Электрический заряд. Дискретность заряда. Распределение зарядов. Закон сохранения заряда. Закон Кулона
РАЗДЕЛ 3. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ ТЕМА 8. ЭЛЕКТРОСТАТИКА Электрический заряд. Дискретность заряда. Распределение зарядов. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Несмотря на огромное разнообразие веществ в природе, существует только два типа электрических зарядов. Заряды подобные возникающим на стекле, потертом о кожу называются положительными, а заряды, подобные возникающим на эбоните, потертом о мех - отрицательными. Одноименные заряды друг от друга отталкиваются, разноименные - притягиваются. Опытным путем было доказано, что электрический заряд дискретен, т.е. заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда e (e=1,6.10-19 Кл). Электрон и протон являются соответственно носителями элементарных отрицательного и положительного зарядов. Все тела в природе способны электризоваться, т.е. приобретать электрический заряд. Электризация тел может осуществляться различными способами: соприкосновением (трением), электрической индукцией и т.д. При этом электрический заряд может быть распределен линейно, поверхностно или по объему. Линейной плотностью заряда называется заряд, отнесенный к единице длины:
Поверхностной плотностью заряда называется заряд единицы площади поверхности тела: Объемной плотностью заряда называется заряд единицы объема тела: Из обобщения опытных данных был установлен фундаментальный закон природы, экспериментально подтвержденный в 1843 г. английским физиком М. Фарадеем, - закон сохранения заряда: Алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы (системы, не обменивающейся зарядами с внешними телами) остается неизменной, какие бы процессы ни происходили внутри этой системы. Электрический заряд - величина релятивистски инвариантная, т.е. не зависит от системы отсчета, а значит, не зависит от того, движется этот заряд или покоится. Единица измерения электрического заряда - кулон (Кл). Кулон-электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с. Закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов установлен в 1785 г. Ш. Кулоном. Точечный заряд - заряженное тело, линейные размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, с которыми оно взаимодействует. Понятие точечного заряда, как и материальной точки, является физической абстракцией. Закон Кулона: Сила взаимодействия F двух неподвижных точечных зарядов, находящихся в вакууме, пропорциональна величинам этих зарядов q1 и q2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними:
где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. В СИ коэффициент пропорциональности равен k=1/(4 ). Тогда закон Кулона запишется в виде: (8.1.1.) Величина называется электрической постоянной; она относится к числу фундаментальных физических постоянных и равна Ф/м, где фарад(Ф) - единица электрической емкости. Тогда k = 1/(4 )=9.109 м/Ф. Сила Fнаправлена вдоль прямой, соединяющей взаимодействующие заряды, т.е. является центральной, и соответствует притяжению (F<0) в случае разноименных зарядов и отталкиванию (F>0) в случае одноименных зарядов. Эта сила называется кулоновской силой. В векторной форме закон Кулона имеет вид: (8.1.2.) где F12-сила,действующая на заряд q1 со стороны заряда q2, - радиус- вектор, соединяющий заряды q1 и q2 ; (рис.8.1.). На заряд q2 со стороны заряда q1 действует сила .
Популярное: Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1036)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |