Как найти знак электрического заряда

Как определить знак зарядов

В природе существует два рода электрических зарядов, условно названные «положительными» и «отрицательными» зарядами. Вокруг заряда существует одна из форм материи под названием электростатическое поле.

Как определить знак зарядов

Вам понадобится

  • электроскоп, стеклянная палочка, шелковая ткань.

Инструкция

Положительными называются электрические заряды, возникающие на стекле, потертом о шелк, а также такие заряды, которые от них отталкиваются. Отрицательными называются электрические заряды, возникающие на эбоните, потертом о мех, и те заряды, которые от них отталкиваются. Одноименные электрические заряды отталкиваются, разноименные притягиваются. Носителями электрических зарядов являются элементарные частицы, входящие в состав атомов, — электрон, заряженный отрицательно, и протон с положительным зарядом. Заряды элементарных частиц (протона и электрона) являются наименьшими по величине, неделимыми зарядами и носят название элементарных зарядов. Тело имеет электрический заряд, если в нем находится неодинаковое число отрицательных и положительных элементарных зарядов. Заряд всего тела определяется количеством целых элементарных зарядов.

Чтобы определить наличие и знак электрического заряда на каком-нибудь теле используется прибор, называемый электроскоп. Электроскоп представляет собой стеклянную (или металлическую со стеклянными окнами) банку с горлышком в которую вставлен через пробку (из изоляционного материала) металлический стержень оснащенный сверху металлическим шариком, а снизу очень тонкими двумя алюминиевыми или металлическими лепесточками.

Если прикоснуться заряженным телом к шарику электроскопа, то листочки разойдутся, так как они оба заряжаются одноименным статическим электричеством. Разумеется, чем больше заряд, сообщенный электроскопу, тем больше расхождение листочков.Для определения знака заряда электроскопа к нему приближают заряженное тело, знак заряда которого заведомо известен. Если расхождение листочков электроскопа увеличивается, то заряд его того же знака, что и заряд приближенного тела; уменьшение расхождения листочков показывает, что электроскоп заряжен статическим электричеством противоположного знака.

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Электризация и электрический заряд

Определения

Электростатика — раздел физики, изучающий неподвижные заряды.

Электризация — процесс, в результате которого тело приобретает электрический заряд. Если тело начиняет притягивать к себе другие тела, то говорят, что оно наэлектризовано, или приобрело электрический заряд.

Электрический заряд — физическая величина, определяющая способность тел участвовать в электромагнитных взаимодействиях.

Электрический заряд обозначается как q. Единица измерения — Кулон (Кл).

В природе существуют два вида зарядов, которые условно назвали положительными и отрицательными. Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются.

Закон сохранения зарядаАлгебраическая сумма зарядов в замкнутой системе сохраняется:

qi=const.

Замкнутая система в электростатике — такая система, которая не обменивается зарядами с окружающей средой.

Экспериментально доказано, что заряды можно делить, но до определенного предела. Носитель наименьшего электрического заряда — электрон. Он заряжен отрицательно.

Заряд электрона:

qe=1,6·1019 Кл

Масса электрона:

me=9,1·1031 кг

Модуль любого заряда кратен заряду электрона:

q=Nqe

N — избыток электронов.

В процессе электризации от одного тела к другому передаются только электроны. Если у тела избыток электронов, то оно заряжено отрицательно, а если недостаток, то — положительно.

Внимание! Заряженные тела притягивают к себе нейтральные тела и тела с противоположным зарядом. Отталкивание наблюдается только между одноименно заряженными телами.

Пример №1. На двух одинаковых металлических шарах находятся положительный заряд 7 нКл и отрицательный заряд 1 нКл. Каким станет заряд на каждом шаре при соприкосновении шаров?

После того, как шары соприкоснутся, заряд на них выровняется. Так как большим зарядом обладает положительно заряженный шар, то оба шара в итоге будут заряжены положительно:

(7 – 1)/2 нКл = 3 нКл

Каждый шар будет иметь положительный заряд, равный 3 нКл.

Закон Кулона

Закон Кулона — основной закон электростатики, который был открыт экспериментально в 1785 году.

Закон Кулона

Два неподвижных точечных заряда в вакууме взаимодействуют друг с другом с силой, прямо пропорциональной квадрату расстояния между ними:

FK=k|q1||q2|r2

FK — сила, с которой взаимодействуют два точечных заряда (кулоновская сила, или сила Кулона). |q1| (Кл) и |q2| (Кл) — модули зарядов, r (м) — расстояние между зарядами, k — коэффициент пропорциональности, который численно равен силе взаимодействия между двумя точечными зарядами по 1 Кл, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга:

k=14πε0=9·109 Н·м2/Кл2

ε0  электрическая постоянная равная, 8,85∙10–12 Кл2/(Н∙м2).
Закон Кулона в среде

FK=k|q1||q2|εr2

ε — диэлектрическая проницаемость. Это табличная величина, которая показывает, во сколько раз электрическое взаимодействие в среде уменьшается по сравнению с вакуумом.

Направление силы Кулона

Направление силы Кулона зависит от знаков зарядов. На рисунке ее прикладывают к центру заряженного тела.

Подсказки к задачам

Подсказка №1

При соприкосновении одинаковых проводящих шариков, один из которых заряжен, заряд между шариками делится поровну:

q′
1
=q2=q2

Подсказка №2

При соприкосновении одинаковых проводящих шаров заряды складываются с учетом знаков и делятся поровну. Модули зарядом двух шариков:

q1=q2=|q1±q2|2

Пример №2. Два маленьких одинаковых металлических шарика заряжены положительными зарядами q и 5q и находятся на некотором расстоянии друг от друга. Шарики привели в соприкосновении и раздвинули на прежнее расстояние. Как изменилась сила взаимодействия шариков?

Изначально сила Кулона была равна:

FK1=kq5qr2=5kq2r2

Когда шарики коснулись, заряд каждого из них стал равен:

q=5q+q2=3q

После того, как шарики раздвинули на прежнее расстояние, сила взаимодействия между ними стала равна:

FK2=k3q3qr2=9kq2r2

Поделим вторую силы на первую и получим:

FK2FK1=9kq2r2·r25kq2=95=1,8

Следовательно, после всех манипуляций сила взаимодействия между двумя заряженными шариками увеличилась в 1,8 раз.

Задание EF17493

Точечный отрицательный заряд q помещён слева от неподвижных положительно заряженных шариков (см. рисунок). Куда направлена равнодействующая кулоновских сил, действующих на заряд q?

