Как микрометром измерить заряд электрона

[VPD]

Dedekind в сообщении #1589030 писал(а):

ы поняли, в чем отличие Вашего "способа измерения" от настоящего способа измерения некоторой физической константы. Иначе бы не приводили таких сравнений. Но нет так нет.

Вы считаете, что приведённый опыт не подходит под определение косвенных измерений?
"Косвенные измерения – это измерения, при которых определение искомого значения физической величины производится на основании результатов прямых измерении других физических величин,..."
Вполне подходит.
Однако, со строгостью вывода соотношений есть вопрос.
Попытаюсь разобраться.

[Dedekind]

VPD
Нет, не подходит. Способ Милликена - это косвенное измерение. Дробовой шум - это косвенное измерение. Ваш способ - это не косвенное измерение (и не измерение вообще). Объяснения читайте выше.

[EUgeneUS]

VPD в сообщении #1588991 писал(а):

Но смысл опыта не в том, что бы впервые измерить заряд электрона, а в том, что его можно "извлечь" из простого чисто механического опыта.
Для этого, естественно, использовать все доступные данные, в том числе и значение элементарного заряда.

То есть, Вы хотите "извлечь" заряд электрона, используя заряд электрона? И не понимаете смысл претензий к Вашему методу?

VPD в сообщении #1588991 писал(а):

Проиллюстрировать неочевидную для многих связь механики и электричества.

То, что макроскопические свойства материалов определяются их микроскопическим строением (композитные материалы выведем за скобки для ясности) - это очевидно. То, что микроскопическое строение определяется "электричеством" - не менее очевидно, так как оставшиеся три фундаментальные взаимодействия на таких масштабах практически не работают. А вот, что под "электричеством" в данном случае следует понимать не кассическую элетродинамику с уравненями Максвелла, а квантовую (КЭД), Вам, видимо, не очевидно.

-- 10.04.2023, 10:57 --

VPD в сообщении #1589026 писал(а):

Вы, например, до меня вот это знали:
$e = r_1 r (2g/k z^2)^{0,5}{(m /\xi d^2)^{0,5}} $, Кл

Не знал. Более того, в таком виде (определение заряда электрона через указанные величины) - это бред.
А общеизвестная информация по данному вопросу такова:
1. Свойства материалов определяются их микроскопическим строением.
2. Расчет свойств материалов по их строению (и само строение) - задача сугубо квантовая.
3. Задача тяжелая аналитически и вычислительно.
4. В последние десятилетия достигнут большой прогресс. Широко известны работы Артема Оганова в этом направлении.

-- 10.04.2023, 10:59 --

VPD в сообщении #1589026 писал(а):

Смыслов не видят бездельники.
Для меня смысл состоит в том, что бы на соотношения механики и электричество посмотреть с другой стороны.
Смысл не сидеть, не трепаться, а пробовать.

"Зачем думать? Прыгать надо".
Однако, правильно сначала подумать. Или хотя бы, потом подумать - что же Вы делаете на самом деле.

[VPD]

EUgeneUS в сообщении #1589084 писал(а):

"Зачем думать? Прыгать надо".
Однако, правильно сначала подумать. Или хотя бы, потом подумать - что же Вы делаете на самом деле.

Сурово. Однако, частично справедливо. Спасибо.
Подумал ночку и удалось устранить порочный круг, который я допустил при оценке длины металлической связи.
Вот, что вышло.
В общем виде связь заряда электрона с механическими параметрами растягиваемой стальной проволоки выглядит так
$$e \leqslant r (2g/\pi k)^{0,5}{(m /\xi d^2)^{0,5}} \leqslant 1,9\cdot 10^{-19} $, Кл
где, $r \leqslant r {_k }/2 =1,4 \cdot 10^{-10}$, м - длина металлической связи железа (среднее расстояние между ионом железа и свободными электронами),
$r _k = 2,8\cdot 10^{-10} $ - постоянная ячейки кристалла железа;
$k$= $9 \cdot 10^{9}$, Нм$^2$/Кл$^2$ - коэффициент пропорциональности в законе Кулона;
$g$ = 9,8 м$\cdot$с$^{-2}$, - ускорение свободного падения;
$m$ =1, кг -масса растягивающего проволоку груза;
$d$ =$10^{-3}$, м - диаметр проволоки;
$\xi =\Delta l/l$ = $5 \cdot10^{-5}$, - относительное удлинение проволоки;
$\Delta l$= $5 \cdot10^{-5}$, м - абсолютное удлинение проволоки;
$ l$ = 1, м - длина проволоки.
Когда привёл значение кулоновской силы к размеру ячейки кристалла , а не к размеру иона железа, и ограничил длину металлической связи половиной длины ячейки, то порочный круг пропал.
Формула стала проще, но даёт оценку значение заряда сверху и весьма близко к известному.

