Надо Знать

добавить знаний



Электрический заряд



План:


Введение

Электрический заряд - скалярная физическая величина, квантована и инвариантна, которая является количественной мерой свойства физических тел или частиц вещества вступать в электромагнитное взаимодействие. Электрический заряд обычно обозначают латинскими буквами q или Q. Единицей измерения электрического заряда в системе единиц СИ является кулон.


1. Электрический заряд в макроскопическом мире

В привычном для нас макроскопическом мире электрический заряд возникает в результате процесса электризации, например, электризации трением, и проявляется в привлечении или отталкивании заряженных тел. То, что при натирании янтарь получает способность притягивать к себе легкие предметы, описывал в 600-х годах до Р.Х. Фалес Милетский. Опыты с электроскопом свидетельствуют о том, что эта возможность может проявляться слабее или сильнее, то есть, что электрический заряд можно характеризовать количественно. Электрический заряд может перетекать из одного тела в другое.

Электрические заряды бывают двух типов, их называют положительными и отрицательными зарядами (положительными и отрицательными). Существование двух типов зарядов поясное разницу во взаимодействии наэлектризованных тел. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные - притягиваются. Контакт отрицательно заряженного тела с положительно заряженным приводит к уменьшению зарядов тел, т.е. отрицательный заряд компенсирует положительный и наоборот. Тела, в которых электрические заряды полностью компенсированы называются нейтральными. Таковы большинство тел в природе, поскольку силы взаимодействия между электрическими зарядами очень значительные и приводят к движению зарядов, при котором они компенсируются и тела разряжаются.

Количественно силы, возникающие при взаимодействии зарядов, описываются законом Кулона. Взаимодействие между зарядами опосредованная электрическим полем, которое возникает вокруг любого заряженного тела.

Движение зарядов приводит к возникновению электрического тока. Движущиеся заряды, то есть электрический ток, создают вокруг себя не только электрическое, но и магнитное поле.


2. Электрический заряд в микроскопическом мире

По современным представлениям электрический заряд является свойством частиц, из которых состоят атомы и молекулы. Ядра атомов имеют положительный заряд, а электроны - отрицательный. В целом большинство атомов нейтральные, поскольку в каждом из них столько электронов, чтобы компенсировать дотатний заряд ядра. Законы квантовой механики предопределяют то, что тяжелые ядра окружены как облаком легких электронов. В случае избытка или отсутствия электронов атомы становятся отрицательно или положительно заряженными ионами.

Основном электрический ток объясняется движением электронов, однако, в некоторых случаях, например, в электролитах электрический ток обусловлен движением ионов.

Кроме электронов электрический заряд имеют много других элементарных частиц. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Кроме того, электрический заряд имеют другие частицы: мюоны, тауоны, мезоны, Каонте т.д.. Для каждой частицы, кроме фотона, существует античастица с обратным электрическим зарядом. Так, для электрона античастицей является позитрон, зяряд которого положительный, для протона - антипротон с отрицательным зарядом и т.д..


3. Дискретность электрического заряда

Важная особенность заряда заключается в том, что он квантованный (дискретный). То есть существует наименьший электрический заряд, на который можно увеличить, либо уменьшить совокупный заряд тела. Этот заряд называют единичным или элементарным и часто обозначают латинской буквой е.

е = 1.601 ? 10 -19 Кл.

Таким образом, электрический заряд частицы можно рассматривать в двух сущностях: способности частицы создавать электрическое поле и взаимодействовать с ним: дискретной величины, которая принимает целые значения, например, \ Pm 1 , И устойчивой, характеризующая интенсивность этого взаимодействия, количественное значение которой - величина e. В безразмерных единицах интенсивность взаимодействия можно выразить постоянной тонкой структуры, разделив квадрат величины e на произведение двух других фундаментальных постоянных: скорости света и постоянной Планка.

Носителями заряда бывают стойкие - стабильные и неустойчивые - нестабильные частицы. Среди самых частиц электрон имеет единичный отрицательный заряд, протон - единичный положительный заряд. Заряд ядер атомов определяется количеством протонов в них.

Теория кварков утверждает, что эти элементарные частицы имеют дробный электрический заряд: \ Pm 1/3 или \ Pm 2/3 от элементарного заряда.


4. Закон сохранения

Основная статья Закон сохранения электрического заряда

Один из фундаментальных законов физики утверждает, что электрический заряд не возникает и не исчезает. В макроскопическом мире это означает, что заряд определенного тела может увеличиться или уменьшиться только вследствие перетекания его на другие тела и компенсацией зарядом другого знака. Изолированная физическая система сохраняет свой ​​заряд. В мире элементарных частиц закон сохранения означает, что при любых преобразованиях частиц алгебраическая сумма зарядов частиц сохраняется.


5. Жаргон

Часто пользуются выражением заряд движется, при этом имеется в виду, что движется носитель заряда, или тело, имеет избыток тех или иных носителей заряда. Нейтральность тел показывает, что такие тела имеют одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов.

Источники

  • И.М.Кучерук, И.Т.Горбачук, П.П.Луцик Общий курс физики: Учебное пособие в 3-х т. Т.2. Электричество и магнетизм. - Киев: Техника, 2006.

См.. также


Физика Это незавершенная статья по физики.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам