Взаимодействие электрических зарядов — Основы электроники

Два одноименных заряда, будь то два протона либо два электрона сопротивляются сближению и пытаются удалиться друг от друга. Этот процесс обычно называют отталкиванием. Первый закон описывающий взаимодействие электрических зарядов говорит: заряды с одинаковым знаком (т. е. одноименные) отталкиваются друг от друга (рис.2.1.). Второй закон взаимодействия электрических зарядов гласит: разноименные (заряды с разным знаком) притягиваются друг к другу.

 

Отрицательно заряженные электроны притягиваются к положительно заряженным протонам в ядре атома. Почему же электрон остается на орбите и не падает на ядро? Это происходит в результате того, что сила притяжения электрона уравновешивается центростремительной силой, возникающей за счет вращения электрона вокруг ядра.
Значение величины сил отталкивания и притяжения, существующих между двумя заряженными телами, зависит от следующих факторов: расстояния между телами и их зарядов.

Заряд отдельного электрона очень мал, поэтому в практике не используется. Принятой в мире единицей измерения заряда является кулон (Кл). Она названа в честь французского ученого Шарля Кулона, обозначается буквой Q. Один  кулон это 6,28*10¹⁸ зарядов электронов.
Электрические заряды возникают за счет смещения электронов. Когда имеется дефицит электронов в одной точке и избыток  в другой, как мы уже говорили, возникает разность потенциалов. Если две точки, между которыми существует разность потенциалов, соединить проводником, то по проводнику потекут электроны. Тогда этот поток электронов называется электрическим током.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

 

Добавить комментарий

Главное в главе 1. Электрические взаимодействия

• Электрическое взаимодействие заряженных тел обусловлено взаимодействием двух типов электрических зарядов — положительных и отрицательных. Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные — притягиваются.
• Закон сохранения электрического заряда : в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается неизменной.
• Носителями электрического заряда являются заряженные частицы — электроны (в металлах) и ионы (например, в растворах солей).
• Электрическими взаимодействиями обусловлено строение атома и молекул. В механических явлениях электрические взаимодействия проявляют себя как силы упругости и силы трения.
• Закон Кулона : неподвижные точечные заряды и взаимодействуют в вакууме с силой прямо пропорциональной модулям зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между зарядами: . В системе СИ
• Все известные элементарные частицы либо не имеют электрического заряда (то есть нейтральны), либо имеют заряд, кратный по модулю заряду электрона. Модуль заряда электрона называется элементарным электрическим зарядом. Элементарный электрический заряд равен
• Взаимодействие между заряженными телами осуществляется посредством электрического поля: каждое из этих тел создает поле, которое действует на другое тело. Электрическое поле создается заряженными телами и действует на заряженные тела.
• Напряженностью электрического поля в данной точке называется физическая величина, равная отношению силы 
  действующей со стороны электрического поля на точечный пробный заряд  помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда: Напряженность поля является векторной величиной и представляет собой силовую характеристику электрического поля.
• Принцип суперпозиции электрических полей : напряженность поля созданного в данной точке несколькими зарядами, равна векторной сумме напряженностей полей, созданных в этой точке каждым из зарядов: .
• Линиями напряженности электрического поля называются воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением напряженности электрического поля. Линии напряженности электростатического поля непрерывны. Они начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных зарядах. Густота линий напряженности пропорциональна модулю напряженности поля.
• Заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться в веществе, называются свободными зарядами. Вещества, содержащие свободные заряды, называются проводниками. Лучшие проводники — металлы, в которых свободными зарядами являются электроны.
• Напряженность электрического поля внутри проводника равна нулю , если заряды находятся в равновесии.
• Вещества, в которых свободные заряды отсутствуют, называются диэлектриками. Вследствие поляризации диэлектрика напряженность электростатического поля внутри диэлектрика уменьшается. Величина, показывающая, во сколько раз уменьшается напряженность электрического поля внутри однородного диэлектрика, называется диэлектрической проницаемостью и обозначается
• Потенциалом электростатического поля в данной точке называется физическая величина, равная отношению потенциальной энергии заряда помещенного в данную точку поля, к величине этого заряда:
  Потенциал поля является скалярной величиной и представляет собой энергетическую характеристику электростатического поля.
• Разность потенциалов между двумя точками равна отношению работы поля при перемещении заряда из начальной точки в конечную к величине этого заряда: Разность потенциалов называют также напряжением.
• Связь между разностью потенциалов и напряженностью : в однородном электростатическом поле с напряженностью разность потенциалов между точками, соединенными вектором направление которого совпадает с направлением напряженности поля, определяется формулой . Соотношение между напряженностью и разностью потенциалов можно записать также в виде
• Эквипотенциальными поверхностями называют поверхности равного потенциала.
• Конденсатор представляет собой два проводника (обкладки), разделенные тонким слоем диэлектрика (в частности, воздуха).
• Электроемкостью конденсатора называется физическая величина, равная отношению модуля заряда одной из его обкладок к разности потенциалов (напряжению) между обкладками:
• Электроемкость плоского конденсатора где — площадь одной из пластин, — расстояние между пластинами, — диэлектрическая проницаемость диэлектрика, заполняющего конденсатор, — электрическая постоянная.
• Энергия заряженного конденсатора:

