Закон сохранения электрических зарядов

Опыты однозначно показывают, что при электризации тел всегда появляются заряды противоположных знаков. Если одно из двух тел вследствие взаимодействия станет отри­цательно заряженным, то другое будет иметь положительный заряд.

Возьмем два электрометра с одинаковы­ми шарами и подготовим их к измерению электрических зарядов. Для этого заземлим их металлические корпуса.

Пластинку из органического стекла по­трем пластинкой, поверхность которой по­крыта бумагой. Если после этого коснемся металлических шариков каждой пластинкой, то увидим, что стрелки гальванометров от­клонятся на одинаковый угол (рис. 4.10). Для определения знака полученных зарядов под­несем поочередно к обоим шарикам эбо­нитовую палочку, потертую мехом. Один элект­рометр уменьшит показания, а другой — уве­личит. Это свидетельствует о том, что шары электрометров имеют заряды противополож­ных знаков. Проверить эти утверждения мож­но с помощью другого опыта. Для этого со­единим проволокой на изоляционной ручке оба шара на электрометрах. Стрелки обоих электрометров сразу упадут до нуля (рис. 4.11). Это свидетельствует о полной нейтрализации зарядов. Анализ проведенных опытов пока­зывает, что в природе действует закон со­хранения электрических зарядов.

Рис. 4.10. Шары электрометров заряжа­ются от пластинок

Рис. 4.11. При соединении шаров про­водником электрические заряды нейтра­лизуются

Закон со­хранения электрических зарядов. В замкнутой системе алгебраическая сум­ма электрических зарядов тел, составляющих эту систему, остается постоянной.

Q₁ + Q₂ + Q₃ + … + Q_n = const.

Бенджамин Франклин (1706—1790) — вы­дающийся американский политический деятель; работал в области физики: раз­работал теорию, объясняющую электри­зацию перетеканием «электрической жид­кости», ввел понятие положительного и отрицательного заряда; исследовал элект­рические явления в атмосфере.

Закон сохранения электрического заряда впервые был сформулирован американским ученым Б. Франклином в 1747 г.

При решении физических задач с ис­пользованием закона сохранения электри­ческого заряда значения электрических за­рядов используются с их знаками.

Ученым известны физические процессы, в ходе которых из электромагнитного излу­чения образуются элементарные частицы. Типичный пример такого явления — обра­зование электрона и позитрона из γ-излу­чения, появляющегося при радиоактивных преобразованиях вещества. Многочислен­ные исследования однозначно доказали, что электрон, имеющий отрицательный заряд, всегда появляется в этих преобразованиях в паре с позитроном, имеющем положитель­ный заряд. Алгебраическая сумма зарядов электрона и позитрона равняется нулю. Электромагнитное излучение не имеет заря­да вообще. Таким образом,

в реакции обра­зования электронно-позитронной пары дейст­вует закон сохранения заряда.

q_{электрона} + q_{позитрона} = 0.

Позитрон — элементарная ча­стица, имеющая массу, при­близительно равную массе электрона; заряд позитрона положительный и равен заряду электрона.

На основании закона сохранения элект­рического заряда объясняется электризация макроскопических тел.

Как известно, все тела состоят из ато­мов, в состав которых входят электроны и протоны. Количество электронов и прото­нов в составе незаряженного тела одина­ковое. Поэтому такое тело не проявляет электрического действия на другие тела. Если же два тела находятся в тесном кон­такте (при натирании, сжатии, ударе и т.п.), то электроны, связанные с атомами зна­чительно слабее, чем протоны, переходят с одного тела на другое. Материал с сайта http://worldof.school

Тело, на которое перешли электроны, будет иметь их избыток. Согласно закону сохранения электрический заряд этого тела будет равняться алгебраической сумме по­ложительных зарядов всех протонов и зарядов всех электронов. Этот его заряд будет отрицательным и по значению равным сум­ме зарядов избыточных электронов.

У тела с излишком электронов отрицательный заряд.

Тело, утратившее электроны, будет иметь положительный заряд, модуль которого бу­дет равен сумме зарядов электронов, поте­рянных телом.

У тела, имеющего положитель­ный заряд, электронов мень­ше, чем протонов.

Закон сохранения электрического заряда действует независимо от того, движутся за­ряженные тела или нет. Такое свойство заряда называется инвариантностью. Заряд электрона равняется 1,6 • 10^-19 Кл как при скорости 200 м/с, так и при скорости 100 000 км/с. Если бы было иначе, то электроны имели бы одни свойства в свободном состоянии и совершенно другие — в атоме. А это наукой не установлено.

Электрический заряд не изме­няется при переходе тела в другую систему отсчета.

На этой странице материал по темам:

• Законы сохранения шпора

• Опыты подтверждающие закон сохранения электрического заряда

• Закон сохранения электрического заряда шпаргалка

• Закон сохранения электрического заряда конспект по физики

• Закон сохранения энергии. электризация тел.

Вопросы по этому материалу:

• Как тела становятся электрически заряженными?

• Может ли при электризации тела появиться лишь отрицательный заряд?

• Какое содержание закона сохранения электрического заряда?

• Какие опыты подтверждают закон сохранения электрического заряда?