Существует два вида электрических зарядов: положительные и отрицательные. Заряды, возникающие на стекле, потертом о мех, называют положительными, а заряды, возникающие на поверхности эбонита, потертом о шелк, - отрицательными зарядами. Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные - притягиваются. В обычных условиях тела содержат одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов, т.е. оно не заряжено или электрически нейтрально.
Явление, сопровождающееся перераспределением зарядов на телах, называется электризацией, а тело, обладающее избытком или недостатком каких-либо зарядов, - наэлектризованным телом. Тело можно наэлектризовать, т.е. создать на нем избыток или недостаток зарядов. Простейший способ электризации тел - соприкосновение, при котором электризуются оба тела и притом разноименно.
Наименьший отрицательный заряд {элементарный заряд) имеет частица - электрон, а наименьший положительный заряд - протон.
Закон сохранения электрического заряда
Электрические заряды (положительные и отрицательные) входят в состав всех атомов и не могут бесследно исчезать и создаваться из ничего.
Закон сохранения заряда:
в изолированной системе электрический заряд остается постоянным при любых взаимодействиях в системе. Полный электрический заряд q системы равен алгебраической сумме ее положительных и отрицательных зарядов.
Этот закон играет фундаментальную роль в ядерных реакциях и процессах взаимодействия элементарных частиц.
Экспериментально установлено, что все встречающиеся заряды частиц и тел состоят из зарядов, кратных заряду электрона е = 1,6022× 10-19Кл.
Раздел физики, в котором изучают свойства и взаимодействие неподвижных электрических зарядов и создаваемых ими электрических полей, называется электростатикой.
3. Инвариантность — физическая величина, значение которой в некотором физическом процессе не изменяется с течением времени. Т.е. в данном случае инвариантность зарядов это их неизменность
Электрическое поле
Электрическим полем называют вид материи, посредством которой происходит взаимодействие электрических зарядов.
Понятие электрического поля было введено М. Фарадеем в 30-х годах XIX века. Согласно Фарадею каждый покоящийся заряд создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд и наоборот. Так осуществляется взаимодействие зарядов.
Свойства электрического поля:
• порождается электрическим зарядом;
• обнаруживается по действию на заряд;
• действует на заряды с некоторой силой;
• распространяется с конечной скоростью.
Закон Кулона
Наиболее простой вид законы взаимодействия заряженных тел имеют в случае точечных зарядов. Заряды можно рассматривать как точечные, если размеры тел много меньше расстояния между этими телами.
Основным законом электростатики является закон Кулона (1785 г.):
Сила F электростатического взаимодействия двух неподвижных точечных электрических зарядов q1 и q2 прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними:
(в вакууме),
(в диэлектрике с диэлектрической проницаемостью ),
где k - числовой коэффициент, зависящий от выбора единиц заряда, расстояния и силы.
Рис.1 - Силы, действующие между зарядами
Сила F направлена по прямой, соединяющей заряды, и соответствует притяжению для разноименных зарядов и отталкиванию — для одноименных (рис. 1).
Закон Кулона применим не только к точечным зарядам, но также и к взаимодействию равномерно заряженных тел сферической формы.
Кулоном называется заряд, проходящий за одну секунду через поперечное сечение проводника, в котором течет постоянный ток силой один ампер: 1 Кл = 1А×с.
В системе СИ
,
где e0=8,85×10-12Кл2/Н×м2 электрическая постоянная или диэлектрическая проницаемость вакуума.
Напряженность электрического поля
Напряженность электрического поля — векторная физическая
величина Е, являющаяся основной количественной характеристикой электрического поля, определяется отношением силы, действующей со стороны поля на электрический заряд, к величине этого заряда E=F/q. Единицей напряженности электрического поля в СИ является
вольт на метр: [E]=
Напряженность электрического поля точечного заряда q в данной точке пространства находится по формуле