Заряд якого тіла прийнято вважати негативним. Закон збереження заряду

Слово електрика походить від грецької назви бурштину ελεκτρον .
Бурштин - це смола, що скам'яніла, хвойних дерев. Давні помітили, що якщо потерти бурштин шматком тканини, він притягуватиме легкі предмети чи пил. Це явище, яке ми сьогодні називаємо статичною електрикою, можна спостерігати, і натерши тканиною ебонітову або скляну паличку або просто пластмасову лінійку.

Пластмасова лінійка, яку добре потерли паперовою серветкою, притягує дрібні шматочки паперу (рис. 22.1). Розряди статичної електрики ви могли спостерігати, розчісуючи волосся чи знімаючи з себе нейлонову блузку чи сорочку. Не виключено, що ви відчували електричний удар, торкнувшись металевої дверної ручки після того, як встали з сидіння автомобіля або пройшлися синтетичним килимом. У всіх цих випадках об'єкт набуває електричного заряду завдяки тертю; кажуть, що відбувається електризація тертям.

Чи всі електричні заряди однакові чи існують різні види? Виявляється, існує два види електричних набоїв, що можна довести наступним простим досвідом. Підвісимо пластмасову лінійку за середину на нитці і добре потрій її шматком тканини. Якщо тепер піднести до неї іншу наелектризовану лінійку, ми виявимо, що лінійки відштовхують одна одну (рис. 22.2, а).
Так само, піднісши до однієї наелектризованої скляної палички іншу, ми спостерігатимемо їх відштовхування (рис. 22.2,6). Якщо заряджений скляний стрижень піднести до наелектризованої пластмасової лінійки, вони притягнуться (рис. 22.2, в). Лінійка, мабуть, має заряд іншого вигляду, ніж скляна паличка.
Експериментально встановлено, що всі заряджені об'єкти діляться на дві категорії: або вони притягуються пластмасою та відштовхуються склом, або, навпаки, відштовхуються пластмасою та притягуються склом. Існують, мабуть, два види зарядів, причому заряди того самого виду відштовхуються, а заряди різних видів притягуються. Ми говоримо, що однойменні заряди відштовхуються, а різноїменні притягуються.

Американський державний діяч, філософ та вчений Бенджамін Франклін (1706-1790) назвав ці два види зарядів позитивним та негативним. Який заряд як назвати, було зовсім байдуже;
Франклін запропонував вважати заряд наелектризованої скляної палички позитивним. У такому разі заряд, що з'являється на пластмасовій лінійці (або янтарі), буде негативним. Цю угоду дотримуються й донині.

Розроблена Франкліном теорія електрики насправді була концепцією "однієї рідини": позитивний заряд розглядався як надлишок «електричної рідини» проти її нормального вмісту в даному об'єкті, а негативний - як її недолік. Франклін стверджував, що, коли в результаті будь-якого процесу в одному тілі виникає певний заряд, в іншому тілі одночасно виникає така сама кількість заряду протилежного вигляду. Назви "позитивний" і "негативний" слід тому розуміти в сенсі алгебри, так що сумарний заряд, що набуває тілами в якому-небудь процесі, завжди дорівнює нулю.

Наприклад, коли пластмасову лінійку натирають паперовою серветкою, лінійка набуває негативного заряду, а серветка-рівний за величиною позитивний заряд. Відбувається поділ зарядів, але їхня сума дорівнює нулю.
Цим прикладом ілюструється твердо встановлений закон збереження електричного заряду, Який говорить:

Сумарний електричний заряд, що утворюється внаслідок будь-якого процесу, дорівнює нулю.

Відхилень від цього закону ніколи не спостерігалося, тому можна вважати, що він так само твердо встановлений, як і закони збереження енергії та імпульсу.

Електричні заряди в атомах

Лише минулого століття стало ясно, що причина існування електричного заряду криється в самих атомах. Пізніше ми обговоримо будову атома та розвиток уявлень про нього докладніше. Тут коротко зупинимося на основних ідеях, які допоможуть нам краще зрозуміти природу електрики.