Электродинамика. 2014

1. Электризация тел и электрический заряд. Два рода зарядов. Взаимодействие заряженных тел

Электризация — это процесс получения электрически заряженных тел из электронейтральных.

Электризация может происходить разными способами. Самые простые из них:

 

• Электризация соприкосновением с заряженным телом.

  

 

При соприкосновении незаряженного тела с заряженным предметом тело получает такой же заряд, какой был у заряженного предмета. В данном случае заряженным предметом является металлическая конструкция, а телом, которое получает от неё заряд, — человек.

 

• Электризация трением.

 

В этом случае заряжаются оба тела: одно — положительно, другое — отрицательно. Заряды обоих тел одинаковы по величине.

 

Обрати внимание!

Положительный заряд образуется на стекле, потёртом о шёлк.
Отрицательный заряд образуется на эбоните, потёртом о шерсть (мех).

 

 

Положительные заряды обозначают знаком «+», а отрицательные заряды — знаком «-».

 

Обрати внимание!

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

Свойство наэлектризованных тел

Если заряженное тело поднести к незаряженному, то они будут взаимно притягиваться.

 

 

Наэлектризованные эбонитовая и стеклянная палочки притягивают как кусочки бумаги, так и струю воды.

 

 

Источники:

Пёрышкин А.В. Физика, 8 класс// ДРОФА, 2013.

 

Электрические заряды и их взаимодействие — Мегаобучалка

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

3.1. ЭЛЕКТРОСТАТИКА. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ

Электрические заряды и их взаимодействие

Электризация тел

Закон Кулона. Системы единиц

Близкодействие и действие на расстоянии. Электрическое поле

Напряженность электрического поля

Электрическое поле диполя

Теорема Гаусса

Потенциал электрического поля

Эквипотенциальные поверхности

Связь между напряженностью и разностью потенциалов

3.2. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Постоянный электрический ток. Сила тока. Плотность тока

Электродвижущая сила

Закон Ома

Правила Кирхгофа

Последовательное и параллельное соединение проводников

Последовательное и параллельное соединение источников тока

Закон Джоуля–Ленца

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Магнитное поле

Закон Био-Савара

Теорема о циркуляции

Сила Ампера

Сила Лоренца

Контур с током в магнитном поле

Теорема Гаусса для магнитных полей

Механическая работа в магнитном поле

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Явление электромагнитной индукции

