Электрический заряд и его свойство: Элеком37, Электрический заряд и его свойства, физика. — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Элеком37, Электрический заряд и его свойства, физика.

Электрический заряд и его свойства.

Электрический заряд это физическая величина, характеризующая способность частиц или тел вступать в электромагнитные взаимодействия. Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q. В системе СИ электрический заряд измеряется в Кулонах (Кл). Свободный заряд в 1 Кл – это гигантская величина заряда, практически не встречающаяся в природе. Как правило, Вам придется иметь дело с микрокулонами (1 мкКл = 10–6 Кл), нанокулонами (1 нКл = 10–9 Кл) и пикокулонами (1 пКл = 10–12 Кл).

Электрический заряд обладает следующими свойствами:.

1. Электрический заряд является видом материи.

2. Электрический заряд не зависит от движения частицы и от ее скорости.

3. 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.

4. Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.

5. Все заряды взаимодействуют друг с другом. При этом одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. Силы взаимодействия зарядов являются центральными, то есть лежат на прямой, соединяющей центры зарядов.

6. Существует минимально возможный (по модулю) электрический заряд, называемый элементарным зарядом. Его значение:

e = 1,602177·10–19 Кл ≈ 1,6·10–19 Кл.

Электрический заряд любого тела всегда кратен элементарному заряду:

где: N – целое число. Обратите внимание, невозможно существование заряда, равного 0,5е; 1,7е; 22,7е и так далее. Физические величины, которые могут принимать только дискретный (не непрерывный) ряд значений, называются квантованными. Элементарный заряд e является квантом (наименьшей порцией) электрического заряда.

7. 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. Из закона сохранения заряда так же следует, если два тела одного размера и формы, обладающие зарядами q1 и q2 (совершенно не важно какого знака заряды), привести в соприкосновение, а затем обратно развести, то заряд каждого из тел станет равным:

С современной точки зрения, носителями зарядов являются элементарные частицы. Все обычные тела состоят из атомов, в состав которых входят положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные частицы – нейтроны. Протоны и нейтроны входят в состав атомных ядер, электроны образуют электронную оболочку атомов. Электрические заряды протона и электрона по модулю в точности одинаковы и равны элементарному (то есть минимально возможному) заряду e.

В нейтральном атоме число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке. Это число называется атомным номером. Атом данного вещества может потерять один или несколько электронов, или приобрести лишний электрон. В этих случаях нейтральный атом превращается в положительно или отрицательно заряженный ион. Обратите внимание, что положительные протоны входят в состав ядра атома, поэтому их число может изменяться только при ядерных реакциях. Очевидно, что при электризации тел ядерных реакций не происходит.

Поэтому в любых электрических явлениях число протонов не меняется, изменяется только число электронов. Так, сообщение телу отрицательного заряда означает передачу ему лишних электронов. А сообщение положительного заряда, вопреки частой ошибке, означает не добавление протонов, а отнимание электронов. Заряд может передаваться от одного тела к другому только порциями, содержащими целое число электронов.

Иногда в задачах электрический заряд распределен по некоторому телу. Для описания этого распределения вводятся следующие величины:

1. Линейная плотность заряда. Используется для описания распределения заряда по нити:

где: L – длина нити. Измеряется в Кл/м.

2. Поверхностная плотность заряда. Используется для описания распределения заряда по поверхности тела:

где: S – площадь поверхности тела. Измеряется в Кл/м2.

3. Объемная плотность заряда. Используется для описания распределения заряда по объему тела:

где: V – объем тела. Измеряется в Кл/м3.

Обратите внимание на то, что масса электрона равна:

me = 9,11∙10–31 кг.

Электрический заряд и его свойства

ФИЗИКА

2. Лекция 3

• 1. Электростатическое поле. Закон Кулона
• 2. Напряженность и потенциал точечного
заряда . Принцип суперпозиции.
• 3.Постоянный ток. Закон Ома для
однородного и неоднородного участков цепи

3. 1.Электрический заряд и его свойства

• С современной точки зрения,
носителями зарядов являются
элементарные частицы.
• Электрический заряд – это
физическая

величина,
характеризующая
свойство
частиц или тел вступать в
электромагнитные
силовые
взаимодействия .
• Единица измерения заряда в СИ —
Кулон. Заряд в 1 Кл очень велик.

4. Свойства электрического заряда

Электрический заряд
квантуется (имеет
дискретную природу)
Элементарный зарядзаряд электрона
В природе существуют
два вида зарядовположительные и
отрицательные
Закон сохранения
электрического заряда
Q ne
n 1,2,3…
19
e 1,6 10 Кл
В 1897 г. Дж. Томсоном была открыта и
наименьшая
устойчивая
частица,
являющаяся носителем элементарного
отрицательного заряда.
n
q
i 1
i
const

5. Закон Кулона (1785г.)

Электростатика
рассматривает поле,
созданное неподвижными электрическими
зарядами.
• Силы
взаимодействия
неподвижных
зарядов
прямо
пропорциональны
произведению модулей зарядов и обратно
пропорциональны квадрату расстояния
между ними:
2
q1q2
F k 2
r
Нм
k
9 10
4 0
Кл2
1
9

6. С помощью крутильных весов измерялось взаимодействие между шариками, размеры которых много меньше расстояния между ними. Такие

Закон Кулона (1785г.)
С
помощью
крутильных
весов
измерялось взаимодействие
между шариками, размеры
которых
много
меньше
расстояния между ними.
Такие
заряженные
тела
принято
называть
точечными
зарядами.

7. Силы взаимодействия одноименных и разноименных зарядов

По
современным
представлениям
каждое
заряженное тело создает в
окружающем
пространстве
электрическое поле.
Главное
свойство
электрического
поля
–
действие на электрические
заряды с некоторой силой.

8. Принцип суперпозиции

Каким
будет
поле,
если оно создается
несколькими зарядами
?
справедлив
ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ
(наложения полей)
n
F Fi
i 1

9. Напряженность электрического поля

• Напряженностью электрического поля Е называют
физическую величину, равную отношению силы, с
которой поле действует на пробный заряд (точечный,
положительный), помещенный в данную точку
пространства, к величине этого заряда:
F
E
q0
Н В
Е
Кл м

10. Напряженность поля неподвижного точечного заряда Q

Qq0
F k 2
r
F
Q
E
k 2
q0
r

11. Силовые линии (линии напряженности)

• Графически электрическое поле изображается
силовыми линиями- это линии, касательные к
которым в каждой точке совпадают с вектором Е в
этих точках а густота линий выбирается так, чтобы
количество линий, пронизывающих единичную
поверхность,
перпендикулярную к
силовым линиям,
было равно модулю
вектора Е.

12. Принцип суперпозиции

Отражает независимость действия
электростатических полей
Если поле создается системой
зарядов, то напряженность
результирующего поля равна
векторной сумме
напряженностей , создаваемых
каждым зарядом
Е Ei
i

13. Потенциальная энергия

• Силы кулоновского взаимодействия являются
консервативными, поэтому можно ввести понятие
потенциальной энергии.
dA Fdl q( Edl ) qEdl cos
dl cos dr
kQq0
dA
dr
r2
B
A
dA
C

14. Потенциальная энергия

В поле точечного заряда Q работа по
перемещению заряда q0 из точки1 в точку 2:
2
2
kQq0
dr
1 r2
A12 2 dr kQq0 2 kQq0 ( )r
1
r
r
r
1
1
1 1
kQq0 ( ) Wп1 Wп 2
r1 r2
Потенциальная энергия заряда q0 в поле заряда Q
равна
kQq
WП
0
r

15. Потенциал

• Потенциал – это скалярная величина,
равная отношению потенциальной энергии,

которой обладает пробный заряд в
электростатическом поле, к величине этого
заряда
Wп
Дж
вольт В
q0
Кл
• Для поля точечного заряда:
Q
k
r

16. Потенциал

Работа сил поля по перемещению заряда q0 из точки 1 в
точку 2: A W W
12
П1
П 2 q0 ( 1 2 )
Потенциал численно равен работе сил эл. поля по
перемещению единичного положительного заряда
из данной точки поля на бесконечность.
Принцип суперпозиции:
Потенциал поля , создаваемого системой зарядов, равен
алгебраической сумме потенциалов полей, создаваемых
каждым из зарядов в отдельности.
A q
i
i

17. Эквипотенциальные поверхности

• Для графического изображения
распределения потенциала
используют эквипотенциальные
поверхности – поверхности,
– во всех точках которых
потенциал φ имеет одно
и то же значение,
– вектор напряженности
электрического поля Е всегда
нормален к эквипотенциальным поверхностям,
– Δφ между двумя любыми
эквипотенциальными
поверхностями одинакова

18. Связь между напряженностью и потенциалом

E Ex i E y j Ez k
d
Ex
dx
Е grad
d
Ey
dy
Вектор
напряженности
равен
градиенту
потенциала,
взятому
с
обратным знаком.
Вектор Е направлен в сторону
убывания потенциала.
d
Ez
dz

19. 3.Электрический ток

• Электрический ток – это
упорядоченное движение
электрических зарядов (в
металлах – электронов, в
электролитах – ионов)
• За направление
электрического тока принято
направление движения
положительных свободных
зарядов.

