Электрические заряды и их взаимодействие. Электризация тел

Электрический заряд. Два типа зарядов

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД. ДВА ТИПА ЗАРЯДОВ.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЗАРЯДА. ЗАКОН КУЛОНА

Электрический заряд. Два типа зарядов

Начнем наше знакомство с электрическими явлениями с очень простых опытов.

1-й опыт. Потрем эбонитовую палочку кусочком шерстяной ткани, а затем прикоснемся этой палочкой к легкой бумажной гильзе. Мы увидим, что бумажная гильза будет отталкиваться от эбонитовой палочки (рис. 1.1,а ). Если этой же палочкой прикоснуться ко второй бумажной гильзе, а затем подвесить обе гильзы рядом, то они будут отталкиваться друг от друга (рис. 1.1,б ), значит, между гильзами возникают силы отталкивания. Обозначим гильзы на этом рисунке цифрой 1.

Рис. 1.2

3-й опыт. Теперь подвесим рядом две бумажные гильзы (рис. 1.3): 1 (которая была в соприкосновении с эбонитовой палочкой, потертой о шерсть) и 2 (которая соприкасалась со стеклянной палочкой, потертой о шелк). Гильзы притягиваются, значит, между гильзами 1 и 2 возникает сила притяжения.

Рассмотренный нами тип взаимодействия был известен еще в древности и получил название электрического взаимодействия.

При трении заряжаются электричеством (или приобретают заряды) тела, которые потом взаимодействуют. Экспериментально установлено, что существуют два типа зарядов, условно названных положительными и отрицательными. Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные – притягиваются.

Исторически было принято заряды, которые получает стеклянная палочка при трении о шёлк, называть положительными , а заряды, которые получает эбонитовая палочка при трении о шерсть, – отрицательными . (Могли бы назвать и наоборот.)

Основные понятия электростатики

Заряд есть неотъемлемое свойство некоторых элементарных частиц, наиболее важными из которых являются электрон и протон.

Заряды электронов и протонов одинаковы по величине и называются элементарными зарядами .

Существуют два вида зарядов, условно называемые положительными и отрицательными . Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные – притягиваются.

Заряд протона считается положительным и обозначается +е , а заряд электрона – отрицательным и обозначается –е .

Заряд тела равен алгебраической сумме зарядов элементарных частиц, составляющих тело. Если эта сумма равна нулю, тело называется электрически нейтральным .

Обычно электроны и протоны распределены в теле в равных количествах и с одинаковой плотностью. Поэтому алгебраическая сумма зарядов в каждом элементарном объеме тела равна нулю и каждый такой объем (и тело в целом) электрически нейтрален.

Если создать в теле избыток частиц какого-либо знака, то тело окажется заряженным. Заметим, что при трении эбонитовой палочки о шерсть на палочке создается избыток электронов , и она заряжается отрицательно. На стеклянной палочке при трении о шёлк создается избыток протонов (или недостаток электронов , так как именно электроны ушли со стекла в шёлк), поэтому стекло заряжается положительно.

Всякий заряд образуется совокупностью элементарных зарядов, поэтому всегда можно записать:

q = ±Ne , (1.1)

где N – натуральное число.

Экспериментально установлено, что величина заряда не зависит от скорости, с которой он движется. Кроме того, элементарные заряды могут возникать и исчезать. Но! Всегда возникают и исчезают одновременно два элементарных заряда разных знаков.

Например, электрон и позитрон (положительно заряженный электрон) при столкновении аннигилируют , т.е. превращаются в нейтральные частицы, называемые g-фотонами. В свою очередь, g-фотон, пролетая вблизи атомного ядра, может превратиться в пару электрон + позитрон.

Система называется электрически изолированной , если через ограничивающую ее поверхность не проникают заряженные частицы.

Закон сохранения элементарного заряда:

Суммарный заряд электрически изолированной системы не может измениться.

Закон Кулона

Если размерами заряженного тела можно пренебречь по сравнению с расстояниями до других тел, то такое тело называется точечным зарядом.

Закон Кулона:

Два неподвижных точечных заряда взаимодействуют в вакууме между собой с силой, прямо пропорциональной величине каждого из зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними .

Сила направлена вдоль прямой, соединяющей заряды (рис. 1.4).

В скалярной форме закон Кулона имеет вид

, . (1.2)

В векторной форме закон Кулона имеет вид

. (1.3)

Заметим, что формула (1.3) однозначно определяет не только величину, но и направление силы!

Вектор по абсолютной величине равен единице, а по направлению совпадает с вектором . (В математике такой вектор называется ортом вектора .)

В ходе данного урока мы продолжим знакомиться с «китами», на которых стоит электродинамика, - электрическими зарядами. Мы изучим процесс электризации, рассмотрим, на каком принципе основан этот процесс. Поговорим о двух типах зарядов и сформулируем закон сохранения этих зарядов.

На прошлом уроке мы уже упоминали о ранних экспериментах в электростатике. Все они были основаны на натирании одного вещества о другое и дальнейшем взаимодействии этих тел с малыми объектами (пылинками, клочками бумаги…). Все эти опыты основаны на процессе электризации.

Определение. Электризация – разделение электрических зарядов. Это значит, что электроны от одного тела переходят к другому (рис. 1).

Рис. 1. Разделение электрических зарядов

До момента открытия теории о двух принципиально разных зарядах и элементарного заряда электрона считалось, что заряд – некая невидимая сверхлегкая жидкость, и, если она есть на теле, значит, тело обладает зарядом и наоборот.

Первые серьезные опыты по электризации различных тел, как уже было сказано на предыдущем уроке, проводил английский ученый и врач Уильям Гильберт (1544-1603), однако ему не удавалось наэлектризовать металлические тела, и он посчитал, что электризация металлов невозможна. Однако это оказалось неправдой, что впоследствии доказал русский ученый Петров. Однако следующий более важный шаг в исследовании электродинамики (а именно открытие разнородных зарядов) сделал французский ученый Шарль Дюфе (1698-1739). В результате своих опытов он установил наличие, как он их назвал, стеклянных (трение стекла о шелк) и смоляных (янтаря о мех) зарядов.

Еще через некоторое время были сформулированы следующие законы (рис. 2):

1) одноименные заряды взаимно отталкиваются;

2) разноименные заряды взаимно притягиваются.

Рис. 2. Взаимодействие зарядов

Обозначения положительных (+) и отрицательных (–) зарядов было введено американским ученым Бенджамином Франклином (1706-1790).

По договоренности принято называть положительным заряд, который образуется на стеклянной палочке, если натирать ее бумагой или шелком (рис. 3), а отрицательный – на эбонитовой или янтарной палочке, если натирать ее мехом (рис. 4).

Рис. 3. Положительный заряд

Рис. 4. Отрицательный заряд

Открытие Томсоном электрона наконец дало ученым понять, что при электризации никакая электрическая жидкость не сообщается телу и никакой заряд не наносится извне. Происходит перераспределение электронов, как мельчайших носителей отрицательного заряда. В области, куда они приходят, их количество становится большим, чем количество положительных протонов. Таким образом, появляется нескомпенсированный отрицательный заряд. И наоборот, в области, откуда они уходят, появляется нехватка отрицательных зарядов, необходимых для компенсации положительных. Таким образом, область заряжается положительно.

Было установлено не только наличие двух разных видов зарядов, но и два различных принципа их взаимодействия: взаимное отталкивание двух тел, заряженных одноименными зарядами (одного знака) и соответственно притяжение разноименно заряженных тел.

Электризация может производиться несколькими способами:

трением;
прикосновением;
ударом;
наведением (через влияние);
облучением;
химическим взаимодействием.

Электризация трением и электризация соприкосновением

Когда стеклянную палочку натирают о бумагу, палочка получает положительный заряд. Соприкасаясь с металлической стойкой, палочка передает положительный заряд бумажному султану, и его лепестки отталкиваются друг от друга (рис. 5). Этот опыт говорит о том, что одноименные заряды отталкиваются друг от друга.

Рис. 5. Электризация прикосновением

В результате трения о мех эбонит приобретает отрицательный заряд. Поднося эту палочку к бумажному султану, видим, как лепестки притягиваются к ней (см. рис. 6).

Рис. 6. Притяжение разноименных зарядов

Электризация через влияние (наведение)

Поставим на подставку с султаном линейку. Наэлектризовав стеклянную палочку, приблизим ее к линейке. Трение между линейкой и подставкой будет небольшим, поэтому можно наблюдать взаимодействие заряженного тела (палочки) и тела, у которого заряда нет (линейка).

При проведении каждого эксперимента совершалось разделение зарядов, никаких новых зарядов не возникало (рис. 7).

Рис. 7. Перераспределение зарядов

Итак, если мы сообщили любым из вышеуказанных способов электрический заряд телу, нам, конечно же, необходимо каким-либо способом оценить величину этого заряда. Для этого используется прибор электрометр, который был придуман русским ученым М.В. Ломоносовым (рис. 8).

Рис. 8. М.В. Ломоносов (1711-1765)

Электрометр (рис. 9) состоит из круглой банки, металлического стержня и легкого стержня, который может вращаться вокруг горизонтально расположенной оси.

Рис. 9. Электрометр

Сообщая заряд электрометру, мы в любом случае (и для положительного, и для отрицательного заряда) заряжаем и стержень, и стрелку одноименными зарядами, в результате чего стрелка отклоняется. По углу отклонения и оценивается заряд (рис. 10).

Рис. 10. Электрометр. Угол отклонения

Если взять наэлектризованную стеклянную палочку, прикоснуться ею к электрометру, то стрелка отклонится. Это говорит о том, что электрометру был сообщен электрический заряд. В ходе этого же эксперимента с эбонитовой палочкой этот заряд компенсируется (рис. 11).

Рис. 11. Компенсация заряда электрометра

Так как уже было указано, что никакого создания заряда не происходит, а происходит лишь перераспределение, то имеет смысл сформулировать закон сохранения заряда:

В замкнутой системе алгебраическая сумма электрических зарядов остается постоянной (рис. 12). Замкнутой системой называется система тел, из которой заряды не уходят и в которую заряженные тела или заряженные частицы не поступают.

Рис. 13. Закон сохранения заряда

Данный закон напоминает о законе сохранения массы, так как заряды существуют только вместе с частицами. Очень часто заряды по аналогии называют количеством электричества .

До конца закон сохранения зарядов не объяснен, так как заряды появляются и исчезают только попарно. Другими словами, если заряды рождаются, то только сразу положительный и отрицательный, причем равные по модулю.

На следующем уроке мы подробнее остановимся на количественных оценках электродинамики.

Список литературы

Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) - М.: Мнемозина, 2012.
Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. - М.: Илекса, 2005.
Касьянов В.А. Физика 10 класс. - М.: Дрофа, 2010.

Интернет-портал «youtube.com» ()
Интернет-портал «abcport.ru» ()
Интернет-портал «planeta.edu.tomsk.ru» ()

Домашнее задание

Стр. 356: № 1-5. Касьянов В.А. Физика 10 класс. - М.: Дрофа. 2010.
Почему отклоняется стрелка электроскопа, если к нему прикоснуться заряженным телом?
Один шар заряжен положительно, второй - отрицательно. Как изменится масса шаров при их соприкосновении?
*К шару заряженного электроскопа поднесите, не дотрагиваясь, заряженный металлический стержень. Как изменится отклонение стрелки?

1. Если стеклянную палочку потереть о шёлк или бумагу, то она приобретёт способность притягивать лёгкие тела, например бумажки, волосы и пр. Тот же эффект можно наблюдать, если поднести к лёгким предметам эбонитовую палочку, потертую о мех. Тела, которые в результате трения приобретают способность притягивать другие тела, называют наэлектризованными или заряженными, а явление приобретения телами электрического заряда называют электризацией .

Подвесив на двух нитях лёгкие шарики из фольги и коснувшись каждого из них стеклянной палочкой, потёртой о шёлк, можно увидеть, что шарики оттолкнутся друг от друга. Если потом коснуться одного шарика стеклянной палочкой, потёртой о шёлк, а другого эбонитовой палочкой, потёртой о мех, то шарики притянутся друг к другу. Это означает, что стеклянная и эбонитовая палочки при трении приобретают заряды разных знаков, т.е. в природе существуют два рода электрических зарядов, имеющих противоположные знаки: положительный и отрицательный. Условились считать, что стеклянная палочка, потёртая о шёлк, приобретает положительный заряд, а эбонитовая палочка, потёртая о мех, приобретает отрицательный заряд.

Из описанного опыта также следует, что заряженные тела взаимодействуют друге другом. Такое взаимодействие называют электрическим . При этом одноимённые заряды, т.е. заряды одного знака, отталкиваются друг от друга, а разноимённые заряды притягиваются друг к другу .

