Как динамометром измерить заряд электрона

[VPD]

   В работе  http://samlib.ru/editors/d/doroshew/prmag.shtml я привёл описание опыта, показывающего, что механическая упругость тел имеет электрическую природу.
   Здесь приведу ещё один  простой опыт, доказывающий, что основа механики - электромагнетизм.
   Для этого воспользуюсь динамометром, который я когда то собрал для эксперимента, подтверждающего закон сохранения импульса  http://samlib.ru/editors/d/doroshew/imp.shtml (Рис.2). Пружина этого динамометра при нагрузке в  p = 30Н  растягивалась на l = 36 мм и коэффициент упругости k составлял 

k = p/l =  833 Н/м.

   По физическому смыслу k представляет удельную силу, приложенную к любой единице длинны пружины, вплоть до атомарных размеров, что подтверждается записью закона Гука в относительных величинах   https://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/81926/Гука .
  Силу, приложенную к динамометру, компенсирует электрическая сила f взаимодействия электронов атомов железа пружины (их в ней 99,5%) , поэтому воспользуемся законом Кулона

f = e²z/4πεr²,

где, e-заряд электрона;
  z = 26 - число электронов в атоме железа (считая, что все они в среднем одинаково участвуют во взаимодействии);
  ε - электрическая постоянная вакуума 8,85* 10¹² Кул²/Нм²;
 r = 10^-10 + 1,56*10^-10 = 2,56*10^-10 м - расстояние между центрами взаимодействия всех электронов соседних атома, равное расстоянию между атомами + и размер атома железа.
   Легко  получить удельную компенсирующую электрическую силу

k₁ =df/dr = -2ze²/4πεr³.

Поскольку k = k₁, найдём значение заряда электрона

e =√k4πεr³/2z,

  что даёт

e ≈1,73*10^-19  Кул.

   Отличие от справочного значения  10%!
  Вывод.
   Простой, совершенно не затратный, гаражный опыт позволил измерить фундаментальную физическую константу – заряд электрона, тем самым доказав электрическую природу законов Гука и Кулона и  жёсткую связь механики с  электромагнетизмом на микроуровне.

[ival]

   В работе  http://samlib.ru/editors/d/doroshew/prmag.shtml я привёл описание опыта, показывающего, что механическая упругость тел имеет электрическую природу.
   Здесь приведу ещё один  простой опыт, доказывающий, что основа механики - электромагнетизм.
   Для этого воспользуюсь динамометром, который я когда то собрал для эксперимента, подтверждающего закон сохранения импульса  http://samlib.ru/editors/d/doroshew/imp.shtml (Рис.2). Пружина этого динамометра при нагрузке в  p = 30Н  растягивалась на l = 36 мм и коэффициент упругости k составлял 

k = p/l =  833 Н/м.

   По физическому смыслу k представляет удельную силу, приложенную к любой единице длинны пружины, вплоть до атомарных размеров, что подтверждается записью закона Гука в относительных величинах   https://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/81926/Гука .
  Силу, приложенную к динамометру, компенсирует электрическая сила f взаимодействия электронов атомов железа пружины (их в ней 99,5%) , поэтому воспользуемся законом Кулона

f = e²z/4πεr²,

где, e-заряд электрона;
  z = 26 - число электронов в атоме железа (считая, что все они в среднем одинаково участвуют во взаимодействии);
  ε - электрическая постоянная вакуума 8,85* 10¹² Кул²/Нм²;
 r = 10^-10 + 1,56*10^-10 = 2,56*10^-10 м - расстояние между центрами взаимодействия всех электронов соседних атома, равное расстоянию между атомами + и размер атома железа.
   Легко  получить удельную компенсирующую электрическую силу

k₁ =df/dr = -2ze²/4πεr³.

Поскольку k = k₁, найдём значение заряда электрона

e =√k4πεr³/2z,

  что даёт

e ≈1,73*10^-19  Кул.

   Отличие от справочного значения  10%!
  Вывод.
   Простой, совершенно не затратный, гаражный опыт позволил измерить фундаментальную физическую константу – заряд электрона, тем самым доказав электрическую природу законов Гука и Кулона и  жёсткую связь механики с  электромагнетизмом на микроуровне.

Электро-магнетизм особыми опытами и доказвать излишне - достаточно наэлектризованную любым способом и любым потенциалом расчёску или любой другой диэлектрик поднести к простому туристическому компасу с любой стороны, чтобы убедиться - это одно и тоже. Причём в промежуточных субстанциях   это проявление самой природы материи время абсолютно не нуждается, в силу своей непрерывности.

И оставьте в покое все ваши справочники, именно для оболванивания таких вот верующих в дискретность строения вещества и прочую ещё средневековую ахинею они и стряпались - издавались массовыми тиражами.

