Атом, който има положителен или отрицателен заряд. III

3.1. Електрически заряд

Дори в древни времена хората забелязали, че парче кехлибар, носено с вълна, започва да привлича различни малки предмети: частици прах, конци и други подобни. Лесно можете да видите сами, че пластмасов гребен, потъркан в косата ви, започва да привлича малки парченца хартия. Това явление се нарича електрификация, и силите, действащи в този случай - електрически сили. И двете имена идват от гръцката дума електрон, което означава кехлибар.
При триене на гребен в коса или ебонитна пръчка в вълна, предмети се зареждат, те образуват електрически заряди. Заредените тела взаимодействат помежду си и между тях възникват електрически сили.
Не само твърдите вещества, но и течностите и дори газовете могат да бъдат наелектризирани чрез триене.
Когато телата се наелектризират, веществата, които изграждат наелектризираните тела, не се превръщат в други вещества. Следователно наелектризирането е физическо явление.
Има два различни вида електрически заряди. Те са наречени доста условно " положителен"такса и " отрицателен"такса (и човек може да ги нарече "черни" и "бели", или "красиви" и "ужасни", или нещо друго).
положително зареденинаричат ​​се тела, които действат върху други заредени обекти по същия начин, както стъклото, наелектризирано от триене срещу коприна.
отрицателно заредените наричат ​​тела, които действат върху други заредени обекти по същия начин като восък за запечатване, наелектризиран от триене срещу вълна.
Основното свойство на заредените тела и частици: Еднакво заредените тела и частици се отблъскват, а противоположно заредените тела се привличат. В опитите с източници на електрически заряди ще се запознаете и с някои други свойства на тези заряди: зарядите могат да „преливат“ от един обект в друг, да се натрупват, може да възникне електрически разряд между заредени тела и т.н. Тези свойства ще изучавате подробно в курса по физика.

Електрически заряд ( Qили р) е физическо количество, може да бъде повече или по-малко и следователно може да бъде измерено. Но физиците все още не могат директно да сравняват зарядите един с друг, следователно те не сравняват самите заряди, а ефекта, който заредените тела имат едно върху друго или върху други тела, например силата, с която едно заредено тяло действа върху друго .

Силите (F), действащи върху всяко от двете точково заредени тела, са противоположно насочени по правата, свързваща тези тела. Техните стойности са равни една на друга, право пропорционални на произведението на зарядите на тези тела (q 1 ) и (в 2 ) и са обратно пропорционални на квадрата на разстоянието (l) между тях.

Това съотношение се нарича "закон на Кулон" в чест на френския физик Шарл Кулон (1763-1806), който го открива през 1785 г. Най-важната за химията зависимост на силите на Кулон от знака на заряда и разстоянието между заредените тела е ясно показана на фиг. 3.1.

Единицата за измерване на електрическия заряд е висулката (дефиниция в курса на физиката). Заряд от 1 C преминава през електрическа крушка от 100 вата за около 2 секунди (при напрежение 220 V).

До края на 19 век природата на електричеството остава неясна, но многобройни експерименти доведоха учените до заключението, че големината на електрическия заряд не може да се променя непрекъснато. Установено е, че има най-малка, по-нататък неделима част от електричеството. Зарядът на тази част се нарича "елементарен електрически заряд" (обозначава се с буквата д). Оказа се 1.6. 10–19 С. Това е много малка стойност - почти 3 милиарда милиарда елементарни електрически заряди преминават през нишката на една и съща крушка за 1 секунда.
Всеки заряд е кратен на елементарния електрически заряд, така че е удобно елементарният електрически заряд да се използва като мерна единица за малки заряди. По този начин,

1д= 1,6. 10–19 С.