За сучасними уявленнями атом (дещо спрощено) складається з важкого позитивно зарядженого ядра, оточеного одним або декількома негативно зарядженими електронами.
У нормальному стані позитивний і негативний заряди в атомі дорівнюють за величиною, і атом в цілому електрично нейтральний. Однак атом може втрачати або набувати одного або кількох електронів. Тоді його заряд буде позитивним або негативним і такий атом називають іоном.

У твердому тілі ядра можуть вагатися, залишаючись поблизу фіксованих положень, тоді як частина електронів рухається абсолютно вільно. Електризацію тертям можна пояснити тим, що у різних речовинах ядра утримують електрони з різною силою.
Коли пластмасова лінійка, яку натирають паперовою серветкою, набуває негативного заряду, це означає, що електрони в паперовій серветці утримуються слабше, ніж у пластмасі, і частина їх переходить із серветки на лінійку. Позитивний заряд серветки дорівнює за величиною негативного заряду, набутого лінійкою.

Зазвичай предмети, наелектризовані тертям, лише деякий час утримують заряд і, зрештою, повертаються в електрично нейтральний стан. Куди зникає заряд? Він «стікає» на молекули води, що містяться в повітрі.
Річ у тім, що молекули води полярні: хоча загалом вони електрично нейтральні, заряд у яких розподілено неоднорідно (рис. 22.3). Тому зайві електрони з наелектризованої лінійки «стікатимуть» у повітря, притягуючись до позитивно зарядженої області молекули води.
З іншого боку, позитивний заряд предмета нейтралізуватиметься електронами, які слабо утримуються молекулами води в повітрі. У суху погоду вплив статичної електрики набагато помітніший: у повітрі міститься менше молекул води і заряд стікає не так швидко. У сиру дощову погоду предмет не може надовго утримати свій заряд.

Ізолятори та провідники

Нехай є дві металеві кулі, одна з яких сильно заряджена, а інша електрично нейтральна. Якщо ми з'єднаємо їх, скажімо, залізним цвяхом, то незаряджена куля швидко придбає електричний заряд. Якщо ж ми одночасно торкнемося обох куль дерев'яною паличкою або шматком гуми, то куля, яка не мала заряду, залишиться незарядженою. Такі речовини як залізо називають провідниками електрики; дерево ж і гуму називають непровідниками, чи ізоляторами.

Метали зазвичай є добрими провідниками; більшість інших речовин ізолятори (втім, і ізолятори трошки проводять електрику). Цікаво, що багато природних матеріалів потрапляють до однієї з цих двох різко різних категорій.
Є, проте, речовини (серед яких слід назвати кремній, германій та вуглець), що належать до проміжної (але теж різко відокремленої) категорії. Їх називають напівпровідниками.

З погляду атомної теорії електрони в ізоляторах пов'язані з ядрами дуже міцно, тоді як у провідниках багато електронів пов'язані дуже слабко і можуть вільно переміщатися всередині речовини.
Коли позитивно заряджений предмет підноситься впритул до провідника або стикається з ним, вільні електрони швидко переміщуються до позитивного заряду. Якщо ж предмет заряджений негативно, то електрони, навпаки, прагнуть відійти від нього. У напівпровідниках вільних електронів дуже мало, а ізоляторах вони практично відсутні.

Індукований заряд. Електроскоп

Піднесемо позитивно заряджений металевий предмет до іншого (нейтрального) металевого предмета.

При зіткненні вільні електрони нейтрального предмета притягнуться до позитивно зарядженого і їх перейде на нього. Оскільки тепер у другого предмета бракує деякої кількості електронів, заряджених негативно, він набуває позитивного заряду. Цей процес називається електризацією за рахунок електропровідності.

Наблизимо тепер позитивно заряджений предмет до нейтрального металевого стрижня, але так, щоб вони не стикалися. Хоча електрони не залишать металевого стрижня, вони перемістяться у напрямку зарядженого предмета; на протилежному кінці стрижня виникне позитивний заряд (рис. 22.4). У такому разі кажуть, що на кінцях металевого стрижня індукується (або наводиться) заряд. Зрозуміло, ніяких нових зарядів немає: сталося просто поділ зарядів, загалом стрижень залишився електрично нейтральним. Однак якби ми тепер розрізали стрижень упоперек посередині, то отримали б два заряджені предмети - один із негативним зарядом, інший із позитивним.