На явлении отталкивания одноимённо заряженных тел основано устройство электроскопа - прибора, позволяющего определить, заряжено ли данное тело (рис. 77), и электрометра, прибора, позволяющего оценить значение электрического заряда (рис. 78).

Если заряженным телом коснуться стержня электроскопа, то листочки электроскопа разойдутся, поскольку они приобретут заряд одного знака. То же произойдёт со стрелкой электрометра, если коснуться заряженным телом его стержня. При этом, чем больше заряд, тем на больший угол отклонится стрелка от стержня.

2. Из простых опытов следует, что сила взаимодействия между заряженными телами может быть больше или меньше в зависимости от величины приобретённого заряда. Таким образом, можно сказать, что электрический заряд, с одной стороны, характеризует способность тела к электрическому взаимодействию, а с другой стороны, является величиной, определяющей интенсивность этого взаимодействия.

Заряд обозначают буквой \(q \) , за единицу заряда принят кулон: \([q] \) = 1 Кл.

Если коснуться заряженной палочкой одного электрометра, а затем этот электрометр соединить металлическим стержнем с другим электрометром, то заряд, находящийся на первом электрометре, поделится между двумя электрометрами. Можно затем соединить электрометр с ещё несколькими электрометрами, и заряд будет делиться между ними. Таким образом, электрический заряд обладает свойством делимости. Пределом делимости заряда, т.е. наименьшим зарядом, существующим в природе, является заряд электрона. Заряд электрона отрицателен и равен 1,6·10 -19 Кл. Любой другой заряд кратен заряду электрона.

3. Электрон - частица, входящая в состав атома. В истории физики существовало несколько моделей строения атома. Одна из них, позволяющая объяснить ряд экспериментальных фактов, в том числе явление электризации, была предложена Э. Резерфордом. На основании проделанных опытов он сделал вывод о том, что в центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого по орбитам движутся отрицательно заряженные электроны. У нейтрального атома положительный заряд ядра равен суммарному отрицательному заряду электронов. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных частиц нейтронов. Заряд протона по модулю равен заряду электрона. Если из нейтрального атома удалены один или несколько электронов, то он становится положительно заряженным ионом; если к атому присоединяются электроны, то он становится отрицательно заряженным ионом.

Знания о строении атома позволяют объяснить явление электризации трением. Электроны, слабо связанные с ядром, могут отделиться от одного атома и присоединиться к другому. Это объясняет, почему на одном теле может образоваться недостаток электронов, а на другом - их избыток. В этом случае первое тело становится заряженным положительно, а второе - отрицательно.

4. Если потереть незаряженные стеклянную и эбонитовую пластинки друг о друга и затем внести их по очереди в полый шар, надетый на стержень электрометра, то электрометр зафиксирует наличие заряда и у стеклянной, и у эбонитовой пластинки. При этом можно показать, что пластинки будут иметь заряд противоположных знаков. Если в шар внести обе пластины стрелка электрометра останется на нуле. Подобное можно обнаружить, если потереть эбонитовую палочку о мех: мех, так же как и палочка, будет заряжен, но зарядом противоположного знака.

В результате трения электроны перешли со стеклянной пластины на эбонитовую, и стеклянная пластина оказалась заряженной положительно (недостаток электронов), а эбонитовая отрицательно (избыток электронов). Таким образом, при электризации происходит перераспределение заряда, электризуются оба тела, приобретая равные по модулю заряды противоположных знаков.

При этом алгебраическая сумма электрических зарядов до и после электризации остаётся постоянной : \(q_1+q_2+…+q_n=const \) .

В описанном опыте \(q_n \) алгебраическая сумма зарядов пластин до и после электризации равна нулю.

Записанное равенство выражает фундаментальный закон природы - закон сохранения электрического заряда . Как и любой физический закон, он имеет определённые границы применимости: он справедлив для замкнутой системы тел, т.е. для совокупности тел, изолированных от других объектов.

Часть 1

1. Если массивную гирю поставить на пластину из изолятора и соединить с электрометром, а затем несколько раз ударить по ней куском меха, то гиря приобретёт отрицательный заряд и стрелка электрометра отклонится. При этом кусок меха приобретёт заряд

1) равный нулю
2) положительный, равный по модулю заряду гири
3) отрицательный, равный заряду гири
4) положительный, больший по модулю заряда гири

2. Два точечных заряда будут притягиваться друг к другу, если заряды

1) одинаковы по знаку и любые по модулю
2) одинаковы по знаку и обязательно одинаковы по модулю
3) различны по знаку, но обязательно одинаковы по модулю
4) различны по знаку и любые по модулю

3. На рисунках изображены три пары одинаковых лёгких заряженных шариков, подвешенных на шёлковых нитях. Заряд одного из шариков указан на рисунках. В каком(-их) случае(-ях) заряд второго шарика может быть отрицателен?

