Електризація і електричний заряд

Електричні заряди тіл і частинок визначають електромагнітні взаємодії між ними.

Далеко не всі явища, свідками яких ми є, можна пояснити за допомогою законів механіки, молекулярної фізики та термодинаміки. Наприклад, що таке блискавка і світло? Або, як влаштовані і працюють телефон, радіо і телевізор? Відповісти на ці та багато інших питань допомагають закони електродинаміки – розділу фізики, що вивчає взаємодію між електрично зарядженими тілами і частинками.

Слово “електрику” походить від грецького слова “електрон”, що в перекладі на російську означає “бурштин”. “У бурштині, – писав давньогрецький мислитель Плутарх, – міститься вогняна і безтілесна сила, яка виходить з нього прихованими шляхами, якщо потерти поверхню бурштину, і виробляє те ж дію, що і магнітний камінь”. Тепер ми знаємо, що тертя і навіть просте зіткнення двох тіл призводить до їх електризації, і між цими тілами починають діяти електричні сили. У цьому легко переконатися, якщо, наприклад, провести кілька разів гребінцем по сухим волоссям, а потім повільно наблизити її до тих же волоссю. Коли відстань між гребінцем і волоссям стане досить малим, вони почнуть рухатися, притягаючи до неї. Доторкнувшись до гребінці, волосся повертаються на місце.

Виникнення електричних сил, що діють між наелектризованими тілами, пояснюють тим, що в цих тілах знаходяться електричні заряди, і тому такі тіла називають зарядженими. Розділ електродинаміки, в якому розглядають взаємодію між спочиваючими електрично зарядженими тілами, називають електростатикою.

Досліди показали, що існують два типи електричних зарядів. Заряд, яким заряджається бурштин при терті об шерсть, називають негативним, а заряд, що знаходять при цьому шерстю, – позитивним. При терті скла об бавовняну тканину скло заряджається позитивно, а тканина – негативно. Взаємна електризація тіл завжди супроводжується тим, що одне з тіл заряджається негативним зарядом, а інше позитивним, після чого тіла починають притягуватися один до одного. Таким чином, негативний і позитивний заряди, звані різнойменними, притягуються.

Тіла, заряджені зарядом одного й того ж знака (однойменні), відштовхуються один від одного. У цьому можна переконатися, якщо скористатися електроскопом – пристроєм, робота якого заснована на відштовхуванні однойменно заряджених тел. Електроскоп складається зі скляної колби і металевого стержня, укріпленого в її пробці (див. Рис. 33а). До нижнього кінця стрижня прикріплені дві тонкі смужки (листочки) з легкого металу (алюмінію). Якщо торкнутися стрижня електроскопа зарядженим тілом, наприклад, натертої про тканину скляною паличкою, то ми побачимо, що листочки відхиляться на деякий кут від вертикалі (див. Рис. 33б). Це можна пояснити тільки тим, що однойменні заряди, що опинилися на різних металевих листочках відштовхуються один від одного. Якщо ще раз торкнутися стрижня електроскопа скляною паличкою, то кут між алюмінієвими листочками збільшиться (див. Рис. 33в), а це означає, що їх заряд збільшився теж. Таким чином, електричний заряд має не тільки знак – позитивний чи негативний, але й величину, і може бути більше або менше.

Причина електризації тіл криється в будові речовини. Відомо, що будь-який атом складається з ядра і електронів. Протони, елементарні частки, що входять до складу атомного ядра, мають позитивний електричний заряд, а електрони, елементарні частинки, що утворюють оболонку атома, – негативний. Таким чином, протон і електрон мають різнойменні заряди, але абсолютна їх величина (модуль) однакова і називається елементарним зарядом. Тіла або частинки з меншим зарядом, ніж елементарний, не існують.

У звичайних умовах атом будь-якої речовини містить рівне число протонів і електронів, і тому сумарний заряд атома дорівнює нулю. Однак за деяких умов атоми можуть втрачати один або декількох електронів. Такі атоми, що володіють позитивним зарядом, називають позитивними іонами. Навпаки, атоми, що володіють зайвими електронами, і тому мають негативний заряд, називають негативними іонами. Дотичні тіла електризуються, коли з одного з них на інше переходять електрони або іони. Таким чином, при електризації одне тіло заряджається позитивно, а друге – негативно, але при цьому модуль зарядів, отриманих при електризації, однаковий.

Експериментально встановлено, що електричний заряд замкнутої системи залишається постійним. Це висновок називають законом збереження електричного заряду.

Питання для повторення:

– Що таке електродинаміка і електростатика? – Який механізм електризації тіл?


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Електризація і електричний заряд