20. Сила тока

Сила тока- это количественная характеристика тока:
скалярная величина, равная заряду, прошедшему
через поперечное сечение в единицу времени.
dq
I
dt
Если ток не изменяется по величине и направлению,
то он называется постоянным.
q
I
t

21. Измерение силы тока

• Единицы измерения силы тока [I]=Aмпер.
• Для измерения силы тока используют амперметр
(миллиамперметр (mA), микроамперметр
(μA),
гальванометр). Его включают в разрыв цепи в том
месте, где нужно измерить силу тока.

22. Измерение тока и напряжения

Включение
амперметра (А)
и вольтметра (В)
в электрическую цепь

23. Плотность тока

• Плотность тока характеризует распределение
электрического заряда по сечению проводника . Это
векторная величина, направление которой совпадает с
направлением скорости упорядоченного движения
положительных зарядов.
v
dI
j
dS
j nq v
dS
nq

24. Электрическая цепь

В замкнутой электрической цепи свободные q
циркулируют по замкнутым траекториям
Если на q в цепи действуют
только силы ЭС поля
происходит
перемещение
зарядов q
приводит к
выравнивание
потенциалов
в замкнутой цепи должны быть какие-либо другие силы,
поддерживающие разность потенциалов
Для существования постоянного тока необходимо наличие
в цепи устройства, способного создавать и поддерживать
разность потенциалов за счет работы сил
Источник тока
неэлектростатического происхождения
Силы неэлектростатического происхождения,
действующие на свободные q
Сторонние силы
со стороны источников тока

25. Электродвижущая сила

ЭДС — физическая
величина, равная
отношению работы Aстор
сторонних сил при
перемещении заряда q
(от отрицательного
полюса источника тока к
положительному )
к величине этого заряда.
q Eстор dl q
2
А
стор
1
q Eкул dl qU
2
Aкул
1

26. Закон Ома для однородного участка цепи

• Участки цепи, на которых не действуют
сторонние силы (не содержащие источников
тока), называются однородными.
• Участки, включающие источники тока,
называются неоднородными.
• Закон Ома в интегральной форме:
сила тока в однородном проводнике
пропорциональна напряжению на
U
концах этого проводника
I
R
• Законы Ома, Джоуля-Ленца
стали одними из важнейших
открытий в области
электричества.
• Открытый Г. Омом в 1826 г.
закон, согласно которого на
участке цепи I=U/R и для
замкнутой цепи I = ЭДС/(R + r), а
также закон Джоуля-Ленца Q =
I*U*t для количества тепла,
выделяющегося при
прохождении тока по
неподвижному проводнику за
время t, заметно расширили
понятия об электричестве и
магнетизме.

28. Сопротивление

• Величина сопротивления R зависит от формы и
размеров проводника, а также от свойств
материала, из которого он сделан. Для
цилиндрического проводника
l
R
S
• — удельное электрическое сопротивление,
определяется химической природой вещества и
условиями, в которых он находится, в частности,
температурой.

29. Удельное сопротивление

l – коэффициент пропорциональности –
R
удельное сопротивление
S
Служит характеристикой вещества,
= f(вещества) из которого изготовлен проводник
1 Ом·м – удельное сопротивление
проводника площадью S=1 м2,
длиной 1 м2, с сопротивлением 1 Ом
[ρ] = Ом·м
Область изменений ρ для различных материалов:
Диэлектрики
1016
Полупроводники
108
•кварц:
=1014–1015 Ом м
•парафин: = 3 1018 Ом м
Проводники
10-6 10-8
•серебро:
= 1,6 10–8 Ом м
•медь:
= 1,7 10–8 Ом м
•алюминий: = 2,6 10–8 Ом м
ρ, Ом·м

30. Закон Ома для неоднородного участка цепи

А12 Акул Астор q ( 1 2 ) q
A12
U12
1 2
q
U12
1 2 12
I
R 12
R12
• Закон Ома для замкнутой цепи:
I
R12
I кз
r
R r

31. Соединение проводников

Последовательное соединение
I1 I 2 I
U1 IR1
U U1 U 2 I ( R1 R2 ) IR
n
R Ri
i 1

32. Соединение проводников

Параллельное соединение
U1 U 2 U
I I1 I 2
U
I1
R1
U
I2
R2
1 1
1
R R1 R2
n
1
1
R i 1 Ri

33. Закон Ома в дифференциальной форме

dS
j
dl
j E,
1
удельная проводимость

34. Сверхпроводимость

1911 г.
Сверхпроводимость
ВТСП
Суть явления:
При определенной Tкр
удельное сопротивление
скачком ↓ до нуля
Tкр= f(вещества):
Зависимость
удельного сопротивления ρ
от температуры T
при низких температурах
проводник
для ртути
Tкр=4,1 К
для алюминия Tкр=1,2 К
для олова
Tкр=3,7 К
Вещества
состоянии
свойствами:
в
сверхпроводящем
обладают
особыми
способность длительное время
(многие
годы)
поддерживать
без
затухания
электрический
ток,
возбужденный
в сверхпроводящей цепи
сверхпроводник
1988 г. – обнаружена
высокотемпературная
сверхпроводимость (ВТСП):
создано керамическое
соединение с Ткр = 125 К

35. Закон Джоуля-Ленца

1840 г.
Закон Джоуля-Ленца
Установили экспериментально
независимо друг от друга
Если ток проходит по неподвижному
металлическому проводнику, то вся
работа тока идет на его нагревание
Закон сохранения энергии
для однородного участка цепи
2
U
dQ
dt
R
dQ IUdt
dQ RI dt
2
dQ dA
Q – количество теплоты,
выделяемое
в цепи при прохождении тока

Виды зарядов физика. Электрический заряд и его свойства. Электрическое поле и его характеристики. Закон Кулона. Электрическое поле точечного заряда. Принцип суперпозиции

Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия. Эл з. 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:

q 1 + q 2 + q 3 + … +q n = const.

Закон сохранения электрического заряда утверждает, что в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака.

С современной точки зрения, носителями зарядов являются элементарные частицы. Все обычные тела состоят из атомов, в состав которых входят положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные частицы – нейтроны. Протоны и нейтроны входят в состав атомных ядер, электроны образуют электронную оболочку атомов. Электрические заряды протона и электрона по модулю в точности одинаковы и равны элементарному заряду e .

В нейтральном атоме число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке. Это число называется атомным номером . Атом данного вещества может потерять один или несколько электронов или приобрести лишний электрон. В этих случаях нейтральный атом превращается в положительно или отрицательно заряженный ион.

Заряд может передаваться от одного тела к другому только порциями, содержащими целое число элементарных зарядов. Таким образом, электрический заряд тела – дискретная величина :

Физические величины, которые могут принимать только дискретный ряд значений, называются квантованными . Элементарный заряд e является квантом (наименьшей порцией) электрического заряда. Следует отметить, что в современной физике элементарных частиц предполагается существование так называемых кварков – частиц с дробным зарядом и Однако, в свободном состоянии кварки до сих пор наблюдать не удалось.

В обычных лабораторных опытах для обнаружения и измерения электрических зарядов используется электрометр – прибор, состоящий из металлического стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси.

Электрометр является достаточно грубым прибором; он не позволяет исследовать силы взаимодействия зарядов. Впервые закон взаимодействия неподвижных зарядов был открыт французским физиком Ш. Кулоном в 1785 г. В своих опытах Кулон измерял силы притяжения и отталкивания заряженных шариков с помощью сконструированного им прибора – крутильных весов (рис. 1.1.2), отличавшихся чрезвычайно высокой чувствительностью. Так, например, коромысло весов поворачивалось на 1° под действием силы порядка 10 –9 Н.

Идея измерений основывалась на блестящей догадке Кулона о том, что если заряженный шарик привести в контакт с точно таким же незаряженным, то заряд первого разделится между ними поровну. Таким образом, был указан способ изменять заряд шарика в два, три и т. д. раз. В опытах Кулона измерялось взаимодействие между шариками, размеры которых много меньше расстояния между ними. Такие заряженные тела принято называть точечными зарядами .

Точечным зарядом называют заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь.

Еще бывают: линейный заряд т(тау)=dq/dl, l-длина, dq-заряд нити

Поверхностный заряд: σ =dq/ds s-площадь поверхности(кл/м 2)

Объемный заряд p(ро)=dq/dv (кл/м 3)

Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона: Они являются силами отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках (рис. 1.1.3). Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием. Раздел электродинамики, изучающий кулоновское взаимодействие, называют электростатикой .

Закон Кулона справедлив для точечных заряженных тел. Практически закон Кулона хорошо выполняется, если размеры заряженных тел много меньше расстояния между ними.

Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона зависит от выбора системы единиц. В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон (Кл).

Кулон – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А. Единица силы тока (ампер) в СИ является наряду с единицами длины, времени и массы основной единицей измерения .

Коэффициент k в системе СИ обычно записывают в виде:

Опыт показывает, что силы кулоновского взаимодействия подчиняются принципу суперпозиции.

Если заряженное тело взаимодействует одновременно с несколькими заряженными телами, то результирующая сила, действующая на данное тело, равна векторной сумме сил, действующих на это тело со стороны всех других заряженных тел.

Принцип суперпозиции является фундаментальным законом природы. Однако, его применение требует определенной осторожности, в том случае, когда речь идет о взаимодействии заряженных тел конечных размеров (например, двух проводящих заряженных шаров 1 и 2). Если к системе из двух заряженных шаров поднсти третий заряженный шар, то взаимодействие между 1 и 2 изменится из-за перераспределения зарядов .

Принцип суперпозиции утверждает, что при заданном (фиксированном) распределении зарядов на всех телах силы электростатического взаимодействия между любыми двумя телами не зависят от наличия других заряженных тел.

свойства:

Величина электрического заряда q всегда является величиной кратной некоторому минимальному значению е=|е|: q=n|e|, n=±1,±2..,где|e|=1,6·10-19[Кл].

Равенство положительных и отрицательных элементарных зарядов.

1. Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному. Способность проводников пропускать через себя электрические заряды объясняется наличием в них свободных носителей заряда. Примерами проводников могут служить металлические тела в твердом и жидком состоянии, жидкие растворы электролитов.

Диэлектрики — это вещества, не содержащие свободных заряженных частиц, т.е. таких заряженных частиц, которые способны свободно перемещаться по всему объему тела. Поэтому диэлектрики не могут проводить электрический ток.

Электрическое поле заряженного шара.

Есть заряженный проводящий шар радиусом R — заряд равномерно распределен лишь по поверхности шара.

Напряженность эл. поля снаружи:

Напряженность внутри шара: Е = 0

Электрометр – прибор для измерения разности потенциалов между двумя проводниками. Соединяя заряженное тело с электрометром можно измерять потенциал тела – это разность потенциалов между заряженным телом и Землёй.

Диэлектрики иначе называются изоляторами, назовите примеры твердых тел, являющихся диэлектриками (изоляторами).Диэлектриками являются многие твердые тела (фарфор, янтарь, эбонит, стекло, кварц, мрамор и др.), некоторые жидкости (например, дистиллированная вода) и все газы. По внутреннему строению диэлектрики разделяются на полярные и неполярные. В полярных диэлектриках молекулы являются диполями, в которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают. К таким диэлектрикам относятся спирт, вода, аммиак и др.

Неполярные диэлектрики состоят из атомов или молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают. К таким веществам относятся инертные газы, водород, кислород, полиэтилен.

Если диэлектрик поместить во внешнее электрическое поле, то происходит поляризация диэлектрика. При этом процессе молекулы диэлектрика ориентируются по внешнему электрическому полю. На противоположных поверхностях диполя появляются связанные заряды. Это приводит к тому, что в диэлектриках возникает свое электрическое поле, направленное против внешнего, и в сумме поле внутри диэлектрика будет меньше внешнего.

2. Свет – это электромагнитная волна, распространяется со скоростью 3*10 8 м/с.

Интерференция в тонких пленках. «Мыльный пузырь, витая в воздухе… зажигается всеми оттенками цветов, присущими окружающим предметам. Мыльный пузырь, пожалуй, самое изысканное чудо природы». Именно интерференция света делает мыльный пузырь столь достойным восхищения.

Английский ученый Томас Юнг первым пришел к гениальной мысли о возможности объяснения цветов тонких пленок сложением волн 1 и 2 , одна из которых (1) отражается от наружной поверхности пленки, а вторая (2) — от внутренней. При этом происходит интерференция световых волн — сложение двух волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени картина усиления или ослабления результирующих световых колебаний в различных точках пространства. Результат интерференции (усиление или ослабление результирующих колебаний) зависит от угла падения света на пленку, ее толщины и длины волны. Усиление света произойдет в том случае, если преломленная волна 2 отстанет от отраженной волны 1 на целое число длин волн. Если же вторая волна отстанет от первой на половину длины волны или на нечетное число полуволн, то произойдет ослабление света.

Когерентность волн, отраженных от наружной и внутренней поверхностей пленки, обеспечивается тем, что они являются частями одного и того же светового пучка. Цуг волн от каждого излучающего атома разделяется пленкой на два, а затем эти части сводятся вместе и интерферируют.

Юнг также понял, что различие в цвете связано с различием в длине волны (или частоте световых волн). Световым пучкам различного цвета соответствуют волны различной длины. Для взаимного усиления волн, отличающихся друг от друга длиной (углы падения предполагаются одинаковыми), требуется различная толщина пленки. Следовательно, если пленка имеет неодинаковую толщину, то при освещении ее белым светом должны появиться различные цвета.

Электростатика.

Электростатика – это учение о свойствах и взаимодействии электрических зарядов, неподвижных по отношению к избранной инерциальной системе отсчёта.

Закон сохранения электрического заряда. Проводники, диэлектрики, полупроводники.

Существуют два типа заряда: положительный и отрицательный. Опытным путём было установлено, что элементарный заряд дискретен, то есть заряд любого тела составляет целое, кратное от некоторого электрического заряда. Электрон и протон являются носителями элементарных отрицательного и положительного зарядов. Из обобщённых опытных данных был установлен фундаментальный закон природы, впервые сформулированный английским физиком Фарадеем.

Закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы остаётся неизменной, какие бы процессы не проходили внутри этой системы.

Система называется замкнутой , если она не обменивается электрическими зарядами с внешними телами.

Электрический заряд – величина релятивистская, инвариантная, то есть не зависит от выбранной системы отсчёта. А значит, не зависит от того, движется этот заряд или покоится.

Наличие носителя заряда (электронов и ионов) является условием того, что тело проводит электрический ток. В зависимости от способности проводить электрический ток, тела делятся на:

Проводники

Диэлектрики

Полупроводники.

Проводники – тела, в которых электрический заряд может перемещаться по всему его объёму. Проводники делятся на две группы:

1) проводники первого рода (металлы) – перенос в них электрических зарядов (свободных электронов) не сопровождается химическими превращениями;

2) проводники второго рода (расплавы солей, растворы солей и кислот и другие) – перенос в них зарядов (положительно и отрицательно заряженных ионов) ведёт к химическим изменениям.

Диэлектрики (стекло, пластмасса) – тела, которые не проводят электрический ток, если к этим телам не приложено сильное внешнее электрическое поле; в них практически отсутствуют свободные заряды.

Полупроводники (германий, кремний) – занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Их проводимость сильно зависит от внешних условий (температура, ионизирующее излучение и т.д.).

Единица электрического заряда – Кулон (Кл) – электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при токе в 1 ампер за время 1 секунда.

Электрический заряд и его свойства. Электрическое поле и его характеристики. Закон Кулона. Электрическое поле точечного заряда. Принцип суперпозиции.

Электрическим зарядом называется величина, характеризующая взаимодействия между частицами и телами посредством электрических и магнитных полей (электромагнитное взаимодействие).

Особенностью электромагнитных взаимодействий является то, что они являются более интенсивными, чем гравитационные. Они занимают второе место (после ядерных сил) по взаимодействию.

1 – ядерные взаимодействия 1

2 – электромагнитные взаимодействия 0,1

3 – слабо ядерные взаимодействия

4 – гравитационные взаимодействия

Электрический заряд является неотъемлемым свойством элементарных частиц. Все элементарные частицы являются носителями положительного или отрицательного электрических зарядов. Кл. Заряд любого тела обусловлен суммой электрических зарядов, входящих в него.

Появление зарядов у тел происходит в результате взаимодействия тел между собой или со средой (передача электрических зарядов от заряженных тел – электризация; передача электрических зарядов между разнородными телами, при этом они заряжаются положительно или отрицательно; передача электрических зарядов на расстояние – электрическая индукция).

В замкнутой системе суммарный заряд не изменяется входе любых химических и физических процессов.

Электрический заряд – инвариантная физическая характеристика (не зависит от выбора системы отсчёта).

Взаимодействие электрических зарядов осуществляется посредством электромагнитных полей. Движущиеся электрические заряды создают в пространстве электрические и магнитные поля, что приводит к возникновению электрических и магнитных сил и взаимодействий (Кулоновские силы и силы Лоренца). Наиболее простое взаимодействие осуществляется для неподвижных по отношению друг к другу – статическое взаимодействие.

Поля, которые создают заряды – электростатические. Характеристиками электростатических полей являются напряжённость и потенциал.

Напряжённость электростатического поля – величина, равная отношению силы, действующей на пробный заряд, помещённый в другую точку поля к величине этого заряда.

Где — пробный заряд.

Потенциалом называется величина, равная отношению потенциальной энергии пробного заряда, помещённого в данную точку поля к величине этого заряда.

На тему Електростатистика

Підготовив Учень

Групи ТМ-11

Перевірила; Данку Габріела С

Электрический заряд — физика, уроки

Глава «Электростатика» Урок 1-2 по теме “Электрический заряд»

Цели:

Обучающая – уточнить содержание понятия «электрический заряд», рассмотреть свойства частиц, имеющих электрический заряд, сформировать понятие электрического заряда через его свойства, определить виды электрического заряда, процессы накопления электрического заряда, взаимодействие электрических зарядов,

Показать роль российских ученых в формировании данного понятия, рассмотреть примеры применения электризации.

Развивающая – продолжить работу по формированию навыков самостоятельной и групповой работы с большими массивами информации, поиска и переработки, выполнение умозаключений по выполненным опытам, а также практического применения этой информации.

Воспитательная – продолжить формирование навыков рефлексии. развитие интереса к научным историческим опытам.

Оборудование: стеклянная и эбонитовая палочки, гильзы, штатив, электростатическая машина, кусочки меха и шелка, сосуд с водой, воздушные шары, наполненные воздухом и гелием, закрепленные на потолке, проектор, компьютер.