Впрочем вера - дело добровольное, только навязывать её насильно - здесь и вопросы к насильнику возникают совсем нешуточные. 

[Олег Владимирович Лавринович]

Электро-магнетизм особыми опытами и доказвать излишне - достаточно наэлектризованную любым способом и любым потенциалом расчёску или любой другой диэлектрик поднести к простому туристическому компасу с любой стороны, чтобы убедиться - это одно и тоже. Причём в промежуточных субстанциях   это проявление самой природы материи время абсолютно не нуждается, в силу своей непрерывности.

И оставьте в покое все ваши справочники, именно для оболванивания таких вот верующих в дискретность строения вещества и прочую ещё средневековую ахинею они и стряпались - издавались массовыми тиражами.

Впрочем вера - дело добровольное, только навязывать её насильно - здесь и вопросы к насильнику возникают совсем нешуточные. 

Если бы ты сопровождал свои посты хотя бы   такими расчетами...

[Олег Владимирович Лавринович]

   В работе  http://samlib.ru/editors/d/doroshew/prmag.shtml я привёл описание опыта, показывающего, что механическая упругость тел имеет электрическую природу.
   Здесь приведу ещё один  простой опыт, доказывающий, что основа механики - электромагнетизм.
   Для этого воспользуюсь динамометром, который я когда то собрал для эксперимента, подтверждающего закон сохранения импульса  http://samlib.ru/editors/d/doroshew/imp.shtml (Рис.2). Пружина этого динамометра при нагрузке в  p = 30Н  растягивалась на l = 36 мм и коэффициент упругости k составлял 
k = p/l =  833 Н/м.   По физическому смыслу k представляет удельную силу, приложенную к любой единице длинны пружины, вплоть до атомарных размеров, что подтверждается записью закона Гука в относительных величинах   https://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/81926/Гука .
  Силу, приложенную к динамометру, компенсирует электрическая сила f взаимодействия электронов атомов железа пружины (их в ней 99,5%) , поэтому воспользуемся законом Кулона
f = e²z/4πεr²,где, e-заряд электрона;
  z = 26 - число электронов в атоме железа (считая, что все они в среднем одинаково участвуют во взаимодействии);
  ε - электрическая постоянная вакуума 8,85* 10¹² Кул²/Нм²;
 r = 10^-10 + 1,56*10^-10 = 2,56*10^-10 м - расстояние между центрами взаимодействия всех электронов соседних атома, равное расстоянию между атомами + и размер атома железа.
   Легко  получить удельную компенсирующую электрическую силу
k₁ =df/dr = -2ze²/4πεr³.Поскольку k = k₁, найдём значение заряда электрона
e =√k4πεr³/2z,  что даёт
e ≈1,73*10^-19  Кул.   Отличие от справочного значения  10%!
  Вывод.
   Простой, совершенно не затратный, гаражный опыт позволил измерить фундаментальную физическую константу – заряд электрона, тем самым доказав электрическую природу законов Гука и Кулона и  жёсткую связь механики с  электромагнетизмом на микроуровне.

Круто, но требует развернутых пояснений.
А сколько электронов (атомов) в среднем  приходится на один поперечный срез пружины.длиной в один атом? Ведь именно к этму количеству относится k_1, а не к одиночному атому с z зарядами .
В поперечном срезе пружины 90% железа нет ,  спираль ,  пуста(воздух)  внутри. Поэтому, лихо переходить от средних показателей к одному атому , не  корректно. 

[ival]

Если бы ты сопровождал свои посты  такими расчетами...

А ты добавь сюда свои, - ведь для компании к электрону просто необходим магнитон со всеми его как-бы свойствами их неразлучности. Ваша наука эту возможность прохлопала мимо ушей, заполняй пространство пока оно ещё никем не занято. Кстати тянет на нобеля, если не на большее.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD - любуйся сам, ни массы ни физических размеров, ни заряда. И весь этот бред из дурдома "науки" имеет наглость именоваться  элементарной чатицей вещества? И что же - из всего  вот этого  как-бы вещества и мы сами вот так вот и состоим? Из дурости представлений о ни о чём просто шайки сумасшедших?

[Олег Владимирович Лавринович]

А ты добавь сюда свои, - ведь для компании к электрону просто необходим магнитон со всеми его как-бы свойствами их неразлучности. Ваша наука эту возможность прохлопала мимо ушей, заполняй пространство пока оно ещё никем не занято. Кстати тянет на нобеля, если не на большее.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD - любуйся сам, ни массы ни физических размеров, ни заряда. И весь этот бред из дурдома "науки" имеет наглость именоваться  элементарной чатицей вещества? И что же - из всего  вот этого  как-бы вещества и мы сами вот так вот и состоим? Из дурости представлений о ни о чём просто шайки сумасшедших?

Что ты в этом понимаешь? Если ты обосновать два градуса луча зрения телескопа  опережения солнца не можешь обосновать.

[VPD]

Круто, но требует развернутых пояснений.
А сколько электронов (атомов) в среднем  приходится на один поперечный срез пружины.длиной в один атом? Ведь именно к этму количеству относится k_1, а не к одиночному атому с z зарядами .

    Спасибо за ответ.
    Значение k (сила/деформация) не  зависит, ни от величины объёма, ни от числа электронов и постоянна во всём объёме пружины.  Так, что k можно отнести к любому количеству атомов. Я для простоты расчёта отнёс к паре  атомов. Для конечного результата ничего не изменится, если отнести к другому  их числу. Посмотрите на дифференциальную запись закона Гука.

В поперечном срезе пружины 90% железа нет ,  спираль ,  пуста(воздух)  внутри. Поэтому, лихо переходить от средних показателей к одному атому , не  корректно.

  Пустота - не "работает". Поэтому её и нет в расчётах.
  Все силы сосредоточены в металле.
  Пружиной можно считать любой упругий кусочек материала, и он может быть вовсе без просветов и полостей.
  Навитая пружина взята, как простой пример.
  Можно взять рессору, резинку и др. Все приведённые выше рассуждения не изменятся.
 

[Олег Владимирович Лавринович]

Я для простоты расчёта отнёс к паре  атомов. Для конечного результата ничего не изменится, если отнести к другому  их числу. Посмотрите на дифференциальную запись закона Гука.

Да. Но.. к , это линейный коэффициент, ему безразличет и материал и прочие тонкости. Пружина или кусок металла растягивается вдоль, но участвуют все атомы в сечении. Их можно посчитать из числа Авогадро для конкретного объема конкретного материала .  То есть, удельную силу на 10 ангстремовской длине создают N в сеченииатомов , и эту удельную по длине силу имхо следует разбить на эти N. А уж из полученной удельно атомной находить силу приходящуюся на 1 атом и потом делить на зет. Находя среднюю, для электрона. Но сам факт приложения калькулятора к таким явлениям мне нравится.
По крайней мере, есть о чем размышлять. 

[Олег Владимирович Лавринович]

Пружиной можно считать любой упругий кусочек материала, и он может быть вовсе без просветов и полостей.

Так точно! Тогда и К на растяжение надо брать из справочника. Уж для стал-железа эти данные достаточно точны и имеются  в изобилии.

[VPD]

Да. Но.. к , это линейный коэффициент, ему безразличет и материал и прочие тонкости. Пружина или кусок металла растягивается вдоль, но участвуют все атомы в сечении. Их можно посчитать из числа Авогадро для конкретного объема конкретного материала .  То есть, удельную силу на 10 ангстремовской длине создают N в сеченииатомов , и эту удельную по длине силу имхо следует разбить на эти N. А уж из полученной удельно атомной находить силу приходящуюся на 1 атом и потом делить на зет. Находя среднюю, для электрона. Но сам факт приложения калькулятора к таким явлениям мне нравится.
По крайней мере, есть о чем размышлять.

     Я то же начал так рассуждать, но, оказалось, что этого всего делать не надо.
  В коэффициенте k сила нормирована для любого  объёма и размера.
  Вчитайтесь в закон Гука.
  Вообще, вам спасибо, ибо вы, пока, один мой вдумчивый и адекватный читатель.

[ival]

    Спасибо за ответ.
    Значение k (сила/деформация) не  зависит, ни от величины объёма, ни от числа электронов и постоянна во всём объёме пружины.  Так, что k можно отнести к любому количеству атомов. Я для простоты расчёта отнёс к паре  атомов. Для конечного результата ничего не изменится, если отнести к другому  их числу. Посмотрите на дифференциальную запись закона Гука.  Пустота - не "работает". Поэтому её и нет в расчётах.
  Все силы сосредоточены в металле.
  Пружиной можно считать любой упругий кусочек материала, и он может быть вовсе без просветов и полостей.
  Навитая пружина взята, как простой пример.
  Можно взять рессору, резинку и др. Все приведённые выше рассуждения не изменятся.

Оталась сущая мелочь, извлечь из всех этих ваших упругостей частицу совершенно эквивалентную и абсолютно равноценную электрону. Для полного равновесия электромагнетизма  как такового  вообще, чтобы дважды не вставать. И заодно описать эту всю частицу  вещества магнетон кучей формул, а лучше и фото-снимками с близких дистанций чтобы асякие тут Лавриновичи хоть как-то угомонились.