1) только А
2) А и Б
3) только В
4) А и В

4. Ученик во время опыта по изучению взаимодействия металлического шарика, подвешенного на шёлковой нити, с положительно заряженным пластмассовым шариком, расположенным на изолирующей стойке, зарисовал в тетради наблюдаемое явление: нить с шариком отклонилась от вертикали на угол \(\alpha \) . На основании рисунка можно утверждать,что металлический шарик

1) имеет положительный заряд
2) имеет отрицательный заряд
3) не заряжен
4) либо не заряжен, либо имеет отрицательный заряд

5. Отрицательно заряженное тело отталкивает подвешенный на нити лёгкий шарик из алюминиевой фольги. Заряд шарика:

A. положителен
Б. отрицателен
B. равен нулю

Верными являются утверждения:

1) только Б
2) Б и В
3) А и В
4) только В

6. Металлический шарик 1, укреплённый на длинной изолирующей ручке и имеющий заряд \(+q \) , приводят поочерёдно в соприкосновение с двумя такими же изолированными незаряженными шариками 2 и 3, расположенными на изолирующих подставках.

Какой заряд в результате приобретёт шарик 2?

1) 0
2) \(\frac{q}{4} \)
3) \(\frac{q}{3} \)
4) \(\frac{q}{2} \)

7. От капли, имеющей электрический заряд \(-2e \) , отделилась капля с зарядом \(+e \) . Каков электрический заряд оставшейся части капли?

1) \(-e \)
2) \(-3e \)
3) \(+e \)
4) \(+3e \)

8. Металлическая пластина, имевшая отрицательный заряд \(-10e \) , при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пластины?

1) \(+6e \)
2) \(+14e \)
3) \(-6e \)
4) \(-14e \)

9. К водяной капле, имевшей электрический заряд \(+5e \) присоединилась кайля с зарядом \(-6e \) . Каким станет заряд объединенной капли?

1) \(+e \)
2) \(-e \)
3) \(+11e \)
4) \(-11e \)

10. На рисунке изображены точечные заряженные тела. Тела А и Б имеют одинаковый отрицательный заряд, а тело В равный им по модулю положительный заряд. Каковы модуль и направление равнодействующей силы, действующей на заряд Б со стороны зарядов А и В?

1) \(F=F_А+А_В \) ; направление 2
2) \(F=F_А-А_В \) ; направление 2
3) \(F=F_А+А_В \) ; направление 1
4) \(F=F_А-А_В \) ; направление 1

11. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Сила взаимодействия между электрическими зарядами тем больше, чем больше расстояние между ними.
2) При электризации трением двух тел их суммарный заряд равен нулю.
3) Сила взаимодействия между электрическими зарядами тем больше, чем больше заряды.
4) При соединении двух заряженных тел их общий заряд будет меньше, чем алгебраическая сумма их зарядов до соединения.
5) При трении эбонитовой палочки о мех заряд приобретает только эбонитовая палочка.

12. В процессе трения о шёлк стеклянная линейка приобрела положительный заряд. Как при этом изменилось количество заряженных частиц на линейке и шёлке при условии, что обмен атомами при трении не происходил? Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при этом. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) количество протонов на шёлке
Б) количество протонов на стеклянной линейке
B) количество электронов на шёлке

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

Ответы

§ 1 Два вида электрических зарядов. Взаимодействие электрических зарядов

Структура Вселенной формируется гравитационным притяжением, но только эта сила привела бы к неограниченному сжатию. Чтобы размеры тел оставались стабильными, необходима сила отталкивания. К таким силам можно отнести силы электромагнитного взаимодействия. Они вызывают притяжение и отталкивание частиц. Электродинамика - область физики, которая изучает электромагнитное взаимодействие заряженных частиц. Электростатика - раздел электродинамики, изучающий взаимодействие неподвижных (статических) электрических зарядов.

Что же такое электрический заряд? Для создания представления необходимы начальные сведения, знания, опыты, эксперименты и гипотезы.