В началото на 19-ти и 20-ти век физиците разбират, че носителят на елементарен отрицателен електрически заряд е микрочастица, т.нар. електрон(Джоузеф Джон Томсън, 1897 г.). Носител на елементарен положителен заряд е микрочастица, т.нар протон- е открит малко по-късно (Ърнест Ръдърфорд, 1919 г.). В същото време беше доказано, че положителните и отрицателните елементарни електрически заряди са еднакви по абсолютна стойност

По този начин елементарният електрически заряд е зарядът на протона.
С други характеристики на електрона и протона ще се запознаете в следващата глава.

Въпреки факта, че в състава на физическите тела влизат заредени частици, в нормално състояние телата са незаредени, т.е. електрически неутрален. Много сложни частици, като атоми или молекули, също са електрически неутрални. Общият заряд на такава частица или такова тяло се оказва равен на нула, тъй като броят на електроните и броят на протоните, които изграждат частицата или тялото, са равни.

Телата или частиците се зареждат, ако електрическите заряди са разделени: на едно тяло (или частица) има излишък на електрически заряди с един знак, а на другото - с друг. При химическите явления електрически заряд от който и да е знак (положителен или отрицателен) не може нито да се появи, нито да изчезне, тъй като носителите на елементарни електрически заряди само от един знак не могат да се появят или изчезнат.

ПОЛОЖИТЕЛЕН ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ЗАРЯД, ОТРИЦАТЕЛЕН ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ЗАРЯД, ОСНОВНО СВОЙСТВО НА ЗАРЕДЕНИ ТЕЛА И ЧАСТИЦИ, ЗАКОН НА КУЛОН, ЕЛЕМЕНТАРЕН ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ЗАРЯД
1. Как се зарежда коприната, когато се търка в стъкло? Какво ще кажете за вълната, когато се търка срещу восък?
2. Какъв е броят на елементарните електрически заряди в 1 висулка?
3. Определете силата, с която две тела със заряди +2 C и -3 C се привличат едно към друго, разположени на разстояние 0,15 m едно от друго.
4. Две тела със заряди +0,2 C и -0,2 C са на разстояние 1 cm едно от друго. Определете силата, с която се привличат.
5. С каква сила се отблъскват две частици с еднакъв заряд, равен на +3 д, и разположен на разстояние 2 E? Стойността на константата в уравнението на закона на Кулон к= 9 . 10 9 N. m 2 / Cl 2.
6. С каква сила се привлича електрон към протон, ако разстоянието между тях е 0,53 E? Какво ще кажете за протон към електрон?
7. Две еднакво и еднакво заредени топчета са свързани с нишка, която не провежда заряди. Средата на нишката е неподвижно фиксирана. Начертайте как тези топки ще бъдат разположени в пространството при условия, когато силата на гравитацията може да бъде пренебрегната.
8. Как при еднакви условия три еднакви топки ще се разположат в пространството, завързани с нишки с еднаква дължина за една опора? И четири?
Експерименти за привличане и отблъскване на заредени тела.

Теми на USE кодификатора: наелектризиране на телата, взаимодействие на зарядите, два вида заряд, закон за запазване на електричния заряд.

Електромагнитни взаимодействияса сред най-фундаменталните взаимодействия в природата. Силите на еластичност и триене, налягането на газа и много други могат да бъдат сведени до електромагнитни сили между частиците на материята. Самите електромагнитни взаимодействия вече не се свеждат до други, по-дълбоки видове взаимодействия.

Също толкова фундаментален тип взаимодействие е гравитацията - гравитационното привличане на всеки две тела. Има обаче няколко важни разлики между електромагнитните и гравитационните взаимодействия.

1. Не всеки може да участва в електромагнитни взаимодействия, а само зареденатела (имащи електрически заряд).

2. Гравитационното взаимодействие винаги е привличане на едно тяло към друго. Електромагнитните взаимодействия могат да бъдат както привличане, така и отблъскване.

3. Електромагнитното взаимодействие е много по-интензивно от гравитационното. Например силата на електрическо отблъскване на два електрона е няколко пъти по-голяма от силата на тяхното гравитационно привличане един към друг.