[VPD]

Так точно! Тогда и К на растяжение надо брать из справочника. Уж для стал-железа эти данные достаточно точны и имеются  в изобилии.

  Можно.
  Кто ж мешает.
  Я делал свой конкретный экспериент.  Полученные мной данные о величине k укладываются в диапазон справочных значений для  стальных пружин.
 Однако есть пружины у которых есть поворот металла относительно оси приложения силы, а вот здесь сила Кулона уже не целиком компенсирует силу деформации и следует брать проекцию этой силы на  направление "сжатие-растяжение".
  Поэтому у меня взята пружина с достаточно большим диаметром. Как оказалось,  у неё практически нет поворота материала. Если и есть, то очень не большой, что , возможно, и дало погрешность измерения заряда в меньшую сторону.

[VPD]

Оталась сущая мелочь, извлечь из всех этих ваших упругостей частицу совершенно эквивалентную и абсолютно равноценную электрону. Для полного равновесия электромагнетизма  как такового  вообще, чтобы дважды не вставать. И заодно описать эту всю частицу  вещества магнетон кучей формул, а лучше и фото-снимками с близких дистанций чтобы асякие тут Лавриновичи хоть как-то угомонились.

  Ваша идея, вот и ищите сами "свою частицу".
  Я лично считаю эту вашу  "частицу" - бредом.
  Производите е свой поиск в своей, отдельной теме. Пожалуйста.
   Моя тема здесь о том, что механика в своей основе - электромагнетизм.

[Олег Владимирович Лавринович]

У меня получилось число атомов в сечении струны из железа сечением 1мм2  8,35714E+12шт при разрывной прочности нитей железа 1300Н/мм2, сила взаимодействия атома с атомом  соседнего слоя 1,56E-10 Ньютон. Вот теперь можно переходить к Z, электронам. 1,56Е-10/26=5,98E-12(Н) вот с такой силой, если можно ее отождествлять с электростатической силой между протоном и электроном должны они взаимодействовать в предельном случае  разрыва образца проволоки. Дальше, по закону Кулона или из справочника.

[VPD]

У меня получилось число атомов в сечении струны из железа сечением 1мм2  8,35714E+12шт при разрывной прочности нитей железа 1300Н/мм2, сила взаимодействия атома с атомом  соседнего слоя 1,56E-10 Ньютон. Вот теперь можно переходить к Z, электронам. 1,56Е-10/26=5,98E-12(Н) вот с такой силой, если можно ее отождествлять с электростатической силой между протоном и электроном должны они взаимодействовать в предельном случае  разрыва образца проволоки. Дальше, по закону Кулона или из справочника.

Вот и посчитайте.
  Я уже посчитал: см. мой первый пост.

[Олег Владимирович Лавринович]

Вот и посчитайте.
  Я уже посчитал: см. мой первый пост.

Отвлекают, сорри. Чуть позже

[Олег Владимирович Лавринович]

f = e2z/4πεr2

1,28E-19Н.  Электростатическая сила ,притягивающая электрон к протону  по Вашей (твоей) формуле. А  по моим оценкам
 5,98E-12Н разница в 6,5  порядков смущает. Может, там другой вид взаимодействия между структурами?

[VPD]

1,28E-19Н.  Электростатическая сила ,притягивающая электрон к протону  по Вашей (твоей) формуле. А  по моим оценкам
 5,98E-12Н разница в 6,5  порядков смущает. Может, там другой вид взаимодействия между структурами?

  У меня не только порядок "схвачен", но и две значащие цифры.
   Похоже, что мой подход верее вашего?
   

[Олег Владимирович Лавринович]

Дано: r (расстояние между электроном и протоном атоме водорода (атом водорода содержит 1 электрон и 1 протон)) = 0,5 * 10-8 см (0,5 * 10-10 м).

Справочные данные: q1 (заряд протона) = -q2 (заряд электрона) = е = 1,6 * 10-19 Кл; k (коэффициент пропорциональности) = 9 * 109 Н*м2/Кл2.

Силу взаимодействия электрона с ядром в атоме водорода определим с помощью закона Кулона: F = k * q1 * q2 / r2 = k * е2 / r2.

Вычисление: F = 9 * 109 * (1,6 * 10-19)2 / (0,5 * 10-10)2 = 92,16 * 10-9 Н (92,16 нН).

[Олег Владимирович Лавринович]

  У меня не только порядок "схвачен", но и две значащие цифры.
   Похоже, что мой подход верее вашего?
   

Все может быть. Надо сравнивать и далее. Поскольку и у Вас и у меня есть достаточно вольные предположения, поэтому о значащих цифрах надо с осторожностью. Вот нашел другую оценку действующих эл ст сил в атоме. По мне ,они огромны, для таких мелких объектов.