Якому заряду завжди кратний заряд тіла
Якому заряду завжди кратний заряд тіла
Два види електричного заряду. У сучасному уявленні електричний заряд є такою ж фундаментальною властивістю мікрочастинки, як, наприклад, спин або її маса, а його існування у двох видах, званих позитивним і негативним зарядами, є проявом фундаментальної симетрії, подібно до правого і лівого в просторі або парності та парності в мікросвіті.
Квантування електричного заряду. На підставі великої кількості експериментів встановлено, що електричний заряд квантується, Т. е. заряд будь-якого тіла кратний цілому числу елементарних зарядів, Кожен з яких має величину, рівну 1,60 × 10 - 19 Кл. Цей елементарний заряд прийнято позначати буквою e. Часткою з негативним елементарним зарядом є електрон ( me = 9,11 × 10 – 3 1 кг). Прикладом стійкої частки з позитивним елементарним зарядом є протон (m р = 1,67 × 10 – 2 7 кг). Відома також частка з масою, що дорівнює масі електрона, і зарядом, рівним заряду протона, що отримала назву позитрон.
Макроскопічні тіла, зазвичай, електрично нейтральні, т. е. у яких у рівних кількостях містяться як позитивні, і негативні заряди. Зарядити тіло можна, створивши в ньому надлишок заряджених частинок одного виду, наприклад, тертям про інше тіло, в якому при цьому утворюється надлишок протилежного зарядів виду. Враховуючи наявність елементарного заряду, повний електричний заряд будь-якого тіла можна як q = ± N e , де N - ціле число.
Збереження електричного заряду. У 1747 р. американський фізик Би.Франклін встановив один із фундаментальних законів природи - закон збереження електричного заряду, фізичною основою якого є точна рівність величин позитивного та негативного елементарних зарядів. Цей закон формулюється так: «Алгебраїчна сума електричних зарядів тіл або частинок, що утворюють електрично ізольовану систему, не змінюється за будь-яких процесів, що відбуваються в цій системі». Електрично ізольованою прийнято вважати систему, через поверхню якої немає перенесення зарядів.
Релятивістська інваріантність електричного заряду. Фундаментальною властивістю електричного заряду є його релятивістська інваріантність. Ця властивість тісно пов'язана із збереженням електричного заряду і означає в широкому значенні, що в будь-якій інерційній системі відліку повний електричний заряд зберігається. Або в більш вузькому сенсі, що спостерігачі, що знаходяться в різних інерційних системах, вимірюючи електричний заряд, отримують одне і те ж його значення. Таким чином, електричний заряд тіла не залежить від того, рухається тіло чи спочиває.
1) У чому полягає закон збереження заряду. Наведіть приклади вияву цього закону
2) Деякий заряд має у системі відліку До величину q . Якою буде величина цього заряду q * у системі відліку До * , що рухається відносно До зі швидкістю V
3) Яку систему можна вважати електрично ізольованою
4) Металева кулька має 5,0 10 5 надлишкових електронів. Який його заряд у кулонах? Скільки надлишкових електронів залишиться на кульці після зіткнення з іншою такою ж кулькою, заряд якої 3,2 10 -14 Кл.
(Відповідь: - 8,0 10 -14 Кл; 1,5 10 5 електронів)
Електричний заряд та його властивості
Електричний заряд - Це фізична величина, що характеризує здатність частинок або тіл вступати в електромагнітні взаємодії. Електричний заряд зазвичай позначається буквами q або Q. У системі СІ електричний заряд вимірюється у Кулонах (Кл). Вільний заряд в 1 Кл - це гігантська величина заряду, що практично не зустрічається в природі. Як правило, Вам доведеться мати справу з мікрокулонами (1 мкКл = 10 –6 Кл), нанокулонами (1 нКл = 10 –9 Кл) та пікокулонами (1 пКл = 10 –12 Кл). Електричний заряд має такі властивості:
1. Електричний заряд є видом матерії.
2. Електричний заряд не залежить від руху частинки та від її швидкості.
3. Заряди можуть передаватися (наприклад, при безпосередньому контакті) від тіла до іншого. На відміну від маси тіла, електричний заряд не є невід'ємною характеристикою даного тіла. Те саме тіло в різних умовах може мати різний заряд.
4. Існує два роди електричних зарядів, умовно названих позитивними і негативними.
5. Усі заряди взаємодіють один з одним. У цьому однойменні заряди відштовхуються, різноіменні – притягуються. Сили взаємодії зарядів є центральними, тобто лежать на прямій, що з'єднує центри зарядів.
6. Існує мінімально можливий (за модулем) електричний заряд, званий елементарним зарядом. Його значення:
e = 1,602177 · 10 -19 Кл ≈ 1,6 · 10 -19 Кл.
Електричний заряд будь-якого тіла завжди кратний елементарному заряду:
де: N - ціле число. Зверніть увагу, неможливе існування заряду, що дорівнює 0,5 е; 1,7 е; 22,7 е і таке інше. Фізичні величини, які можуть набувати лише дискретного (не безперервного) ряду значень, називаються квантованими. Елементарний заряд є квантом (найменшою порцією) електричного заряду.
7. Закон збереження електричного заряду. В ізольованій системі алгебраїчна сума зарядів усіх тіл залишається постійною:
Закон збереження електричного заряду стверджує, що у замкнутій системі тіл що неспроможні спостерігатися процеси народження чи зникнення зарядів лише однієї знака. Із закону збереження заряду так само випливає, якщо два тіла одного розміру та форми, що володіють зарядами q 1 і q 2 (цілком не важливо якого знака заряди), привести в дотик, а потім назад розвести, то заряд кожного з тіл стане рівним:
З сучасної точки зору носіями зарядів є елементарні частинки. Усі звичайні тіла складаються з атомів, до складу яких входять позитивно заряджені протонинегативно заряджені електрони та нейтральні частинки – нейтрони. Протони та нейтрони входять до складу атомних ядер, електрони утворюють електронну оболонку атомів. Електричні заряди протона і електрона за модулем точно однакові і рівні елементарному (тобто мінімально можливому) заряду e.
У нейтральному атомі число протонів у ядрі дорівнює числу електронів в оболонці. Це число називається атомним номером. Атом даної речовини може втратити один або кілька електронів або придбати зайвий електрон. У цих випадках нейтральний атом перетворюється на позитивно або негативно заряджений іон. Зверніть увагу, що позитивні протони входять до складу ядра атома, тому їхня кількість може змінюватися лише за ядерних реакцій. Вочевидь, що з електризації тіл ядерних реакцій немає. Тому в будь-яких електричних явищах кількість протонів не змінюється, змінюється лише кількість електронів.Так, повідомлення тілу негативного заряду означає передачу зайвих електронів. А повідомлення позитивного заряду, всупереч частій помилці, означає не додавання протонів, а забирання електронів. Заряд може передаватися від одного тіла до іншого лише порціями, що містять ціле число електронів.
Іноді у завданнях електричний заряд розподілений по деякому тілу. Для опису цього розподілу вводяться такі величини:
1. Лінійна густина заряду. Використовується для опису розподілу заряду по нитці:
де: L - Довжина нитки. Вимірюється у Кл/м.
2. Поверхнева густина заряду. Використовується для опису розподілу заряду по поверхні тіла:
де: S - Площа поверхні тіла. Вимірюється Кл/м 2 .
3. Об'ємна щільність заряду. Використовується для опису розподілу заряду за об'ємом тіла:
де: V - Об'єм тіла. Вимірюється Кл/м 3 .
Зверніть увагу на те, що маса електрона дорівнює:
Закон Кулону
Точковим зарядом називають заряджене тіло, розмірами якого в умовах даного завдання можна знехтувати. На підставі численних дослідів Кулон встановив такий закон:
Сили взаємодії нерухомих точкових зарядів прямо пропорційні добутку модулів зарядів і обернено пропорційні квадрату відстані між ними:
де: ε - діелектрична проникність середовища - безрозмірна фізична величина, що показує, у скільки разів сила електростатичної взаємодії в даному середовищі буде меншою, ніж у вакуумі (тобто у скільки разів середовище послаблює взаємодію). Тут k - Коефіцієнт у законі Кулона, величина, що визначає чисельне значення сили взаємодії зарядів. У системі СІ його значення приймається рівним:
Сили взаємодії точкових нерухомих зарядів підпорядковуються третьому закону Ньютона, і є силами відштовхування друг від друга за однакових знаків зарядів і силами тяжіння друг до друга за різних знаків. електростатичним або кулонівською взаємодією. Розділ електродинаміки, що вивчає кулонівську взаємодію, називають. електростатикою.