Повідомити металевому предмету заряд можна також, з'єднавши його дротом із землею (або, наприклад, з водопровідною трубою, що йде в землю), як показано на рис. 22.5 а. Предмет, як то кажуть, заземлений. Завдяки своїм величезним розмірам земля приймає та віддає електрони; вона діє як резервуар заряду. Якщо піднести близько до металу заряджений, скажімо, негативно предмет, то вільні електрони металу відштовхуватимуться і багато хто піде по дроту в землю (рис. 22.5,6). Метал виявиться зарядженим позитивно. Якщо від'єднати провід, на металі залишиться позитивний наведений заряд. Але якщо зробити це після того, як негативно заряджений предмет віддалений від металу, всі електрони встигнуть повернутися назад і метал залишиться електрично нейтральним.

Для виявлення електричного заряду використовують електроскоп (або простий електрометр).

Як видно із рис. 22.6, він складається з корпусу, всередині якого знаходяться два рухомі листочки, зроблені нерідко із золота. (Іноді рухомим робиться лише один листочок.) Листочки укріплені на металевому стрижні, який ізольований від корпусу і закінчується зовні металевою кулькою. Якщо піднести заряджений предмет близько до кульки, у стрижні відбувається поділ зарядів (рис. 22.7 а), листочки виявляються однойменно зарядженими і відштовхуються один від одного, як показано на малюнку.

Можна повністю зарядити стрижень з допомогою електропровідності (рис. 22.7, б). У будь-якому випадку чим більше заряд, тим сильніше розходяться листочки.

Зауважимо, проте, що знак заряду в такий спосіб визначити неможливо: негативний заряд розведе листочки точно таку ж відстань, як і рівний йому за величиною позитивний заряд. І все-таки електроскоп можна використовувати визначення знака заряду-для цього стрижню треба повідомити попередньо, скажімо, негативний заряд (рис. 22.8, а). Якщо тепер до кульки електроскопа піднести негативно заряджений предмет (рис. 22.8,6), то додаткові електрони перемістяться до листочків і вони сильніше розсунуться. Навпаки, якщо до кульки піднести позитивний заряд, то електрони перемістяться від листочків і вони зблизяться (мал. 22.8, в), оскільки їх негативний заряд зменшиться.

Електроскоп широко застосовувався на зорі електротехніки. На тому принципі при використанні електронних схем працюють дуже чутливі сучасні електрометри.

Ця публікація складена за матеріалами книги Д. Джанколі. "Фізика у двох томах" 1984 р. Том 2 .

Далі буде. Коротко про наступну публікацію:

Сила F, з якою одне заряджене тіло діє інше заряджене тіло, пропорційна добутку їх зарядів Q 1 та Q 2 і назад пропорційна квадрату відстані rміж ними.

Зауваження та пропозиції приймаються та вітаються!

Пов'язаний із матеріальним носієм; внутрішня характеристика елементарної частки, що визначає її електромагнітні взаємодії.

Електричний заряд є фізичною величиною, що характеризує властивість тіл або частинок вступати в електромагнітні взаємодії, і визначає значення сил і енергій при таких взаємодіях. Електричний заряд – одне з основних понять вчення про електрику. Вся сукупність електричних явищ є проявом існування, руху та взаємодії електричних зарядів. Електричний заряд є невід'ємною властивістю деяких елементарних частинок.

Є два види електричних зарядів, умовно званих позитивними та негативними. Заряди одного знака відштовхуються, різних знаків притягуються один до одного. Заряд наелектризованої скляної палички умовно стали вважати позитивним, а смоляною (зокрема, янтарною) – негативним. Відповідно до цієї умови електричний заряд електрона негативний (грецьк. «електрон» - бурштин).

