Понятие электрического заряда и его свойства Во многих науках существуют базовые понятия, которым нельзя дать определения, но можно описать их свойства. В геометрии таким понятием является точка, в электродинамике – заряд. Электрический заряд, источник электромагнитного поля, связанный с материальным носителем; внутренняя характеристика элементарной частицы, определяющая ее электромагнитное взаимодействие. Вся совокупность электрических и магнитных явлений есть проявление существования, движения и взаимодействия электрического заряда [1]. Рассмотрим ряд опытов, иллюстрирующих основные свойства заряженных тел [8,9]. Опыт 2.1.Взаимодействие электрических зарядов[8,9] Оборудование: 1. Станиолевые гильзы на нитях. 2. Два штатива. 3. Стеклянная и эбонитовая палочки. 4. Шелк, шерсть.  Рис. 2.1. Ход работы: 1.Подвесьте на стойках на небольшом расстоянии друг от друга две гильзы. 2.Отрегулируйте длину нити – гильзы должны висеть на одном уровне. 3.Зарядите одну из них. Другую начинайте приближать. В первый момент они притянутся друг к другу, прикоснутся и резко разлетятся в разные стороны. Продолжайте сближать до полного их соприкосновения, однако гильзы останутся разведенными, под углом друг к другу. Еще раз убеждаемся: одинаково заряженные тела отталкиваются. 4.Между гильзами поместите палочку, имеющую тот же знак заряда, – гильзы разойдутся на больший угол. Перемещайте палочку – и гильзы будут ее «сопровождать». В этом опыте мы имеем три одинаково заряженных тела, отталкивающихся друг от друга. Выводы: одноименные заряды отталкиваются, а разноименные – притягиваются. Опыт 2.2.Электризация трением. [8,9] Цель работы: Демонстрация явления электризации тел трением. Оборудование: 1. Демонстрационный электроскоп 2. Цилиндр Фарадея 3. 2 плексигласовых диска (с мехом и без)  Рис2.2. 1. Потерев один плексигласовый диск о другой, по очереди вносят диски в цилиндр Фарадея, не касаясь его стенок и дна, таким образом не передавая заряд на электроскоп. 2. При вносе любого из дисков отклонение происходит на один и тот же угол. Обратите внимание, после извлечения заряженного диска, хорошо видно, что на электроскопе заряда не остается. 3. Если сложить оба диска вместе и внести их в цилиндр Фарадея, то никакого отклонения у электроскопа не возникает. Выводы: По модулю оба полученных заряда одинаковы, и их суммарный заряд равен нулю. Опыт 2.3.Электростатическая индукция[8,9] Оборудование: 1. Штатив изолирующий с легко вращающейся насадкой. 2. Стеклянная и эбонитовая палочки. 3. Шелк, шерсть. 4. Деревянная линейка.  Рис. 2.3. Ход работы: 1.Поднесите наэлектризованную палочку к деревянной линейке-«карусели». 2.Линейка поляризуется и начнет притягиваться к палочке. С помощью заряженной палочки вы можете заставить линейку вращаться. Выводы: наблюдается электризация через влияние (на расстоянии). Положительные и отрицательные заряды внутри линейки перераспределяются и она ведет себя как заряженное тело, хотя количество зарядов того и другого знака в ней одинаково. Опыт 2.4.Электризация через влияние. Цель работы: продемонстрировать электризацию через влияние. Оборудование: 1. 2 металлических цилиндра. 2. 2 электроскопа 3. Шелк, шерсть. 4. Стеклянная палочка  Рис.2.4. Ход работы. 1. Вся система находится в разряженном состоянии. 2. Натираем мехом стеклянную палку, подносим ее к одному из цилиндров. Видим, что показания электроскопов отличаются от нуля, после чего раздвигаем цилиндры. 3. Затем, поднеся палку к одному из электроскопов, наблюдаем, что его показания увеличиваются. Проделав то же с другим электроскопом, мы обнаружим, что его показания уменьшаются. 4. Если свести эти два цилиндра вместе, то показания электроскопов уменьшаются до нуля. Выводы: Один из цилиндров заряжен положительно(показания электроскопа увеличиваются), один-отрицательно(показания электроскопа уменьшаются). При сведении цилиндров заряды компенсируют друг друга. Таким образом, можно сказать, какое-либо тело имеет электрический заряд либо при нарушении баланса между положительно и отрицательно заряженными частицами в нем, либо при их неравномерном распределении по объему тела. Свойства заряда. Биполярность. Существует два рода зарядов, условно называемых положительными "+" и отрицательными "–". Причем одноименные заряды отталкиваются, а разноименные – притягиваются. Дискретность (дробление или прерывистость). Заряд любого тела является кратным некоторой величине, а именно элементарному заряду электрона ( Кл). Данное представление о заряде просуществовало до шестидесятых годов, когда появилась теория кварков – частиц с дробными зарядами и : . (2.1) Закон сохранения заряда. Алгебраическая сумма зарядов в изолированной (изолированная система включает все взаимодействующие тела) системе есть величина постоянная:  Закон Кулона Рис. 2.3. | Точечным зарядом называется такое заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Это аналогично понятию материальной точки в механике. Взаимодействие точечных зарядов на опыте изучал Кулон. Для этого он использовал крутильные весы (рис 2.3). Опыт проходил в два этапа: 1. Изменяли заряды шариков, но расстояние между ними оставляли прежним (r = const). В ходе опыта было установлено, что сила взаимодействия между зарядами прямо пропорциональна величинам зарядов, т.е. . 2. Заряды шариков оставляли неизменными ( t), но изменяли расстояние между ними. В ходе опыта было установлено, что сила взаимодействия между зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, т.е. . Обобщая результаты опыта, Кулон сформулировал свой закон: сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна величинам этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:  где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. В СИ он равен:  где =8.85·10-12- электрическая постоянная. Запись закона Кулона в векторной форме:  .  Рис. 2.4а 2.4б. |