Негативний заряд електрики. Частка, що володіє найменшим негативним зарядом -

Реферат з електротехніки

Виконав: Агафонов Роман

Лужский агропромисловий коледж

Дати короткий, задовільний у всіх відносинах визначення заряду неможливо. Ми звикли знаходити зрозумілі нам пояснення дуже складних утворень і процесів на зразок атома, рідких кристалів, розподілу молекул за швидкостями і т.д. А ось найосновніші, фундаментальні поняття, нероздільне на більш прості, позбавлені, за даними науки на сьогоднішній день, будь-якого внутрішнього механізму, коротко задовільним чином вже не пояснити. Особливо якщо об'єкти безпосередньо не сприймаються нашими органами чуття. Саме до таких фундаментальних понять відноситься електричний заряд.

Спробуємо спочатку з'ясувати не що таке електричний заряд, а що ховається за твердженням дане тіло або частка мають електричний заряд.

Ви знаєте, що всі тіла побудовані з найдрібніших, неподільних більш прості (наскільки зараз науці відомо) частинок, які тому називають елементарними. Всі елементарні частинки мають масу і завдяки цьому притягуються один до одного. Відповідно до закону всесвітнього тяжіння сила тяжіння порівняно повільно зменшується в міру збільшення відстані між ними: обернено пропорційно квадрату відстані. Крім того, більшість елементарних частинок, Хоча і не всі, мають здатність взаємодіяти один з одним з силою, яка також зменшується обернено пропорційно квадрату відстані, але ця сила в величезне число, раз перевершує силу тяжіння. Так, в атомі водню, схематично зображеному на малюнку 1, електрон притягається до ядра (протона) з силою, в 1039 разів перевищує силу гравітаційного тяжіння.

Якщо частинки взаємодіють один з одним з силами, які повільно зменшуються зі збільшенням відстані і в багато разів перевищують сили всесвітнього тяжіння, то кажуть, що ці частинки мають електричний заряд. Самі частинки називаються зарядженими. Бувають частки без електричного заряду, Але не існує електричного заряду без частки.

Взаємодії між зарядженими частинками звуться електромагнітних. Коли ми говоримо, що електрони і протони електрично заряджені, то це означає, що вони здатні до взаємодій певного типу (електромагнітним), і нічого більше. Відсутність заряду у часток означає, що подібних взаємодій вона не виявляє. Електричний заряд визначає інтенсивність електромагнітних взаємодій, подібно до того як маса визначає інтенсивність гравітаційних взаємодій. Електричний заряд - друга (після маси) найважливіша характеристика елементарних частинок, що визначає їх поведінку в навколишньому світі.

Таким чином

Електричний заряд - це фізична скалярна величина, яка характеризує властивість частинок або тіл вступати в електромагнітні силові взаємодії.

Електричний заряд позначається буквами q або Q.

Подібно до того, як в механіці часто використовується поняття матеріальної точки, Що дозволяє значно спростити рішення багатьох завдань, при вивченні взаємодії зарядів ефективним виявляється уявлення про точковому заряді. Точковий заряд - це таке заряджене тіло, розміри якого значно менше відстані від цього тіла до точки спостереження і інших заряджених тіл. Зокрема, якщо говорять про взаємодію двох точкових зарядів, то тим самим припускають, що відстань між двома розглянутими зарядженими тілами значно більше їх лінійних розмірів.

Електричний заряд елементарної частинки - це не особливий «механізм» в частці, який можна було б зняти з неї, розкласти на складові частини і знову зібрати. Наявність електричного заряду у електрона і інших частинок означає лише існування певних взаємодій між ними.

У природі є частинки з зарядами протилежних знаків. Заряд протона називається позитивним, а електрона - негативним. Позитивний знак заряду у частинки не означає, звичайно, наявності у неї особливих переваг. Введення зарядів двох знаків просто висловлює той факт, що заряджені частинки можуть як притягатися, так і відштовхуватися. При однакових знаках заряду частинки відштовхуються, а при різних - притягуються.

Ніякого пояснення причин існування двох видів електричних зарядів зараз немає. У всякому разі, ніяких принципових відмінностей між позитивними і негативними зарядами не виявляється. Якби знаки електричних зарядів частинок змінилися на протилежні, то характер електромагнітних взаємодій в природі не змінився б.