Электрическое взаимодействие (в отличие от гравитационного) - это не только взаимное притяжение, но и отталкивание.

Проведем эксперимент: эбонитовую палочку, наэлектризованную трением, подносим сначала к одному «султанчику», затем ко второму. Увидим, что листочки будут отталкиваться, когда «султанчики» будем подносить друг к другу (рис.1).

Второй «султанчик» электризуем палочкой, изготовленной из стекла, потертую о шелк. Поднесем его к первому «султанчику», и увидим притяжение их листочков (рис. 2, 3).

Существующие в природе электрические заряды (положительные и отрицательные) можно подтвердить этими опытами.

Тела, имеющие электрический заряд, взаимодействуют друг с другом следующим образом:

·притягиваются, если имеют заряды противоположного знака (рис. 4);

·отталкиваются, если они имеют заряды одинакового знака (рис. 5).

В процессе электризации разных тел сила взаимодействия между телами будет больше (если тело имеет большой заряд) или меньше (если тело имеет маленький заряд). Таким образом, заряд - это физическая величина, и единицей измерения заряда принято считать 1 кулон (1Кл).

Электрический заряд - это физическая мера, характеризующая свойства заряженных тел взаимодействовать друг с другом.

Самая маленькая порция заряда - элементарный заряд, он равняется 1,6 · 10-19 Кл. Меньше этой величины не может быть заряд никакого тела.

Если наэлектризовать эбонитовую палочку шерстяной варежкой, а шелковым платком стеклянную палочку, то подвесив палочки на нитях, можно увидеть, что:

Эбонит и шерсть притягивают друг друга;

Стекло и шелк притягивают друг друга;

Стекло и шерсть отталкиваются друг от друга;

Эбонит и шелк отталкиваются друг от друга.

Два тела наэлектризуем трением, при этом они заряжаются равными по модулю и противоположными по знаку зарядами. Благодаря контакту первое тело теряет электроны, другое приобретает их. Этим можно объяснить, почему на одном теле будет избыток электронов (отрицательный заряд), а на другом - недостаток (положительный заряд).

Вывод: если тело заряжено отрицательно, то у него имеется избыток электронов, если же оно

заряжено положительно, то у него недостаток электронов.

Два наэлектризованных тела притягиваются или отталкиваются, это зависит от того, каким способом они наэлектризованы. Тела, которые электризуются с помощью трения, всегда только притягиваются.

В проводниках некоторые электроны могут перемещаться от одного атома к другому, этот процесс происходит по причине того, что электроны слабо связаны с атомным ядром. Их называют свободными. Именно эти атомы обеспечивают перенос заряда (проводимость).

В диэлектриках практически нет проводимости, т.к. в них почти нет свободных электронов и "некому" переносить заряд.

По электрическим свойствам все вещества можно разделить на два вида:

1. Диэлектрики - вещества, которые не имеют свободных зарядов и не позволяют заряду одного тела "перетекать" на другие тела.

2. Проводники - это тела и вещества, в которых существуют свободные заряженные частицы; они могут перемещаться, при этом переносят заряд в другие части тела либо к другим телам.

По способности проводить заряды вещества можно разделить на проводники: металлы, почва, растворы солей и кислот и т. п., и непроводники (диэлектрики): фарфор, эбонит, стекло, газы, пластмассы и т. п. К полупроводникам относят ряд веществ, проводимость которых зависит от внешних условий (температуры, освещенности, наличия примесей).

Электрометр - это прибор для обнаружения электрических зарядов и определения их приблизительной величины (Рис. 6).

Чтобы определить, заряжено тело или нет, можно воспользоваться электрометром. Для этого нужно поднести тело к шару А, если тело заряжено, то стрелка В отклонится. Почему же она отклоняется? Допустим, тело обладало отрицательным зарядом, т.е. на теле был избыток электронов. При соприкосновении с шаром часть электронов переместится на электрометр. Шар станет отрицательно заряженным. Шар соединен со стержнем, а стержень - со стрелкой, и все они являются проводниками, электроны переместятся на стержень, а затем и на стрелку. Пластмассовая пробка поможет в изоляции системы шар, стержень, стрелка. Следовательно, стержень и стрелка получат одноименный отрицательный заряд и будут отталкиваться, тем самым стрелка отклонится. Причем, чем больше будет заряд, тем больше будет угол отклонения стрелки. Электрометр позволяет только оценить величину заряда, т.е. сказать, что у одного тела заряд больше, чем у другого. С помощью электрометра нельзя определить наличие маленького заряда, т.к. при малом заряде силы отталкивания одноименных зарядов будет недостаточно для отклонения стрелки, т.е. с помощью электрометра невозможно определить наличие маленького заряда. Почему же стрелка при отсутствии заряда возвращается в исходное положение? Стрелка будет стремиться принять вертикальное положение, так как точка подвеса стрелки находится выше центра тяжести.