План урока

Этап урока	Деятельность педагога	Деятельность учащихся	Результат	Примечание
Ориентировочно – мотивационный этап Цель этапа: Организация внимания, повышение мотивации.	Создание положительного настроя на работу.	Подготовка к занятию: обращается внимание на воздушные шары, предлагается вопрос по отсроченной отгадке на вопрос: почему шары находятся под потолком, какие силы их удерживают?	Подготовка к восприятию новой темы.	Использование слайдов.
Операционально-исполнительский этап Создание проблемной ситуации	1.Вступительное слово об электродинамике и электростатике. 2.Опыт с воздушными шарами. 3.Опыт с мелкими бумажками. 4. со струйкой воды	Вывод: 1.Существуют виды сил, которые могут значительно превосходить гравитационные. 2.Существование электромагнитных сил указывает на наличие электрического заряда.	Выделение наиболее активных учащихся, умеющих выполнять умозаключения.	Работа со слайдами. Использование слайдов, выполнение опытов
	Обобщение	Вывод понятия электрический заряд: Тело обладает электрическим зарядом, если оно взаимодействует с другими телами, с силами , превосходящими гравитационные во много раз и также убывающими с расстоянием.	Запись в тетради.
Выделение учебных действий: Сравнение, обобщение, применение знаний для ознакомления со свойствами электрических зарядов.	Опыт с гильзами. Опыт по делению электрического заряда. Работа с электрометром и электроскопом. (определение свойства электрических зарядов, которые положены в основу работы приборов) 8.Элементарный электрический заряд. 9.Электризация трением. Опыт по равенству зарядов при электризации. 10. Электризация воздействием. (опыт с шаром электрометра).	Вывод: 1.Существует два вида взаимодействий. 2.Существуют электрические заряды двух видов. 3.Одноименные заряды – отталкиваются, 4.Разноименные – притягиваются. Работа со схемами и выделение основных принципов устройства приборов. При электризации происходит перераспределение электрических зарядов	Запись в тетради символами. «+» и «+» — отталкиваются, «+» и «-« — притягиваются. q – заряд q = N e –заряд тела равен произведению количества электронов и заряду одного электрона. e=1, 6 10^-19 Кл	Просмотр слайдов.
Рефлекторно – оценочный этап.	Применение электризации: Ксерокс, Очистка от примесей дыма. Учет электризации в легкой промышленности.	Рассматривается принцип действия ксерокса	Оценка усвоения темы.	тесты на бумажном носителе.
Проводится итоговая самооценка.	Критерии самооценки по тестовым материалам.	Выполняется тест по теме «Электрический заряд»

План – конспект учебного занятия.

Урок 1-2 в разделе «ЭЛЕКТРОДИНАМИКА».

Тема занятия «Электрический заряд».

Цели занятия:

Обучающая – понятия «электрический заряд», рассмотреть свойства частиц, имеющих электрический заряд, сформировать понятие электрического заряда через его свойства, определить виды электрического заряда, процессы накопления электрического заряда, взаимодействие электрических зарядов, провести аналогию между гравитационными и электрическими силами. Объяснить электрический смысл понятия «электризации». Рассмотреть закон сохранения электрического заряда.

Развивающая – Продолжить работу по формированию навыков самостоятельной и групповой работы с большими массивами информации, поиска и переработки, выполнение опытам: строить гипотезы, умозаключения, развития речи с применением терминов науки, а также практического применения этой информации.

Воспитательная – Повышение мотивации к изучению дисциплины, продолжить формирование навыков рефлексии, формирование критического мышления.

В результате изучения темы обучающиеся должны знать:

Электрический заряд, закон сохранения электрического заряда, закон Кулона, элементарный электрический заряд, дискретность заряда.

уметь: определять электрический заряд ионов, применять закон сохранения электрического заряда к замкнутой системе тел, объяснять электризацию тел.

Используемые методы: проблемные ситуации, метод «отсроченного ответа», методы иллюстраций и демонстраций.

Ориентировочно – мотивационный этап

Вступительное слово учителя: Сегодня мы начинаем изучать новый раздел физики «Электродинамика», который посвящен изучению свойств и закономерностей электрического поля и электрического заряда. Данное занятие посвящено изучению основного понятия «электрический заряд». Сообщается обучающая цель занятия.

Сегодня вашему вниманию будет предложено большое количество опытов, интересные исторические справки из курса физики, которые помогут нам сформировать понятие электрический заряд.

Операционно-исполнительский этап:

Вот перед вами первая загадка: Под потолком находятся два шара, эффект один и тот же – шары находятся под потолком, а вот причина – разная.

Вторая загадка – портреты каких ученых даны на 1 слайде?

Нам предстоит к концу занятия ответить на вопрос: какая сила удерживает шары под потолком и почему?

ОПЫТ 1:Для ответа на данный вопрос проделаем первые опыты: опыт с мелкими бумажками и наэлектризованной палочкой. ( пока выполняется опыт идет легенда о появлении слова «электрос»- янтарь. В руках одной из дочерей египетского богатого человека находилось веретено из янтаря, которое очень мешало ей в работе, т.к. шерсть налипала и путалась при работе. Почему же это происходило?) При выполнении опытов с бумажками, первоначально обращается внимание на то, что они падают на стол под действием силы тяжести. Под действием наэлектризованной палочки они удерживаются на ней, следовательно сила притяжения палочки больше, чем сила гравитации.

ОПЫТ 2:Демонстрация второго опыта: с тонкой струйкой воды и наэлектризованной палочкой. Струйка воды отклоняется от вертикального положения. Следовательно, сила гравитации воды меньше силы притяжения палочки.

ВЫВОДЫ:

1. Существуют виды сил, которые могут значительно превосходить гравитационные.

2.Существование электромагнитных сил указывает на наличие электрического заряда.

Тело обладает электрическим зарядом, если оно взаимодействует с другими телами, с силами, превосходящими гравитационные.

ОПЫТ 3…Рассмотрим свойства тел, обладающих электрическими зарядами.

Рассмотрим виды взаимодействий тел, обладающих электрическими зарядами разных знаков. ( демонстрируем слайды с информацией о Дюфе и его работах). Одну гильзу зарядим от эбонитовой палочки ( эбонит – это смола хвойных сортов деревьев, где содержание серы очень большое), вторую гильзу зарядим от стеклянной палочки потертой о шерсть.

Наблюдаем притяжение двух гильз, т.к. возникает электрическая сила притяжения.

Пронаблюдаем взаимодействие двух гильз заряженных от одной и той же палочки, видим отталкивание этих гильз, т.к. возникает электрическая сила отталкивания.

ВЫВОД:

Существует два вида взаимодействий.
Существуют электрические заряды двух видов.
Одноименные заряды – отталкиваются,
Разноименные – притягиваются.

ОПЫТ 4: При выполнении опыта 3 мы пронаблюдали и успешно использовали свойство деления электрического заряда. Рассмотрим его более подробно, используя для этого прибор электрометр. Наэлектризуем палочку и поднесем к шару электрометра, стрелка электрометра отклонятся на определенное значение. Отклонение стрелки происходит потому что заряды стрелки и оси электрометра одинаковые. Соединим первый электрометр со вторым металлическим стержнем на изолированной ручке. Второй электрометр показывает, что часть заряда перешла с первого электрометра на второй.

ВЫВОД: Электрический заряд способен делиться. Демонстрация слайдов о Ш.Кулоне и его законе. Закон Кулона: Сила взаимодействия двух неподвижных точечных электрических зарядов прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

F= k

Тело обладает электрическим зарядом, если оно взаимодействует с другими телами, с силами, превосходящими гравитационные во много раз и также убывающими с расстоянием.

В честь Ш.Кулона единица заряда названа КУЛОН (Кл).

ОПЫТ 5: Рассмотрим процесс электризации. Поднесем первоначально до электризации к электрометру лист полиэтилена и палочку поочередно. Электрометр показывает ноль.

Потрем палочку о лист полиэтилена. Поднесем к электрометру палочку, оставим палочку в шаре, электрометр показывает какое-то значение, затем поднесем лист полиэтилена, наблюдаем, что стрелка электрометра устанавливается на ноль (в кабинете в наличии нет двух лопаточек).

ВЫВОД:

При электризации два тела накапливают заряд равный по модулю, но противоположный по знаку, поэтому в сумме остается ноль.
Сумма электрических зарядов тел, входящих в замкнутую систему остается постоянной

q₁+q₂+q₃+….= const – закон сохранения электрического заряда

Демонстрируется слайд: Опыт Милликена и Иоффе.

ВЫВОД: Заряд любого тела кратен заряду электрона(это свойство дискретность электрического заряда).

Применение электризации:

Ксерокс (рассказ по слайду принципа действия ксерокса)
Очистные сооружения.
Учет трения в производстве легкой промышленности.
Мукомольный и химический заводы, цементные заводы.
Копчение рыбы на рыбокомбинатах.
Покраска автомобилей.

Рефлекторно – оценочный этап:

Мы рассмотрели тему «Электрический заряд», на последнем этапе занятия вам предлагается тест, выполнение которого покажет уровень усвоения материала.

Эталон ответов для проверки теста

№ вопроса	1	2	3	4	5	6	7	8
верный ответ	А	Б	В	А	В	А	А	В

Мы изучили материал занятия, вернемся к вопросам, поставленным на занятии ( если есть желающие, то ответы озвучивают студенты):

Почему шары находятся под потолком?

Один из шаров накачан гелием, причиной удерживающей его под потолком является сила Архимеда, т.к. гелий имеет меньшую плотность, чем воздух поэтому Архимедова сила выталкивает шар из воздуха. Второй шар находится под потолком – это наэлектризованный шар, если мы коснемся его рукой, то снимем электрический заряд, т.к. электрический заряд способен делиться, и шар упадет на пол. Попробуем выполнить эту работу с первым и вторым шаром. Определим, в каком из них находится гелий.

Второй вопрос: портреты каких ученых находятся на первом слайде?

Первый портрет принадлежит ученому Шарлю Кулону, впервые измерившему силу взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов.

На втором потрете изображен американскому ученому Роберту Милликену, впервые определившему значение заряда электрона, доказавшему дискретность электрического заряда.

На третьем портрете изображен Георг Рихман, изучавший атмосферное электричество.

Домашнее задание: Обработать материал лекции: выделить в ней свойства электрического заряда. Выучить закон Кулона. Составить 5 вопросов с вариантами ответов по закону Кулона. Ответить на вопрос: Мерой чего является электрический заряд.

Тест по теме «Электрический заряд»

Инструкция к выполнению: Вашему вниманию представлен материал по теме «Электрический заряд», получив на занятии фундаментальные знания по теме, вам необходимо на каждый вопрос дать единственно верный ответ. Желаю успеха в работе.

1.Можно ли на концах стеклянной палочки получить два одновременно существующих разноименных заряда?

А) нельзя

Б). Можно, если один конец палочки заземлить, а другой натереть мехом

В) Можно, если один конец натереть шелком, а другой — мехом

2.Можно ли наэлектризовать трением однородные тела, например, стекло о стекло?

А) можно Б) нельзя В) можно, если сила трения большая

3. Можно ли уничтожить электрический заряд?

А) Нельзя создать, уничтожить можно

Б) Можно уничтожить

В) Электрический заряд уничтожить нельзя, т.к. это свойство частиц

4.Первая капля воды имеет избыток в 4 электрона, она сливается со второй каплей, которая имеет недостаток 3 электронов. Чему равен заряд образованной капли?

А) один электрон Б) 7 электронов В) капля нейтральна

5. На каком из рисунков верно изображены силы взаимодействия заряженных тел?

А) Б) В)

6.Каков физический смысл утверждения «Положительно заряженное тело»?

А) тело имеет недостаток электронов Б) тело имеет избыток электронов

В) тело имеет недостаток протонов

7. Устройство для очистки воздуха имеет чередующиеся пластины со знаками плюс и минус. Каково их назначение?

А) первоначально частицы приобретают знак, а затем оседают на пластинах противоположной полярности

Б) частицы оседают на пластинах противоположных знаков

В) противоположные пластины притягиваются друг к другу

8. Как изменится сила взаимодействия между заряженными телами, если расстояние между зарядами увеличить в 2 раза, а заряд оставить прежним?

А) увеличиться в 2 раза Б) уменьшиться в 2 раза В) уменьшиться в 4 раза

1.1 Электрический заряд

Два вида электрического заряда. В современном представлении электрический заряд является таким же фундаментальным свойством микрочастицы, как, например, спин или её масса, а его существование в двух видах, называемых положительным и отрицательным зарядами, является проявлением фундаментальной симметрии, подобно правому и левому в пространстве или четности и нечетности в микромире.

Квантование электрического заряда. На основании большого числа экспериментов установлено, что электрический заряд квантуется, т. е. заряд любого тела кратен целому числу элементарных зарядов, каждый из которых имеет величину, равную 1,60×10^—¹⁹ Кл. Этот элементарный заряд принято обозначать буквой e. Частицей с отрицательным элементарным зарядом является электрон (m_e = 9,11×10^—³¹ кг). Примером устойчивой частицы с положительным элементарным зарядом служит протон (m_р = 1,67×10^—²⁷ кг). Известна также частица с массой, равной массе электрона, и зарядом, равным заряду протона, получившая название позитрон.

Макроскопические тела, как правило, электрически нейтральны, т. е. в них в равных количествах содержатся как положительные, так и отрицательные заряды. Зарядить тело можно, создав в нем избыток заряженных частиц одного вида, например, трением о другое тело, в котором при этом образуется избыток зарядов противоположного вида. Учитывая наличие элементарного заряда, полный электрический заряд любого тела можно представить как q = ± N e, где N — целое число.

Сохранение электрического заряда. В 1747 г. американский физик Б. Франклин установил один из фундаментальных законов природы — закон сохранения электрического заряда, физической основой которого является точное равенство величин положительного и отрицательного элементарных зарядов. Этот закон формулируется так: «Алгебраическая сумма электрических зарядов тел или частиц, образующих электрически изолированную систему, не изменяется при любых процессах, происходящих в этой системе». Электрически изолированной принято считать систему, через поверхность которой нет переноса зарядов.

Релятивистская инвариантность электрического заряда. Фундаментальным свойством электрического заряда является его релятивистская инвариантность. Это свойство тесно связано с сохранением электрического заряда и означает в широком смысле, что в любой инерциальной системе отсчета полный электрический заряд сохраняется. Или в более узком смысле, что находящиеся в различных инерциальных системах наблюдатели, измеряя электрический заряд, получают одно и то же его значение. Таким образом, электрический заряд тела не зависит от того, движется тело или покоится.

Вопросы

1) В чем заключается закон сохранения заряда. Приведите примеры проявления этого закона

2) Некоторый заряд имеет в системе отсчета К величину q. Какова будет величина этого заряда q^* в системе отсчета К^*, движущейся относительно К со скоростью V

3) Какую систему можно считать электрически изолированной

4) Металлический шарик имеет 5,0 10⁵ избыточных электронов. Каков его заряд в кулонах? Сколько избыточных электронов останется на шарике после соприкосновения с другим таким же шариком, заряд которого 3,2 10^-14 Кл.

Конспект по теме «Электрический заряд и его свойства»

Краткий конспект по теме «Электрический заряд и его свойства» 10фм

Электризация – явление, при котором тела приобретают заряды.

Виды электризации:

Контакт
Трение (нарушение электронейтральности атома)
Влияние
Под действием излучения (11 класс)

Электризация «через влияние»:

Чтобы сообщить заряд изолированному проводнику заряд

Приблизим к нему (не касаясь) заряженное тело. В нем произойдет разделение зарядов
Коснемся рукой дальнего от В конца – заряд перейдет на нашу руку, в тело, на пол и т.п., но не уйдет с другого (ближнего к В).
Убираем руку и заряженное тело.

Проводник заряжен зарядом, противоположным заряду тела В. Опыт можно повторять многократно, увеличивая заряд проводника.

При электризации заряд имеют оба тела.
Точечный заряд – модель реального наэлектризованного тела.

Точечным называется заряд, находящийся на теле, имеющем размеры во много раз меньше расстояния до другого наэлектризованного тела, взаимодействие с которым исследуется.

Схема строения атома	Модель атома

Свойства электрического заряда:

2 рода
эл. заряд – величина инвариантная (независящая от скорости движения носителя заряда)
элементарный заряд
дискретность: минимальная порция – элементарный заряд,

аддитивность (справедливо 2+2 = 4)

Электроскоп – электрометр

Прибор для определения наличия заряда (измерения заряда)

металлический корпус
стеклянные стенки
металлический стержень
лепестки из металлической фольги
диэлектрическая пробка

Закон сохранения заряда.

При электризации тел происходит перераспределение заряженных част-иц, в результате чего на одном теле появляется избыток положительного заряда, а на другом — избыток отрицательного заряда.

Каким зарядом заряжен электроскоп? Пунктиром показано первоначальное положение листочков.
На тонкой шелковой нити висит заряженная бумажная гильза. Как узнать знак заряда гильзы, имея каучуковую расческу?
В ядре атома цинка 65 частиц. Вокруг ядра вращается 30 электронов. Сколько протонов и нейтронов находится в ядре этого атома?
От водяной капли с зарядом 1 нКл отделилась капля с зарядом – 1 нКл. Определить заряд оставшейся капли. (2 нКл)

@g@

Электрический заряд: положительный, отрицательный. Элементарный, дискретность, электрон, протон, точечный. Модель атома. Закон сохранения

Тестирование онлайн

Электрический заряд. Основные понятия

Электрический заряд

Нам приходится буквально отлеплять одну от другой свежевыстиранные и доставаемые из сушилки вещи, или когда мы никак не можем привести в порядок наэлектризованные и буквально встающие дыбом волосы. А кто не пробовал подвесить воздушный шарик к потолку, после трения его о голову? Подобное притяжение и отталкивание является проявлением статического электричества. Подобные действия называются электризацией.

Статическое электричество объясняется существованием в природе электрического заряда. Заряд является неотъемлемым свойством элементарных частиц. Заряд, который возникает на стекле при трении его о шелк, условно называют положительным, а заряд, возникающий на эбоните при трении о шерсть, — отрицательным.

Рассмотрим атом. Атом состоит из ядра и, летающих вокруг него, электронов (на рисунке синие частицы). Ядро состоит из протонов (красные) и нейтронов (черные).

Носителем отрицательного заряда является электрон, положительного — протон. Нейтрон — нейтральная частица, не имеет заряда.

Величина элементарного заряда — электрона или протона, имеет постоянное значение и равна

Весь атом нейтрально заряжен, если количество протонов соответствует электронам. Что произойдет, если один электрон оторвется и улетит? У атома станет на один протон больше, то есть положительных частиц больше, чем отрицательных. Такой атом называют положительным ионом. А если присоединится один электрон лишний — получим отрицательный ион. Электроны, оторвавшись, могут не присоединятся, а некоторое время свободно перемещаться, создавая отрицательный заряд. Таким образом, в веществе свободными носителями заряда являются электроны, положительные ионы и отрицательные ионы.