а) вверх

б) вниз

в) вправо

г) влево


Алгоритм решения

  1. Вспомнить, как взаимодействуют разноименные заряды.
  2. Установить взаимодействие заряда с каждым из шариков.
  3. Выяснить, куда будет направлена равнодействующая сила, действующая на заряд со стороны заряженных шариков.

Решение

Отрицательные и положительные заряды притягиваются. Следовательно, каждый из положительно заряженных шариков притягивает отрицательный заряд q к себе — каждая из сил (FK1 и FK2) будет направлена вправо. Поэтому их равнодействующая FK тоже будет направлена вправо.

Ответ: в

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF17545

В треугольнике АВС угол С – прямой. В вершине А находится точечный заряд Q. Он действует с силой 2,5·10–8 Н на точечный заряд q, помещённый в вершину С. Если заряд q перенести в вершину В, то заряды будут взаимодействовать с силой 9,0·10–9 Н. Найдите отношение AC/BC.

а) 0,36

б) 0,60

в) 0,75

г) 1,67


Алгоритм решения

1.Записать исходные данные.

3.Применить закон Кулона для данного случая.

4.Выполнить решение в общем виде.

5.Подставить известные данные и вычислить искомую величину.

Решение

Запишем исходные данные:

 Сила, с которой заряд Q действует на точечный заряд q, помещенный в вершину С: FKC = 2,5∙10–8 Н.

 Сила, с которой заряд Q действует на точечный заряд q, помещенный в вершину В: FKB = 9∙10–9 Н.

Запишем закон Кулона:

FK=k|q1||q2|r2

Применим закон Кулона для 1 и 2 случая:

FKC=k|q||Q|AC2

FKB=k|q||Q|AB2

По условию задачи нужно найти соотношение сторон треугольника АС к ВC. Для этого выразим известные стороны треугольника из формул выше:

AC=k|q||Q|FKC

AB=k|q||Q|FKB

Сторону ВС можно выразить с помощью теоремы Пифагора (АВС — прямоугольный треугольник, так как угол С является прямым):

BC=AB2AC2=k|q||Q|FKBk|q||Q|FKC=k|q||Q|(FKCFKB)FKBFKC

Отсюда:

Ответ: в

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF17737

На рисунке изображены два одинаковых электрометра, шары которых имеют заряды противоположных знаков. Если их шары соединить проволокой, то показания обоих электрометров

Ответ:

а) не изменятся

б) станут равными 1

в) станут равными 2

г) станут равными 0


Алгоритм решения

1.Записать показания электрометров.

2.Установить, что произойдет, если их соединить проволокой.

3.Вычислить показания электрометров после их соединения.

Решение

Запишем показания электрометров:

 Слева электрометр показывает отрицательный заряд q1, равный «3».

 Справа электрометр показывает положительный заряд q2, равный «1».

Когда электрометры соединятся проволокой, избыточный отрицательный заряд в виде электронов частично переместится из левого электрометра в правый электрометр так, что показания приборов выровняются. Они будут показывать:

q=|q1+q2|2=22=1

Ответ: б

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Алиса Никитина | Просмотров: 4.6k

Electric charge
VFPt charges plus minus thumb.svg

Electric field of a positive and a negative point charge

Common symbols

q
SI unit coulomb(C)

Other units

  • elementary charge
  • faraday
  • ampere-hour
In SI base units C = A⋅s
Extensive? yes
Conserved? yes
Dimension {displaystyle {mathsf {T}}{mathsf {I}}}

Electric charge is the physical property of matter that causes matter to experience a force when placed in an electromagnetic field. Electric charge can be positive or negative (commonly carried by protons and electrons respectively, by convention). Like charges repel each other and unlike charges attract each other. An object with an absence of net charge is referred to as neutral. Early knowledge of how charged substances interact is now called classical electrodynamics, and is still accurate for problems that do not require consideration of quantum effects.

Electric charge is a conserved property; the net charge of an isolated system, the amount of positive charge minus the amount of negative charge, cannot change. Electric charge is carried by subatomic particles. In ordinary matter, negative charge is carried by electrons, and positive charge is carried by the protons in the nuclei of atoms. If there are more electrons than protons in a piece of matter, it will have a negative charge, if there are fewer it will have a positive charge, and if there are equal numbers it will be neutral. Charge is quantized; it comes in integer multiples of individual small units called the elementary charge, e, about 1.602×10−19 C,[1] which is the smallest charge that can exist freely. Particles called quarks have smaller charges, multiples of 1/3e, but they are found only in combination, and always combine to form particles that have a charge that is an integer multiple of e. In the Standard model, charge is an absolutely conserved flavour quantum number. The proton has a charge of +e, and the electron has a charge of −e.

Electric charges produce electric fields.[2] A moving charge also produces a magnetic field.[3] The interaction of electric charges with an electromagnetic field (a combination of an electric and a magnetic field) is the source of the electromagnetic (or Lorentz) force,[4] which is one of the four fundamental interactions in physics. The study of photon-mediated interactions among charged particles is called quantum electrodynamics.[5]

The SI derived unit of electric charge is the coulomb (C) named after French physicist Charles-Augustin de Coulomb. In electrical engineering it is also common to use the ampere-hour (A⋅h). In physics and chemistry it is common to use the elementary charge (e) as a unit. Chemistry also uses the Faraday constant, which is the charge of one mole of elementary charges. The lowercase symbol q often denotes charge.

Overview[edit]

Diagram showing field lines and equipotentials around an electron, a negatively charged particle. In an electrically neutral atom, the number of electrons is equal to the number of protons (which are positively charged), resulting in a net zero overall charge

Charge is the fundamental property of matter that exhibits electrostatic attraction or repulsion in the presence of other matter with charge. Electric charge is a characteristic property of many subatomic particles. The charges of free-standing particles are integer multiples of the elementary charge e; we say that electric charge is quantized. Michael Faraday, in his electrolysis experiments, was the first to note the discrete nature of electric charge. Robert Millikan’s oil drop experiment demonstrated this fact directly, and measured the elementary charge. It has been discovered that one type of particle, quarks, have fractional charges of either −1/3 or +2/3, but it is believed they always occur in multiples of integral charge; free-standing quarks have never been observed.

By convention, the charge of an electron is negative, −e, while that of a proton is positive, +e. Charged particles whose charges have the same sign repel one another, and particles whose charges have different signs attract. Coulomb’s law quantifies the electrostatic force between two particles by asserting that the force is proportional to the product of their charges, and inversely proportional to the square of the distance between them. The charge of an antiparticle equals that of the corresponding particle, but with opposite sign.

The electric charge of a macroscopic object is the sum of the electric charges of the particles that it’s made up of. This charge is often small, because matter is made of atoms, and atoms typically have equal numbers of protons and electrons, in which case their charges cancel out, yielding a net charge of zero, thus making the atom neutral.

An ion is an atom (or group of atoms) that has lost one or more electrons, giving it a net positive charge (cation), or that has gained one or more electrons, giving it a net negative charge (anion). Monatomic ions are formed from single atoms, while polyatomic ions are formed from two or more atoms that have been bonded together, in each case yielding an ion with a positive or negative net charge.

Electric field induced by a positive electric charge

Electric field induced by a negative electric charge

Electric field induced by a positive electric charge (left) and a field induced by a negative electric charge (right).

During the formation of macroscopic objects, constituent atoms and ions usually combine to form structures composed of neutral ionic compounds electrically bound to neutral atoms. Thus macroscopic objects tend toward being neutral overall, but macroscopic objects are rarely perfectly net neutral.

Sometimes macroscopic objects contain ions distributed throughout the material, rigidly bound in place, giving an overall net positive or negative charge to the object. Also, macroscopic objects made of conductive elements can more or less easily (depending on the element) take on or give off electrons, and then maintain a net negative or positive charge indefinitely. When the net electric charge of an object is non-zero and motionless, the phenomenon is known as static electricity. This can easily be produced by rubbing two dissimilar materials together, such as rubbing amber with fur or glass with silk. In this way, non-conductive materials can be charged to a significant degree, either positively or negatively. Charge taken from one material is moved to the other material, leaving an opposite charge of the same magnitude behind. The law of conservation of charge always applies, giving the object from which a negative charge is taken a positive charge of the same magnitude, and vice versa.

Even when an object’s net charge is zero, the charge can be distributed non-uniformly in the object (e.g., due to an external electromagnetic field, or bound polar molecules). In such cases, the object is said to be polarized. The charge due to polarization is known as bound charge, while the charge on an object produced by electrons gained or lost from outside the object is called free charge. The motion of electrons in conductive metals in a specific direction is known as electric current.

Unit[edit]

The SI derived unit of quantity of electric charge is the coulomb (symbol: C). The coulomb is defined as the quantity of charge that passes through the cross section of an electrical conductor carrying one ampere for one second.[6] This unit was proposed in 1946 and ratified in 1948.[6] The lowercase symbol q is often used to denote a quantity of electric charge. The quantity of electric charge can be directly measured with an electrometer, or indirectly measured with a ballistic galvanometer.

The elementary charge (the electric charge of the proton) is defined as a fundamental constant in the SI system of units.[7] The value for elementary charge, when expressed in the SI units, is exactly 1.602176634×10−19 C.[1]

After discovering the quantized character of charge, in 1891 George Stoney proposed the unit ‘electron’ for this fundamental unit of electrical charge. J. J. Thomson subsequently discovered the particle that we now call the electron in 1897. The unit is today referred to as elementary charge, fundamental unit of charge, or simply denoted e, with the charge of an electron being −e. The charge of an isolated system should be a multiple of the elementary charge e, even if at large scales charge seems to behave as a continuous quantity. In some contexts it is meaningful to speak of fractions of an elementary charge; for example, in the fractional quantum Hall effect.

The unit faraday is sometimes used in electrochemistry. One faraday is the magnitude of the charge of one mole of elementary charges,[8] i.e. 9.648533212×104 C.

In the CGS system, electric charge is expressed as a combination of three mechanical quantities: length, mass, and time, unlike in the SI, which incorporates an independent electromagnetic dimension.[9][10]

History[edit]

From ancient times, people were familiar with four types of phenomena that today would all be explained using the concept of electric charge: (a) lightning, (b) the torpedo fish (or electric ray), (c) St Elmo’s Fire, and (d) that amber rubbed with fur would attract small, light objects.[11] The first account of the amber effect is often attributed to the ancient Greek mathematician Thales of Miletus, who lived from c. 624 to c. 546 BC, but there are doubts about whether Thales left any writings;[12] his account about amber is known from an account from early 200s.[13] This account can be taken as evidence that the phenomenon was known since at least c. 600 BC, but Thales explained this phenomenon as evidence for inanimate objects having a soul.[13] In other words, there was no indication of any conception of electric charge. More generally, the ancient Greeks did not understand the connections among these four kinds of phenomena. The Greeks observed that the charged amber buttons could attract light objects such as hair. They also found that if they rubbed the amber for long enough, they could even get an electric spark to jump,[citation needed] but there is also a claim that no mention of electric sparks appeared until late 17th century.[14] This property derives from the triboelectric effect.
In late 1100s, the substance jet, a compacted form of coal, was noted to have an amber effect,[15] and in the middle of the 1500s, Girolamo Fracastoro, discovered that diamond also showed this effect.[16] Some efforts were made by Fracastoro and others, especially Gerolamo Cardano to develop explanations for this phenomenon.[17]

In contrast to astronomy, mechanics, and optics, which had been studied quantitatively since antiquity, the start of ongoing qualitative and quantitative research into electrical phenomena can be marked with the publication of De Magnete by the English scientist William Gilbert in 1600.[18] In this book, there was a small section where Gilbert returned to the amber effect (as he called it) in addressing many of the earlier theories,[17] and coined the Neo-Latin word electrica (from ἤλεκτρον (ēlektron), the Greek word for amber). The Latin word was translated into English as electrics.[19] Gilbert is also credited with the term electrical, while the term electricity came later, first attributed to Sir Thomas Browne in his Pseudodoxia Epidemica from 1646.[20] (For more linguistic details see Etymology of electricity.) Gilbert hypothesized that this amber effect could be explained by an effluvium (a small stream of particles that flows from the electric object, without diminishing its bulk or weight) that acts on other objects. This idea of a material electrical effluvium was influential in the 17th and 18th centuries. It was a precursor to ideas developed in the 18th century about «electric fluid» (Dufay, Nollet, Franklin) and «electric charge».[21]

Around 1663 Otto von Guericke invented what was probably the first electrostatic generator, but he did not recognize it primarily as an electrical device and only conducted minimal electrical experiments with it.[22] Other European pioneers were Robert Boyle, who in 1675 published the first book in English that was devoted solely to electrical phenomena.[23] His work was largely a repetition of Gilbert’s studies, but he also identified several more «electrics»,[24] and noted mutual attraction between two bodies.[23]