Позитивні і негативні заряди дуже добре компенсовані у Всесвіті. І якщо Всесвіт кінцевий, то її повний електричний заряд, по всій ймовірності, дорівнює нулю.

Найбільш чудовим є те, що електричний заряд всіх елементарних частинок строго однаковий по модулю. Існує мінімальний заряд, званий елементарним, яким володіють всі заряджені елементарні частинки. Заряд може бути позитивним, як у протона, або негативним, як у електрона, але модуль заряду у всіх випадках один і той же.

Відокремити частину заряду, наприклад, у електрона неможливо. Це, мабуть, найдивніше. Ніяка сучасна теорія не може пояснити, чому заряди всіх часток однакові, і не в змозі обчислити значення мінімального електричного заряду. Воно визначається експериментально за допомогою різних дослідів.

У 60-і рр., Після того як число виявлених елементарних частинок стало загрозливо зростати, була висунута гіпотеза про те, що все сильно взаємодіючі частинки є складовими. Більш фундаментальні частинки були названі кварками. Вражаючим виявилося те, що кварки повинні мати дробовий електричний заряд: 1/3 і 2/3 елементарного заряду. Для побудови протонів і нейтронів досить двох сортів кварків. А максимальне їх число, очевидно, не перевищує шести.

Створити макроскопічний еталон одиниці електричного заряду, подібний еталону довжини - метру, неможливо через неминучою витоку заряду. Природно було б за одиницю прийняти заряд електрона (це зараз і зроблено в атомній фізиці). Але за часів Кулона ще не було відомо про існування в природі електрона. Крім того, заряд електрона занадто малий, і тому його важко використовувати в якості еталону.

У Міжнародній системі одиниць (СІ) одиницю заряду - кулон встановлюють за допомогою одиниці сили струму:

1 кулон (Кл) - це заряд, що проходить за 1 с через поперечний переріз провідника при силі струму в 1 А.

Заряд в 1 Кл дуже великий. Два таких заряду на відстані 1 км відштовхувалися б один від одного з силою, трохи меншої сили, з якою земну кулю притягує вантаж масою в 1 т. Тому повідомити невеликому тілу (розміром близько кількох метрів) заряд в 1 Кл неможливо. Відштовхуючись друг від друга, заряджені частинки не змогли б утримуватися на такому тілі. Ніяких інших сил, які були б здатні в даних умовах компенсувати кулоновское відштовхування, в природі не існує. Але в провіднику, який в цілому нейтральний, привести в рух заряд в 1 Кл не складає великих труднощів. Адже у звичайній електричній лампочці потужністю 100 Вт при напрузі 127 В встановлюється струм, трохи менший 1 А. При цьому за 1 с через поперечний переріз провідника проходить заряд, майже рівний 1 Кл.

Для виявлення та вимірювання електричних зарядів застосовується електрометрії. Електрометр складається з металевого стержня і стрілки, яка може обертатися навколо горизонтальної осі (рис. 2). Стрижень зі стрілкою закріплено в плексигласу втулці і поміщений в металевий корпус циліндричної форми, закритий скляними кришками.

Принцип роботи електрометрії. Доторкнемся позитивно зарядженої паличкою до стрижня електрометрії. Ми побачимо, що стрілка електрометрії відхиляється на певний кут (див. Рис. 2). Поворот стрілки пояснюється тим, що при зіткненні зарядженого тіла зі стрижнем електрометрії електричні заряди розподіляються по стрілці і стрижня. Сили відштовхування, що діють між однойменними електричними зарядами на стрижні і стрілкою, викликають поворот стрілки. Наелектрізуем ебонітову паличку ще раз і знову торкнемося нею стрижня електрометрії. Досвід, показує, що при збільшенні електричного заряду на стрижні кут відхилення стрілки від вертикального положення збільшується. Отже, по куту відхилення стрілки електрометрії можна судити про значення електричного заряду, переданого стрижня електрометрії.

Сукупність усіх відомих експериментальних фактів дозволяє виділити наступні властивості заряду:

Існує два роду електричних зарядів, умовно названих позитивними і негативними. Позитивно зарядженими називають тіла, які діють на інші заряджені тіла так само, як скло, наелектризоване тертям об шовк. Негативно зарядженими називають тіла, які діють так само, як ебоніт, наелектризований тертям об шерсть. Вибір назви «позитивний» для зарядів, що виникають на склі, і «негативний» для зарядів на ебоніті абсолютно випадковий.

