Понятие электрических зарядов. Закон сохранения заряда
Понятие электрических зарядов. Закон сохранения заряда
Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.
Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q.
Совокупность всех известных экспериментальных фактов позволяет сделать следующие выводы:
- Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.
- Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.
- Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. В этом также проявляется принципиальное отличие электромагнитных сил от гравитационных. Гравитационные силы всегда являются силами притяжения.
Одним из фундаментальных законов природы является экспериментально установленный закон сохранения электрического заряда.
В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:
|
Закон сохранения электрического заряда утверждает, что в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака.
Закон Кулона.
На основании многочисленных опытов Кулон установил следующий закон:
Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:
|
Электрическое поле: напряженность.
Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле оказывает силовое действие на другие заряженные тела. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой. Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется не непосредственным их воздействием друг на друга, а через электрические поля, окружающие заряженные тела.
Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика 
напряженность электрического поля.
Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:
|
Напряженность электрического поля – векторная физическая величина. Направление вектора 
в каждой точке пространства совпадает с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.
Электрический ток в газах.
Газы в нормальном состоянии являются диэлектриками, так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул и поэтому не проводят электричества.
Проводниками могут быть только ионизированные газы, в которых содержатся электроны, положительные и отрицательные ионы.
Ионизацией называется процесс отделения электронов от атомов и молекул.
Ионизация возникает под действием высоких температур и различных излучений (рентгеновских, радиоактивных, ультрафиолетовых, космических лучей) вследствие столкновения быстрых частиц или атомов с атомами и молекулами газов. Образовавшиеся электроны и ионы делают газ проводником электричества.
Протекание тока через газ называется газовым разрядом.
Разряды, вызванные действием внешнего ионизатора, называются несамостоятельными газовыми разрядами.
В зависимости от процессов образования ионов в разряде при различных давлениях газа и напряжениях, приложенных к электродам, различают несколько типов самостоятельных разрядов:
l тлеющий
l искровой
l коронный
дуговой
69. Виды самостоятельного разряда в газах.
Различают несколько типов самостоятельных разрядов:
тлеющий
искровой
коронный
дуговой
Тлеющимназывается разряд при низких давлениях. Для разряда характерна большая напряженность электрического поля и соответствующее ей большое падение потенциала вблизи катода.
Применение:
в ионных и электронных рентгеновских трубках
как источник света в газоразрядных трубках
для катодного распыления металлов
для изготовления высококачественных металлических зеркал
в газовых лазерах
Искровой разряд – соединяющий электроды и имеющий вид тонкого изогнутого светящегося канала (стримера) с множеством разветвлений. Возникает при давлениях порядка атмосферного.
Примеры:
молния. Сила тока от 10 до 105 кА. Напряжение между электродами
(облако – Земля) достигает 108 – 109 В. Длительность порядка микросекунды. Длина светящегося канала до 10 км. Диаметр до 4 м.
разряд конденсатора;
искры при расчесывании волос
Коронный разряд наблюдается при давлении близком к атмосферному в сильно неоднородном электрическом поле. Газ светится, образуя «корону», окружающую электрод.
Примеры:
в естественных условиях коронный разряд возникает под влиянием атмосферного электричества на верхушках деревьев, корабельных мачт (огни святого Эльма).
Применение:
Сварка и резка металлов.
Магнитное поле
в XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом и возникло представление о магнитном поле. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.
Основные свойства магнитного поля:
1. Магнитное поле порождается электрическим током ( = движущимися зарядами).
2. Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток ( = движущиеся заряды).
3. Подобно электрическому полю, магнитное поле существует реально независимо от нас, от наших знаний о нём. Экспериментальным доказательством реальности магнитного поля, как и реальности электрического поля, является факт существования электромагнитных волн (то есть посылка и приём радио- и телевизионных сигналов).
Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током, подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле. Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества . Магнитное поле, в отличие от электрического, оказывает силовое действие только на движущиеся заряды (токи).
Для описания магнитного поля необходимо ввести силовую характеристику поля, аналогичную вектору напряженности электрического поля. Такой характеристикой является вектор магнитной индукции 
который определяет силы, действующие на токи или движущиеся заряды в магнитном поле.
Понятие электрических зарядов. Закон сохранения заряда
Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.
Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q.
Совокупность всех известных экспериментальных фактов позволяет сделать следующие выводы:
- Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.
- Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.
- Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. В этом также проявляется принципиальное отличие электромагнитных сил от гравитационных. Гравитационные силы всегда являются силами притяжения.
Одним из фундаментальных законов природы является экспериментально установленный закон сохранения электрического заряда.
В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:
|
Закон сохранения электрического заряда утверждает, что в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака.
Закон Кулона.
На основании многочисленных опытов Кулон установил следующий закон:
Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:
|