[Geen]

Почему $z=2$?

[VPD]

Geen в сообщении #1589137 писал(а):

Почему $z=2$?

Это не правильно я взял.
Надо $z=1$.
Только что съездил в гараж и ещё раз проверил измерения удлинения проволоки:
Уточнил массу груза и по отвесу выставил вертикальность проволоки: 1 кг груза в среднем отклоняет микрометр на 7 «соток», что даёт
$e = r (2g/\pi k)^{0,5}{(m /\xi d^2)^{0,5}} \leqslant 1,62\cdot 10^{-19} $, Кл
Практически справочное значение
Такое совпадение не может быть случайным.
Модель упругих сил предложена верная!
Это результат правильного выбора кристалла для моделирования сил упругости.
Поскольку только в этом случае расчётная суммарная площадь сечения проволоки совпадет с измеренной по диаметру.

[EUgeneUS]

VPD в сообщении #1589127 писал(а):

где, $r \leqslant r {_k }/2 =1,4 \cdot 10^{-10}$, м - длина металлической связи железа (среднее расстояние между ионом железа и свободными электронами),

А энергия металлической связи у Вас теперь нигде не используется?

VPD в сообщении #1589140 писал(а):

Практически справочное значение
Такое совпадение не может быть случайным.
Модель упругих сил предложена верная!

Во-1х, это всё на нумерологию похоже . То есть, Вы берете некие справочные значения (модуль Юнга Вы измеряете, но его тоже можно взять "из справочника"), комбинируете их, и получаете некое приближенное равенство.
В принципе, это где-то даже нормально, на этапе определения и проверки зависимостей.

Во-2х. Про верную модель - это сильное утверждение. Ваша модель в любом случае - приближенная. Почему - писалось выше. Вопрос только в том - адекватная она или нет, а если адекватная, то - с какой точностью даёт приближение.

В-3х. Для проверки модели нужно её проверить на других материалах. Например, для меди, нихрома и т.д.

В-4х. Вы делаете примерно тоже самое, что и в приведенных тут источниках. (Почему бы и нет, конечно. Но проверьте, что у
Вас совпадает, а что различается).

В-5х, и наконец. Вашу работу нельзя рассматривать, как измерение заряда электрона, конечно. Но можно рассматривать, как построение (псевдо)классической модели (приближения) для модуля Юнга на основе микроскопических параметров материала. Вот в такой постановке вопроса - почему бы и нет... Но тогда формулы нужно переписать так, чтобы модель прогнозировала именно модуль Юнга, а не заряд электрона.

[VPD]

EUgeneUS в сообщении #1589146 писал(а):

VPD в сообщении #1589127 писал(а):

где, $r \leqslant r {_k }/2 =1,4 \cdot 10^{-10}$, м - длина металлической связи железа (среднее расстояние между ионом железа и свободными электронами),

А энергия металлической связи у Вас теперь нигде не используется?

Не используется.
Я же написал, что её использование приводило к порочному кругу.

EUgeneUS в сообщении #1589146 писал(а):

Во-1х, это всё на нумерологию похоже .

Это вам так хочется.

EUgeneUS в сообщении #1589146 писал(а):

Во-2х. Про верную модель - это сильное утверждение. Ваша модель в любом случае - приближенная. ...

Приближённая модель вполне может быть верной.
Так?

EUgeneUS в сообщении #1589146 писал(а):

В-3х. Для проверки модели нужно её проверить на других материалах. Например, для меди, нихрома и т.д.

Попробую. Но надо иметь проволоку с малой остаточной деформацией, иначе образец будет постоянно и неравномерно по длине менять сечение.

EUgeneUS в сообщении #1589146 писал(а):

В-4х. Вы делаете примерно тоже самое, что и в приведенных тут источниках. (Почему бы и нет, конечно. Но проверьте, что у
Вас совпадает, а что различается).

Я и не пытался "открыть Америку"

EUgeneUS в сообщении #1589146 писал(а):

В-5х, и наконец. Вашу работу нельзя рассматривать, как измерение заряда электрона, конечно.

Не согласен и ещё раз повторю: моя работа по определению измерение.
Прочитайте ещё раз: Косвенное измерение — определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.

EUgeneUS в сообщении #1589146 писал(а):

Но можно рассматривать, как построение (псевдо)классической модели (приближения) для модуля Юнга на основе микроскопических параметров материала. Вот в такой постановке вопроса - почему бы и нет... Но тогда формулы нужно переписать так, чтобы модель прогнозировала именно модуль Юнга, а не заряд электрона.

Это вы можете сами сделать У меня другая задача.

[EUgeneUS]

VPD в сообщении #1589147 писал(а):

Это вам так хочется.

Ошибка так думать. Вы - не телепат, чтобы по таким входным данным "прозревать" мою мотивацию

VPD в сообщении #1589147 писал(а):

Приближённая модель вполне может быть верной.
Так?

Не совсем. Чтобы приближенная модель была верной нужно выполнить несколько условий:
а) обоснование такого приближения.
б) указание точности, которая достигается в модели. Причем это должно следовать из описания модели.
в) указание пределов применимости модели. Причем это должно следовать из описания модели.

VPD в сообщении #1589147 писал(а):

Не согласен и ещё раз повторю: моя работа по определению измерение.

Началось в деревне лето.
Ваши измерения - это измерения модуля Юнга, и больше ничего. Остальное - это попытки построить (псевдо)классическую модель расчета модуля Юнга по микроскопическим параметрам материала.

VPD в сообщении #1589147 писал(а):

Косвенное измерение — определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.

Для этого "функциональная связь" должна быть доказанной.

[VPD]

EUgeneUS в сообщении #1589153 писал(а):

Не совсем. Чтобы приближенная модель была верной нужно выполнить несколько условий:
а) обоснование такого приближения.
б) указание точности, которая достигается в модели. Причем это должно следовать из описания модели.
в) указание пределов применимости модели. Причем это должно следовать из описания модели.

Может и так, но мне по этой теме диссертацию не писать...

EUgeneUS в сообщении #1589153 писал(а):

Началось в деревне лето.
Ваши измерения - это измерения модуля Юнга, и больше ничего. Остальное - это попытки построить (псевдо)классическую модель расчета модуля по микроскопическим параметрам материала.

Началась в деревне весна...
Ну и что?
Модуль Юнга - обобщенный параметр, определяемый, в том числе и элементарным зарядом.
Например, $P= UI$ мощность в электрической цепи - обобщённый параметр, зависящий от тока $I$.
Значит, измерив мощность, мы измеряем и ток (при известном напряжении).

EUgeneUS в сообщении #1589153 писал(а):

VPD в сообщении #1589147 писал(а):

Косвенное измерение — определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.

Для этого "функциональная связь" должна быть доказанной.

Чем я здесь и занимаюсь.

[Geen]

VPD в сообщении #1589140 писал(а):

Надо $z=1$.

Для чего надо?

[VPD]

Geen в сообщении #1589164 писал(а):

VPD в сообщении #1589140 писал(а):

Надо $z=1$.

Для чего надо?

Каждая пара электрон - протон работает независимо.
Принцип суперпозиции для электрических полей.
Если считать, что валентные электроны "знают" о существовании друг друга, то есть $z=2$, получается в два раза большая сила, а это ошибка.

[VPD]

Практическая формула связи элементарного заряда $e$ с величиной массы растягивающего груза $m$ и удлинением $ \Delta l$ для стальной однометровой проволоки диаметром 1 мм:
$e = A\cdot (m/\Delta l)^ {0, 5}$, Кл
где, $A=1,35\cdot 10^{-21}$, Кл$\cdot$ м$^{0, 5}/$кг$^ {0, 5}$;
$m$, кг;
$\Delta l$, м .

[Geen]

VPD в сообщении #1589165 писал(а):

Если считать, что валентные электроны "знают" о существовании друг друга, то есть $z=2$, получается в два раза большая сила, а это ошибка

[VPD]

Geen в сообщении #1589194 писал(а):

VPD в сообщении #1589165 писал(а):

Если считать, что валентные электроны "знают" о существовании друг друга, то есть $z=2$, получается в два раза большая сила, а это ошибка

Вас что то смущает в мом объяснении?
Объясню по-другому.
Ядро иона железа - это тело с зарядом $2e$.
Что бы в закон Кулона поставить $(2e)^2$, надо найти в кристалле второе тело с таким же зарядом.
Но есть тела только с зарядом $e$.