Что такое электрический заряд
Содержание
Многие из тех физических явлений, которые мы наблюдаем в природе, невозможно объяснить, исходя из законов механики или молекулярно-кинетической теории. Одним из них является электрический заряд. О нем было известно еще древним грекам, но изучение началось лишь в конце восемнадцатого века, и пока нет окончательного объяснения природы существования заряженных частиц.
Природа электрического заряда
Любое тело состоит из микрочастиц, которые уже не делятся на еще меньшие. Эти частицы называются элементарными. У них есть масса, поэтому они подчиняются закону всемирного тяготения, что проявляется в их притягивании друг к другу. Но большинство элементарных частиц способно взаимодействовать между собой с силой, значительно превосходящей силу тяготения. Это свидетельствует о том, что они имеют физическое свойство, которое называется электрическим зарядом. Сами частицы при этом являются заряженными или носителями заряда.
В природе есть микрочастицы без электрического заряда, но не существует электрического заряда без микрочастицы. Электрический заряд невозможно представить, как особый механизм, имеющийся в микрочастице, который можно удалить из нее, разложить на отдельные элементы и опять собрать. Его наличие свидетельствует лишь о существовании определенных взаимодействий между частицами или телами.
Взаимодействия между носителями зарядов называют электромагнитными. Вот почему электрический заряд является физической величиной, отображающей интенсивность электромагнитных взаимодействий.
Электрический заряд обозначается буквой английского алфавита q или Q, а измеряется в кулонах (Кл). Эта единица измерения получила свое название в честь великого физика Шарля-Огюстена де Кулона. Она показывает, какое количество зарядов проходит за одну секунду через сечение проводника, когда по нему протекает ток 1 ампер.
Виды зарядов
В физике выделяют два вида электрических зарядов: положительные и отрицательные. Частицы с противоположными знаками всегда стремятся сблизиться, а одноименные заряды расходятся в противоположные стороны.
Если в определенном объеме присутствует несколько заряженных частиц, тогда они подчиняются принципу суперпозиции. Основываясь на этом принципе, ученые пришли к выводу, что при наличии в замкнутой системе определенного количества зарядов между всеми телами действуют установившиеся электростатические силы. Поэтому потенциал в любой точке этой системы равен сумме потенциалов, созданных каждым приложенным зарядом.
Что собой представляет элементарный заряд
Изучая электрический заряд и его свойства, виды, ученые поняли, что существует наименьшая его порция. Ее назвали элементарным зарядом и обозначили буквой е. Поэтому всякий заряд q представляет собой совокупность зарядов е. Электрический элементарный заряд очень мал. Его величина составляет всего 1.6 * 10-19 Кл.
Элементарный положительный заряд переносится микрочастицами, получившими название «протон», а отрицательный электронами. Атом становится нейтрально заряженным, если носители двух видов зарядов присутствуют в нем в одинаковом количестве. Если к нему присоединяется лишний электрон, он превращается в отрицательно заряженный ион, а если протон, то в положительно заряженный. Оторвавшиеся от атомов электроны могут перемещаться между атомами. Следовательно, электроны, положительные и отрицательные ионы могут присутствовать в веществе как свободные заряды. Наличие таких зарядов является одним из условий появления электрического тока.
В электрически нейтральных макроскопических телах в равном количестве присутствует как положительный, так и отрицательный заряд. Тело можно зарядить за счет создания в нем избытка микрочастиц с зарядом какого-то одного вида.
Основные свойства заряда
Выявлением сущности электрического заряда занимались многие выдающиеся ученые. Это Дюфе, Стони, Гальвани, Франклин, Томсон, Вольта, Фарадей, Максвелл, Лоренц, Тесла, Кулон, Эдисон. В ходе их экспериментов были установлены такие основные свойства, как аддитивность, дискретность, инвариантность, независимость от скорости перемещения заряженной микрочастицы и подчинение закону сохранения.
Закон Кулона
Каждый заряд создает в пространстве, окружающем его, электрическое поле, которое оказывает действие на другие заряды. То есть, взаимодействие зарядов происходит не за счет их непосредственного действия друг на друга, а за счет полей, окружающих их. Покоящийся (не перемещающийся) электрический заряд, создает вокруг себя электростатическое поле. Оно взаимодействует с полем другого покоящегося заряда с силой, существование которой было доказано Кулоном. В 1785 году он впервые воспользовался понятием электрический заряд и сформулировал закон, являющийся теперь основным законом электростатики.
Когда электрические заряды начинают двигаться, вокруг них возникает электромагнитное поле. Теория электромагнитных волн появилась в результате многовековой дискуссии о природе электричества и теперь является основой электротехники.
Обнаружить и измерить электрический заряд можно с помощью прибора, который называется электроскопом.
Загрузка...