Всяко заредено тяло има някакъв електрически заряд. Електрическият заряд е физическа величина, която определя силата на електромагнитното взаимодействие между обектите на природата. Единицата за заряд е висулка(CL).

Два вида заряд

Тъй като гравитационното взаимодействие винаги е привличане, масите на всички тела са неотрицателни. Но това не важи за таксите. Два вида електромагнитно взаимодействие - привличане и отблъскване - са удобно описани чрез въвеждане на два вида електрически заряди: положителени отрицателен.

Зарядите с различни знаци се привличат, а зарядите с различни знаци се отблъскват. Това е илюстрирано на фиг. един ; топките, окачени на нишки, получават заряди с един или друг знак.

Ориз. 1. Взаимодействие на два вида заряди

Повсеместното проявление на електромагнитните сили се обяснява с факта, че заредените частици присъстват в атомите на всяко вещество: положително заредените протони са част от атомното ядро, а отрицателно заредените електрони се движат по орбити около ядрото.

Зарядите на протона и електрона са равни по абсолютна стойност, а броят на протоните в ядрото е равен на броя на електроните в орбитите и следователно се оказва, че атомът като цяло е електрически неутрален. Ето защо при нормални условия не забелязваме електромагнитния ефект от околните тела: общият заряд на всяко от тях е нула, а заредените частици са равномерно разпределени в целия обем на тялото. Но ако електрическата неутралност е нарушена (например в резултат на електрификация) тялото незабавно започва да действа върху околните заредени частици.

Защо има точно два вида електрически заряди, а не някой друг брой от тях, засега не е известно. Можем само да твърдим, че приемането на този факт като основен дава адекватно описание на електромагнитните взаимодействия.

Зарядът на протона е Cl. Зарядът на електрона е противоположен на него по знак и е равен на C. Стойност

Наречен елементарен заряд. Това е минималният възможен заряд: в експериментите не са открити свободни частици с по-малък заряд. Физиката все още не може да обясни защо природата има най-малкия заряд и защо неговата величина е точно такава.

Зарядът на всяко тяло винаги е сумата от цялотоброй елементарни заряди:

Ако , тогава тялото има излишен брой електрони (в сравнение с броя на протоните). Ако, напротив, на тялото липсват електрони: има повече протони.

Електрификация на тела

За да може едно макроскопично тяло да упражнява електрическо влияние върху други тела, то трябва да бъде наелектризирано. Електрификация- това е нарушение на електрическата неутралност на тялото или неговите части. В резултат на наелектризирането тялото става способно на електромагнитни взаимодействия.

Един от начините за наелектризиране на тяло е да му се придаде електрически заряд, тоест да се постигне излишък от заряди със същия знак в дадено тяло. Това е лесно да се направи с триене.

Така че, когато търкате стъклена пръчка с коприна, част от нейните отрицателни заряди отива към коприната. В резултат пръчката се зарежда положително, а коприната се зарежда отрицателно. Но при триене на ебонитна пръчка с вълна, част от отрицателните заряди се прехвърлят от вълната към пръчката: пръчката се зарежда отрицателно, а вълната е положително.

Този метод на наелектризиране на телата се нарича наелектризиране чрез триене. Срещате наелектризиране от триене всеки път, когато свалите пуловер през главата си ;-)

Друг вид електрификация се нарича електростатична индукция, или наелектризиране чрез влияние. В този случай общият заряд на тялото остава равен на нула, но се преразпределя, така че в някои части на тялото се натрупват положителни заряди, а в други - отрицателни.

Ориз. 2. Електростатична индукция

Нека да разгледаме фиг. 2. На известно разстояние от металното тяло има положителен заряд. Той привлича отрицателните заряди на метала (свободни електрони), които се натрупват върху участъците от повърхността на тялото, които са най-близо до заряда. В далечните региони остават некомпенсирани положителни заряди.

Въпреки факта, че общият заряд на металното тяло остава равен на нула, в тялото настъпва пространствено разделяне на зарядите. Ако сега разделим тялото по пунктираната линия, тогава дясната половина ще бъде отрицателно заредена, а лявата половина положително.

Можете да наблюдавате наелектризирането на тялото с помощта на електроскоп. Прост електроскоп е показан на фиг. 3 (изображение от en.wikipedia.org).

Ориз. 3. Електроскоп

Какво се случва в този случай? Положително заредена пръчка (например, предварително натъркана) се довежда до диска на електроскопа и събира отрицателен заряд върху него. Отдолу, върху движещите се листа на електроскопа, остават некомпенсирани положителни заряди; отблъсквайки се един от друг, листата се разминават в различни посоки. Ако премахнете пръчката, зарядите ще се върнат на мястото си и листата ще паднат обратно.

Явлението електростатична индукция в грандиозни мащаби се наблюдава по време на гръмотевична буря. На фиг. 4 виждаме гръмотевичен облак да минава над земята.

Ориз. 4. Електрификация на земята от гръмотевичен облак

Вътре в облака има ледени късове с различни размери, които се смесват от възходящи въздушни течения, сблъскват се един с друг и се наелектризират. В този случай се оказва, че в долната част на облака се натрупва отрицателен заряд, а в горната - положителен.

Отрицателно заредената долна част на облака предизвиква положителни заряди на повърхността на земята. Появява се гигантски кондензатор с колосално напрежение между облака и земята. Ако това напрежение е достатъчно, за да пробие въздушната междина, тогава ще се появи разряд - мълния, добре позната на вас.

Закон за запазване на заряда

Да се ​​върнем към примера с наелектризирането чрез триене - триене на пръчката с кърпа. В този случай пръчката и парчето плат придобиват еднакви по големина и противоположни по знак заряди. Общият им заряд, както е бил равен на нула преди взаимодействието, остава равен на нула след взаимодействието.

Виждаме тук закон за запазване на зарядакойто гласи: в затворена система от тела алгебричната сума на зарядите остава непроменена за всички процеси, които се случват с тези тела:

Затвореността на система от тела означава, че тези тела могат да обменят заряди само помежду си, но не и с други обекти, външни за дадената система.

Когато пръчката е електрифицирана, няма нищо изненадващо в запазването на заряда: колко заредени частици са напуснали пръчката - същото количество е дошло на парче плат (или обратното). Изненадващо, в по-сложни процеси, придружени от взаимни трансформацииелементарни частици и промяна на номеразаредени частици в системата, общият заряд все още се запазва!

Например на фиг. 5 показва процеса, при който част от електромагнитното излъчване (т.нар фотон) се превръща в две заредени частици - електрон и позитрон. Такъв процес е възможен при определени условия - например в електрическото поле на атомното ядро.

Ориз. 5. Създаване на двойка електрон-позитрон

Зарядът на позитрона е равен по абсолютна стойност на заряда на електрона и е противоположен на него по знак. Законът за запазване на заряда е изпълнен! Наистина, в началото на процеса имахме фотон, чийто заряд е нула, а в края получихме две частици с нулев общ заряд.

Законът за запазване на заряда (заедно със съществуването на най-малкия елементарен заряд) днес е основният научен факт. Физиците все още не са успели да обяснят защо природата се държи по този начин, а не по друг начин. Можем само да кажем, че тези факти се потвърждават от множество физически експерименти.

Електрическият заряд е физична величина, която е присъща на някои елементарни частици. Проявява се чрез силите на привличане и отблъскване между заредени тела чрез електромагнитно поле. Разгледайте физичните свойства на заряда и видовете заряди.

Обща идея за електрическия заряд

Материята, която има ненулев електрически заряд, активно взаимодейства с електромагнитното поле и от своя страна създава това поле. Взаимодействието на заредено тяло с електромагнитно поле е един от четирите типа силови взаимодействия, които са известни на човека. Говорейки за зарядите и видовете заряди, трябва да се отбележи, че от гледна точка на стандартния модел електрическият заряд отразява способността на тяло или частица да обменя носители на електромагнитно поле - фотони - с друго заредено тяло или електромагнитно поле.

Една от важните характеристики на различните видове заряд е запазването на тяхната сума в изолирана система. Тоест общият заряд се съхранява за произволно дълго време, независимо от вида на взаимодействието, което се извършва вътре в системата.

Електрическият заряд не е непрекъснат. В експериментите на Робърт Миликен беше демонстрирана дискретната природа на електрическия заряд. Видовете заряди, които съществуват в природата, могат да бъдат положителни или отрицателни.

Положителни и отрицателни заряди

Носителите на два вида заряди са протони и електрони. По исторически причини зарядът на електрона се счита за отрицателен, има стойност -1 и се обозначава с -e. Протонът има положителен заряд +1 и се обозначава с +e.

Ако едно тяло съдържа повече протони, отколкото електрони, тогава се казва, че е положително заредено. Ярък пример за положителен тип заряд в природата е зарядът върху стъклена пръчка, след като тя се търка с копринена кърпа. Съответно, ако едно тяло съдържа повече електрони отколкото протони, се приема, че е отрицателно заредено. Този вид електрически заряд се наблюдава върху пластмасова линийка, когато се търка с вълна.

Имайте предвид, че зарядът на протона и електрона, макар и много малък, не е елементарен. Открити са кварки – „тухлички“, които образуват елементарни частици, които имат заряди ±1/3 и ±2/3 спрямо заряда на електрона и протона.

мерна единица

Видовете заряди, както положителни, така и отрицателни, в международната система от единици SI се измерват в кулони. Заряд от 1 кулон е много голям заряд, който се определя като преминаващ за 1 секунда през напречното сечение на проводник със сила на тока от 1 ампер в него. Един медальон съответства на 6,242*10 18 свободни електрона. Това означава, че зарядът на един електрон е -1/(6,242*10 18) = - 1,602*10 -19 кулона. Същата стойност, само със знак плюс, е характерна и за друг вид заряд в природата - положителният заряд на протона.

Кратка история на електрическия заряд

От древна Гърция е известно, че ако потъркате кожата си в кехлибар, тя придобива способността да привлича към себе си леки тела, като слама или птичи пера. Това откритие принадлежи на гръцкия философ Талес от Милет, живял преди 2500 години.

През 1600 г. английският лекар Уилям Гилбърт наблюдава, че много материали се държат като кехлибар, когато се търкат. Думата "кехлибар" на старогръцки звучи като "електрон". Гилбърт започна да използва термина за всички подобни явления. По-късно се появяват и други термини, като "електричество" и "електрически заряд". В работата си Гилбърт също успява да направи разлика между магнитни и електрически явления.

Откритието за съществуването на привличане и отблъскване между електрически заредени тела принадлежи на физика Стивън Грей. Първият учен, който предполага съществуването на два вида електрически заряди, е френският химик и физик Шарл Франсоа Дюфе. Феноменът на електрическия заряд е изследван подробно и от Бенджамин Франклин. В края на 18 век френският физик Шарл Огюстен дьо Кулон открива известния си закон.

Въпреки това, всички тези наблюдения успяха да се оформят в последователна теория за електричеството едва в средата на 19 век. Тук трябва да се отбележи значението на работата на Майкъл Фарадей за изследване на процесите на електролиза и Джеймс Максуел, който напълно описва електромагнитните явления.

Съвременните идеи за природата на електричеството и дискретния електрически заряд дължат съществуването си на работата на Джоузеф Томсън, който открива електрона, и Робърт Миликен, който измерва неговия заряд.

Магнитен момент и електрически заряд

Видовете заряди са идентифицирани от Бенджамин Франклин. Има два от тях: положителен и отрицателен. Два заряда с еднакъв знак се отблъскват, а противоположните заряди се привличат.

С появата на квантовата механика и физиката на елементарните частици беше показано, че в допълнение към електрическия заряд частиците имат магнитен момент, който се нарича спин. Благодарение на електрическите и магнитните свойства на елементарните частици в природата съществува електромагнитно поле.

Принципът на запазване на електрическия заряд

В съответствие с резултатите от много експерименти, принципът за запазване на електрическия заряд гласи, че няма начин нито да се унищожи зарядът, нито да се създаде от нищото и че при всякакви електромагнитни процеси в изолирана система, общият електрически заряд е консервиран.

В резултат на процеса на електрификация общият брой на протоните и електроните не се променя, има само разделяне на зарядите. Електрически заряд може да се появи в част от системата, където не е бил там преди, но общият заряд на системата все още няма да се промени.

Плътност на електрическия заряд

Плътността на заряда се разбира като количеството му на единица дължина, площ или обем пространство. В тази връзка се говори за три вида нейна плътност: линейна, повърхностна и обемна. Тъй като има два вида заряд, плътността също може да бъде положителна и отрицателна.

Въпреки факта, че електрическият заряд е квантован, т.е. той е дискретен, в редица експерименти и процеси броят на неговите носители е толкова голям, че можем да приемем, че те са равномерно разпределени в тялото. Това добро приближение прави възможно получаването на редица важни експериментални закони за електрическите явления.

Изследвайки поведението на два точкови заряда върху торсионна везна, т.е. тези, при които разстоянието между тях значително надвишава техните размери, Чарлз Кулон през 1785 г. открива закона за взаимодействие между електрическите заряди. Ученият формулира този закон, както следва:

Големината на всяка сила, с която два точкови заряда взаимодействат в покой, е право пропорционална на произведението на техните електрически заряди и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието, което ги разделя. Силите на взаимодействие са насочени по линията, която свързва заредените тела.

Обърнете внимание, че законът на Кулон не зависи от вида на зарядите: промяната на знака на заряда ще промени само посоката на действащата сила към противоположната, като същевременно запази нейния модул. Коефициентът на пропорционалност в закона на Кулон зависи от диелектричната проницаемост на средата, в която се разглеждат зарядите.

Така формулата за силата на Кулон се записва, както следва: F \u003d k * q 1 * q 2 / r 2, където q 1, q 2 са величините на зарядите, r е разстоянието между зарядите, k = 9 * 10 9 N * m 2 /Cl 2 - коефициент на пропорционалност за вакуум.

Константата k чрез универсалната диелектрична проницаемост ε 0 и диелектричната проницаемост на материала ε се изразява по следния начин: k = 1/(4*pi*ε*ε 0), тук pi е числото pi, а ε > 1 за всяка среда.

Законът на Кулон не е валиден в следните случаи:

• когато заредените частици започнат да се движат и особено когато техните скорости се доближат до скоростта на светлината;
• когато разстоянието между зарядите е малко спрямо техните геометрични размери.

Интересно е да се отбележи, че математическата форма на закона на Кулон съвпада с тази на закона за всемирното привличане, при който масата на тялото играе ролята на електрически заряд.

Методи за пренасяне на електрически заряд и наелектризиране

Електризацията е процес, при който електрически неутрално тяло придобива ненулев заряд. Този процес е свързан с движението на елементарни носители на заряд, най-често електрони. Можете да електрифицирате тялото, като използвате следните методи:

• в резултат на контакт. Ако заредено тяло докосне друго тяло, състоящо се от проводящ материал, то последното ще придобие електрически заряд.
• Триене на изолатор срещу друг материал.
• Електрическа индукция. Същността на това явление е преразпределението на електрическите заряди вътре в тялото поради влиянието на външно електрическо поле.
• Феноменът на фотоелектричния ефект, при който електроните излизат от твърдо тяло поради излагане на електромагнитно излъчване.
• Електролиза. Физико-химичен процес, протичащ в стопилки и разтвори на соли, киселини и основи.
• термоелектрически ефект. В този случай наелектризирането възниква поради температурни градиенти в тялото.

