powrót

"ładunek elementarny"

"Ładunek w [CGS] i [MKS] systemie miar (główny temat!).

Stawiamy pytania wszechświatowi i otrzymujemy także odpowiedzi. Odpowiedzi te bardzo często nie są odpowiedziami na postawione pytania. Muszę to przedstawić na poniższych przykładach.
Dziecko zaczyna właśnie mówić i zypytano je, ile masz lat.
Dziecko opowiada „2 kilogramów!“
Moje rozważania poniżej dotyczą pytań postawionych Wszechświatowi przez pierwszych odkrywców oddziaływań elektromagnetycznych, pracujących bez dużych modeli teoretycznych i skąplikowanych równań i odkrywających prawa przyrody przy pomcy prostych doświadczeń.

Na początku tych badań przypisano ładunkowi jednostkę, która składała się tylko z tych nam trzech już od bardzo dawna znanych jednostek. Są nimi centynmetr, gram, sekunda, których kombinacja została przyjęta jako jednostka ładunku elektrycznego (ESU - electrostatic unit, po polsku jednostka ładunku elektrycznego j.ł.e.) Podniesiona do kwadratu daje:

ESU,j.ł.e.“
border=

Jest to nic innego jak jednostka siły w [CGS] a więc dyna, pomnożona przez cm2. Znany nam badacz Herr Charles Augustin de Coulomb musiał według mnie ten wymiar, jak powyżej, używać do pomiarów ładunku elektrycznego w roku 1785 i tym samym ustalił wartość ładunku elektrycznego w tej właśnie jednostce a więc w układzie [CGS] jednostek. Jego równanie robocze na określenie siły elektrostatycznej pomiędzy ładunkami podpatrzył od znanego mu równania na siły grawitacji. Millikan, który znacznie później dowiódł, że istnieje ładunek minimalny, który obecnie nazywamy ładunkiem elementarnym , otrzymał inną wartość od tej jaką znamy dzisiaj, ponieważ użył, podobnie jak Coulomb, równanie przedstawione poniżej:
F = Q2 / R2
Ładunek elementarny został poraz pierwszy dokładnie wyznaczony w 1910 roku przez Roberta Andrews Millikana. Jak się to odbyło pokazuje poniższa strona:
Eksperyment Millikana
W układzie jednostek [CGS] wartość ładunku elementarnego wynosi 4,803204272 10-10 (dyn cm2)1/2 [ESU] lub [j.ł.e.], co poniżej obliczyłem.
Q2 = 2,307077128 10-19 dyn cm2
A więc
Q = 4,803204272 10-10 (dyn cm2)1/2 [ESU] lub [j.ł.e.]
Daremne jest poszukiwanie w oficjalnych źródłach w internecie tej wartości Q ładunku elementarnego w układzie jednostek [CGS],
pomimo, że wielkość ta znajduje się w wielu publikacjach książkowych z fizyki. Wartosci tej nie znajduję w Wikipedii we Francji w Wielkiej Brytanii czy w Niemczech. Dziasiaj nazywamy jednostkę ładunku elektrycznego Coulombem [C] a nazwa układu jednostek miar została rozszerzona o literę A Amper [MKSA] gdzie (A = C / s). To rozszerzenie jest przypuszczalnie błędem, ponieważ związek tej nowej jednostek ładunku z układem jednostek miar [MKS] nie jest już taki oczywisty. Ta jednostka nie ma widocznego związku z jedynymi nam znanymi jednostkami jakimi są metr, kilogram i sekunda. Definicja jednego Ampera (proszę spojrzeć na powyższą stronę) nie jest dokładna, ponieważ nie istnieją neskończenie długie przewody elektryczne, które musiałyby się znajdować jeszcze w próżni. Wcześniejsze liczbowe waniki doświadczeneń z elektryczności były przedstawiane w układzie miar [CGS]. Fizycy z tamtych czasów mierzyli siłę w Dynach a więc w (g cm / s2) i wynosiła ona 2 dyn, kiedy to w dwóch odległych na 1 cm przewodach elektrycznych płynął prąd o natężeniu 1 Ampera. Wyniki tych pierwszych doświadczeń zostały przeliczone na nowy system jednostek miar [MKS] i teraz z siłą 2 10-7 N przyciągają się lub odpychają się z odległości 1 m (100 cm) dwa przewody z prądem, jeżeli w tych przewodach płynie prąd o natężeniu 1 Ampera. Mam nadzieję, że ta nowa definicja 1 A została potwierdzona także eksperymentalnie … Odległość 1 cm w pierwszych experymentach i odległość 1 m w nowej definicji Ampera stanowią bardzo dużą różnicę. To równanie może przecież na tych dużych odległościach zawieść. Długość przewodów elektrycznych musi przecież z kilku metrów we wcześniejszych experymentach na kilkaset metrów w dzisiejszych eperymentach wzrosnąć, aby przewody te mogłyby być uważane jako nieskończenie długie. Jak było z tymi pierwszymi eperymantami dokładnie nie wiem, bo mogę tylko to powtarzać, co było napisane w podręcznikach szkolnych. Nie mogę bowiem korzystać jako przeciętny mieszkaniec naszej planety z orginalnych prac tych myślicieli, gdyż dostęp do tych prac jest dla mnie zbyt kosztowny (film „In Time“) i musiałbym za ten dostęp zapłacić. Pracownicy naukowi dużych firm jak np. uniwersytety i inne szkoły wyższe mają ten dostęp do prac originalnych, pomimo, że sami za niego nie muszą płacić. Opłaty za ten dostęp płacą te firmy, jeżeli mają na to wystarczające fundusze... Wydaje mi się, że nadal znajduję się w starym Egipcie, gdzie tylko duchowni mogli posiadać pełną wiedzę i mieli do niej pełny dostęp. W dzisiejszych czasach dostęp do informacji a więc do wiedzy blokuje się skutecznie poprzez opłaty w walutach światowych. Wolna enzyklopedia, Wikipedia, przedstawia wyniki pracy Millikana pod następującym andresem:
https://pl.wikipedia.org/wiki/Eksperyment_Millikana
Na początku badań nad elektrycznością nie znano jednostki ładunku 1 C (Coulomb). Pierwsze równania na siłę elektryczną pomiędzy ładunkami (siłę Coulomba) nie wyglądały tak, jak nam się je teraz przedstawia.Pod poniższym adresem (Prowo Coulomba), pod kórym nie ma żadenj informacji historycznej, nie można dowiedzieć się, że pierwsze experymentalne wyniki badań były przedstawiane w układzie miar [CGS] i że wzory wyglądały też inaczej.
https://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_Coulomba Powinno się nadal, przynajmniej w fizyce teoretycznej, używać tę starą formę jednostki ładunku elektrycznego, wynika ona bowiem także z mojego równania na siłę i daje szersze możliwości prowadzenia myśli i badań w innych kierunkach. Z mojego równania na siłę przedstawionego na poniższej stronie http://meinuniversum.de/pl/ wynika, że kwadrat jednostki ładunku ma następujący wymiar:

ESU,j.ł.e.

Podobnie jak w układzie [CGS] i tutaj mam do czynienia z iloczynem jednostki siły w [MKS] a więc Newton (N) i kwadratu jednostki odległości m2 Prosty przelicznik pozwala te jednostki używać zammiennie.
Nm2 = 109 dyn cm2
Poniższe równanie pozwala wyliczyć wartość kwadratu ładunku elementarnego w Nm2 a więc tak, jak byłby on liczony z pierwszego historycznego równania z roku 1875, gdyby Coulomb używał układu jednostek [MKS].
Q2 = ke2 = 8,987551788 109 (1,602176487 10-19)2 = 2,307077128 10-28 Nm2
Ładunek elementarny w układzie [MKS] wynosi więc:
Q = 1,518906557 10-14 (Nm2)1/2
Od roku 1964 wiemy (niektórzy z nas..), że we Wszechświecie występuje promieniowanie mikrofalowe nazywane promieniowaniem reliktowym. Nazywane jest ono także promieniowaniem tła i opisano je w Wikipedi. Opisując to promieniowanie unika się liczb związanych z jego mocą, natężeniem lub gęstością energii. W zamian za to przedstawia się lakonicznie liczbę, z którą normalny człowiek nie jest w stanie nic zrobić. Liczbą tą jest temperatura tego promieniowania, wynosząca wegług najnowszych pomiarów 2.725 stopni Kelvina. Dodaje się przy tym, że chodzi o porównanie z temperaturą ciała doskonale czarnego, o którym też tylko nieliczni mają pojęcie. Dla mnie wygląda to na zatajanie liczb związanych z tym promieniowaniem. Tak jakby liczby te zagrażały czyjejś exystencji lub czyimś finansowym interesom... Z prawa Stefana-Bolzmanna można obliczyć gęstość energii promieniowania tła, ale w literaturze trzeba by było długo tej wartości szukać i mianowicie jej się nie znajdzie. Dlaczego w dobie kryzysu energetycznego na początku dwudziestego pierwszego wieku nikt nie podał określonej wartości energii tego promieniowania jako liczby wynikającej z pomiarów lub obliczeń. Poniżej przedstawię na ten temat moją teorię ale najpierw dokonam tych obliczeń. Na poniższej stronie obliczyłem wartość przepływu energii i gęstość energii dla tego promieniowania reliktowego. Wegług moich obliczeń gęstość energii wypromieniowywana przez punktowe ciało doskonale czarne o temperaturze 2,725 st. Kelvina wynosi:

Et = 1,561914438 10-14 J/ m3

Tę liczbę porównuję z liczbą otrzymaną przez Millikana jako wynik pomiaru ładunku elementranego, jeżeli zastosowałby on pierwszy wzór na siłę elektrostatyczną i obliczenia wykonywałby w układzie jednostek [MKS].

Q = 1,518906557 10-14 (Nm2)1/2

Pytam się w takim razie, co właściwie wyznaczył w roku 1910 Millikan?

Jest to przypadek, że obie te liczby Et i Q są sobie prawie równe.
Wygląda na to, że w tym experymencie Millikana została zmierzona gęstość promieniowania mikrofalowego tła rozpraszonego przez elektron. Tej liczbie została przypisana inna jednostka miary, która wynika (z przyjętego modelu) ze wzoru na siłę elektrostatyczną, czyli Coulomba. Coulomb przjął, że siły elektrostatyczne można obliczyć przy pomocy tymczasowego równania roboczego, które to przypominałoby znane mu równanie na siłę grawitacji. Doświadczalnie stwierdzono jednak, że siły elektrostatyczne nie zależą od masy i wprowadzono nowe określenie tzw. ładunku elektrycznego. Coulomb chciał pomierzyć siły elektrostatyczne, które działają na naładowane ciała, co mu się też udało. Coulomb nie miał wtedy pojęcia o tym a i również Millikan, znacznie później, że występuje ścisły związek pomiędzy promieniowaniem tła a siłami elektrostatycznymi, ponieważ dopiero w dniu 1.07.2015 udało mi się to, jak wyżej opisano, dowieść. Uwzględniając powyższe przemyślenia pozwoliłem sobie na przedstawienie nowego równania tymczasowego na siły elektrostatyczne.

Nowe równanie tymczasowe na siłę Coulomba

Równanie nr. 7

Gdzie:
D – podobnie jak G w równaniu na siłę grawitacji jest to stała proporcjonalności, której wartość powina być określona w doświadczeniach
IH- jest gęstością energii promieniowania reliktowego w J/m3 lub w N/m2
R – odległość pomiędzy oboma naładowanymi ciałymi w m.
n1 - Liczba ładunków elementarnych w ciale pierwszym
n2 - Liczba ładunków elementarnych w ciale drugim.
Wielkość D jest łatwo wyliczalna, ponieważ potrafimy obliczyć siłę oddziaływania pomiędzy dwoma ładunkami elementarnymi. Stała D ma wartość 1 i wymiar [m6/N]
D = 1 m6/N
Z dużym prawdopodobieństwem siły elektrostatyczne wynikają z obecności promieniowania reliktowego i są ściśle związane z jego rozpraszaniem na cząstkach elementarnych i atomach materii. Tym samym udowodniłem też, że nie ma żadnego sensu, liczenie gęstości energii w zerze a więc gdy R dąży do zera. Nie możemy otrzymać nigdy w naszych dowolnych obliczeniach nieskończoności, ponieważ gęstość energii promieniowania elektromagnetycznego ( tu chodzi o promieniowanie reliktowe) nie może mieć nieskończonej wartości, dlatego moje równanie nr. 7 jest jeszcze błędne. Prowadzi ono, podobnie jak równanie na siłę grawitacji, do nieskończoności, kiedy R dąży do zera, czego nie można pogodzić z zasadą zachowania energii. Aby je poprawić i uściślić muszę dokładniej przebadać rozpraszanie fal promieniowania mikrofalowego tła. Na to potrzebuję jednakże trochę czasu...