Хүүхдэд Зориулсан Электроник

Ижил цэнэгүүд түлхэлцэнэ, эсрэг цэнэгүүд таталцдагыг бид мэднэ. Тэгвэл ижил цэнэгтэй хоёр бие чухамдаа ямар хүчээр бие биеээ түлхэх болоо? Тэдний хоорондын зай хир байх бол гэдэг нь сонирхол татах нь гарцаагүй. Ер нь цэнэгтэй биесийн таталцах, түлхэлцэх хүч нь юунаас хамаардаг вэ?
Энэхүү хүчийг тооцоолох арга буюу томъёог францын физикч Чарльз Колумб 1785 онд анх олжээ. Таталцах эсвэл түлхэлцэх хүчийг ерөнхийд нь латин ‘F’ үсгээр тэмдэглэж заншжээ.

Өмнөх сэдвүүдээр бид дараах ойлголтуудыг судаллаа:

• Цахилгаан цэнэгийн үндсэн хууль; 
• Цэнэгтэй биесийн харилцан үйлчлэлийн туршилт; 
• Цэнэгийг харьцуулах цэг ба туйл; 
• Цахилгаан гүйдлийн үүсгүүрүүд.

• Ижил цэнэгүүд түлхэлцэнэ, эсрэг цэнэгүүд таталцана; 
• Хасах туйл нь нэмэх туйлаасаа илүү олон электронтой; 
• Ө.х нэмэх туйл нь хасах туйлаасаа цөөн электронтой; 
• Цахилгаан эрчим хүчийг атом дахь электроны тоон тэнцвэрийг алдагдуулан гарган авдаг.

Атомын цэнэгийн тэнцвэржилт алдагдвал цахилгаан гүйдэл хүч үүсдэг. Өөрөөр хэлбэл цэнэг нь саармаг буюу цэнэггүй атомын электроныг нь салган авах эсвэл атомд электрон нэмбэл цэнэгийн тэнцвэр алдагддаг. Үүнийг олон аргаар хийж болно:

     1. Дулаанаар – жишээ нь дулаан хүйтний ялгааг цахилгаан гүйдэл болгоод уг гүйдлээ      ашиглан халуун хүйтнийг хэмждэг хэмжүүр байдаг.
     2. Соронзоор – соронзонтой эргэх бултай хөдөлгүүр
     3. Химийн аргаар – хуруу зай
     4. Механикаар– түлшээр ажилладаг цахилгаан үүсгүүр
     5. Гэрлээр – нарны эрчим хүчний хавтан
     6. Үрэлтээр – чичирхийллийн эрчим сарнилын төхөөрөмж...

Биеийн тухайн нэг цэг дээр ямар цэнэг байгааг тодорхойлохын тулд танд харьцуулан үзэх өөр нэг цэг байх хэрэгтэй. Харьцуулж буй цэг дээрх цэнэгээс хамааран тухайн цэгийн цэнэгийг нэмэх эсвэл хасах гэж тодорхойлдог.

Эсрэг тэсрэг зүйлс бие биедээ татагддаг гэдэг үг сонссон уу? Тийм бол баяр хүргэе. Та нар цахилгаан цэнэгийн тухай үндсэн хуулийг мэддэг болж таарлаа. Өөрөөр хэлбэл цахилгаан цэнэгийн энэ хууль нь “Эсрэг цэнэгүүд таталцана, ижил цэнэгүүд түлхэлцэнэ” юм.

Байгаль дээрх биесүүд ихэнхдээ ямар нэгэн цэнэггүй саармаг төлөвт байдаг. Өөрөөр хэлбэл бие дэх электрон, протоны тоо тэнцүү байна гэсэн үг. Тиймээс туршилтын өмнө таны үс болоод бөмбөлөг цэнэггүй, саармаг байжээ. Харин бөмбөлөгийг үсэнд үрсэнээр үс тань хэсэг электроноо бөмбөлөгөнд алдсан байна. Саармаг буюу цэнэггүй байсан бие хасах цэнэгтэй хэсэг электроноо алдчихаар нэмэх цэнэгийн хэмжээ нь дийлж таны үс нэмэх цэнэгтэй болжээ. Үүнтэй төстэйгөөр хэсэг электрон өөртөө нэмж авсан бөмбөлөг нь хасах цэнэгтэй болсон ажээ. Эсрэг цэнэгүүд таталцах хуулиар нэмэх цэнэгтэй үс, хасах цэнэгтэй бөмбөлөг хоёр бие биедээ татагдсан байна.