Заряд макроскопічного тіла визначається сумарним зарядом елементарних частинок, у тому числі складається це тіло. Щоб зарядити макроскопічне тіло потрібно змінити кількість заряджених елементарних частинок, що містяться в ньому, тобто перенести на нього або видалити з нього деяку кількість зарядів одного знака. У реальних умовах такий процес зазвичай пов'язані з переміщенням електронів. Тіло вважають зарядженим тільки в тому випадку, якщо на ньому знаходиться надлишок зарядів одного знака, що становить заряд тіла, який зазвичай позначається буквою qабо Q.Якщо заряди розміщені на точкових тілах, то сила взаємодії між ними може бути визначена за законом Кулону. Одиницею заряду у системі СІ є кулон - Кл.

Електричний заряд q будь-якого тіла дискретний, існує мінімальний, елементарний електричний заряд. е,якому кратні всі електричні заряди тел:

\(q = n e\)

Мінімальний заряд, що існує у природі, - це заряд елементарних частинок. В одиницях СІ модуль цього заряду дорівнює: е= 1, 6.10-19 Кл. Будь-які електричні заряди в ціле число разів більші від елементарного. Елементарним електричним зарядом мають усі заряджені елементарні частинки. Наприкінці 19 ст. був відкритий електрон - носій негативного електричного заряду, а на початку 20 - протон, що володіє таким же за величиною позитивним зарядом; таким чином, було доведено, що електричні заряди існують не власними силами, а пов'язані з частинками, є внутрішньою властивістю частинок (пізніше були відкриті й інші елементарні частинки, що несуть позитивний або негативний заряд тієї ж величини). Заряд всіх елементарних частинок (якщо не дорівнює нулю) однаковий за абсолютною величиною. Елементарні гіпотетичні частки - кварки, заряд яких дорівнює 2/3 еабо +1/3 е, не спостерігалися, проте теоретично елементарних частинок передбачається їх існування.

Інваріантність електричного заряду встановлена ​​експериментально: величина заряду не залежить від швидкості, з якої він рухається (тобто величина заряду інваріантна щодо інерційних систем відліку, і не залежить від того, рухається він чи спочиває).

Електричний заряд аддитивний, т. е. заряд будь-якої системи тіл (часток) дорівнює сумі зарядів тіл (часток), що входять до системи.

Електричний заряд підпорядковується закону збереження, встановленого після проведення безлічі дослідів. В електрично замкнутій системі повний сумарний заряд зберігається і залишається постійним за будь-яких фізичних процесів, що відбуваються в системі. Цей закон є справедливим для ізольованих електричних замкнутих систем, до яких заряди не вносяться і з яких вони не виносяться. Цей закон діє і для елементарних частинок, які народжуються та анігілюють парами, сумарних заряд яких дорівнює нулю.

Думаю, не мені одній хотілося і хочеться поєднати формулу, що описує гравітаційну взаємодію тіл (Закон всесвітнього тяготіння) , з формулою, присвяченою взаємодії електричних зарядів (Закон Кулону ). Тож давайте зробимо це!

Необхідно поставити знак рівності між поняттями маса і позитивний заряд , а також між поняттями антимаса і негативний заряд .

Позитивний заряд (чи маса) характеризує частки Інь (з Полями Тяжіння) – тобто. поглинаючі ефір з навколишнього ефірного поля.

А негативний заряд (чи антимаса) характеризує частки Ян (з Полями Відштовхування) – тобто. що випускають ефір в навколишнє ефірне поле.

Власне кажучи, маса (або позитивний заряд), а також антимаса (або негативний заряд) вказує на те, що дана частка поглинає (або випромінює) Ефір.

Що ж до становища електродинаміки у тому, що відбувається відштовхування однакових за знаком зарядів (як негативних, і позитивних) і тяжіння друг до друга різних за знаком зарядів, воно не зовсім точно. І причина цього – не зовсім правильне тлумачення дослідів з електромагнетизму.

Частинки з Полями Тяжіння (позитивно заряджені) ніколи не будуть відштовхуватися один від одного. Вони лише притягуються. А ось частинки з Полями Відштовхування (негативно заряджені), дійсно, завжди відштовхуватимуться одна від одної (у тому числі і від негативного полюса магніту).