Про тело, которое после натирания притягивает к себе другие тела, говорят, что оно наэлектризовано или что ему сообщен электрический заряд.

Заряд – это свойство тел вступать в электромагнитные взаимодействия. Заряженное тело часто называют зарядом, хотя заряд не может существовать при отсутствии тела.

Электризоваться могут тела, сделанные из разных веществ. Электризация тел происходит при соприкосновении и последующем разделении тел (например, при трении).

В электризации участвуют два тела. При этом электризуются оба тела.

Существует два вида электрических зарядов: « +» и «-». Заряд обозначается q, измеряется в Кулонах [Кл].

Заряд, полученный на стекле, потертом о шелк, назвали положительным, а заряд, полученный на янтаре, потертом о шерсть, назвали отрицательным.

Электризация объясняется перемещением электронов с одного тела на другое. Если тело теряет 1 или несколько электронов, оно приобретает положительный заряд. Если тело приобретает 1 или несколько электронов, оно приобретает отрицательный заряд.

Опыт показывает, что электрический заряд может иметь разное значение. Однако это значение кратно заряду 1,6 ·10 -19 Кл, который и был назван элементарным. Заряд электрона равен элементарному заряду, взятому со знаком «-».

При электризации трением оба тела приобретают электрический заряд, при этом заряды равны по модулю, но противоположны по знаку. Так янтарь при трении приобретает отрицательный заряд, а шерсть - равный по модулю положительный.

Тела, имеющие электрические заряды одинакового знака, отталкиваются, а тела, имеющие электрические заряды противоположного знака, взаимно притягиваются.

Взаимодействие зарядов объясняется тем, что вокруг любого заряда возникает электрическое поле, которое действует на другой заряд с определенной силой. Эта сила пропорциональна величине зарядов и убывает с расстоянием.

В процессе взаимодействия зарядов выполняется один из фундаментальных законов природы - закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов в замкнутой системе остается постоянной, т.е.

q 1 + q 2 + q 3 +… + q n = const

Для определения наличия на теле заряда используется прибор, называемый электроскоп, действие которого основано на взаимодействии заряженных тел. В электроскопе через пластмассовую пробку, вставленную в металлическую оправу, пропущен металлический стержень, на конце которого укреплены два листочка из тонкой бумаги. Оправа с обеих сторон закрыта стеклами. Чем больше заряд электроскопа, тем больше сила отталкивания листочков, и тем на больший угол они разойдутся. Значит, по изменению угла расхождение листочков электроскопа можно судить, увеличился или уменьшился его заряд.

Электризация тел применяется при электростатической покраске металлических изделий, при печати в принтерах, очистке воздуха от пыли и лёгких частиц, и т.д.

Электростатический метод покраски позволяет нанести на окрашиваемую деталь краску более ровным слоем. Для этого используют пульверизатор. Если сбоку от струи краски расположить окрашиваемую деталь, подавать на неё положительный заряд, а на металлическую трубку пульверизатора подать отрицательный заряд, соединив её с электрофорной машиной, можно заметить, что капельки красителя становятся более мелкими, окраска более ровной.

На производстве и в быту бывают случаи, когда электризацию необходимо устранить: на целлюлозно-бумажном комбинате электризация может стать причиной частых обрывов быстро движущейся бумажной ленты. При трении о воздух электризуется самолёт. Поэтому после посадки к самолёту нельзя сразу приставлять металлический трап: может возникнуть разряд, который вызовет пожар.

Способы борьбы с электризацией: тщательное заземление станков, машин; применение токопроводящих пластиков для полов, увлажнение воздуха, использование различного рода “нейтрализаторов”, ионизаторов воздуха. В быту, для борьбы с электризацией, достаточно повысить относительную влажность воздуха квартиры до 60-70 %; или применить препарат “Антистатик”.