charge.pdf

вычисление скоростей по формулам (5) (6)

при вычитании из первой скорости второй и вычислении заряда совсем странным образом появляется корень квадратный из разницы скоростей и появляется не менее странный коэф С1, Неизвестно откуда взятый. Такая же петрушка и с радиусом капель, что не делает чести авторам.

Может действительно, (считать по методике самого автора опыта просто времени жалко) Милликен и получил кратность заряду электрона равную 2, 3, 6…, хотя сомнительно очень и очень. Судя по математике методики для физфака Вуза. И это не считая того, что капля в зависимости от давления внешнего рентгеновского излучения смещается и пролетает разные расстояния, и отклонение не учитывается.

В 1913г А.Ф. Иоффе поставил опыт, где в поле конденсатора подвешивалась и уравновешивалась металлическая пылинка, на которую воздействовали рентгеновским излучением.

Условие равновесия до воздействия mg=q1E1, условие равновесия после воздействия mg=q2E2. mg=q1E1=q2E2 и q2/q1=E1/E2. Утверждается, что воздействие рентгеновского излучения изменяет заряд пылинки. Что интересно, электрона в рентгеновском излучении и в помине нет, откуда будет меняться заряд, в противном случае надо предполагать, что происходит фотоэффект. И что интересно раз пылинка металлическая, то там есть свободные электроны, ура это фотоэффект! Но до этого ставились опыты с неметаллическими пылинками, и они двигались с тем же успехом. Но если не металлическая, то фотоэффекта и в помине нет, тогда как???? И из пылинки можно вырвать этот самый электрон. Вот только куда он девается между двумя пластинами в вакуум камере, летит к положительной и ровно на вольт (электронвольт!!!) опускает разность потенциалов! Какие ж пропорции????

Приходится снова уравновешивать ее увеличением напряжения. Работа по боковому смещению не учитывается, как и не учитывается работа на произвольной траектории перемещения вообще, так как ортодоксальная теория однозначно заявляет об ее отсутствии. Да Иоффе и не учитывал работы. Поэтому о кратности заряда электрону и речи быть не может. Можно получить приблизительные результаты, и сославшись на незначительные погрешности измерений голословно объявить целые значения. Опять не разобравшись, все приняли на веру.

На этом была поставлена точка, и электрон воцарился на пьедестале.

И еще одно замечание: господином Эйнштейном в 1905 году выдвинута теория фотоэффекта. См. фотоэффект.

http://fatyf.narod.ru/Pfoto_effect.htm

Выводы:

Нет никакой работы выхода. Неправота Эйнштейна вылилась боком современной физике и привела к созданию величественной пирамиды квантовой механики. Последствия налицо. Ну, а нобелевская на совести горе ученых и членов нобелевского комитета.

Громко наверное сказано. Как бы в пустую работа проделана. 100 лет коту под хвост. В теоретическом плане в основном так и есть. Но надо поклониться ученым практикам, те не смотря на море необходимых теоретических, по большей части никому не понятных выкладок (иначе просто без «серьезного обоснования» не напечатают), умудряются двигать прогресс вперед.

Получается, что прямо и косвенно установлено, что представленные теоретические обоснования существования элементарного электрического заряда не только сомнительны, но в корне неправильны, ибо базируются на заранее ложной гипотезе.

Точнее, недостаточность понимания самого процесса, осмысливания опытных данных, элементарная научная лень, приводит к элементарным действиям, околонаучному фантазированию и продвижению этой фантазии как научного открытия. Надо не измышлять гипотезы, а постоянно систематизировать, и сопоставлять…и делать обобщения, а не фантазировать.

Ток в фотоэффекте не вызван выбиванием электронов из вещества, а обусловлен отражением и поглощением излучения.

Следовательно, и любой электрический ток является излучением как в веществе так и в вакууме. Излучением света. Электромагнитной природы. В том числе и излучение «исходящее» от постоянного магнита, а точнее проходящее через него благодаря структуре доменов, являющимися сверхпроводниками внешнего излучения.

И квантовая механика частично все-таки склоняется к этому.

Дополнение от 8.02.2002

Первое подтверждение гипотезы де Бройля было получено в 1927 году в опытах американских физиков К. Дэвиссона и Л. Джермера. Пучок электронов ускорялся в электрическом поле с разностью потенциалов 100—150 В (энергия таких электронов 100—150 эВ, что соответствует $\lambda\approx 0{,}1$ нм) и падал на кристалл никеля, играющий роль пространственной дифракционной решётки. Было установлено, что электроны дифрагируют на кристалле, причём именно так, как должно быть для волн, длина которых определяется соотношением де Бройля.^[1]

Для электронов же с энергиями от 1 эВ до 10 000 эВ длина волны де Бройля лежит в пределах от ~ 1 нм до 10⁻² нм, то есть в интервале длин волн рентгеновского излучения. Поэтому волновые свойства электронов должны проявляться, например, при их рассеянии на тех же кристаллах, на которых наблюдается дифракция рентгеновских лучей.^[1]

http://nuclphys.sinp.msu.ru/UFN/r284c.pdf

Схема опыта:

Электроны от электронной пушки S, прошедшие ускоряющую разность потенциалов U, падали нормально на сошлифованную поверхность кристалла никеля C. С помощью детектора D исследовалось число электронов , отраженных от кристалла под углом при различных значениях U. Кристаллическая решетка в опыте Дэвиссона и Джермера играла роль объёмной отражательной дифракционной решетки.

Результаты экспериментальных исследований:

Максимальное отражение электронов наблюдалось при ускоряющей разности потенциалов U=54 В, что соответствует дебройлевской длине волны

= 0,167 нм.

Расчетное значение длины волны:

Теоретический анализ дифракции электронов на кристаллах аналогичен анализу дифракции рентгеновского излучения. При значении угла ?, удовлетворяющем условию Брега-Вульфа
возникает интенсивный дифракционный максимум отраженной волны. Здесь d – расстояние между отражающими плоскостями (постоянная решетки кристалла). Для никеля d=2,15?10-10 м. – брегговский угол, то есть угол скольжения, под которым электроны падают на поверхность кристалла. Тогда . Расчетное значение длины волны равнялось =0,165 нм.
Это совпадение экспериментальных и расчетных значений служит прекрасным подтверждением гипотезы де Бройля о наличии у частиц волновых свойств.

А отсюда все последующие теории, базирующиеся на элементарном электрическом заряде медленно, но верно заводят Физику в танец под названием ВЕЛИКИЙ ТУПИК, из которого если не сменить пластинку в ближайшее время, нормального выхода нет.

Предлагаются новые решения…http://fatyf.narod.ru/ELECTRON-crizis.htm

Фатьянов А.В. 22.01.2005 – 24.10.2009 – 14.02.2010 Fatyalink@mail.ru

В начало на лист изменений