Закон Кулона справедливий для точкових заряджених тіл, рівномірно заряджених сфер та куль. r беруть відстань між центрами сфер чи куль. На практиці закон Кулона добре виконується, якщо розміри заряджених тіл набагато менші за відстань між ними. k в системі СІ іноді записують у вигляді:
де: ε 0 = 8,85∙10 –12 Ф/м – електрична стала.
Досвід показує, що сили кулонівської взаємодії підпорядковуються принципу суперпозиції: якщо заряджене тіло взаємодіє одночасно з декількома зарядженими тілами, то результуюча сила, що діє дане тіло, дорівнює векторній сумі сил, що діють на це тіло з боку інших заряджених тіл.
Запам'ятайте також два важливі визначення:
Провідники - Речовини, що містять вільні носії електричного заряду.
Діелектрики (ізолятори) - Речовини, в яких немає вільних носіїв заряду.Саме діелектрики володіють деякою не рівною одиниці діелектричної проникністю ε.
Для діелектричної проникності речовини вірно наступне (про те, що таке електричне поле трохи нижче):
Сподобалася стаття? Додай її в закладку (CTRL+D) і не забудь поділитися з друзями:
Електричний заряд
Електричний заряд, Джерело електромагнітного поля , пов'язаний з матеріальним носієм; скалярна фізична величина, що є мірою електромагнітної взаємодії. Усі електромагнітні явища у природі – прояви руху та взаємодії електричних зарядів. Електричний заряд є внутрішньою невід'ємною властивістю ряду елементарних частинок. Існують два види електричного заряду, які умовно поділяють на позитивний та негативний. Заряди одного знака відштовхуються, а різних знаків притягуються один до одного. Сила взаємодії нерухомих точкових електричних зарядів визначається законом Кулона. Електричний заряд (електричний струм), що рухається, створює в системі відліку, щодо якої він рухається, магнітне поле . На електричний заряд, що рухається в магнітному полі, діє сила Лоренца. Зв'язок електричного заряду з електромагнітним полем визначається рівняннями Максвелла. Розмір електричного заряду інваріантна щодо інерційних систем відліку, т. е. залежить від швидкості руху заряду.
Електричний заряд макроскопічного тіла дорівнює сумі алгебри зарядів всіх частинок, з яких складається це тіло. Заряд системи тіл (частинок) дорівнює сумі алгебри зарядів тіл (часток), що входять в систему (адитивність електричного заряду). Сумарний електричний заряд ізольованої замкнутої системи зберігається (закон збереження електричного заряду).Електричний заряд будь-якого тіла (частки) квантований, тобто кратний елементарному електричному заряду, що дорівнює по абсолютній величині заряду електрона 1,6021766208 (98) · 10 -19 Кл. Одиниця виміру електричного заряду в СІ – кулон (Кл).
Опубліковано 21 червня 2022 р. об 11:07 (GMT+3). Останнє оновлення 21 червня 2022 р. об 11:07 (GMT+3). Зв'язатися з редакцією
- Науково-освітній портал «Велика російська енциклопедія»
Створено за фінансової підтримки Міністерства цифрового розвитку, зв'язку та масових комунікацій Російської Федерації.
Свідоцтво про реєстрацію ЗМІ ЕЛ № ФС77-84198 видано Федеральною службою з нагляду у сфері зв'язку, інформаційних технологій та масових комунікацій (Роскомнагляд) 15 листопада 2022 року.
ISSN: 2949-2076 - Засновник: Автономна некомерційна організація «Національний науково-освітній центр «Велика російська енциклопедія»
Головний редактор: Кравець С. Л.
Телефон редакції: +7 (495) 917 90 00
Ел. пошта редакції: [email protected]
- © АНО БРЕ, 2022 - 2024. Всі права захищені.
- Умови використання інформації. Вся інформація, розміщена на даному порталі, призначена лише для використання в особистих цілях та не підлягає подальшому відтворенню.
Медіаконтент (ілюстрації, фотографії, відео, аудіоматеріали, карти, скан образи) може бути використаний лише з дозволу правовласників. - Умови використання інформації. Вся інформація, розміщена на даному порталі, призначена лише для використання в особистих цілях та не підлягає подальшому відтворенню.
Медіаконтент (ілюстрації, фотографії, відео, аудіоматеріали, карти, скан образи) може бути використаний лише з дозволу правовласників.