Електростатичне поле та його характеристики

1. Електричний заряд. Закон збереження електричного заряду замкненої системи

В природі відомо кілька видів взаємодій між елементами матерії (гравітаційна, електрична). Гравітаційна взаємодія універсальна: вона притаманна всій матерії в цілому; електрична взаємодія не настільки універсальна – їй піддаються лише тіла, які мають електричні заряди. Такі тіла називають зарядженими тілами.

На відміну від гравітаційної взаємодії, яка завжди приводить до притягання, яке залежить лише від маси тіла, електрична взаємодія приводить і до притягання, і до відштовхування. Це означає наявність двох типів зарядів, які відрізняються знаком: тіла, заряджені електрикою одного знаку, відштовхуються, різних знаків – притягуються. Таким чином, електричний заряд характеризує здатність тіл чи частинок до електромагнітних взаємодій.

Одиниця електричного заряду – 1Кл = 1А·с. 1 Кл – електричний заряд, що проходить через поперечний переріз провідника при силі струму 1А за час 1 с. Кулон – похідна одиниця.

Елементарний електричний заряд е = 1,6·10­^-19Кл. Носій елементарного негативного заряду – електрон; носій елементарного позитивного заряду – протон.

Зазначимо, що атом в цілому не заряджений (оскільки сумарний заряд електронів дорівнює позитивному заряду ядра). А тому може віддавати електрони і ставати позитивно зарядженим іоном. Таким чином, зарядження будь-якого тіла – це перенесення на нього електронів чи іонів або вихід їх з нього.

Результуючий (сумарний) заряд тіла

,

де і – число елементарних позитивних і негативних зарядів.

В усіх явищах, в яких беруть участь електричні заряджені тіла і частки, має місце закон збереження електричних зарядів: в замкненій системі (тобто системі, що не обмінюється зарядами з зовнішніми тілами) за будь-яких процесів алгебраїчна сума позитивних і негативних зарядів з плином часу не змінюється, тобто:

.

Це означає, що всередині замкненого об'єму змінити сумарний електричний заряд можна лише шляхом внесення зарядів ззовні або шляхом винесення їх за межі об'єму, що розглядається.

Фундаментальні властивості електричного заряду такі:

1) Існує в двох видах: позитивний і негативний. Однойменні заряди відштовхуються, різнойменні – притягуються.

2) Електричний заряд інваріантний (його величина не залежить від системи відліку, тобто не залежить від того, рухається він чи перебуває в стані спокою.

3) Електричний заряд дискретний, тобто заряд будь-якого тіла складає ціле кратне від елементарного електричного заряду е.

4) Електричний заряд адитивний (заряд будь-якої системи тіл (частик) дорівнює сумі зарядів тіл (частинок), що входять в систему).

5) Електричний заряд підкоряється закону збереження заряду.

Дата добавления: 2014-01-03