Частинки з Полями Тяжіння (позитивно заряджені) притягують до себе будь-які частинки: як негативно заряджені (з Полями Відштовхування), так і позитивно заряджені (з Полями Тяжіння). Однак якщо обидві частинки мають Поле Тяжіння, то та з них, чиє Поле Тяжіння більше, більшою мірою зміщуватиме до себе іншу частинку, ніж це робитиме частка з меншим Полем Тяжіння.

Речовина – антиречовина.

У фізиці матерією називають тіла, і навіть хімічні елементи, у тому числі ці тіла побудовані, і ще елементарні частки. Загалом вважатимуться приблизно вірним використання цього терміна так. Адже Матерія , З езотеричної точки зору, це силові центри, сфери елементарних частинок. Хімічні елементи збудовані з елементарних частинок, а тіла – з хімічних елементів. Але зрештою виходить так, що все складається з елементарних частинок. Але якщо бути точною, то довкола себе ми не Матерію, а Душі – тобто. елементарні частки. Елементарна частка на відміну силового центру (тобто. Душа на відміну Матерії) наділена якістю – у ній коїться і зникає Ефір.

Концепція речовина можна вважати синонімом поняття матерія, що використовується фізикою. Речовина – це, буквально, те, з чого складаються речі, що оточують людину, – тобто. хімічні елементи та їх сполуки. А хімічні елементи, як зазначалося, складаються з елементарних частинок.

Для речовини та матерії у науці існують поняття-антоніми – антиречовина і антиматерія , які є один до одного синонімами.

Вчені визнають існування антиречовини. Однак те, що вони вважають антиречовиною, насправді таким не є. Насправді антиречовина завжди була під рукою у науки і була опосередковано відкрита вже давним-давно, відколи почали проводити досліди з електромагнетизму. А прояви його існування ми постійно можемо відчувати в навколишньому світі. Антиречовина виникла у Всесвіті разом із речовиною в той самий момент, коли виявилися елементарні частинки (Душі). Речовина – це частки Інь (тобто частки з Полями Тяжіння). Антивещество (Антиматерія) – це частки Ян (частки з Полями Відштовхування).

Властивості частинок Інь та Ян прямо протилежні, у зв'язку з чим вони чудово підходять на роль шуканих речовин та антиречовини.

Ефір, що заповнює елементарні частинки - їх рушійний фактор

«Силовий центр елементарної частки завжди прагне рухатися разом з Ефіром, який у Наразізаповнює цю частинку (і її формує), у тому ж напрямку і з тією самою швидкістю».

Ефір - рушійний фактор елементарних частинок. Якщо Ефір, який заповнює частинку, спочиває, то буде спочивати і сама частка. А якщо Ефір частинки рухається, рухатиметься і частка.

Таким чином, через те, що не існує різниці між Ефіром ефірного поля Всесвіту та Ефіром частинок, всі Принципи поведінки Ефіру застосовні і до елементарних частинок. Якщо Ефір, який належить частинці, в даний момент рухається у бік виникнення нестачі Ефіру (відповідно до першого принципу поведінки Ефіру – «В ефірному полі не виникає ефірних порожнин») або віддаляється від надлишку (відповідно до другого принципу поведінки Ефіру – «В ефірному полі не виникає областей з надмірною щільністю ефіру»), частка буде рухатися разом з ним у тому ж напрямку та з тією ж швидкістю.

Що таке Сила? Класифікація Сил

Однією з основних величин у фізиці в цілому, і особливо в одному з її підрозділів – в механіці, є Сила . Але що це таке, як її охарактеризувати та підкріпити чимось існуючим у реальності?

Для початку відкриємо будь-який Фізичний Енциклопедичний Словник та прочитаємо визначення.

« Сила в механіці – міра механічного на дане матеріальне тіло інших тіл» (ФЕС, «Сила», під ред. А. М. Прохорова).

Як ви бачите, Сила в сучасній фізиці не несе інформації про щось конкретне, речове. Але при цьому прояви Сили більш ніж конкретні. Щоб виправити ситуацію, нам необхідно поглянути на Силу з позиції окультизму.

З езотеричної точки зору Сила – це не що інше, як Дух, Ефір, Енергія. А Душа, як ви пам'ятаєте, це теж Дух, лише «покручений кільцем». Таким чином, і вільний Дух – це Сила, і Душа (замкнений Дух) – це Сила. Ця інформація дуже допоможе нам у подальшому.

Незважаючи на деяку розмитість визначення Сили, вона має цілком речову основу. Це зовсім не абстрактне поняття, яким воно постає у фізиці нині.

Сила- Це причина, що змушує Ефір наближатися до його нестачі або віддалятися від його надлишку. Нас цікавить Ефір, укладений в Елементарних частках (Душах), тому для нас Сила – це, перш за все, причина, яка спонукає частинки до руху. Будь-яка елементарна частка – це Сила, оскільки вона прямо чи опосередковано впливає інші частки.

Виміряти Силу можна за допомогою швидкості, з якою Ефір частки рухався б під впливом цієї Сили, не дій би на частинку ніякі інші Сили. Тобто. швидкість ефірного потоку, що змушує частинку рухатися, і є величина цієї Сили.

Давайте класифікуємо всі типи Сил, що виникають у частках, залежно від причини, що їх викликає.

Сила тяжіння (прагнення тяжіння).

Причиною виникнення цієї Сили є будь-який недолік Ефіру, що виникає де-небудь в ефірному полі Всесвіту.

Тобто. причиною виникнення у частинці Сили Тяжіння служить будь-яка інша частка, що поглинає Ефір, – тобто. формує Поле Тяжіння.

Сила відштовхування (прагнення відштовхування).

Причиною виникнення цієї Сили є будь-який надлишок Ефіру, що виникає десь в ефірному полі Всесвіту.

Коментарів: 0

Як правило, атом має однакову кількість протонів та електронів. Коли так, атом електрично нейтральний, оскільки позитивно заряджені протони точно врівноважені негативно зарядженими електронами. Однак у деяких випадках атом втрачає електричну рівновагу за рахунок втрати або захоплення електрона. При втраті чи захопленні електрона атом не є нейтральним. Він або позитивно або негативно заряджений - залежно від втрати або захоплення електрона. Таким чином, в атомі існує заряд, коли кількість його протонів та електронів не збігаються.

У певних умовах деякі атоми можуть втрачати невелику кількість електронів на короткий час. Електрони атомів деяких речовин, особливо металів можуть легко вибиватися зі своїх зовнішніх орбіт. Такі електрони називають вільними електронами, а матеріали, що їх містять, - провідниками. Коли електрони залишають атом, останній набуває позитивного заряду, оскільки негативно заряджений електрон видаляється, порушуючи електричний баланс в атомі.

Так само просто атом може захопити і додаткові електрони. У цьому випадку він набуває негативного заряду.

Таким чином, заряд створюється за наявності надлишку електронів або протонів в атомі. Коли один атом заряджений, а іншому міститься заряд протилежного знака, електрони можуть перетікати з одного атома на інший. Цей електронний потік називається електричним струмом.

Атом, який втратив або захопив електрон, вважається нестійким. Надлишок електронів створює у ньому негативний заряд. Недолік електронів – позитивний заряд. Електричні заряди взаємодіють один з одним у різний спосіб. Дві негативно заряджені частинки відштовхують одна одну, позитивно заряджені частинки також відштовхують одна одну. Два заряди протилежних знаків взаємно притягуються. Закон електричних зарядів свідчить: заряди з однаковими знаками відштовхуються, і з протилежними притягуються. 1.2 є ілюстрацією до закону електричних зарядів.

Усі атоми прагнуть залишатися нейтральними, оскільки електрони на зовнішніх орбітах відштовхують інші електрони. Проте багато матеріалів можуть набувати позитивного або негативного заряду за рахунок механічних впливів, як, наприклад, тертя. Всім відоме потріскування під час руху ебонітового гребінця через волосся в сухий зимовий день є прикладом генерації електричного заряду за допомогою тертя.

Теми кодифікатора ЄДІ: електризація тіл, взаємодія зарядів, два види заряду, закон збереження електричного заряду.