Заряди можуть передаватися (наприклад, при безпосередньому контакті) від одного тіла до іншого. На відміну від маси тіла електричний заряд не є невід'ємною характеристикою даного тіла. Одне і те ж тіло в різних умовах може мати різний заряд.

однойменні заряди відштовхуються, різнойменні - притягуються. У цьому також проявляється принципова відмінність електромагнітних сил від гравітаційних. Гравітаційні сили завжди є силами тяжіння.

Важливою властивістю електричного заряду є його дискретність. Це означає, що існує деякий найменший, універсальний, надалі не подільний елементарний заряд, так що заряд q будь-якого тіла є кратними цьому елементарному заряду:

де N - ціле число, е - величина елементарного заряду. Відповідно до сучасних уявлень, цей заряд чисельно дорівнює заряду електрона e \u003d 1,6 ∙ 10-19 Кл. Оскільки величина елементарного заряду дуже мала, то для більшості спостережуваних і використовуваних на практиці заряджених тел число N дуже велике, і дискретний характер зміни заряду не проявляється. Тому вважають, що в звичайних умовах електричний заряд тел змінюється практично безперервно.

Закон збереження електричного заряду.

Всередині замкнутої системи при будь-яких взаємодіях алгебраїчна сума електричних зарядів залишається сталою:

Ізольованою (або замкнутої) системою ми будемо називати систему тіл, в яку не вводяться ззовні і не виводяться з неї електричні заряди.

Ніде і ніколи в природі не виникає і не зникає електричний заряд одного знака. Поява позитивного електричного заряду завжди супроводжується появою рівного по модулю негативного заряду. Ні позитивний, ні негативний заряд не можуть зникнути в окремо, вони можуть лише взаємно нейтралізувати один одного, якщо рівні по модулю.

Так елементарні частинки здатні перетворюватися один в одного. Але завжди при народженні заряджених частинок спостерігається поява пари частинок із зарядами протилежного знака. Може спостерігатися і одночасне народження кількох таких пар. Зникають заряджені частинки, перетворюючись в нейтральні, теж тільки парами. Всі ці факти не залишають сумнівів в суворому виконанні закону збереження електричного заряду.

Причина збереження електричного заряду до сих пір поки невідома.

електризація тіла

Макроскопічні тіла, як правило, електрично нейтральні. Нейтральний атом будь-якої речовини, так як число електронів в ньому дорівнює числу протонів в ядрі. Позитивно і негативно заряджені частинки пов'язані один з одним електричними силами і утворюють нейтральні системи.

Тіло великих розмірів заряджена в тому випадку, коли воно містить надмірну кількість елементарних частинок з одним знаком заряду. Негативний заряд тіла обумовлений надлишком електронів в порівнянні з протонами, а позитивний заряд - їх недоліком.

Для того щоб отримати електрично заряджене макроскопическое тіло або, як кажуть, наелектризована його, потрібно відокремити частину негативного заряду від пов'язаного з ним позитивного.

Найпростіше це зробити за допомогою тертя. Якщо провести гребінцем по волоссю, то невелика частина найбільш рухливих заряджених частинок - електронів - перейде з волосся на гребінець і зарядить її негативно, а волосся зарядиться позитивно. При електризації тертям обидва тіла набувають протилежних за знаком, але однакові по модулю заряди.

Наелектризована тіла за допомогою тертя дуже просто. А ось пояснити, як це відбувається, виявилося дуже непростим завданням.

1 версія. При електризації тіл важливий тісний контакт між ними. Електричні сили утримують електрони всередині тіла. Але для різних речовин ці сили різні. При тісному контакті невелика частина електронів того речовини, у якого зв'язок електронів з тілом відносно слабка, переходить на інше тіло. Переміщення електронів при цьому не перевищують розмірів міжатомних відстаней (10-8 см). Але якщо тіла роз'єднати, то обидва вони виявляться зарядженими. Так як поверхні тіл ніколи не бувають ідеально гладкими, то необхідний для переходу тісний контакт між тілами встановлюється тільки на невеликих ділянках поверхонь. При терті тіл один об одного число ділянок з тісним контактом збільшується, і тим самим збільшується загальна кількість заряджених частинок, які переходять від одного тіла до іншого. Але не ясно, як в таких не проводять струм речовинах (ізоляторах), як ебоніт, плексиглас і інші, можуть переміщатися електрони. Адже вони пов'язані в нейтральних молекулах.

2 версія. На прикладі іонного кристала LiF (ізолятора) це пояснення виглядає так. При утворенні кристала виникають різного роду дефекти, зокрема вакансії - незаповнені місця в вузлах кристалічної решітки. Якщо число вакансій для позитивних іонів літію і негативних - фтору неоднаково, то кристал виявиться при утворенні зарядженим за обсягом. Але заряд в цілому не може зберігатися у кристала довго. У повітрі завжди є деяка кількість іонів, і кристал буде їх витягати з повітря до тих пір, поки заряд кристали не нейтралізується шаром іонів на його поверхні. У різних ізоляторів об'ємні заряди різні, і тому різні заряди поверхневих шарів іонів. При терті поверхневі шари іонів перемішуються, і при роз'єднанні ізоляторів кожен з них виявляється зарядженим.

А чи можуть електризуватися при терті два однакових ізолятора, наприклад ті ж кристали LiF? Якщо вони мають однакові власні об'ємні заряди, то немає. Але вони можуть мати і різні власні заряди, якщо умови кристалізації були різними і з'явилося різне число вакансій. Як показав досвід, електризація при терті однакових кристалів рубіна, бурштину та ін. Дійсно може відбуватися. Однак наведене пояснення навряд чи правильно у всіх випадках. Якщо тіла складаються, наприклад, з молекулярних кристалів, то поява вакансій у них не повинно призводити до заряджені тіла.

Ще один спосіб електризації тіл - вплив на них різних випромінювань (зокрема, ультрафіолетового, рентгенівського і γ-випромінювання). Цей спосіб найбільш ефективний для електризації металів, коли під дією випромінювань з поверхні металу вибиваються електрони, і провідник набуває позитивний заряд.

Електризація через вплив. Провідник заряджається не тільки при контакті з зарядженим тілом, а й в тому випадку, коли воно знаходиться на деякій відстані. Досліджуємо докладніше це явище. Підвісимо на ізольованому провіднику легкі листки паперу (рис. 3). Якщо спочатку провідник не заряджений, листки будуть в невідхиленому положенні. Наблизимо тепер до провідника ізольований металева куля, сильно заряджений, наприклад, за допомогою скляної палички. Ми побачимо, що листки, підвішені на кінцях тіла, в точках а і b, відхиляються, хоча заряджене тіло і не стосується провідника. Провідник зарядився через вплив, від чого і саме явище отримало назву «електризація через вплив» або «електрична індукція». Заряди, отримані за допомогою електричної індукції, називають наведеними або індукованими. Листки, підвішені у середини тіла, в точках а 'і b', не відхиляються. Значить, індуковані заряди виникають тільки на кінцях тіла, а середина його залишається нейтральною, або незарядженою. Підносячи до листків, підвішеним в точках а і b, наелектризований скляну паличку, легко переконатися, що листки в точці b від неї відштовхуються, а листки в точці а притягуються. Це означає, що на віддаленому кінці провідника виникає заряд того ж знака, що і на кулі, а на прилеглих частинах виникають заряди іншого знака. Видаливши заряджений кулю, ми побачимо, що листки опустяться. Явище протікає абсолютно аналогічним чином, якщо повторити досвід, зарядивши куля негативно (наприклад, за допомогою сургучу).

З точки зору електронної теорії ці явища легко пояснюються існуванням в провіднику вільних електронів. При тому, що піднесло до провідника позитивного заряду електрони до нього притягуються і накопичуються на найближчому кінці провідника. На ньому виявляється певна кількість «надлишкових» електронів, і ця частина провідника заряджається негативно. На віддаленому кінці утворюється недолік електронів і, отже, надлишок позитивних іонів: тут з'являється позитивний заряд.

При тому, що піднесло до провідника негативно зарядженого тіла електрони накопичуються на віддаленому кінці, а на ближньому кінці виходить надлишок позитивних іонів. Після видалення заряду, що викликає переміщення електронів, вони знову розподіляються по провіднику, так що всі ділянки його виявляються як і раніше незарядженими.