Всички тела в света около нас се състоят от два вида стабилни частици - положително заредени протони и електрони с еднакъв отрицателен заряд напр. Броят на електроните е равен на броя на протоните. Следователно Вселената е електрически неутрална.

Тъй като електронът и протонът никога ( поне за последните 14 милиарда години) не се разпадат, тогава Вселената не може да наруши своята неутралност от никакви човешки влияния. Всички тела също обикновено са електрически неутрални, т.е. съдържат еднакъв брой електрони и протони.

За да се зареди едно тяло, е необходимо да се отстрани от него, прехвърляйки го в друго тяло, или да се добави към него, като се вземе от друго тяло, определен брой N електрони или протони. Зарядът на тялото ще стане равен на Ne. В същото време е необходимо да се помни това, което обикновено се забравя), че същият заряд с противоположен знак (Ne) неизбежно се образува върху друго тяло (или тела). Чрез триене на ебонитова пръчка с вълна, ние зареждаме не само ебонит, но и вълна, прехвърляйки част от електроните от един на друг.

Твърдението за привличането на две тела с еднакви противоположни заряди според принципите на проверка и фалшификация е научно, тъй като по принцип може да бъде потвърдено или опровергано експериментално. Тук експериментът може да се проведе чисто, без да се включват трети тела, просто чрез прехвърляне на част от електроните или протоните от едно експериментално тяло към друго.

Има съвсем различна картина с твърдението за отблъскването на подобни заряди. Факт е, че само две, например, положителен, заряд q1, q2 за експеримента не може да се създаде, тъй като когато се опитвате да ги създадете, това винаги е неизбежно появява се трети, отрицателен заряд q3 = -(qi + q2). Следователно не две, и три обвинения. По принцип е невъзможно да се проведе експеримент с два еднакви заряда.

Следователно твърдението на Кулон за отблъскването на еднакви заряди според споменатите принципи е ненаучно.

По същата причина е невъзможен и експериментът с два заряда с различни знаци q1, - q2, ако тези заряди не са равни един на друг. Тук неизбежно се появява третият заряд q3 = q1 - q2, който участва във взаимодействието и влияе върху резултантната сила.

Наличието на третия заряд се забравя и не се взема предвид от слепите привърженици на Кулон. Две тела с еднакви заряди с различни знаци могат да бъдат създадени чрез разбиване на атоми на две заредени части и прехвърляне на тези части от едно тяло в друго. При такава празнина е необходимо да се работи и да се изразходва енергия. Естествено, заредените части ще се стремят да се върнат в първоначалното си състояние с по-малко енергия и да се комбинират, тоест те трябва да бъдат привлечени една към друга.

От гледна точка на взаимодействието на къси разстояния, всяко взаимодействие предполага наличието на обмен между взаимодействащи тела с нещо материално, а мигновеното действие на разстояние и телекинезата са невъзможни. Електростатичните взаимодействия между зарядите се осъществяват от постоянно електрическо поле. Не знаем какво е то, но можем да кажем с увереност, че полето е материално, тъй като има енергия, маса, импулс и крайна скорост на разпространение.

Силовите линии, приети за образа на електрическото поле, излизат от един заряд (положителен) и не могат да се откъснат във вакуум, а винаги влизат в друг (отрицателен) заряд. Те са като пипала, които се простират от един заряд към друг, свързвайки ги. За да се намали енергията на системата от заряди, обемът, зает от полето, се стреми към минимум. Следователно протегнатите "пипала" на електрическото поле винаги са склонни да се свиват като еластични ленти, опънати по време на зареждане. Благодарение на това свиване се осъществява привличането на противоположни заряди. Силата на привличане може да се измери експериментално. Тя дава закона на Кулон.

