Элементарны электрычны зарад

**Элементарны электрычны зарад** — фундаментальная фізічная пастаянная, мінімальная порцыя (квант) электрычнага зарада. Роўны прыблізна 1,602176565(35)·10−19 Кл  ў Міжнароднай сістэме адзінак (СІ) (4,803529695(105)·10−10 адз. СГСЭ ў сістэме СГС). Цесна звязаны з пастаяннай тонкай структуры, якая апісвае электрамагнітнае ўзаемадзеянне.

## Квантаванне электрычнага зарада 
*Любы назіраны ў эксперыменце электрычны зарад заўсёды кратны элементарнаму* — такое меркаванне было выказана Б. Франклінам у 1752 годзе і ў далейшым неаднаразова правяралася эксперыментальна. Упершыню элементарны зарад быў эксперыментальна вымераны Мілікенам ў 1910 годзе. Сёння значэнне NA можа быць вызначана з вельмі высокай дакладнасцю з выкарыстаннем вельмі чыстых крышталёў (як правіла — крышталёў крэмнію) шляхам вымярэння адлегласці паміж атамамі з выкарыстаннем дыфракцыі рэнтгенаўскіх прамянёў; ці іншым спосабам, з дакладным вымярэннем шчыльнасці крышталя. Адсюль можна знайсці масу (*m*) аднаго атама, а так як малярная маса (*M*) вядомая, лік атамаў у малекуле можна разлічыць так: *NA=M/m*.

Велічыня *F* можа быць вымерана непасрэдна з дапамогай . Законы электролізу Фарадэя вызначаюць колькасныя суадносіны, заснаваныя на электрахімічных даследаваннях, апублікаваных Майклам Фарадэем ў 1834 годзе. У эксперыменце электролізу існуе ўзаемна-адназначная адпаведнасць паміж колькасцю электронаў, якія праходзяць паміж анодам і катодам, і колькасцю іонаў, якія аселі на пласціне электрода. Вымяраючы змены масы анода і катода, а таксама агульны зарад, які праходзіць праз электраліт (які можа быць вымераны як інтэграл па часе ад электрычнага току), а таксама ўлічваючы малярныя масы іонаў, можна вывесці *F*.

Абмежаванні на дакладнасць метаду заключаюцца ў вымярэнні *F*. Найлепшыя эксперыментальныя значэнні маюць адносную хібнасць 1,6 праміле, што прыкладна ў трыццаць разоў больш, чым у іншых сучасных метадах вымярэння і разліку элементарнага зарада.

### Вопыт Мілікена 
Вядомы вопыт па вымярэнні зарада электрона *e*. Маленькая кропля алею ў электрычным полі будзе рухацца з такой скорасцю, што будуць скампенсаваныя сілы цяжару, сілы Стокса (вытворнай ад вязкасці паветра) і электрычныя сілы адштурхвання. Сілы цяжару і Стокса могуць быць разлічаны зыходзячы з памеру і скорасці падзення кроплі, адкуль могуць быць вызначаны і электрычныя сілы. Паколькі электрычныя сілы, у сваю чаргу, з’яўляюцца здабыткам электрычнага зарада і вядомага электрычнага поля, электрычны зарад кроплі алею можа быць дакладна вылічаны. Вымярэнне зарадаў розных кропель алею паказвае, што зарады з’яўляюцца цэлымі кратнымі адной невялікай велічыні, а менавіта *e*.

### З дапамогай эфекту Джозэфсана і канстанты фон Клітцынга 
Іншым дакладным метадам вымярэння элементарнага зарада з’яўляецца вылічэнне яго з назірання двух эфектаў квантавай механікі: эфекту Джозэфсана, пры якім узнікаюць ваганні напружання ў пэўнай звышправоднай структуры, і квантавага эфекту Хола, эфекту квантавання холаўскага супраціўлення або праводнасці двухмернага электроннага газу ў моцных магнітных палях і пры нізкіх тэмпературах. Пастаянная Джозэфсана

: K_\mathrm{J} = \frac{2e}{h},

дзе *h* — пастаянная Планка,
можа быць вымерана непасрэдна з дапамогай эфекту Джозэфсана.

: R_\mathrm{K} = \frac{h}{e^2}

можа быць вымерана непасрэдна з дапамогай квантавага эфекту Хола.

З гэтых дзвюх канстант можна вылічыць велічыню элементарнага зарада:

: e = \frac{2}{R_\mathrm{K} K_\mathrm{J}}.

## Гл. таксама 
* Электрон
* Пратон

Катэгорыя:Электрычнасць
Катэгорыя:Фізічныя канстанты
Катэгорыя:Адзінкі вымярэння электрычнага зараду