Переміщення зарядів по провіднику і їх накопичення на кінцях його триватимуть до тих пір, поки вплив надлишкових зарядів, що утворилися на кінцях провідника, не врівноважує ті що йдуть від кулі електричні сили, Під впливом яких відбувається перерозподіл електронів. Відсутність заряду у середини тіла показує, що тут врівноважені сили, які виходять із кулі, і сили, з якими діють на вільні електрони надлишкові заряди, що накопичилися у кінців провідника.

Індуковані заряди можна розділити, якщо в присутності зарядженого тіла розділити провідник на частини. Такий досвід зображений на рис. 4. У цьому випадку змістилися електрони вже не можуть повернутися назад після видалення зарядженої кулі; так як між обома частинами провідника знаходиться діелектрик (повітря). Надлишкові електрони розподіляються по всій лівій частині; недолік електронів в точці b частково поповнюється з області точки b ', так що кожна частина провідника виявляється зарядженої: ліва - зарядом, за знаком протилежним заряду кулі, права - зарядом, однойменною з зарядом кулі. Розходяться не тільки листки в точках а і b, а й залишалися перш нерухомими листки в точках а 'і b'.

Буров Л.І., Стрельченя В.М. Фізика від А до Я: учням, абітурієнтам, репетиторів. - Мн .: Парадокс, 2000. - 560 с.

Мякішев Г.Я. Фізика: Електродинаміка. 10-11 кл .: навч. Для поглибленого вивчення фізики /Г.Я. Мякішев, А.З. Синців, Б.А. Слобідська. - М.Ж Дрофа, 2005. - 476 с.

Фізика: Учеб. посібник для 10 кл. шк. і класів з поглиблений. изуч. фізики / О. Ф. Кабардин, В. А. Орлов, Е. Е. Евенчік і ін .; Під ред. А. А. Пінського. - 2-е вид. - М .: Просвещение, 1995. - 415 с.

Елементарний підручник фізики: Навчальний посібник. У 3 т. / Под ред. Г.С. Ландсберга: Т. 2. Електрика і магнетизм. - М: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 480 с.

- скалярна фізична величина, Квантована і инвариантна, яка є кількісною мірою властивості фізичних тіл або частинок речовини вступати в електромагнітну взаємодію. Електричний заряд зазвичай позначають латинськими буквами q або Q. Одиницею вимірювання електричного заряду в системі одиниць СІ є Кулон.
У звичному для нас макроскопічному світі електричний заряд виникає внаслідок процесу електризації, наприклад, електризації тертям, і проявляється в залученні або відштовхуванні заряджених тел. Те, що при натирання бурштин отримує здатність притягувати до себе легкі предмети, описував в 600-х роках до Р.Х. Фалес. Досліди з електроскопом свідчать про те, що ця можливість може проявлятися слабкіше або сильніше, тобто, що електричний заряд можна характеризувати кількісно. Електричний заряд може перетікати з одного тіла в інше.
Електричні заряди бувають двох типів, їх називають позитивними і негативними зарядами (позитивними і негативними). Існування двох типів зарядів поясний різницю у взаємодії наелектризованих тел. Однойменні заряди відштовхуються, різнойменні - прітагаються. Контакт негативно зарядженого тіла з позитивно зарядженим призводить до зменшення зарядів тіл, тобто негативний заряд компенсує позитивний і навпаки. Тіла, в яких електричні заряди повністю компенсовані називаються нейтральними. Такими є більшість тіл в природі, оскільки сили взаємодії між електричними зарядами дуже значні, і приводять у рух зарядів, при якому вони компенсуються і тіла розряджаються.
Кількісно сили, що виникають при взаємодії зарядів, описуються законом Кулона. Взаємодія між зарядами опосередкована електричним полем, яке виникає навколо будь-якого зарядженого тіла.
Рух зарядів призводить до виникнення електричного струму. Рухомі заряди, тобто електричний струм, Створюють навколо себе не тільки електричне, але й магнітне поле.
За сучасними уявленнями електричний заряд є властивістю частинок, з яких складаються атоми і молекули. Ядра атомів повинні позитивний заряд, а електрони - негативний. В цілому більшість атомів нейтральні, оскільки в кожному з них стільки електронів, щоб компенсувати дотатній заряд ядра. закони квантової механіки призводять до того, що важкі ядра оточені немов хмара легких електронів. У разі надлишку або відсутності електронів атоми стають негативно або позитивно зарядженими іонами.
Основному електричний струм пояснюється рухом електронів, однак, в деяких випадках, наприклад, в електролітах електричний струм обумовлений рухом іонів.
Крім електронів електричний заряд мають багато інших елементарних частинок. Ядро атома складається з позитивно заряджених протонів і нейтральних нейтронів. Крім того, електричний заряд мають інші частинки: мюони, тауони, мезони, каона т.д. Для кожної частинки, крім фотона, існує античастинка зі зворотним електричним зарядом. Так, для електрона античастинкою є позитрон, зяряд якого позитивний, для протона - антипротон з негативним зарядом і т.д.
Важлива особливість заряду полягає в тому, що він квантованих (дискретний). Тобто існує найменший електричний заряд, на який можна збільшити, або зменшити сукупний заряд тіла. Цей заряд називають одиничним або елементарним і часто позначають латинською літерою е.