Универсальный закон электромагнитной индукции

Явление самоиндукции

Энергия магнитного поля

Взаимная индукция

Примеры на применение явления электромагнитной индукции

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

Переменный ток

Квазистационарные токи

Сопротивление в цепи переменного тока

Индуктивность в цепи переменного тока

Цепь с емкостью

Цепь переменного тока, содержащая активное сопротивление, инуктивность и емкость

Работа и мощность переменного тока

Эффективные значения тока и напряжения

Резонансы в цепи переменного тока

 

 

3.1. ЭЛЕКТРОСТАТИКА.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ

Электрические заряды и их взаимодействие

Раздел физики, в котором изучаются свойства электрических зарядов и явления, обусловленные их взаимодействием, называется электродинамикой. Люди с глубокой древности были знакомы с целым рядом электрических явлений. Были известны удивительные свойства электрических рыб, разряды которых использовались древними для лечения подагры. Во времена античности не раз описывалось явление, которое в средние века получило название «огни святого Эльма» – возникновение газовых разрядов на острых концах высоких предметов, возникающих в грозу и сопровождающихся заметным свечением.

 

Электрические скаты. Электрические скаты составляют особый отряд, включающий три семейства и около тридцати шести видов. Они живут в прибережных водах Атлантического и Индийского океанов. Электрические органы занимают немало места на спине рыбы. После удара человеку приходится испытывать не самые приятные ощущения – помимо сильной боли, его тело бьёт дрожь. Рыбаки отнюдь не питают к ним нежных чувств, среди африканских рыбачьих прозвищ скатов самое мягкое – «руколом», а прочие малопригодны для широкой публики. К сожалению, многие электрические скаты окрашены так, что сливаются с дном. Среди интересных видов – слепой электрический скат, у которого глаза полностью скрыты под кожей, и электрический скат Морсби, который живёт на большой – от 0,7 до 1 км – глубине.

Электрический угорь. Длина до 1,8 м. Относится к отряду карпообразных, подотряду гимнотовидных. В нём есть и другие представители (обыкновенный гимнот и др.). Эта рыба представляет немалую опасность для жителей Южной Америки, где она обитает. Немало народу утонуло, потеряв в воде сознание от электрического удара, который им «обеспечил» электроугорь. Для того чтобы убить рыбу, электрическому угрю достаточно коснуться ее. Жертва погибает мгновенно. Угорь схватывает её со дна, обязательно с головы. Затем, опустившись на дно, несколько минут переваривает добычу, после всплывает, высовывается на поверхность, чтобы глотнуть воздуха, снова окунается и пускается на поиски новой жертвы.

Электрический сом. Электрический сом – рыба длиной до 0,65 м, возможно, до 1 м, обитающая в Африке, от нижнего Нигера до Танганьики. Электрический сом – самый опасный пресноводный сом. Он стоит особняком среди сомообразных и выделен в особое семейство. О нём знали ещё древние египтяне: некоторые изображения электрического сома насчитывают 6 тысяч лет.

Огни святого Эльма – возникающий при большой напряжённости электрического поля в атмосфере разряд в форме светящихся пучков или кисточек, возникающих на острых концах высоких предметов (башни, мачты, одиноко стоящие деревья, острые вершины скал и т.п.). Название явление получило от имени святого Эльма (Эразма) – покровителя моряков в католической религии. Морякам их появление сулило надежду на успех, а во время опасности – и на спасение.

Огни святого Эльма разнообразны. Бывают они в виде равномерного свечения, в виде отдельных мерцающих огоньков, факелов. Иногда они настолько похожи на языки пламени, что их бросаются тушить.

