Электростатика

Наука о свойствах и закономерностях поведения электромагнитного поля, осуществляющего взаимодействие между электрическими зарядами, называется электродинамикой. Раздел электродинамики, изучающий неподвижные электрические заряды и их взаимодействие наз.электростатикой.

В V в. до н.э. люди заметили (Фалес?), что пылинки притягиваются к натертому янтарю (электричество от греч. "электрон" - янтарь).

Строение атома:

Положительное ядро, вокруг которого вращаются отрицательные электроны.

Заряд протона равен заряду электрона по величине. В обычных условиях тело нейтрально.

Заряд тела положителен (+) - это значит, что не хватает электронов.

Атом с недостатком электронов - положительный ион.

Заряд тела отрицателен (-) - это значит, что избыток электронов.

Атом с избытком электронов - отрицательный ион.

Электризация - процесс сообщения телу электрического заряда.

1. Электризация трением, ударом.

 Электроны переходят от тела В к телу А.

2. Электризация через влияние (по индукции). Например, подносим заряженную палочку к телу, не дотрагиваясь до него, а затем разделяем тела на две части. Обе половины будут заряжены противоположно.

Электрический заряд.

Физическая величина, являющаяся количественной мерой электромагнитного взаимодействия. Тело обладает электрическим зарядом, если мы знаем, что при определенных условиях оно может притягиваться и отталкиваться. Существуюет два "рода" зарядов, которые условно называют положительными (стекло, потертое о шелк) и отрицательными (эбонит потертый о шерсть).

Обозначение: q.

Единицы измерения в СИ: [ q ] = Кл 1 (кулон). (1 Кл - это заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 с при силе тока 1 А).

Заряд 1 Кл - очень большой в электростатике. Обычные заряды мкКл, нКл. (Заряд грозового облака 10-20 Кл, в отдельных случаях - до 300 Кл. Земля имеет отрицательный заряд, равный 5,7^.10⁵Кл.)

Приборы для обнаружения заряда: электроскоп, электрометр

Опыт Иоффе-Милликена.

Цель опыта: обнаружить элементарный электрический заряд.

Опыт: Маленькая капелька масла облучается светом (ультрафиолетовыми лучами). В результате фотоэффекта она приобретает электрический заряд. Сила тяжести уравновешивается электрической силой. По результатам опыта можно рассчитать отношение заряда частицы, выбиваемой с поверхности тела, к ее массе (удельный заряд).

Результат:  - удельный заряд электрона. Делимость заряда!

Величина "е" - элементарный заряд. В СИ е=1,6^.10^-19 Кл Такой заряд имеет электрон (-), протон (+), другие заряженные элементарные частицы.

Любой электрический заряд, больший элементарного, выражается целым числом элементарных зарядов. Не существует (в рамках классической электродинамики) заряда, выраженного дробным числом элементарных зарядов. Т.е. q=Ne.

Закон сохранения электрического заряда.

Алгебраическая сумма зарядов, составляющих замкнутую систему, остается неизменной при любых взаимодействиях зарядов этой системы.

В телах заряды скомпенсированы очень точно. Если бы в теле человека зарядов одного знака было бы на 0,01% больше, чем зарядов другого, о силавзаимодействия между ними была бы равна силе притяжения между Землей и Солнцем.

Если Вселенная имеет конечные размеры, то ее суммарный заряд должен быть равен нулю.

Элементарный заряд

е=1,6^.10^-19 Кл

Примеры выполнения закона сохранения заряда:

1. Заряженная капля делится на две равные капли.
   
2. Соединение двух заряженных капель.
   
3. Соединение заряженных шариков.
   
4. Ядерные реакции:
   

   •  

      7 + 2 = 8 + 1

   •  

      92 = 90 + 2

Верхние индексы у символов химических элементов обозначают массовые числа, нижние - заряды ядер (числа протонов и электронов в атоме). Т.е. при ядерных реакциях выполняются з-ны сохранения массового числа и заряда.