0 - 31 кг) і протон (mp=1,67 * 10 - 27 кг) є відповідно носіями елементарних негативного і позитивного зарядів.
Всі тіла в природі здатні електризуватися, тобто придбавати електричний заряд. Електризація тіл може здійснюватися різними способами: зіткненням (тертям), електростатичної індукцією і т.д. Всякий процес заряжения зводиться до розділення зарядів, при якому на одному з тіл (або частини тіла) з'являється надлишок позитивного заряду, а на іншому (або іншої частини тіла) - надлишок негативного заряду. Загальна кількість зарядів обох знаків, що містяться в тілах, не змінюється: ці заряди тільки перерозподіляються між тілами.
З узагальнення дослідних даних був встановлений фундаментальний закон природи, експериментально підтверджений в 1843 р Англійським фізиком М. Фарадеєм - закон збереження заряду: алгебраїчна сума електричних зарядів будь-якої замкнутої системи (системи, що не обменивающиеся зарядами із зовнішніми тілами ) залишається незмінною, які б процеси не відбувалися всередині цієї системи.
Електричний заряд - величина релятивістському інваріантна, тобто не залежить від системи відліку, а значить, не залежить від того, рухається цей заряд або покоїться.
Одиниця електричного заряду (похідна одиниця, так як визначається через одиницю сили струму) - Кулон (Кл) - електричний заряд, що проходить через поперечний переріз провідника при силі струму 1 А за час 1 с.
4.2.2 Закон Кулона
Закон взаємодії нерухомих точкових електричних зарядів встановлений в 1785 Г.Ш. Кулоном за допомогою крутильних ваг, подібних тим, які використовувалися Г. Кавендишем для визначення гравітаційної постійної.
Точковим називається заряд, зосереджений на тілі, лінійні розміри якого пренебрежимо малі в порівнянні з відстанню до інших заряджених тіл, з якими він взаємодіє. Поняття точкового заряду, як і матеріальної точки, є фізичної абстракцією .
Закон Кулона: сила взаємодії F між двома нерухомими точковими зарядами, що знаходяться у вакуумі, пропорційна зарядам Q1 і Q2 і обернено пропорційна квадрату відстані між ними:
(1)
де k - коефіцієнт пропорційності, що залежить від вибору системи одиниць.
Сила F спрямована по прямій, що з'єднує взаємодіючі заряди, тобто є центральною, і відповідає тяжінню (F lt; 0) у разі різнойменних зарядів і відштовхуванню (F gt; 0) у разі однойменних зарядів. Ця сила називається кулоновской силою . У векторній формі закон Кулона має вигляд:
(2)
де
F12 - сила, що діє на заряд Q1 з боку заряду Q2, r12 - радіус-вектор, що з'єднує заряд Q2 із зарядом Q1, r=| r12 |. На заряд Q2 з боку заряду Q1 діє сила F21=- F12.
У СІ коефіцієнт пропорційності дорівнює
k=1/(4 *? *? 0)
Тоді закон Кулона запишеться в остаточному вигляді:
(3)
Величина ? 0 називається електричної постійної ; вона відноситься до числа фундаментальних фізичних постійних і дорівнює
? 0=0,85 * 10-12 [Кл?/(H * м?)]=0,85 * 10-12 [Ф/м]
де фарад (Ф) - одиниця електричної ємності
4.2.3 Електростатичне поле. Напруженість електростатичного поля
Якщо в простір, що оточує електричний заряд, внести інший заряд, то на нього діятиме кулоновская сила; значить, в просторі, що оточує електричні заряди, існує силовий поле. У даному випадку - електричне - поле, за допомогою якого взаємодіють електричні заряди.
Для виявлення і досвідченого дослідження електростатичного поля використовується пробний точковий позитивний заряд - такий заряд, який не спотворює досліджуване поле (не викликає перерозподіл зарядів, що створюють поле). Якщо в поле, створюване зарядом Q, помістити пробний заряд Q 0, то на нього діє сила F, різна в різних точках поля, яка, відповідно до закону Кулона, пропорційна пробному заряду Q 0. Тому ставлення F/Q 0, не залежить від Q 0 і характеризує електростатичне поле в тій точці, де пробний заряд знаходиться. Ця величина називається напруженістю і є силовою характеристикою електростатичного поля.
Напруженість електростатичного поля в даній точці є фізична величина, яка визначається силою, що діє на пробний одиничний, позитивний заряд, поміщений в цю точку поля:
E=F/Q 0 (4)
Напруженість поля точкового заряду у вакуумі:
(5)
Напрям вектора Е збігається з напрямком сили, що діє на позитивний заряд. Якщо поле створюється позитивним зарядом, то вектор Е с...