Несмотря на всю кажущуюся необычность этого явления, оно довольно давно нашло естественное объяснение: такие огни – тихие электрические разряды в атмосфере. Наблюдают их чаще всего во время гроз, снежных бурь, шквалов, когда в облаках и на поверхности Земли накапливается большое количество электрических зарядов. Наша планета окружена электрическим полем, подобным тому, какое образуется вокруг любого заряженного электричеством тела. В большинстве случаев воздух заряжен положительно, а земля – отрицательно. Возникновение электрического поля в нижних слоях атмосферы происходит главным образом за счет ионизации воздуха. Обычные молнии сопровождаются оглушительным треском – громом, ведь молния – это сильный и быстрый электрический разряд. Однако при определенных условиях происходит не разряд, а истечение зарядов, различное по продолжительности. В принципе это тот же разряд, но только «тихий», специалисты называют его коронным, то есть венчающим какой-либо предмет подобно короне.

Но, конечно, наиболее известным было свойство потертого янтаря притягивать легкие предметы. Изучение свойств натертого янтаря сыграло ведущую роль в становлении науки об электричестве. Считается, что существование электричества впервые установил древнегреческий философ Фалес Милетский. Он заметил, что, если кусок янтаря потереть о шелк или мех, янтарь обретает способность притягивать мелкие предметы. Даже в современной научной терминологии отражена роль этого вещества: на греческом языке янтарь – электрон. Однако систематическое изучение электричества началось только со времени эпохи Возрождения, и продолжалось вплоть до конца XIX в., когда Максвеллом была создана единая теория электромагнитных взаимодействий.

 

ФАЛЕС (ок. 625 – ок. 547 до н.э.)

Древнегреческий мыслитель, родоначальник античной философии и науки, основатель ионической школы. Возводил все многообразие явлений и вещей к единой первостихии – воде. Причиной солнечных затмений считал Луну, которую рассматривал как темное тело, затмевающее свет от Солнца. Предсказал солнечное затмение 28 мая 585 года до н.э. Фалес открыл наклон эклиптики к экватору, определил угловую величину Луны. Стал первым, кто ввел в математику принцип математического доказательства; доказал несколько теорем геометрии.

Важнейшими понятиями в учении об электричестве являются электрический заряд и электрическое поле. Электрический заряд является физической величиной, определяющей интенсивность электромагнитных взаимодействий.

Известным из опыта фундаментальным свойством электрического заряда является то, что он существует в двух видах, условно называемых положительными и отрицательными зарядами.

 

Считается, что первым ученым, аргументировано отстаивавшим точку зрения о существовании двух видов зарядов, был француз Шарль Дюфе (1698–1739). В опубликованной в 1733 г. работе он вводит термины «смоляное» и «стекольное» электричество и указывает на характер взаимодействия между одноименными и разноfименными зарядами. В современной терминологии «смоляное» электричество соответствует отрицательным зарядам, а «стекольное» – положительным.

Самым убедительным оппонентом теории существования двух видов зарядов был знаменитый американец Бенджамин Франклин (1706–1790). Он первым ввел понятие о положительных и отрицательных зарядах. Однако объяснял он наличие этих зарядов у тел соответственно избытком или недостатком в телах некоей общей электрической материи. Эта особая материя, впоследствии названная «флюидом Франклина», по его мнению, обладала положительным зарядом. Таким образом, получалось, что при электризации тела либо приобретают, либо теряют только положительные заряды. По современным представлениям в большинстве случаев контактной электризации тела обмениваются элементарными отрицательными зарядами, электронами. Можно сказать, что Франклин «перепутал» знак своего флюида. Во многом благодаря этому факту впоследствии ошибочно за направление тока в металлических проводниках было принято направление движения положительного заряда.

Пожалуй, самым оригинальным образом доказывал существование двух видов зарядов англичанин Роберт Симмер (1707–1763). Он обратил внимание на необычное поведение своих шерстяных и шелковых чулок. Снятые после ношения в течение дня черные шерстяные и белые шелковые чулки эффектно раздувались, принимая форму ноги, если только лежали порознь. При размещении одного чулка внутри другого они принимали обычный вид. Поднесенные друг к другу все четыре чулка причудливо переплетались подобно змеям. Основываясь на своих наблюдениях, Симмер стал рьяным сторонником теории двух видов зарядов, за что был прозван современниками «раздутым философом». Но он оказался прав. Выражаясь современным языком, его шелковые чулки имели отрицательные, а шерстяные – положительные заряды. Этим и объяснялось их поведение.