Е \u003d 1.601 · 10 -19 Кл.

Таким чином, електричний заряд частинки можна розглядати в двох сутності: здатності частинки створювати електричне поле і взаємодіяти з ним: дискретної величини, яка приймає цілі значення, наприклад, І постійної, що характеризує інтенсивність цієї взаємодії, кількісне значення якої - величина e. У безрозмірних одиницях інтенсивність взаємодії можна виразити постійної тонкої структури, розділивши квадрат величини e на твір двох інших фундаментальних постійних: швидкості світла і постійної Планка.
Носіями заряду бувають стійкі - стабільні і нестійкі - нестабільні частинки. Серед самих частинок електрон має одиничний негативний заряд, протон - одиничний позитивний заряд. Заряд ядер атомів визначається числом протонів в них.
Теорія кварків стверджує, що ці елементарні частинки мають дробовий електричний заряд: або від елементарного заряду.

Детальніше в статті Закон збереження електричного заряду

Один з фундаментальних законів фізики стверджує, що електричний зярад не виникає і не зникає. У макроскопічному світі це означає, що заряд певного тіла може збільшитися або зменшитися тільки внаслідок перетікання його на інші тіла і компенсацією зарядом іншого знака. Ізольована фізична система зберігає свій заряд. У світі елементарних частинок закон збереження означає, що при будь-яких перетвореннях частинок алгебраїчна сума зарядів частинок зберігається.
Часто користуються висловом заряд рухається, при цьому мається на увазі, що рухається носій заряду, або тіло, що має надлишок тих чи інших носіїв заряду. Нейтральність тел свідчить, що такі тіла мають однакову кількість позитивних і негативних зарядів.

3.1. Електричний заряд

Ще в давнину люди звернули увагу на те, що потертий вовною шматочок бурштину починає притягувати до себе різні дрібні предмети: пилинки, ниточки тощо. Ви самі можете легко переконатися, що пластмасова гребінець, потерта про волосся, починає притягувати невеликі шматочки паперу. Це явище називається електризацією, А сили, що діють при цьому - електричними силами. Обидві назви походять від грецького слова "електрон", що означає "бурштин".
При терті гребінця про волосся або ебонітовою палички об вовну предмети заряджаються, На них утворюються електричні заряди. Заряджені тіла взаємодіють один з одним і між ними виникають електричні сили.
Електризуватися тертям можуть не тільки тверді тіла, але і рідини, і навіть гази.
При електризації тіл речовини, з яких складаються електризується тіла, в інші речовини не перетворюються. Таким чином, електризація - фізичне явище.
Існує два різних роду електричних зарядів. Абсолютно умовно вони названі " позитивним "зарядом і " негативним "зарядом (а можна було б назвати їх "чорний" і "білий", або "прекрасний" і "жахливий", або якось інакше).
позитивно зарядженими називають тіла, які діють на інші заряджені предмети так само, як скло, наелектризоване тертям об шовк.
негативно зарядженими називають тіла, які діють на інші заряджені предмети так само, як сургуч, наелектризований тертям об шерсть.
Основна властивість заряджених тіл і частинок: однойменно заряджені тіла і частинки відштовхуються, а різнойменно заряджені - притягуються. У дослідах з джерелами електричних зарядів ви познайомитеся і з деякими іншими властивостями цих зарядів: заряди можуть "перетікати" з одного предмета на інший, накопичуватися, між зарядженими тілами може відбуватися електричний розряд і так далі. Детально ці властивості ви вивчите в курсі фізики.