Съвсем друг е въпросът при подобни такси.Общото електрично поле на два заряда излиза от всеки един от тях и отива в безкрайност, като контакт на полетата на единия и другия заряд не се постига. Еластични "пипала" на един заряд не достигат друг. Следователно няма пряк материален ефект от един заряд върху друг, нямат с какво да взаимодействат.Тъй като ние не разпознаваме телекинезата, следователно не може да има отблъскване.

Но как тогава да обясним разминаването на венчелистчетата на елероскопа и отблъскването на зарядите, наблюдавани в експериментите на Кулон? Нека припомним, че когато създаваме два положителни заряда за нашето преживяване, ние неминуемо образуваме отрицателен заряд и в околното пространство.

Тук привличането към него се бърка и се приема за отблъскване.

Налага се буквално да отлепваме току-що изпраните и извадени от сушилнята неща едно от друго или когато не можем да приведем в ред наелектризираната си и буквално изправена коса. Кой не е опитвал да окачи балон от тавана, след като го е търкал в главата си? Това привличане и отблъскване е проявление статично електричество. Такива действия се наричат електрификация.

Статичното електричество се обяснява със съществуването в природата електрически заряд. Зарядът е съществено свойство на елементарните частици. Зарядът, който възниква върху стъклото, когато се трие в коприна, се нарича условно положителен, а зарядът, който възниква върху ебонита при триене върху вълна, е отрицателен.

Помислете за атом. Атомът се състои от ядро ​​и летящи около него електрони (сини частици на фигурата). Ядрото се състои от протони (червено) и неутрони (черно).

Носителят на отрицателен заряд е електрон, положителен - протон. Неутронът е неутрална частица и няма заряд.

Стойността на елементарния заряд - електрон или протон, има постоянна стойност и е равна на

Цял атом е неутрално зареден, ако броят на протоните съвпада с броя на електроните. Какво се случва, ако един електрон се откъсне и отлети? Атомът ще има един протон повече, тоест ще има повече положителни частици, отколкото отрицателни. Такъв атом се нарича положителен йон. И ако се присъедини един допълнителен електрон, получаваме отрицателен йон. Електроните, след като са се отделили, може да не се присъединят, но да се движат свободно за известно време, създавайки отрицателен заряд. По този начин в едно вещество свободните носители на заряд са електрони, положителни йони и отрицателни йони.

За да има свободен протон е необходимо ядрото да колабира, а това означава унищожаване на целия атом. Няма да разглеждаме такива методи за получаване на електрически заряди.

Едно тяло се зарежда, когато съдържа излишък от едни или други заредени частици (електрони, положителни или отрицателни йони).

Стойността на заряда на тялото е кратна на елементарния заряд. Например, ако в тялото има 25 свободни електрона, а останалите атоми са неутрални, тогава тялото е заредено отрицателно и неговият заряд е . Елементарният заряд не е делим – това свойство се нарича дискретност

Подобни заряди (два положителни или два отрицателни) отблъсквам, противоположни (положителни и отрицателни) - са привлечени

точков заряде материална точка, която има електрически заряд.

Законът за запазване на електрическия заряд

Затворена система от тела в електричеството е такава система от тела, при която няма обмен на електрически заряди между външни тела.

Алгебричната сума на електрическите заряди на телата или частиците остава постоянна за всички процеси, протичащи в електрически затворена система.

Фигурата показва пример за закона за запазване на електрическия заряд. На първата снимка има две тела с противоположен заряд. На втората фигура същите тела след контакт. На третата фигура трето неутрално тяло беше въведено в електрически затворена система и телата бяха приведени във взаимодействие едно с друго.

Във всяка ситуация алгебричната сума на заряда (като се вземе предвид знакът на заряда) остава постоянна.

Основното нещо, което трябва да запомните

1) Елементарен електричен заряд – електрон и протон
2) Стойността на елементарния заряд е постоянна
3) Положителни и отрицателни заряди и тяхното взаимодействие
4) Свободните носители на заряд са електрони, положителни йони и отрицателни йони
5) Електрическият заряд е дискретен
6) Законът за запазване на електрическия заряд