 

Причина, по которой электрический заряд существует в двух видах, в современной физике до конца не выяснена. Возможно, что в этом находит отражение определенная симметрия: положительный и отрицательный заряды можно рассматривать как противоположные проявления одного качества, аналогично тому, как понятия «правое» и «левое» являются противоположными проявлениями свойства пространственной симметрии.

Взаимодействие зарядов противоположных знаков, как показывает опыт, заключается в их взаимном притяжении, а одноименные заряды отталкиваются друг от друга.

В природе носителями электрического заряда являются элементарные частицы. Носителем элементарного, то есть наименьшего, отрицательного заряда является электрон, заряд которого , а масса . Это очень маленькая величина – через нить электрической лампочки за 1 секунду проходит почти 3 миллиарда миллиардов элементарных электрических зарядов. Носителем элементарного положительного заряда является протон , масса протона .

Электрический заряд имеет дискретную природу. Это означает, что заряд любого тела кратен заряду электрона , где – целое число. Однако во многих задачах пренебрегают дискретностью заряда, так как элементарный заряд очень мал.

Электрический заряд – величина инвариантная. Это означает, что электрический заряд элементарной частицы не зависит ни от движения частицы, ни от ее взаимодействия с другими частицами.

Суммарный заряд всякой изолированной системы сохраняется. Это свойство называется законом сохранения электрического заряда. Этот закон не нарушается даже при аннигиляции заряженных частиц. Так при аннигиляции электрона с позитроном исчезают как положительный, так и отрицательный заряд, однако полный заряд системы сохраняется. Закон сохранения заряда тесно связан с инвариантностью заряда. Действительно, если бы величина заряда зависела от его скорости, то при изменении скорости движения электрона в атоме, то есть при переходе его в возбуждённое состояние, атом перестал бы быть электронейтральным.

Когда заряды присутствуют в одинаковых количествах, тело называют электрически нейтральным, или незаряженным. Несмотря на то, что в состав физических тел входят заряженные частицы, в обычном состоянии тела незаряжены, или электронейтральны. Электронейтральны и многие сложные частицы, например, атомы или молекулы. Суммарный заряд такой частицы или такого тела оказывается равным нулю потому, что число электронов и число протонов, входящих в состав частицы или тела, равны. Положительные и отрицательные заряды очень хорошо скомпенсированы во Вселенной. И если Вселенная конечна, то её полный электрический заряд, по всей вероятности, равен нулю.

Электризация тел

Макроскопическому телу можно сообщить заряд любого знака. Этот процесс называется электризацией. Существуют разные способы электризации тел, то есть превращения электрически нейтральных тел в заряженные; в частности, это можно осуществить путем трения тел друг о друга (электризация трением). Например, если надутый небольшой воздушный шар потереть о шерсть, мех или свои волосы, то шар будет прилипать к телу, о которое его потерли. Если янтарь потереть куском ткани, то он будет притягивать легкие предметы. То же можно наблюдать, если потереть тканью эбонитовую или стеклянную палочку. В этих случаях объект приобретает электрический заряд благодаря трению, то есть происходит электризация трением, а силы, действующие при этом, называются электрическими силами. Опыты показывают, что два тела, наэлектризованные трением друг о друга, притягиваются.

Известно, что наэлектризованные эбонитовая и стеклянная палочки обладают различным видом зарядов. Условились считать заряд, появляющийся при электризации трением на эбонитовой палочке или янтаре отрицательным, а на стеклянной палочке – положительным.

В настоящее время электризацию тел объясняют с помощью представления о переносе электронов с одного вещества на другое. Наружные электроны атомов вещества часто очень слабо привязаны к своему ядру и при трении, обеспечивающем максимальный контакт поверхностей трущихся веществ, они могут переходить от одного вещества к другому. Тело, получившее избыток электронов, заряжается отрицательно. Тело, потерявшее электроны – положительно.

В таблице 1.1 указаны виды зарядов, возникающих у тел при их электризации трением. Названия материалов, электризующихся при взаимном трении, расположены построчно в разных столбцах.

Таблица 1.1

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ ЗАРЯДЫ	ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ЗАРЯДЫ
Шерсть, мех	Янтарь, смолы, сургуч, воск, сера, резина, пластмассы
Стекло, горный хрусталь, драгоценные камни	Шелк, бумага

Кроме электризации трением, существует также и электризация индукцией. Рассмотрим ее на опыте (рис. 1.1). Имеются два незаряженных металлических шара.

а)	б)	в)	г)
Рис. 1.1

Сначала они касаются друг друга (а). Затем к одному из них подносят (не касаясь) наэлектризованную палочку (б), после чего второй шар отодвигают (в). В результате оказывается, что оба шара зарядились (г).

а)	б)	в)	г)
Рис. 1.2

Повторим опыт с шарами немного иначе (рис. 1.2). Возьмем два незаряженных металлических шара, касающихся друг друга (а). Поднесем палочку к шарам (б), затем уберем ее и только после этого раздвинем шары (в). Удивительно, но теперь шары окажутся незаряженными (г).

Если же для опыта использовать не металлические, а пластмассовые или резиновые шары, то наэлектризовать индукцией (то есть действием на расстоянии) нам их не удастся ни при каком способе раздвигания!

Рис. 1.3

Объяснить электризацию индукцией можно на основе микроструктуры вещества. В металлах, которые относятся к классу проводников, – веществ, хорошо проводящих электрический ток, – имеются свободные электроны, которые могут свободно двигаться. Когда к незаряженному металлическому шару подносят заряженное тело, электроны сдвигаются либо к подносимому заряженному телу, либо от него, в зависимости от знака его заряда. В других веществах, таких как пластмасса или резина, относящихся к классу изоляторов, ни положительные, ни отрицательные заряды не могут свободно перемещаться. Но, когда заряженное, например, положительно, тело подносят к пластмассовому стержню, конфигурация молекул стержня искажается таким образом, что его поверхность, обращенная к заряженному телу, окажется заряженной отрицательно, и наоборот.

Для обнаружения наэлектризованных тел служат специальные приборы – электроскопы. Внешний вид прибора приведен на рис 1.3. Цилиндрический корпус (1) закрыт стеклом (2). Внутрь прибора вставлен металлический стержень (3) с легкоподвижными лепестками (4). От металлического корпуса прибора стержень отделен пластмассовой втулкой (5). При соприкосновении заряженного тела со стержнем электроскопа электрические заряды одного знака распределяются по стержню и стрелке. Силы электрического отталкивания вызывают поворот стрелки на некоторый угол, по которому можно судить о заряде, переданном стержню электрометра (рис. 1.4).

Рис. 1.4

Проделайте опыты!

1. Отрежьте от тетрадного листа полоску бумаги шириной 1 см. Положив полоску на тетрадь, проведите по ней несколько раз пластмассовой ручкой с лёгким нажимом. Затем возьмите в одну руку полоску, а в другую – ручку, и сближайте их. Бумажная полоска изгибается в сторону ручки, следовательно, между ними возникают силы притяжения.

2. Положите две бумажные полоски рядом на тетрадь, проведите по ним ручкой несколько раз с лёгким нажимом. Возьмите полоски в руки и сближайте их. При сближении полоски изгибаются в противоположные стороны, следовательно, между ними действуют силы отталкивания.

3. Надуйте воздушный шарик и потрите его о шерсть или мех, или, лучше всего, о свои волосы, и вы обнаружите, что шар будет прилипать к телу, о которое вы его потёрли, и ко всем остальным окружающим его телам.