Електричний заряд ( Q або q) - фізична величина, він може бути більше або менше, і, отже, його можна вимірювати. Але безпосередньо порівнювати заряди один з одним фізики поки не можуть, тому порівнюють не власними заряди, а дія, яка заряджені тіла надають один на одного, або на інші тіла, наприклад, силу з якою одне заряджене тіло діє на інше.

Сили (F), що діють на кожне з двох точкових заряджених тіл протилежно спрямовані вздовж прямої, що з'єднує ці тіла. Їх величини рівні між собою, прямо пропорційні добутку зарядів цих тіл (q 1 ) І (q 2 ) І обернено пропорційні квадрату відстані (l) між ними.

Це співвідношення носить назву "закон Кулона" на честь відкрив його в 1785 р французького фізика Шарля Кулона (1763-1806). Найважливіша для хімії залежність кулонівських сил від знака заряду і відстані між зарядженими тілами наочно показана на рис. 3.1.

Одиниця виміру електричного заряду - кулон (визначення в курсі фізики). Заряд величиною в 1 Кл протікає через електричну лампочку потужністю 100 ват приблизно за 2 секунди (при напрузі 220 В).

До кінця XIX століття природа електрики залишалася неясною, але численні експерименти привели вчених до висновку, що величина електричного заряду не може змінюватися безперервно. Було встановлено, що існує найменша, далі неподільна порція електрики. Заряд цієї порції отримав назву "елементарний електричний заряд" (позначається літерою е). Він виявився рівним 1,6. 10 19 Кл. Це дуже маленька величина - через нитку тієї ж електричної лампочки за 1 секунду проходить майже 3 мільярди мільярдів елементарних електричних зарядів.
Будь заряд є величиною, кратною елементарного електричного заряду, тому елементарний електричний заряд зручно використовувати в якості одиниці вимірювань малих зарядів. Таким чином,

1е \u003d 1,6. 10 19 Кл.

На рубежі XIX і XX століть фізики зрозуміли, що носієм елементарного негативного електричного заряду є мікрочастинка, що отримала назву електрон (Джозеф Джон Томсон, 1897 г.). Носій елементарного позитивного заряду - мікрочастинка під назвою протон - був виявлений дещо пізніше (Ернест Резерфорд, 1919 г.). Тоді ж було доведено, що позитивний і негативний елементарні електричні заряди рівні за абсолютною величиною

Таким чином, елементарний електричний заряд - це заряд протона.
З іншими характеристиками електрона і протона ви познайомитеся в наступному розділі.

Незважаючи на те, що до складу фізичних тіл входять заряджені частинки, в звичайному стані тіла незаряжени, або електронейтральні. Також електронейтральні і багато складних частки, наприклад, атоми або молекули. Сумарний заряд такої частки або такого тіла виявляється рівним нулю тому, що число електронів і число протонів, що входять до складу частки або тіла, рівні.

Тіла або частки стають зарядженими, якщо електричні заряди розділяються: на одному тілі (або частці) виявляється надлишок електричних зарядів одного знака, а на іншому - іншого. У хімічних явищах електричний заряд будь-якого одного знака (позитивний або негативний) не може ні виникнути, ні зникнути, так як не можуть з'явитися або зникнути носії елементарних електричних зарядів тільки одного знака.

ПОЗИТИВНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ ЗАРЯД, Результат негативний ЕЛЕКТРИЧНИЙ ЗАРЯД, ОСНОВНИЙ ВЛАСТИВІСТЬ ЗАРЯДЖЕНИХ ТЕЛ І ЧАСТИНОК, ЗАКОН КУЛОНА, ЕЛЕМЕНТАРНОГО ЕЛЕКТРИЧНИЙ ЗАРЯД
1.Як заряджається шовк при терті об скло? А шерсть при терті про сургуч?
2.Як число елементарних електричних зарядів становить 1 кулон?
3.Определите силу, з який притягуються один до одного два тіла з зарядами +2 Кл і -3 Кл, що знаходяться один від одного на відстані 0,15 м.
4.Два тіла із зарядами +0,2 Кл і -0,2Кл знаходяться на відстані 1 см один від одного. Визначте силу з якою вони притягуються.
5. Із якою силою відштовхуються одна від одної дві частинки, що несуть однаковий заряд, рівний +3 е, І що знаходяться на відстані 2 Е? Значення константи в рівнянні закону Кулона k \u003d 9. 10 9 Н. м 2 / Кл 2.
6.С якою силою притягується електрон до протону, якщо відстань між ними 0,53 Е? А протон до електрону?
7.Два однойменно і однаково заряджених кульки з'єднані непроводящей заряди ниткою. Середина нитки нерухомо закріплена. Намалюйте, як розташуються в просторі ці кульки в умовах, коли силою тяжіння можна знехтувати.
8. Як в цих же умовах будуть розташовані в просторі три таких же кульки, прив'язаних однаковими по довжині нитками до одній опорі? А чотири?
Досліди по тяжінню і відштовхуванню заряджених тел.

сторінка 3

Внаслідок такого взаємопроникнення щільність негативного електричного заряду в меж'ядерном просторі зростає. Позитивно заряджені ядра атомів притягуються до області перекривання електронних хмар. Це тяжіння переважає над взаємним відштовхуванням однойменно заряджених електронів, так що в результаті утворюється стійка молекула.

Якщо вільний електрон, що має негативний електричний заряд, помістити в простір між двома електродами з різницею потенціалів Up, то під впливом електричного поля електрон почне рухатися до позитивного (анодному) електроду.

Томсону вдалося показати, що негативний електричний заряд, що віддаляється з цинкової платівки під дією ультрафіолетового випромінювання, Складається з електронів. Випускання електронів під дією ультрафіолетового або рентгенівського випромінювання називається фотоелектричним ефектом. Електрони, що віддаються металевою пластинкою, називаються фотоелектронами; за своїм характером вони не відрізняються від інших електронів.

Електрон - частинка, що має негативний електричний заряд е - - 1 6ХЮ - 19 Кл. Його маса в стані спокою дорівнює 9 107хЮ - 28 м Електрон має кутовий момент (спін), що обумовлює обертання електрона навколо власної осі. Внаслідок обертання виникає дипольний магнітний момент, який визначає властивості більшості пара - і феромагнітних речовин.

Залишок молекули набуває при цьому негативний електричний заряд.

Частинки глини в воді набувають негативний електричний заряд, який обумовлює різні електрокінетіческіе явища, що відбуваються на поверхні глинистих частинок.

Томсону вдалося показати, що негативний електричний заряд, що віддаляється з цинкової платівки під впливом ультрафіолетового світла, складається з електронів. Випускання електронів під дією ультрафіолетового світла або рентгенівських променів називається фотоелектричним ефектом.

Електрон являє собою найменшу частку негативного електричного заряду, величина якого дорівнює е 1 605 - 10 - 19 до шп е 4 833 X X Ю-10 абсолютної електростатичної одиниці.

Сольватація викликається наявністю позитивного або негативного електричного заряду у часток розчиненої речовини і полярністю молекул розчинника.

Електрон являє собою найменшу частку негативного електричного заряду, величина якого дорівнює е 1 605 - 10 - 19 до або е 4 8 3 X X Ю-10 абсолютної електростатичної одиниці.

З відкриттям електрона - носія негативного електричного заряду, а потім і протона, що має позитивний заряд, атом став розглядатися як матеріальне утворення, що складається з певного рівної кількості електронів і протонів. Зарядженість тіла тепер пояснювалася тим, що в ньому в силу тих чи інших причин число електронів не відповідало числу протонів. Якщо електронів було менше, ніж протонів, тіло вважалося позитивно зарядженим, якщо ж в ньому електронів було більше, ніж протонів, воно вважалося зарядженим негативно. Електризація тіл в світлі цих поглядів представляла собою не що інше, як створення в них нестачі або надлишку електронів шляхом передачі їх іншим тілам і запозичення у останніх. Це пояснювало, чому поява певного електричного заряду на одному тілі неминуче тягне за собою появу такої кількості протилежного заряду на іншому тілі.

Електрон - елементарна неподільна частка негативного електричного заряду: е1 6 - 10 19 Кл. Носієм рівного елементарного позитивного Заряду є протон - ядро \u200b\u200bатома водню.