Одоогоор бид цахилгаан цэнэгийн хуулийн зөвхөн эсрэг цэнэгүүд таталцдаг хэсгийг нь л туршилтаар баталлаа. Одоо ижил цэнэгүүд түлхэлцэх хэсгийг баталъя.
     1. 2 бөмбөлөг үлээж амсрыг нь боо
     2. 2 бөмбөлөгөө нарийн утсаар нэг саваа модноос уя
     3. 2 бөмбөлөгөө толгойтой үсэндээ сайтар үр
Ингээд бөмбөлөгүүдээ сул тавьбал тэд бие биеэ түлхэхийг харах болно. (Зураг 7)

Зураг 7. Ижил цэнэгтэй хоёр бөмбөлөг 

Учир нь үрэлтийн үр дүнд бөмбөлөгүүд өмнөх туршилтын адил үснээс электронууд авсан тул хасах цэнэгтэй болно. Бөмбөлөгүүд хоёул ижил хасах цэнэгтэй болсон тул хоорондоо түлхэлцжээ. Та эдгээр туршилтуудаа улам баяжуулан ундааны лааз, байрны хана зэргийг оролцуулан хийж үзээрэй.

Өмнөх сэдвүүдээр бид дараах ойлголтуудыг судаллаа:

• Электроник гэдэг нь электроны хөдөлгөөнийг чиглүүлэн залахтай холбоотой асуудлуудыг судалдаг шинжлэх ухаан; 
• Атом нь электрон, протон, нейтрон гэгдэх жижиг бөөмсөөс тогтдог; 
• Электрон нь хасах, протон нь нэмэх цэнэгтэй ба харин нейтрон нь цэнэггүй;
...
• Электрон нь атомын цөмөө тойрон олон давхарга үүсгэн эргэлдэж байдаг; 
• Дамжуулагчидийн атомын гадна давхаргад 3 болон түүнээс цөөн электрон байдаг;
• Дамжуулагчид цахилгаан гүйдлийг сайн нэвтрүүлнэ; 
• Хагас дамжуулагчидийн атомын гадна давхаргад 4 электрон байдаг; 
• Хагас дамжуулагчид цахилгаан гүйдлийг орчны нөхцөлөөс хамааруулан нэвтрүүлнэ; Тусгаарлагчидын атомын гадна давхаргад 5 болон түүнээс олон электрон байдаг;
• Тусгаарлагчид цахилгаан гүйдлийг нэвтрүүлэхгүй.

Гадна давхаргадаа 3 болон түүнээс цөөн электронтой атом нь тэдгээр гадаад электронуудаа амархан алддаг шинж чанартай байдаг. Алдагдсан электронууд нэг бол өөр атомд нэгдэнэ, үгүй бол сул электрон болон ‘тэнэж’ явдаг. Сул электрон нь цахилгаан гүйдэл гүйх эх сурвалж билээ....

Зураг 4. Цахилгаан дамжуулагч, хагас дамжуулагч, тусгаарлагчид

Электрон нь цөмөө тойрон хэд, хэдэн давхарга болон эргэдэг.

Алтны атомын гадна давхаргад нь 1 электрон байна. Харин олон тооны протон, нейтроноос бүрдэх атомын цөмийг дүрслэхдээ хялбарчлан ганц том дугуйгаар орлуулан зуржээ.

Зураг 3б. Арсенийн атомын цөмийг тойрон эргэх электроны давхаргууд.

Мөн 3б дугаар зураг дээрх Арсени гэдэг бодисын электроны хамгийн гадна талын давхаргад 5 электрон байна. Цөмийг нь бас ганц саарал дугуйгаар төлөөлүүлэн зурсан байна. Энэ мэтчилэн өөр өөр бодисийн атомууд гадна давхаргадаа өөр өөр тооны электронтой байдаг. Гэхдээ гадна давхаргын электроны тоо хэзээ ч 8-аас хэтэрдэггүй.

Бөөмс нь цэнэг гэгдэх онцгой нэгэн шинж чанартай байдаг. Электрон нь хасах, протон нь нэмэх цэнэгтэй байдаг. Харин нейтрон нь цэнэггүй юм. Математикт -1 ба +1 гэсэн 2 тооны нийлбэр нь 0 болдог шиг электрон, протоны цэнэгүүд нь бие биеэ саармагжуулж байдаг. Атомд байгаа электрон, протоны тоо тэнцүү бол цэнэгүүд нь саармагжаад уг атом цэнэггүй болно. ...