4. Возьмите кусочек рыхлой гигроскопической ваты массой 3–5 мг. Хорошо наэлектризуйте эбонитовую палочку и опустите на нее ватку. Она притянется и наэлектризуется. Рывком палки в сторону оторвите вату и быстро подведите палку под вату, а далее можно управлять ее движением.

Понятие об электрическом поле. Взаимодействие электрических зарядов

  

Прежде чем давать определение электрического поля, проделаем простой опыт, показывающий, как взаимодействуют электрические заряды.

Для опыта потребуется очень несложная «аппаратура»: эбонитовая палочка, кусочек сукна и два маленьких пробковых шарика, подвешенных на шелковых нитках.

Эбонитовую палочку потрем о сукно и коснемся ею левого шарика. Так как эбонитовая палочка при трении о сукно заряжается отрицательно, то и шарик зарядится отрицательно. Кусочек сукна, которым мы натирали палочку, заряжается положительно (при рассмотрении электронного строения атома указывалось, что появление отрицательного заряда всегда сопровождается появлением положительного заряда). Этим кусочком сукна коснемся правого шарика. Часть электронов с шарика перейдет на сукно, и он зарядится положительно. Если после этого внести эбонитовую палочку между шариками, то левый шарик будет от нее отталкиваться, а правый — притягиваться (рис. 1).  

Рисунок 1. Взаимодействипе электрических зарядов

 

Этот опыт позволяет сделать следующий вывод:

Одноименные электрические заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются

 

Проделанный опыт убедительно показывает, что электрический заряд (в данном случае отрицательно заряженная эбонитовая палочка) вызывает определенные изменения в окружающем пространстве, создавая вокруг себя электрическое поле.

Определение Электрическое поле — это особый, отличный от вещества вид материи, через которую, в частности, передается действие одних заряженных тел на другие.

Электрическое поле проявляется прежде всего в том, что на находящиеся в нем заряженные тела действуют электрические силы.

Всякое электрическое поле обладает определенным запасом электрической энергии. Проявления этой энергии могут быть различными. Например, под влиянием электрического поля может двигаться электрический заряд; при этом электрическая энергия поля тратится на перемещение заряда, и скорость перемещения заряда увеличивается. Электрическое поле, воздействующее на заряд так, что скорость движения последнего увеличивается, называется ускоряющим электрическим полем.

Если заставить электрический заряд двигаться навстречу действию сил поля, то энергия электрического ноля будет возрастать, а скорость движения заряда уменьшаться. Такое поле называется тормозящим электрическим полем.

Одним из существенных вопросов электротехники является вопрос о движении электрона в электрическом поле. Электрон имеет отрицательный электрический заряд, и к нему применимы все те рассуждения, которые приводились выше.

Если электрон движется в ускоряющем поле, то энергия поля уменьшается. При движении электрона в тормозящем электрическом поле энергия последнего возрастает. На этом явлении основана работа ряда важнейших приборов (клистронов, магнетронов и т. д.), применяемых в современной радио аппаратуре.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Взаимодействие заряж тел. З-н Кулона

Электрический заряд — физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитных взаимодействий.

Носителями отрицательных зарядов в атоме являются электроны, носителями положительных зарядов — протоны.

Все тела в обычном состоянии не заряжены. Чтобы тело получило заряд, его нужно наэлектризовать: отделить отрицательный заряд от связанного с ним положительного. Простейший способ электризации – трение.

При электризации тел трением происходит перераспределение имеющихся электронов между нейтральными, в первый момент телами, т.е в теле возникает избыток или недостаток электронов. При этом новые частицы не возникают, а существовавшие ранее не исчезают.

При электризации тел выполняется закон сохранения электрического заряда. Он справедлив для изолированной системы. В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц сохраняется:

 q₁ + q₂ + q₃ + … + q_n = const

В природе существует только два вида электрических зарядов: положительные и отрицательные. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые – притягиваются:         

Взаимодействие между заряженными частицами называется электромагнитным.