In 1729 Stephen Gray was experimenting with static electricity, which he generated using a glass tube. He noticed that a cork, used to protect the tube from dust and moisture, also became electrified (charged). Further experiments (e.g., extending the cork by putting thin sticks into it) showed—for the first time—that electrical effluvia (as Gray called it) could be transmitted (conducted) over a distance. Gray managed to transmit charge with twine (765 feet) and wire (865 feet).[25] Through these experiments, Gray discovered the importance of different materials, which facilitated or hindered the conduction of electrical effluvia. John Theophilus Desaguliers, who repeated many of Gray’s experiments, is credited with coining the terms conductors and insulators to refer to the effects of different materials in these experiments.[25] Gray also discovered electrical induction (i.e., where charge could be transmitted from one object to another without any direct physical contact). For example, he showed that by bringing a charged glass tube close to, but not touching, a lump of lead that was sustained by a thread, it was possible to make the lead become electrified (e.g., to attract and repel brass filings).[26] He attempted to explain this phenomenon with the idea of electrical effluvia.[27]

Gray’s discoveries introduced an important shift in the historical development of knowledge about electric charge. The fact that electrical effluvia could be transferred from one object to another, opened the theoretical possibility that this property was not inseparably connected to the bodies that were electrified by rubbing.[28] In 1733 Charles François de Cisternay du Fay, inspired by Gray’s work, made a series of experiments (reported in Mémoires de l’Académie Royale des Sciences), showing that more or less all substances could be ‘electrified’ by rubbing, except for metals and fluids[29] and proposed that electricity comes in two varieties that cancel each other, which he expressed in terms of a two-fluid theory.[30] When glass was rubbed with silk, du Fay said that the glass was charged with vitreous electricity, and, when amber was rubbed with fur, the amber was charged with resinous electricity. In contemporary understanding, positive charge is now defined as the charge of a glass rod after being rubbed with a silk cloth, but it is arbitrary which type of charge is called positive and which is called negative.[31] Another important two-fluid theory from this time was proposed by Jean-Antoine Nollet (1745).[32]

Up until about 1745, the main explanation for electrical attraction and repulsion was the idea that electrified bodies gave off an effluvium.[33]
Benjamin Franklin started electrical experiments in late 1746,[34] and by 1750 had developed a one-fluid theory of electricity, based on an experiment that showed that a rubbed glass received the same, but opposite, charge strength as the cloth used to rub the glass.[34][35] Franklin imagined electricity as being a type of invisible fluid present in all matter; for example, he believed that it was the glass in a Leyden jar that held the accumulated charge. He posited that rubbing insulating surfaces together caused this fluid to change location, and that a flow of this fluid constitutes an electric current. He also posited that when matter contained an excess of the fluid it was positively charged and when it had a deficit it was negatively charged. He identified the term positive with vitreous electricity and negative with resinous electricity after performing an experiment with a glass tube he had received from his overseas colleague Peter Collinson. The experiment had participant A charge the glass tube and participant B receive a shock to the knuckle from the charged tube. Franklin identified participant B to be positively charged after having been shocked by the tube.[36] There is some ambiguity about whether William Watson independently arrived at the same one-fluid explanation around the same time (1747). Watson, after seeing Franklin’s letter to Collinson, claims that he had presented the same explanation as Franklin in spring 1747.[37] Franklin had studied some of Watson’s works prior to making his own experiments and analysis, which was probably significant for Franklin’s own theorizing.[38] One physicist suggests that Watson first proposed a one-fluid theory, which Franklin then elaborated further and more influentially.[39] A historian of science argues that Watson missed a subtle difference between his ideas and Franklin’s, so that Watson misinterpreted his ideas as being similar to Franklin’s.[40] In any case, there was no animosity between Watson and Franklin, and the Franklin model of electrical action, formulated in early 1747, eventually became widely accepted at that time.[38] After Franklin’s work, effluvia-based explanations were rarely put forward.[41]

It is now known that the Franklin model was fundamentally correct. There is only one kind of electrical charge, and only one variable is required to keep track of the amount of charge.[42]

Until 1800 it was only possible to study conduction of electric charge by using an electrostatic discharge. In 1800 Alessandro Volta was the first to show that charge could be maintained in continuous motion through a closed path.[43]

In 1833, Michael Faraday sought to remove any doubt that electricity is identical, regardless of the source by which it is produced.[44] He discussed a variety of known forms, which he characterized as common electricity (e.g., static electricity, piezoelectricity, magnetic induction), voltaic electricity (e.g., electric current from a voltaic pile), and animal electricity (e.g., bioelectricity).

In 1838, Faraday raised a question about whether electricity was a fluid or fluids or a property of matter, like gravity. He investigated whether matter could be charged with one kind of charge independently of the other.[45] He came to the conclusion that electric charge was a relation between two or more bodies, because he could not charge one body without having an opposite charge in another body.[46]

In 1838, Faraday also put forth a theoretical explanation of electric force, while expressing neutrality about whether it originates from one, two, or no fluids.[47] He focused on the idea that the normal state of particles is to be nonpolarized, and that when polarized, they seek to return to their natural, nonpolarized state.

In developing a field theory approach to electrodynamics (starting in the mid-1850s), James Clerk Maxwell stops considering electric charge as a special substance that accumulates in objects, and starts to understand electric charge as a consequence of the transformation of energy in the field.[48] This pre-quantum understanding considered magnitude of electric charge to be a continuous quantity, even at the microscopic level.[48]

The role of charge in static electricity[edit]

Static electricity refers to the electric charge of an object and the related electrostatic discharge when two objects are brought together that are not at equilibrium. An electrostatic discharge creates a change in the charge of each of the two objects.

Electrification by friction[edit]

When a piece of glass and a piece of resin—neither of which exhibit any electrical properties—are rubbed together and left with the rubbed surfaces in contact, they still exhibit no electrical properties. When separated, they attract each other.

A second piece of glass rubbed with a second piece of resin, then separated and suspended near the former pieces of glass and resin causes these phenomena:

  • The two pieces of glass repel each other.
  • Each piece of glass attracts each piece of resin.
  • The two pieces of resin repel each other.

This attraction and repulsion is an electrical phenomenon, and the bodies that exhibit them are said to be electrified, or electrically charged. Bodies may be electrified in many other ways, as well as by friction. The electrical properties of the two pieces of glass are similar to each other but opposite to those of the two pieces of resin: The glass attracts what the resin repels and repels what the resin attracts.

If a body electrified in any manner whatsoever behaves as the glass does, that is, if it repels the glass and attracts the resin, the body is said to be vitreously electrified, and if it attracts the glass and repels the resin it is said to be resinously electrified. All electrified bodies are either vitreously or resinously electrified.

An established convention in the scientific community defines vitreous electrification as positive, and resinous electrification as negative. The exactly opposite properties of the two kinds of electrification justify our indicating them by opposite signs, but the application of the positive sign to one rather than to the other kind must be considered as a matter of arbitrary convention—just as it is a matter of convention in mathematical diagram to reckon positive distances towards the right hand.

No force, either of attraction or of repulsion, can be observed between an electrified body and a body not electrified.[49]

The role of charge in electric current[edit]

Electric current is the flow of electric charge through an object. The most common charge carriers are the positively charged proton and the negatively charged electron. The movement of any of these charged particles constitutes an electric current. In many situations, it suffices to speak of the conventional current without regard to whether it is carried by positive charges moving in the direction of the conventional current or by negative charges moving in the opposite direction. This macroscopic viewpoint is an approximation that simplifies electromagnetic concepts and calculations.

At the opposite extreme, if one looks at the microscopic situation, one sees there are many ways of carrying an electric current, including: a flow of electrons; a flow of electron holes that act like positive particles; and both negative and positive particles (ions or other charged particles) flowing in opposite directions in an electrolytic solution or a plasma.

Beware that, in the common and important case of metallic wires, the direction of the conventional current is opposite to the drift velocity of the actual charge carriers; i.e., the electrons. This is a source of confusion for beginners.

Conservation of electric charge[edit]

The total electric charge of an isolated system remains constant regardless of changes within the system itself. This law is inherent to all processes known to physics and can be derived in a local form from gauge invariance of the wave function. The conservation of charge results in the charge-current continuity equation. More generally, the rate of change in charge density ρ within a volume of integration V is equal to the area integral over the current density J through the closed surface S = ∂V, which is in turn equal to the net current I:

-{frac {d}{dt}}int _{V}rho ,mathrm {d} V= oiintscriptstyle partial V mathbf {J} cdot mathrm {d} mathbf {S} =int Jmathrm {d} Scos theta =I.

Thus, the conservation of electric charge, as expressed by the continuity equation, gives the result:

{displaystyle I=-{frac {mathrm {d} q}{mathrm {d} t}}.}

The charge transferred between times t_{mathrm {i} } and t_{mathrm {f} } is obtained by integrating both sides:

{displaystyle q=int _{t_{mathrm {i} }}^{t_{mathrm {f} }}I,mathrm {d} t}

where I is the net outward current through a closed surface and q is the electric charge contained within the volume defined by the surface.

Relativistic invariance[edit]

Aside from the properties described in articles about electromagnetism, charge is a relativistic invariant. This means that any particle that has charge q has the same charge regardless of how fast it is travelling. This property has been experimentally verified by showing that the charge of one helium nucleus (two protons and two neutrons bound together in a nucleus and moving around at high speeds) is the same as two deuterium nuclei (one proton and one neutron bound together, but moving much more slowly than they would if they were in a helium nucleus).[50][51][52]

See also[edit]

  • SI electromagnetism units
  • Color charge
  • Partial charge
  • Positron or antielectron is a antiparticle or antimatter counter part of the electron

References[edit]