Електромагнітні взаємодіїналежать до найбільш фундаментальних взаємодій у природі. Сили пружності та тертя, тиск газу та багато іншого можна звести до електромагнітних сил між частинками речовини. Самі електромагнітні взаємодії не зводяться до інших, глибших видів взаємодій.

Так само фундаментальним типом взаємодії є тяжіння - гравітаційне тяжіння будь-яких двох тіл. Однак між електромагнітними та гравітаційними взаємодіями є кілька важливих відмінностей.

1. Брати участь в електромагнітних взаємодіях можуть не будь-які, а лише зарядженітіла (мають електричний заряд).

2. Гравітаційна взаємодія – це завжди тяжіння одного тіла до іншого. Електромагнітні взаємодії можуть бути як тяжінням, так і відштовхуванням.

3. Електромагнітна взаємодія набагато інтенсивніша за гравітаційну. Наприклад, сила електричного відштовхування двох електронів у раз перевищує силу їхнього гравітаційного тяжіння один до одного.

Кожне заряджене тіло має деяку величину електричного заряду. Електричний заряд – це фізична величина, що визначає силу електромагнітної взаємодії між об'єктами природи. Одиницею виміру заряду є кулон(Кл).

Два види заряду

Оскільки гравітаційна взаємодія завжди є тяжінням, маси всіх тіл невід'ємні. Але для набоїв це не так. Два види електромагнітної взаємодії - тяжіння та відштовхування - зручно описувати, вводячи два види електричних зарядів: позитивніі негативні.

Заряди різних знаків притягуються один до одного, а заряди різних знаків один від одного відштовхуються. Це показано на рис. 1; підвішеним на нитках кулькам повідомлено заряди того чи іншого знака.

Мал. 1. Взаємодія двох видів зарядів

Повсюдний прояв електромагнітних сил пояснюється тим, що в атомах будь-якої речовини є заряджені частинки: до складу ядра атома входять позитивно заряджені протони, а по орбітах навколо ядра рухаються негативно заряджені електрони.

Заряди протона і електрона рівні за модулем, а число протонів в ядрі дорівнює числу електронів на орбітах, і тому виявляється, що атом в цілому електрично нейтральний. Ось чому у звичайних умовах ми не помічаємо електромагнітного впливу з боку навколишніх тіл: сумарний заряд кожного з них дорівнює нулю, а заряджені частинки рівномірно розподілені за обсягом тіла. Але при порушенні електронейтральності (наприклад, у результаті електризації) Тіло негайно починає діяти на оточуючі заряджені частинки.

Чому існує саме два види електричних зарядів, а не якесь інше їхнє число, на даний момент не відомо. Ми можемо лише стверджувати, що прийняття цього факту як первинний дає адекватний опис електромагнітних взаємодій.

Заряд протону дорівнює Кл. Заряд електрона протилежний йому за знаком і дорівнює Кл. Величина

називається елементарним зарядом. Це мінімальний можливий заряд: вільних частинок з меншою величиною заряду в експериментах не виявлено. Фізика неспроможна поки пояснити, чому у природі є найменший заряд і його величина саме така.

Заряд будь-якого тіла завжди складається з цілогокількості елементарних зарядів:

Якщо , то тіло має надмірну кількість електронів (проти кількості протонів). Якщо ж , то навпаки, у тіла електронів не вистачає: протонів на більше.

Електризація тіл

Щоб макроскопічне тіло впливало на інші тіла, його потрібно електризувати. Електризація- це порушення електричної нейтральності тіла чи його частин. В результаті електризації тіло стає здатним до електромагнітних взаємодій.

Один із способів електризувати тіло – повідомити йому електричний заряд, тобто досягти надлишку в даному тілі зарядів одного знака. Це нескладно зробити за допомогою тертя.

Так, при натиранні шовком скляної палички частина її негативних зарядів йде на шовк. В результаті паличка заряджається позитивно, а шовк – негативно. А ось при натиранні вовною ебонітової палички частина негативних зарядів переходить із вовни на паличку: паличка заряджається негативно, а вовна – позитивно.