Неподвижные точечные электрические заряды q₁ и  q₂  взаимодействуют в вакууме  согласно закону Кулона с силой     _{где коэффициент,  q — заряд выражается в кулонах (Кл),  r — расстояние между заряженными телами (м).}

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.  Это основной закон электростатики Шарлем Кулоном был экспериментально установлен  в 1785 г. и носит его имя.

Существует минимальный заряд, называемый элементарным, которым обладают все заряженные элементарные частицы: 

Взаимодействие зарядов осуществляется посредством  электрического поля. Электрическим полем называют вид материи, посредством которой происходит взаимодействие электрических зарядов. Поле неподвижных зарядов называется электростатическим.

Свойства электрического поля:

• порождается электрическим зарядом;
• обнаруживается по действию на ток;
• действует на заряды с некоторой силой.

Напряженность поля определяет силу, действующую на заряд: 

Напряженность  —  силовая характеристика электрического поля.  . 

Напряженность — векторная физическая величина, численно равная отношению силы, действующей на заряд, помещенный в данную точку  поля, к величине этого заряда.  , Напряженность не зависит от величины заряда, помещенного в поле. , если q>0. , если q<0. Т.е. вектор напряженности направлен от положительного заряда и к отрицательному. 

Напряженность полей, созданных отдельными зарядами, складываются геометрически (принцип суперпозиции): .  Поле можно представить при помощи линий напряженности (силовых линий).

 

Конспект по физике 8 класс «Электризация тел»

«ЭЛЕТРОСТАТИКА. Электризация тел»

---

---

Электростатика — раздел физики, изучающий неподвижные заряды и не изменяющиеся во времени электрические поля.

Электрические явления известны человеку с давних времен. Это электризация тел при трении, молния. Систематическое изучение электрических явлений начато в XVIII в. В России этим занимались М. В. Ломоносов и Г. Рихман, в Америке — Б. Франклин. М. В. Ломоносов установил природу молнии, Б. Франклин — два рода электричества. Франклин предложил считать, что стекло, натертое кожей, заряжается положительно, а янтарь, натертый шерстью, — отрицательно. С точки зрения современной науки, отрицательно заряженное тело содержит избыток электронов. Если у тела забрать часть электронов, то оно заряжается положительно. Следовательно, отрицательный знак заряда электрона — условное понятие, связанное с произвольным выбором Б. Франклина.

Электризация тел

Любому телу можно сообщить электрический заряд, т. е. наэлектризовать его. Для этого его нужно привести в контакт с источником зарядов. С древних времен человеку было известно, что кусок янтаря (затвердевшей смолы хвойных деревьев), натертый шерстью, притягивает к себе мелкие кусочки сухих листьев дерева, соринки. Позже было обнаружено, что аналогичной способностью обладает и стекло, натертое кожей. Эти явления были названы электрическими (от лат. «электрон» — янтарь). Такие тела могут служить источниками зарядов.

В наше время, в век господства синтетических материалов, мы повседневно сталкиваемся с проявлением статического электричества: трение одежды из синтетики о кожу человека сопровождается треском искр, видимых в темноте.

Чтобы обнаружить заряд какого-либо тела, нужно воспользоваться пробным зарядом — другим заряженным телом малых размеров (точечным зарядом). На пробный заряд со стороны нашего тела будет действовать сила. Если источник пробного заряда и тела один и тот же (янтарь или стекло), это будет отталкивающая сила, если же их источники разные (у одного янтарь, а у другого стекло), то пробный заряд будет притягиваться к нему.

Тела, которые в результате трения приобретают способность притягивать другие тела, называют наэлектризованными или заряженными, а явление приобретения телами электрического заряда называют — электризация.

---

Конспект урока «Электризация тел».

Следующая тема: «Два вида электрических зарядов. Взаимодействие зарядов».