  1. ^ a b «2018 CODATA Value: elementary charge». The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 2019-05-20.
  2. ^ Chabay, Ruth; Sherwood, Bruce (2015). Matter and interactions (4th ed.). Wiley. p. 867.
  3. ^ Chabay, Ruth; Sherwood, Bruce (2015). Matter and interactions (4th ed.). Wiley. p. 673.
  4. ^ Chabay, Ruth; Sherwood, Bruce (2015). Matter and interactions (4th ed.). Wiley. p. 942.
  5. ^ Rennie, Richard; Law, Jonathan, eds. (2019). «Quantum electrodynamics». A Dictionary of Physics (8th ed.). Oxford University Press. ISBN 9780198821472.
  6. ^ a b «CIPM, 1946: Resolution 2». BIPM.
  7. ^ Le Système international d’unités [The International System of Units] (PDF) (in French and English) (9th ed.), International Bureau of Weights and Measures, 2019, ISBN 978-92-822-2272-0, p. 127
  8. ^ Gambhir, RS; Banerjee, D; Durgapal, MC (1993). Foundations of Physics, Vol. 2. New Delhi: Wiley Eastern Limited. p. 51. ISBN 9788122405231. Retrieved 10 October 2018.
  9. ^ Carron, Neal J. (21 May 2015). «Babel of units: The evolution of units systems in classical electromagnetism». p. 5. arXiv:1506.01951 [physics.hist-ph].
  10. ^
    Purcell, Edward M.; Morin, David J. (2013). Electricity and Magnetism (3rd ed.). Cambridge University Press. p. 766. ISBN 9781107014022.
  11. ^ Roller, Duane; Roller, D.H.D. (1954). The development of the concept of electric charge: Electricity from the Greeks to Coulomb. Cambridge, MA: Harvard University Press. p. 1.
  12. ^ O’Grady, Patricia F. (2002). Thales of Miletus: The Beginnings of Western Science and Philosophy. Ashgate. p. 8. ISBN 978-1351895378.
  13. ^ a b «Lives of the Eminent Philosophers by Diogenes Laërtius, Book 1, §24».
  14. ^ Roller, Duane; Roller, D.H.D. (1953). «The Prenatal History of Electrical Science». American Journal of Physics. 21 (5): 348. Bibcode:1953AmJPh..21..343R. doi:10.1119/1.1933449.
  15. ^ Roller, Duane; Roller, D.H.D. (1953). «The Prenatal History of Electrical Science». American Journal of Physics. 21 (5): 351. Bibcode:1953AmJPh..21..343R. doi:10.1119/1.1933449.
  16. ^ Roller, Duane; Roller, D.H.D. (1953). «The Prenatal History of Electrical Science». American Journal of Physics. 21 (5): 353. Bibcode:1953AmJPh..21..343R. doi:10.1119/1.1933449.
  17. ^ a b Roller, Duane; Roller, D.H.D. (1953). «The Prenatal History of Electrical Science». American Journal of Physics. 21 (5): 356. Bibcode:1953AmJPh..21..343R. doi:10.1119/1.1933449.
  18. ^ Roche, J.J. (1998). The mathematics of measurement. London: The Athlone Press. p. 62. ISBN 978-0387915814.
  19. ^ Roller, Duane; Roller, D.H.D. (1954). The development of the concept of electric charge: Electricity from the Greeks to Coulomb. Cambridge, MA: Harvard University Press. pp. 6–7.
    Heilbron, J.L. (1979). Electricity in the 17th and 18th Centuries: A Study of Early Modern Physics. University of California Press. p. 169. ISBN 978-0-520-03478-5.
  20. ^ Brother Potamian; Walsh, J.J. (1909). Makers of electricity. New York: Fordham University Press. p. 70.
  21. ^ Baigrie, Brian (2007). Electricity and magnetism: A historical perspective. Westport, CT: Greenwood Press. p. 11.
  22. ^ Heathcote, N.H. de V. (1950). «Guericke’s sulphur globe». Annals of Science. 6 (3): 304. doi:10.1080/00033795000201981.
    Heilbron, J.L. (1979). Electricity in the 17th and 18th centuries: a study of early Modern physics. University of California Press. pp. 215–218. ISBN 0-520-03478-3.
  23. ^ a b Baigrie, Brian (2007). Electricity and magnetism: A historical perspective. Westport, CT: Greenwood Press. p. 20.
  24. ^ Baigrie, Brian (2007). Electricity and magnetism: A historical perspective. Westport, CT: Greenwood Press. p. 21.
  25. ^ a b Baigrie, Brian (2007). Electricity and magnetism: A historical perspective. Westport, CT: Greenwood Press. p. 27.
  26. ^ Baigrie, Brian (2007). Electricity and magnetism: A historical perspective. Westport, CT: Greenwood Press. p. 28.
  27. ^ Heilbron, J.L. (1979). Electricity in the 17th and 18th Centuries: A Study of Early Modern Physics. University of California Press. p. 248. ISBN 978-0-520-03478-5.
  28. ^ Baigrie, Brian (2007). Electricity and magnetism: A historical perspective. Westport, CT: Greenwood Press. p. 35.
  29. ^ Roller, Duane; Roller, D.H.D. (1954). The development of the concept of electric charge: Electricity from the Greeks to Coulomb. Cambridge, MA: Harvard University Press. p. 40.
  30. ^ Two Kinds of Electrical Fluid: Vitreous and Resinous – 1733. Charles François de Cisternay DuFay (1698–1739) Archived 2009-05-26 at the Wayback Machine. sparkmuseum.com
  31. ^ Wangsness, Roald K. (1986). Electromagnetic Fields (2nd ed.). New York: Wiley. p. 40. ISBN 0-471-81186-6.
  32. ^ Heilbron, J.L. (1979). Electricity in the 17th and 18th Centuries: A Study of Early Modern Physics. University of California Press. pp. 280–289. ISBN 978-0-520-03478-5.
  33. ^ Heilbron, John (2003). «Leyden jar and electrophore». In Heilbron, John (ed.). The Oxford Companion to the History of Modern Science. New York: Oxford University Press. p. 459. ISBN 9780195112290.
  34. ^ a b Baigrie, Brian (2007). Electricity and magnetism: A historical perspective. Westport, CT: Greenwood Press. p. 38.
  35. ^ Guarnieri, Massimo (2014). «Electricity in the Age of Enligtenment». IEEE Industrial Electronics Magazine. 8 (3): 61. doi:10.1109/MIE.2014.2335431. S2CID 34246664.
  36. ^ Franklin, Benjamin (1747-05-25). «Letter to Peter Collinson, May 25, 1747». Letter to Peter Collinson. Retrieved 2019-09-16.
  37. ^ Watson, William (1748). «Some further inquiries into the nature and properties of electricity». Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 45: 100. doi:10.1098/rstl.1748.0004. S2CID 186207940.
  38. ^ a b Cohen, I. Bernard (1966). Franklin and Newton (reprint ed.). Cambridge, MA: Harvard University Press. pp. 390–413.
  39. ^ Weinberg, Steven (2003). The discovery of subatomic particles (rev ed.). Cambridge University Press. p. 13. ISBN 9780521823517.
  40. ^ Heilbron, J.L. (1979). Electricity in the 17th and 18th centuries: a study of early Modern physics. University of California Press. pp. 344–5. ISBN 0-520-03478-3.
  41. ^ Tricker, R.A.R (1965). Early electrodynamics: The first law of circulation. Oxford: Pergamon. p. 2. ISBN 9781483185361.
  42. ^ Denker, John (2007). «One Kind of Charge». www.av8n.com/physics. Archived from the original on 2016-02-05.
  43. ^ Zangwill, Andrew (2013). Modern Electrodynamics. Cambridge University Press. p. 31. ISBN 978-0-521-89697-9.
  44. ^ Faraday, Michael (1833). «Experimental researches in electricity — third series». Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 123: 23–54. doi:10.1098/rstl.1833.0006. S2CID 111157008.
  45. ^ Faraday, Michael (1838). «Experimental researches in electricity — eleventh series». Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 128: 4. doi:10.1098/rstl.1838.0002. S2CID 116482065. §1168
  46. ^ Steinle, Friedrich (2013). «Electromagnetism and field physics». In Buchwald, Jed Z.; Fox, Robert (eds.). The Oxford Handbook of the history of physics. Oxford University Press. p. 560.
  47. ^ Faraday, Michael (1838). «Experimental researches in electricity — fourteenth series». Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 128: 265–282. doi:10.1098/rstl.1838.0014. S2CID 109146507.
  48. ^ a b Buchwald, Jed Z. (2013). «Electrodynamics from Thomson and Maxwell to Hertz». In Buchwald, Jed Z.; Fox, Robert (eds.). The Oxford Handbook of the history of physics. Oxford University Press. p. 575.
  49. ^ James Clerk Maxwell (1891) A Treatise on Electricity and Magnetism, pp. 32–33, Dover Publications
  50. ^ Jefimenko, O.D. (1999). «Relativistic invariance of electric charge» (PDF). Zeitschrift für Naturforschung A. 54 (10–11): 637–644. Bibcode:1999ZNatA..54..637J. doi:10.1515/zna-1999-10-1113. S2CID 29149866. Retrieved 11 April 2018.
  51. ^ «How can we prove charge invariance under Lorentz Transformation?». physics.stackexchange.com. Retrieved 2018-03-27.
  52. ^ Singal, A.K. (1992). «On the charge invariance and relativistic electric fields from a steady conduction current». Physics Letters A. 162 (2): 91–95. Bibcode:1992PhLA..162…91S. doi:10.1016/0375-9601(92)90982-R. ISSN 0375-9601.