Цей спосіб електризації тіл називається електризацією тертям. З електризацією тертям ви стикаєтеся щоразу, коли знімаєте светр через голову;-)

Інший тип електризації називається електростатичною індукцією, або електризацією через вплив. В цьому випадку сумарний заряд тіла залишається рівним нулю, але перерозподіляється так, що в одних ділянках тіла накопичуються позитивні заряди, в інших – негативні.

Мал. 2. Електростатична індукція

Давайте подивимося на рис. 2 . На деякій відстані від металевого тіла знаходиться позитивний заряд. Він притягує себе негативні заряди металу (вільні електрони), які накопичуються на найближчих до заряду ділянках поверхні тіла. На далеких ділянках залишаються некомпенсовані позитивні заряди.

Незважаючи на те, що сумарний заряд металевого тіла залишився рівним нулю, у тілі відбувся просторовий розподіл зарядів. Якщо зараз розділити тіло вздовж пунктирної лінії, то права половина виявиться зарядженою негативно, а ліва – позитивно.

Спостерігати електризацію тіла можна з допомогою електроскопа. Простий електроскоп показано на рис. 3 (зображення із сайту en.wikipedia.org).

Мал. 3. Електроскоп

Що відбувається у цьому випадку? Позитивно заряджена паличка (наприклад, попередньо натерта) підноситься до диска електроскопа і збирає негативний заряд. Внизу на рухомих листочках електроскопа залишаються некомпенсовані позитивні заряди; відштовхуючись один від одного, листочки розходяться в різні боки. Якщо прибрати паличку, то заряди повернуться на місце і листочки обпадуть назад.

Явище електростатичної індукції у грандіозних масштабах спостерігається під час грози. На рис. 4 ми бачимо грозову хмару, що йде над землею.

Мал. 4. Електризація землі грозової хмарою

Усередині хмари є крижинки різних розмірів, які перемішуються висхідними потоками повітря, стикаються один з одним і електризуються. У цьому виявляється, що у нижній частині хмари накопичується негативний заряд, а верхній - позитивний.

Негативно заряджена нижня частина хмари наводить під собою на поверхні землі заряди позитивного знака. Виникає гігантський конденсатор з колосальною напругою між хмарою та землею. Якщо цієї напруги буде достатньо для пробою повітряного проміжку, то станеться розряд – добре відома вам блискавка.

Закон збереження заряду

Повернемося наприклад електризації тертям - натирання палички тканиною. У цьому випадку паличка та шматок тканини набувають рівні за модулем і протилежні за знаком заряди. Їх сумарний заряд як дорівнював нулю до взаємодії, так і залишається рівним нулю після взаємодії.

Ми бачимо тут закон збереження заряду, Який говорить: в замкнутій системі тіл алгебраїчна сума зарядів залишається незмінною за будь-яких процесів, що відбуваються з цими тілами:

Замкнутість системи тіл означає, що ці тіла можуть обмінюватися зарядами тільки між собою, але не з будь-якими іншими об'єктами, зовнішніми по відношенню до даної системи.

При електризації палички нічого дивного у збереженні заряду немає: скільки заряджених частинок пішло з палички – стільки ж прийшло на шматок тканини (або навпаки). Дивно те, що в складніших процесах, що супроводжуються взаємними перетвореннямиелементарних частинок та зміною числазаряджених частинок у системі, сумарний заряд все одно зберігається!

Наприклад, на рис. 5 показаний процес , при якому порція електромагнітного випромінювання (так званий фотон) перетворюється на дві заряджені частинки - електрон і позитрон . Такий процес виявляється можливим за певних умов - наприклад, в електричному полі атомного ядра.

Мал. 5. Народження пари електрон-позитрон

Заряд позитрону дорівнює модулю заряду електрона і протилежний йому за знаком. Закон збереження заряду виконано! Справді, на початку процесу ми мали фотон, заряд якого дорівнює нулю, а наприкінці ми отримали дві частки з нульовим сумарним зарядом.

Закон збереження заряду (поряд із існуванням найменшого елементарного заряду) є нині первинним науковим фактом. Пояснити, чому природа поводиться саме так, а не інакше, фізикам поки що не вдається. Ми можемо лише констатувати, що це факти підтверджуються численними фізичними експериментами.