External links[edit]

  • Media related to Electric charge at Wikimedia Commons
  • How fast does a charge decay?

Научное обоснование многих электрических явлений стало возможным благодаря опытам Кулона, на основании которых учёный ввёл термин «точечный электрический заряд». Исследуя природу электризации, французский физик с помощью изобретённых им крутильных весов, открыл закон взаимодействия точечных зарядов, известный нам как закон Кулона.

Впоследствии этот основополагающий закон помог учёным сформировать представление о строении атомов, объяснить природу электричества. Это способствовало созданию источников электрического тока, без которого современного уровня научно-технического прогресса не удалось бы достигнуть.

История

На существование электрических зарядов обращали внимание мыслители ещё до нашей эры. Однако они не способны были объяснить их природу и, тем более, описать взаимодействие.

Прошло много веков до того момента, когда учёные вплотную занялись изучением электрических явлений, что и привело их к открытиям в данной области. В частности Уильям Гильберт ещё в XVI веке, не понимая природы электричества, называл наэлектризованными тела, которые притягивали другие вещества.

В 1729 году, наблюдая за электризацией различных тел, Шарль Дюфе пришёл к выводу о существовании зарядов двух видов, которые называл «стеклянными» (так как они проявляли себя на стеклянной палочке) и «смоляными» (возникающими при электризации смол). Позже Бенджамином Франклином понятия «стеклянные» и «смоляные» были заменены на более общие термины: «положительные» и «отрицательные». Данными терминами мы пользуемся по сегодняшний день.

Несмотря на то, что эти исследователи понимали факт распределения зарядов, они не смогли объяснить природу явления. Вплотную приблизился к пониманию элементарных частиц как носителей зарядов учёный-физик Ш. Кулон. Придуманный им термин «точечный заряд» помог учёному понять взаимодействие элементарных частиц, что привело его к открытию закона.

На основании своего открытия, физик уже мог объяснить причину взаимодействия точечных заряженных тел (см. рис. 1).

Взаимодействие наэлектризованных тел

Рис. 1. Взаимодействие наэлектризованных тел

Дискретность (неделимость) элементарных заряженных частиц доказал Роберт Милликен. Учёный подтвердил, что заряженное тело содержит целое число элементарных частиц. Он пришёл к выводу, что делимость заряда имеет предел. Носителем элементарного заряда является электрон.

На рисунке 2 изображён опыт, подтверждающий делимость заряда. Опыт показывает, что деление кратно, это наталкивает на мысль о существовании элементарных частиц.

Делимость заряда

Рис. 2. Делимость заряда

Целостная картина сложилась после обнародования предложенной Резерфордом наглядной планетарной модели атома. Модель предполагает, что атом состоит из ядра, вокруг которого вращаются электроны. Это довольно упрощённая модель, но она уже объясняла многие электрические процессы, включая электризацию тел.

Современная интерпретация планетарной модели атома

Рис. 3. Современная интерпретация планетарной модели атома

Что такое электрический заряд?

Данный термин обозначает то, что заряженное тело способно создавать электрическое поле. В более широком значении, зарядом называют количество электричества – скалярную величину, являющейся источником электромагнитного поля, участвующую в процессах электромагнитных взаимодействий. Электрический заряд не может существовать без носителя.

Элементарными носителями отрицательных зарядов являются электроны. Антиподом электрона является позитрон – устойчивая античастица, равная по массе электрону, но со знаком «+». Существует ещё одна устойчивая, положительно заряженная элементарная частица – протон.

Частицы, заряжены дробными частями (кварки), могут существовать только в составе адронов, поэтому их не считают носителями.

Заряженные протоны, из которых состоит ядро атома, тесно связаны ядерными силами. Они не могут свободно вырываться с ядра атома. Поэтому в качестве свободных носителей положительного заряда принято считать ион – атом, с орбиты которого удалился электрон. Образование отрицательных ионов происходит за счёт присоединения к ним свободных электронов.

Заряженность нейтральных атомов и молекул нулевая, а число положительных и отрицательных ионов в ячейках кристаллических решёток скомпенсировано. Поэтому тела в обычных условиях электростатически нейтральны. Между нейтральными атомами взаимодействие отсутствует.

Свойства

Установлено, что неподвижный заряд q неразрывно связан с электрическим полем, представителем особого вида материи. Поле является материальным носителем взаимодействия между элементарными частицами. Это свойство поля проявляется даже в случае отсутствия вещества между взаимодействующими телами.

Электрическое поле действует с силой F  на пробный заряд q′, расположенный в любой точке поля.

Векторная величина:

Формула напряженность электрополя

характеризует действие электричества и называется напряженностью поля. Линии, касательные к которым совпадают с вектором напряжённости, образуют линии напряжённости. Густота линий напряжённости определяет величину напряжённости.

Линии напряженности электростатического поля точечного заряда представляют собой лучи, выходящие из одной точки (для положительного) или входящего в точку (для отрицательного) (см. рис. 4).

Линии напряжённости поля

Рис. 4. Линии напряжённости поля

Электростатическое взаимодействие электромагнитных полей можно наблюдать на поведении заряженных шариков. Если эбонитовую или стеклянную палочку наэлектризовать трением и приблизить её к крохотным бузиновым шарикам, то мы увидим, как в результате силовых взаимодействий частицы отталкиваются (если они одинаковых знаков), либо притягиваются (разнознаковые).

Насыщение свободными носителями зарядов различных веществ не одинаково. Больше всего свободных электронов содержится в металлах. Поскольку заряженные электроны способны перемещаться под действием электрического поля, они являются основными транспортировщиками электрического тока в металлах. При этом движения электронов не приводит к каким-либо химическим изменениям.

Перенос зарядов в расплавленных солях или в растворах кислот осуществляется ионами. Они могут быть заряжены как положительно, так и отрицательно. В отличие от металлов, перераспределение зарядов в этих жидкостях сопровождается химическими реакциями. Поэтому растворы называют проводниками второго рода, то есть такими, которые под действием постоянных токов приводят к изменению химического состава вещества.

Таким образом, вещества условно подразделяют по типу проводимости:

  • проводники первого рода (металлы);
  • проводники второго рода (соляные, щелочные и кислотные растворы);
  • полупроводники (электронно-дырочная проводимость);
  • диэлектрики (вещества не способные проводить электричество из-за отсутствия свободных носителей).

Единица измерения

Единицей измерения заряда в международной системе СИ принято 1 кулон – совокупный заряд элементарных частиц, преодолевающих сечение проводника с током в 1 А, за единицу времени (секунду). Это огромная величина. Силу взаимодействия величиной в 1 Кл на расстоянии 1 м можно сравнить с действием гравитационного притяжения Землёй тела, массой 1 млн. т (9 × 109 Н).

Взаимодействие зарядов

Многочисленные опыты показали, что заряженные элементарные частицы взаимодействуют между собой. Носители одноименных зарядов отталкиваются, а носители разноименных зарядов – притягиваются (см.рис. 5).

Взаимодействие элементарных частиц

Рис. 5. Взаимодействие элементарных частиц

Силу взаимодействия точечных зарядов определяют по формуле, вытекающей из закона Кулона: F = (k*q1*q2)/r2 , где q1 и q2 –две заряженные точки, расположенные на расстоянии r, а k – коэффициент, размерность которого зависит от выбранной системы измерений, а значение – от свойств окружающей среды. Закон Кулона – один из фундаментальных законов физики.

Закон Кулона

Рис. 6. Интерпретация закона кулона

Закон сохранения электрического заряда

Экспериментально установлено, что в замкнутой системе выполняется один из основополагающих законов физики – закон сохранения. В изолированной системе суммарный заряд не исчезает, а сохраняется во времени. Кроме того, он квантуется, то есть изменяется порциями, кратными заряду элементарной частицы.

Алгебраическая сумма зарядов – величина постоянная: q1 + q2 + … + qn = const (см. рис. 7).

Сохранение статического электричества

Рис. 7. Сохранение статического электричества

Закон сформулирован Б.Франклином (1747 г.) и подтверждён М. Фарадеем в 1843 г.

Способы измерения

Самый простой прибор для измерения – электроскоп. Он состоит из двух лепестков из фольги, расположенных на металлическом стержне. Конструкция накрыта стеклянным колпаком.

Если наэлектризованным телом прикоснуться к стержню, то лепестки наэлектризуются. Поскольку знаки на них одинаковые, то кулонова сила оттолкнёт их в разные стороны. По величине угла отклонения можно оценить величину статического электричества поступившего на лепестки.

Более сложный прибор – электрометр (схематическое изображение на рис. 8). Прибор состоит из стержня электрометра, стрелки и шкалы. Принцип действия аналогичен электроскопу (стрелка отталкивается от стержня). Благодаря наличию шкалы отклонение стрелки электрометра показывает количественную величину переданного электричества.

Схематическое изображение электрометра

Рис. 8. Схематическое изображение электрометра

Мы уже упоминали, что Кулон в своих опытах пользовался крутильными весами. Этот измерительный прибор позволил учёному открыть знаменитый закон, названный в честь его имени.

Формула электрического заряда

Определение и формула электрического заряда

Фундаментальным свойством электрического заряда является существование двух видов зарядов: положительных и отрицательных. Заряды, имеющие один знак, отталкиваются. Взаимодействие зарядов разного знака определяют как притяжение. Телу можно сообщить заряд любого знака. В макроскопическом теле заряды разных знаков могут взаимно компенсировать друг друга.

Электрический заряд является релятивистски инвариантной величиной. Это значит, что величина заряда не зависит от системы отсчета, не важно, движется заряд (заряженное тело) или покоится.

Электрический заряд тела находят как суммарный заряд его частей.

Разделения электрических зарядов разных знаков можно добиться путем электризации посредством непосредственного контакта тел (например, трением) или без контакта, например посредством электрической индукции. При зарядке тела, мы создаем на нем избыток электронов или недостаток в сравнении с их нормальным количеством, при котором тело не имеет заряда. При этом электроны берутся у другого тела или удаляются из заряжаемого тела, но не уничтожаются или создаются. Важно запомнить, что процесс зарядки и разрядки тел является процедурой перераспределения электронов, при этом общее их число не изменяется.

При соединении заряженного проводника с незаряженным, заряд перераспределяется между обоими телами. Допустим, что одно тело несет отрицательный заряд, его соединяют с незаряженным телом. Электроны заряженного тела под воздействием сил взаимного отталкивания переходят на незаряженное тело. При этом заряд первого тела уменьшается, заряд второго увеличивается, до тех пор, пока не наступит равновесие.

Элементарный заряд

Немецкий физик и физиолог Г. Гельмгольц обратил внимание на то, что заряды, которые переносят ионы при явлении электролиза, являются целыми, кратными некоторой величине, равной q=1,6cdot {10}^{-19} Кл. Каждый одновалентный ион переносит такой заряд. Любой двухвалентный ион несет заряд, равный 2cdot 1,6cdot {10}^{-19} Кл, и так далее. Гельмгольц сделал вывод о том, что заряд q=1,6cdot {10}^{-19} Кл является минимальным количеством электричества, которое существует в природе. Данный заряд получил название элементарного заряда.

Закон сохранения заряда

Закон сохранения заряда является фундаментальным законом природы. Он был установлен на основании обобщения экспериментальных данных. Подтвержден в 1843 г. английским физиком М. Фарадеем.

Формулировка закона: В любой замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов – это неизменная величина, и не важно, какие процессы происходят в этой системе:

    [sum^N_{i=1}{q_i}=const qquad(1)]

где N – количество зарядов.

Закон Кулона

На вопрос: С какими силами взаимодействуют неподвижные точечные заряды? Отвечает закон Кулона, который можно записать в виде формулы как:

    [overline{F}=frac{q_1q_2}{4pi varepsilon {varepsilon }_0r^3_{12}}{overline{r}}_{12} qquad(2)]

где overline{F} – сила, с которой заряд q_2 действует на заряд q_1; {overline{r}}_{12} – радиус вектор, который проведен от второго заряда к первому; {varepsilon }_0=8,85cdot {10}^{-12}frac{Phi}{m} – электрическая постоянная; varepsilon – диэлектрическая проницаемость вещества в котором находятся заряды. В соответствии с третьим законом Ньютона первый заряд действует на второй с силой равной по модулю и противоположной по направлению силе overline{F}. Обратите внимание, что заряды в формуле (2) точечные.

Примеры решения задач по теме «Электрический заряд»

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как найти клиента для наружной рекламы
  • Как исправить ошибку с шрифтом
  • Как найти сайт по фото скриншота
  • Как найти телефон по пеленгатору
  • Как найти площадь трапеции через площадь параллелограмма