Для того, чтобы имелся свободный протон, необходимо, чтобы разрушилось ядро, а это означает разрушение атома целиком. Такие способы получения электрического заряды мы рассматривать не будем.

Тело становится заряженным, когда оно содержит избыток одних или иных заряженных частиц (электронов, положительных или отрицательных ионов).

Величина заряда тела кратна элементарному заряду. Например, если в теле 25 свободных электронов, а остальные атомы являются нейтральными, то тело заряжено отрицательно и его заряд составляет . Элементарный заряд не делим — это свойство называется дискретностью

Одноименные заряды (два положительных или два отрицательных) отталкиваются, разноименные (положительный и отрицательный) — притягиваются

Точечный заряд — это материальная точка, которая имеет электрический заряд.

Закон сохранения электрического заряда

Замкнутая система тел в электричестве — это такая система тел, когда между внешними телами нет обмена электрическими зарядами.

Алгебраическая сумма электрических зарядов тел или частиц остается постоянной при любых процессах, происходящих в электрически замкнутой системе.

На рисунке пример закона сохранения электрического заряда. На первой картинке два тела разноименного заряда. На втором рисунке те же тела после соприкосновения. На третьем рисунке в электрически замкнутую систему внесли третье нейтральное тело и тела привели во взаимодействие друг с другом.

В каждой ситуации алгебраическая сумма заряда (с учетом знака заряда) остается постоянной.

Главное запомнить

1) Элементарный электрический заряд — электрон и протон
2) Величина элементарного заряда постоянна
3) Положительный и отрицательный заряды и их взаимодействие
4) Носителями свободных зарядов являются электроны, положительные ионы и отрицательные ионы
5) Электрический заряд дискретен
6) Закон сохранения электрического заряда

Основные свойства электрического заряда — Учебный материал для IIT JEE

Электрозаряд

Изображение 1: Типы сборов

Электрический заряд определяется как количество энергии или электронов, переходящих от одного тела к другому посредством проводимости, индукции или других специальных методов. Есть два типа электрических зарядов: положительный заряд и отрицательный заряд. Заряды есть почти у всех, и предполагается, что те тела, у которых нет зарядов, нейтрально заряжены или не заряжены.

Заряд обозначается символом «q», его стандартной единицей является кулон. Математически заряд — это количество электронов, умноженное на заряд 1 электрона. То есть

Q = ne

где q — заряд, n — количество электронов, а e — заряд на 1 электрон (1,6 × 10 ^-19 Кл)

Изображение 2: Основной характер сборов

Электрический заряд — это фундаментальное свойство частицы, такое же, как ее масса и длина.Это также означает силу притяжения между двумя электронами. Две основные природы электрических зарядов — это

Подобные заряды отталкиваются друг от друга, то есть один электрон отталкивает другой электрон, или один протон отталкивает другой протон
В отличие от зарядов, притягивающих друг друга, один электрон будет притягивать другой протон, или наоборот

Природа зарядов отвечает за действующие на них силы и координирует их направление потока.Заряд электрона и протона одинаков по величине, которая составляет 1,6 × 10 ^-19 С. Единственная разница в том, что мы показываем заряд на протоне с положительным знаком и на электроне с отрицательным знаком.

Единица оплаты

Стандартная единица электрического заряда — кулон. Его символ — C, а 1 C определяется как заряд, протекающий по проводу за 1 секунду, если ток, протекающий по проводу, равен 1 A. Заряд тела измеряется путем сравнения его со стандартным значением.

Основные свойства электрического заряда

Поскольку заряды бывают двух типов, положительные и отрицательные, у них есть и другие определенные основные свойства. Если размер заряженных тел настолько мал, мы считаем их точечными зарядами. Основные свойства электрических зарядов следующие:

Сборы носят аддитивный характер
Начисление — это сохраняемое количество
Квантование заряда

Сборы носят аддитивный характер

Изображение 3: Добавление начислений в систему

По своей природе начисления являются аддитивными, то есть они похожи на скаляры и могут добавляться напрямую. Для примера рассмотрим систему, которая состоит из двух зарядов, а именно q ₁ и q ₂. Теперь мы хотим найти общий заряд системы. Общий заряд системы будет представлять собой алгебраическую сумму q ₁ и q ₂, т. Е. ₁ + q ₂. То же самое можно сказать и о количестве зарядов в системе. Допустим, система содержит q ₁, q ₂, q ₃, q ₄ ………. Q _n, тогда чистая плата за всю систему будет

= q ₁ + q ₂ + q ₃ + q ₄ + ……………………….. + q _n

Заряд — это скалярная величина, поскольку он имеет только величину и не имеет направления. Заряд такой же, как и другие фундаментальные свойства системы, такие как масса. Единственная разница между массой и зарядом состоит в том, что заряд одновременно положительный и отрицательный, тогда как масса всегда положительна.

Пример :

Плата за систему составляет +3 C, + 2 C, + 5 C и -4 C соответственно. Какова будет чистая стоимость системы?

Мы знаем, что чистый заряд системы — это алгебраическая сумма отдельных зарядов.Пусть общий заряд системы равен «Q». Тогда

Q = 3 C + 2 C + 5C — 4C

= 6 С

Начисление — это сохраняемое количество

Изображение 4: заряд сохраняется

Заряд — это сохраняемая величина, что означает, что заряд не может быть ни создан, ни разрушен, но может передаваться от одного тела к другому с помощью определенных методов, таких как проводимость и индукция. Поскольку зарядка включает трение двух тел, на самом деле это перенос электронов от одного тела к другому.Мы не можем создать заряд в теле, но в конечном итоге можем передать их другому телу с помощью некоторых удобных методов.

В системе, когда заряды распределяются соответствующим образом, по принципу сохранения чистый заряд системы остается постоянным. Например, если 5 C — это общий заряд системы, то он может быть перераспределен как 1C, 2C и 2C или в любой другой возможной перестановке, но по принципу сохранения чистый заряд системы всегда будет 5 C. Хотя заряд носители могут быть уничтожены в системе, но чистый заряд останется сохраненным.

Пример

Иногда нейтрино распадается, давая по умолчанию один электрон и один протон. Чистый заряд системы будет равен нулю, поскольку электроны и протоны имеют одинаковую величину и противоположные знаки. Тогда чистый заряд системы до создания электрона и протона (то есть ноль) равен чистому заряду системы после создания электрона и протона (который снова равен нулю). Это доказывает принцип сохранения.

Квантование заряда

Изображение 5: Число электронов в 1 кулоне

Квантование заряда означает, что заряд является квантованной величиной и выражается в виде целых кратных основной единицы заряда (е — заряд одного электрона).Предположим, что заряд на теле равен q, тогда его можно записать как

q = ne

, где n — целое, а не дробное или иррациональное число, например, «n» может быть любым положительным или отрицательным целым числом, например 1, 2, 3, -5 и т. Д.

Базовая единица заряда — это заряд, приобретаемый электроном или протоном. По соглашению мы принимаем заряд электрона как отрицательный и обозначаем его как « -e », а заряд протона просто « e ». Принцип квантования заряда был впервые предложен английским экспериментатором Фарадеем, когда он выдвинул свои экспериментальные законы электролиза.Принцип был окончательно продемонстрирован и доказан Милликеном в 1912 году.

1 Кулон заряда содержит около 6 × 10 ¹⁸ электронов. Частицы не обладают высокой величиной заряда, и мы используем микрокулоны или милликулоны, чтобы выразить заряд частицы.

1 мкКл = 10 ^-6 С

1 мкС = 10 ^-3 ° С

Принцип квантования можно использовать для вычисления общего количества заряда, присутствующего в теле, а также для вычисления количества электронов или протонов в теле.

Предположим, что в системе имеется n ₁ электронов и n ₂ протонов, тогда общее количество заряда будет n ₂ e — n ₁ e.

Посмотрите это видео, чтобы получить дополнительную информацию

Другие показания

Основные свойства электрического заряда

Основные свойства электрического заряда — Учебный материал для IIT JEE

Электрозаряд

Изображение 1: Типы сборов

Электрический заряд определяется как количество энергии или электронов, переходящих от одного тела к другому посредством проводимости, индукции или других специальных методов.Есть два типа электрических зарядов: положительный заряд и отрицательный заряд. Заряды есть почти у всех, и предполагается, что те тела, у которых нет зарядов, нейтрально заряжены или не заряжены.

Q = ne

где q — заряд, n — количество электронов, а e — заряд 1 электрона (1.6 × 10 ^-19 С)

Изображение 2: Основной характер сборов

Электрический заряд — это фундаментальное свойство частицы, такое же, как ее масса и длина. Это также означает силу притяжения между двумя электронами. Две основные природы электрических зарядов — это

Подобные заряды отталкиваются друг от друга, то есть один электрон отталкивает другой электрон, или один протон отталкивает другой протон
В отличие от зарядов, притягивающих друг друга, один электрон будет притягивать другой протон, или наоборот

Единица оплаты

Основные свойства электрического заряда

Сборы носят аддитивный характер
Начисление — это сохраняемое количество
Квантование заряда

Сборы носят аддитивный характер

Изображение 3: Добавление начислений в систему

= q ₁ + q ₂ + q ₃ + q ₄ + ……………………….. + q _n

Пример :

Плата за систему составляет +3 C, + 2 C, + 5 C и -4 C соответственно. Какова будет чистая стоимость системы?

Q = 3 C + 2 C + 5C — 4C

= 6 С

Начисление — это сохраняемое количество

Изображение 4: заряд сохраняется

Пример

Квантование заряда

Изображение 5: Число электронов в 1 кулоне

q = ne

1 мкКл = 10 ^-6 С

1 мкС = 10 ^-3 ° С

Посмотрите это видео, чтобы получить дополнительную информацию

Другие показания

Основные свойства электрического заряда

Наличие электрических зарядов наблюдается не только в области науки, но и в повседневной жизни людей, например, при протирании сухих волос линейкой некоторые пряди волос встают дыбом. и происходит это потому, что электрические заряды присутствуют везде и во всем.Только что упомянутый пример был примером временной зарядки электрических зарядов.

Электрический заряд

Это основное физическое свойство материи, и благодаря этому свойству возникает сила, когда она находится в поле электричества. Электрические заряды бывают двух типов:

Положительные заряды или протоны имеют заряд +1,6 × 10 ^-19 кулонов. У положительного заряда есть силовые линии, выходящие изнутри и уходящие в бесконечность.

Отрицательные заряды или электроны имеют заряд -1.6 × 10 ^-19 Кулон. Силовые линии отрицательного заряда исходят из бесконечности.

Приведенный выше пример, в котором пряди волос начинают притягиваться к линейке, связан с электрическими зарядами. Точно так же натирание воздушного шара о волосы притягивает волосы к воздушному шару, если одновременно натирать два шарика, воздушные шарики начнут отталкиваться друг от друга, но они будут притягивать пряди волос.

Скорость изменения электрического заряда известна как Электрический ток,
I = q / t

Свойства электрических зарядов

Чтобы посмотреть на свойства электрического заряда, рассмотрим электрические заряды: быть действительно маленьким, известным как точечный заряд.Точечные заряды меньше, чем расстояние между ними.

Аддитивность электрических зарядов

Электрические заряды, если их рассматривать как точечные, имеют скалярную природу. При этом важно отметить, что заряды могут быть точечными, но они по-прежнему являются положительными и отрицательными зарядами. Аддитивное свойство электрических зарядов гласит, что если внутри присутствует n зарядов, то общий имеющийся заряд будет алгебраической суммой отдельных зарядов.

Q = q ₁ + q ₂ + q ₃ +… .. q _n

В Консервации зарядов говорится, что заряды ни создаются, ни уничтожаются. Их можно переносить из одного тела в другое, но нельзя создать или уничтожить. В изолированной системе заряды всегда сохраняются.

В соответствии с квантованием электрического заряда электрические заряды определяются как интегральное кратное имеющегося на них заряда, следовательно, в любой системе заряды будут равны,

q = ne
Где
n = целые числа
e = величина заряда (1.6 × 10 ^-19 C)

Некоторые другие свойства электрического заряда

Заряд — это скалярная величина.
Заряды передаются, переходят от одного тела к другому.
Одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, а разные заряды притягиваются.
Заряд всегда связан с массой.

Примеры вопросов

Вопрос 1. Каковы три основных свойства Charge?

Ответ:

Три основных свойства заряда:
Аддитивность зарядов
Квантование зарядов
Сохранение заряда

Вопрос 2: полиэтилен натирают о шерстяную ткань, заряд, проявленный на шерстяной ткани, равен 7 × 10 ^-9 Кл.Какая сумма перечисленных комиссий?

Решение:

Суммарный текущий заряд = 7 × 10 ^-9 C.
q = 1,6 10 ^-19 C.
Q = ne
7 × 10 ^-9 = n × 1,6 × 10 ^-19
n = 4,375 × 10 ¹⁰ C.

Вопрос 3: Может ли заряд существовать без массы?

Ответ:

Одно из основных свойств электрического заряда состоит в том, что заряд всегда связан с массой.Заряд не существует без массы.

Вопрос 4: Сколько электронов содержится в одном кулоне?

Решение:

Заряд на 1 электроне = 1,6 × 10 ^-19 C
Количество электронов, присутствующих в 1 кулоне = 1 / (1,6 × 10 ^-19)
= 6,25 × 10 ¹⁸ электронов.

Вопрос 5: В изолированной системе присутствует 5 различных типов зарядов, значения зарядов — + 5нКл, -6нКл, + 3нКл, + 4нКл, + 1нКл.Какая общая сумма заряда присутствует в системе?

Решение:

Аддитивность электрических зарядов,
Q = q ₁ + q ₂ + q ₃ + q ₄ + q ₅
Q = ( +5 — 6+ 3+ 4+ 1) nC
Q = 7nC

Вопрос 6: Если система имеет нулевой заряд. Правда ли, что в системе нет зарядов?

Ответ:

Нет, неверно, что в системе всегда будет отсутствовать заряд, если общий заряд внутри равен 0.Существует вероятность того, что весь положительный заряд нейтрализует весь отрицательный заряд, и вся система будет иметь нулевой заряд.

Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Присоединяйтесь к курсу First-Step-to-DSA для учащихся 9–12 классов , , специально разработанного для ознакомления со структурами данных и алгоритмами для учащихся 9–12 классов

Основные свойства электрического заряда, определение и решение Примеры

Загрузите лучшее приложение для подготовки к экзаменам в Индии

Класс 9-10, JEE и NEET

Скачать приложение eSaral Вы когда-нибудь задумывались, как вырабатывается электричество? Из чего он состоит? Вы слышали об электрических зарядах? Давайте начнем узнавать об этом побольше по крупицам.В этой статье мы узнаем об определении электрического заряда и основных свойствах электрического заряда:

Определение электрического заряда
Основные свойства электрического заряда
Единица электрического заряда
Электрический заряд и примеры его основных свойств

Определение электрического заряда

Электрический заряд — это физическое свойство вещества, которое заставляет его испытывать силу при помещении в электромагнитное поле.Есть два типа электрических зарядов; положительный и отрицательный (обычно переносятся протонами и электронами соответственно). [Источник] Избыток или недостаток электронов в теле дает понятие заряда. Отрицательно заряженное тело имеет избыток электронов, в то время как положительно заряженное тело потеряло часть своих электронов.

Электроны в теле определяют понятие электрического заряда

Основные свойства электрического заряда

У нас есть представление об электрическом заряде с детства.Ниже перечислены несколько основных свойств электрического заряда, некоторые из которых вы, возможно, уже знаете, а некоторые вы можете узнать сейчас. Давайте начнем:

Подобные заряды отталкиваются, а разные заряды притягиваются друг к другу. Настоящая проверка электризации — это отталкивание, а не притяжение, поскольку притяжение может также иметь место между заряженным и незаряженным телом, а также между двумя противоположно заряженными телами.
Заряд — это скаляр.
Заряд можно передавать: Когда заряженное тело контактирует с незаряженным телом, незаряженное тело становится заряженным из-за переноса электронов от одного тела к другому.Если заряженное тело положительно, оно будет притягивать некоторые электроны из незаряженного тела, а если оно отрицательное, то оно передаст часть своих избыточных электронов незаряженному телу.
Заряд всегда связан с массой: Заряд не может существовать без массы, хотя масса может существовать без заряда. Пример:
Заряд квантуется: Когда физическая величина имеет только дискретные значения, количество считается квантованным. Эксперимент с каплей масла Милликена установил, что наименьший заряд, который может существовать в природе, — это заряд электрона.Если за элементарную единицу, т.е. кванты заряда, взять заряд электрона (e = 1,6 × 10 ^–19 Кл), то заряд на теле будет целым кратным e. т.е. q = ± ne с n = 1, 2, 3, 4… Заряд на теле никогда не может быть (2/3) e, 17,2e или 10 ^–5 e и т. д. Элементарные частицы, такие как протон или нейтрон состоит из кварков с зарядом (± 1/3) е и (± 2/3) е. Кварки не существуют в свободном состоянии, поэтому квант заряда по-прежнему равен e.
Заряд сохраняется: В изолированной системе общий заряд не меняется со временем, хотя индивидуальный заряд может измениться.Заряд не может быть ни создан, ни уничтожен. Равное количество положительных и отрицательных зарядов может появляться или исчезать одновременно. Сохранение заряда сохраняется во всех типах реакций, например химических, ядерных или реакций распада. Никаких исключений из правила не найдено.
Заряд неизменен: Это означает, что заряд не зависит от системы отсчета, то есть заряд на теле не изменяется со скоростью. Плотность заряда или масса тела зависит от скорости и увеличивается с увеличением скорости.
Ускоренные заряды излучают энергию: Электромагнитная теория показывает, что заряженная частица в состоянии покоя создает только электрическое поле. Если заряженная частица ускоряется, она создает электрические и магнитные поля, но не излучает энергию. При ускоренном движении заряд производит электрические и магнитные поля, а также излучает энергию в виде электромагнитных волн.
Ускоренные заряды излучают энергию
Тело можно зарядить по:
- Трение
- Индукция
- Проводимость

Давайте рассмотрим эти 3 подробно ниже:

Трение При трении, когда два тела трутся друг о друга, электроны передаются от одного тела к другому.Это заставляет одно тело заряжаться положительно, а другое — отрицательно, например, когда стеклянный стержень натирают шелком, стержень становится положительно заряженным, а шелк — отрицательно заряженным. Облака также заряжаются трением. Зарядка за счет трения происходит в соответствии с сохранением заряда. Положительные и отрицательные заряды появляются одновременно в равных количествах из-за переноса электронов от одного тела к другому.

Индукционный Если заряженное тело поднести к нейтральному телу, заряженное тело будет притягивать противоположный заряд и отталкивать аналогичный заряд, присутствующий в нейтральном теле.Это делает одну сторону нейтрального тела заряженной положительно, а другую — отрицательной.

Индукционная зарядка Важные моменты

Тело индукции не получает и не теряет заряд.
Природа индуцированного заряда всегда противоположна природе индуцированного заряда.
Индуцированный заряд может быть меньше или равен индуцируемому заряду (но никогда не больше), а его максимальное значение составляет $ q ‘= — q \, \, \ left [{1 — {1 \ over K}} \ right] $, где q — индуцирующий заряд, а K — диэлектрическая проницаемость материала незаряженного тела.
Поскольку K = ∞, то q ’= –q для металлов, т.е. в металлах индуцированный заряд равен индуцируемому заряду и противоположен ему.
Индукция происходит только в телах (проводящих или непроводящих), но не в частицах.

Проводимость Проводимость возникает, когда изолированный проводник контактирует с заряженным телом, и он получает такой же заряд, как и заряженное тело. Проводимость возможна только в проводниках, но не в изоляторах.

Единица электрического заряда

С.I единица электрического заряда составляет кулонов. 1 кулон = 1 ампер × 1 секунда
C.G.S. единица электрического заряда составляет Статический кулон или Франклин 1 кулон = 3 × 10 ⁹ статический кулон 1 кулон = 3 × 10 ⁹ электростатическая единица (esu) заряда = $ {1 \ over {10}} $ электромагнитная единица заряда [esu = электростатический блок] [emu = электромагнитный блок]
Практические единицы заряда: ампер × час (= 3600 кулонов) и Фарадея (= 96500 кулонов).

Решенных примеров

ПОКАЗАТЬ РЕШЕНИЕ

Загрузите приложение eSaral для видеолекций, полной версии, учебных материалов и многого другого…
Сол. Отрицательно заряженная сфера будет иметь большую массу. Это связано с увеличением количества электронов, которые делают его отрицательно заряженным.

ПОКАЗАТЬ РЕШЕНИЕ

Загрузите приложение eSaral для видеолекций, полной версии, учебных материалов и многого другого …
Sol. Поскольку только 1,6 × 10 ^–20 C составляет 1/10 ^th электрического заряда и, следовательно, не является целым кратным.

ПОКАЗАТЬ РЕШЕНИЕ

Загрузите приложение eSaral для видеолекций, полной версии, учебных материалов и многого другого…
Сол. q = ne q = 1C e = 1,6 × 10 ^–19 C Итак, n = q / e = 6,25 × 10 ¹⁸ электронов.

ПОКАЗАТЬ РЕШЕНИЕ

Загрузите приложение eSaral для видеолекций, полной версии, учебных материалов и многого другого …
Sol. Использование сохранения заряда а) Заряд ядра X должен быть (поскольку Q (n) = 0) = Q (H) + Q (Be) = 1e + 4e = 5e Таким образом, X — бор (B) б) Q (X) = Q (C) + Q (H) = 6e + 1e = 7e Таким образом, X — азот (N) в) Q (X) + Q (He) = Q (N) + Q (H) Q (X) + 2e = 7e + 1e Q (X) = 6e Таким образом, X представляет собой углерод (C)

Загрузите лучшее приложение для подготовки к экзаменам в Индии
Класс 9-10, JEE и NEET
Скачать приложение eSaral
Закон Кулона — определение, вывод, примеры, векторная форма
«Закон Кулона гласит, что сила притяжения или отталкивания между двумя электрическими зарядами прямо пропорциональна их величине и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними».Примеры закона Кулона приведены ниже.
Чарльз Агустин Кулон (1736–1806) количественно измерил электрическое притяжение и отталкивание и вывел закон, который ими управляет.
Эта цифра похожа на цифру, приведенную ниже:
Если a и b заряжены, электрическая сила, действующая на a, стремится скрутить подвесное волокно. Кулон нейтрализовал этот эффект скручивания, повернув головку подвески на угол θ, необходимый для удержания двух зарядов на определенном расстоянии.Угол θ тогда является относительной мерой электрической силы, действующей на заряд a. Устройство, показанное на рисунке выше, представляет собой торсионные весы, аналогичное устройство использовалось позднее Кавендишем для измерения гравитационного притяжения.
Вывод закона Кулона
Это соотношение называется законом Кулона. Здесь F называется величиной взаимной силы, которая действует на каждый из двух зарядов a и b, q ₁ и q ₂ — относительные меры зарядов на сферах a и b, а r — расстояние между ними. центры.Сила, действующая на каждый заряд из-за другого, действует вдоль линии, соединяющей заряды. Две силы направлены в противоположные стороны, но имеют равные величины, даже если заряды могут быть разными. Две силы направлены в противоположные стороны, но имеют равные величины, даже если заряды могут быть разными.
Постоянная Кулона
Чтобы превратить указанную выше пропорциональность в уравнение, давайте введем константу пропорциональности, которую мы сейчас представляем как k. Ее значение зависит от системы единиц и среды между зарядами.Для свободного пространства в международной системе «k» выражается как:
Разрешимость свободного пространства
Где ε ₀ — диэлектрическая проницаемость свободного пространства, и ее значение составляет 8,85 × 10 ^-12 C ^-2 N ^-1 м ^-2.
для силы между зарядами. Закон Кулона обычно справедлив только для заряженных объектов, размеры которых намного меньше расстояния между ними. Мы часто говорим, что это справедливо только для точечных сборов.
Наша вера в закон Кулона количественно не основывается на экспериментах Кулона. Измерения крутильных весов сложно выполнить с точностью выше нескольких процентов.
Закон Кулона напоминает закон обратного квадрата Ньютона закон всемирного тяготения , которому уже более 100 лет во время экспериментов Кулона. Оба являются законами обратных квадратов, и заряд q играет в законе Кулона ту же роль, что и масса m в законе тяготения Ньютона .Одно различие между этими двумя законами заключается в том, что гравитационные силы, насколько нам известно, всегда притягивают, в то время как электростатические силы могут быть отталкивающими или притягивающими, в зависимости от того, имеют ли два заряда одинаковые или противоположные знаки.
Есть еще одно важное различие между двумя законами. Используя закон всемирного тяготения, мы смогли определить массу по второму закону Ньютона , а затем, применив закон всемирного тяготения, чтобы узнать массы, мы смогли определить постоянную G.при использовании закона электростатической силы мы используем обратный подход: мы определяем константу k, чтобы она имела определенное значение, а затем мы используем закон Кулона для определения базовой единицы электрического заряда как количества заряда, которое производит стандартную единицу силы.
Например, рассмотрим силу между двумя равными зарядами величины q. Мы могли бы регулировать q до тех пор, пока сила не приобретет конкретное значение, скажем, 1 Н для разделения r = 1 м, и определить результирующее q как базовую единицу заряда. Однако более точно измерить магнитную силу между двумя проводами, по которым проходят равные токи, и поэтому фундаментальной электрической единицей СИ является единица тока, от которой происходит единица заряда.Операционная процедура для определения единицы силы тока в системе СИ, которая называется ампером.
Закон Кулона в векторной форме
Сила Кулона является взаимной силой, это означает, что если заряд «q ₁» воздействует на заряд «q ₂», то q ₂ также оказывает равную и противоположную силу на q ₁.
Если заряд q ₁ оказывает электростатическую силу « F ₁₂ » заряд q ₂ и q ₂ оказывает электрическую силу F ₂₁ на заряд q ₁.
Если r ₁₂ представляет собой направление силы от заряда q ₁ к заряду q ₂ и r ₂₁ представляет собой единичный вектор, который представляет направление силы от заряда q ₂ к q ₁, затем:
Согласно 3-му закону Ньютона:
F ₂₁ = -F ₁₂
Это выражение показывает, что кулоновская сила является взаимной.
Значение векторной формы закона Кулона
Векторная форма кулоновского закона имеет решающее значение при наличии совокупности точечных зарядов.В этом случае результирующая сила, действующая на любой из зарядов, является векторной суммой сил, возникающих из-за каждой из других сил. Это называется принципом суперпозиции.
Примеры закона Кулона в физике
Сейчас!
Следите за обновлениями нашего сайта и смотрите видео об этом законе.

Чтобы узнать подробнее об этом законе, нажмите здесь.
Рекомендуемые ссылки:
Давайте погрузимся в…
Теорема об энергии работы Уравнение
Это полный пост по теореме «Теорема об энергии работы» в 2020 году.
Так что, если вы хотите извлечь пользу из этой темы, вам понравится этот пост.
Давайте нырнем прямо в….
Содержание…
Определение… ..
Вывод… ..
Уравнение…
Примеры…
Подробнее…
Продолжайте читать…
Что такое теорема об энергии работы?
Теорема об энергии работы гласит: «Чистая работа, совершаемая силами, действующими на тело, равна изменению кинетической энергии тела.Он также известен как принцип работы и кинетической энергии. Математически это выражается как:
W _net = K _f –K _i = ∆k
Несбалансированная сила, приложенная к частице, безусловно, изменит состояние движения частицы. Второй закон Ньютона дает нам один способ проанализировать это изменение движения. Теперь мы рассмотрим другой подход, который в конечном итоге дает тот же результат, что и законы Ньютона, но зачастую его проще применять. Это также подводит нас к одному из многих важных законов сохранения, которые играют такую важную роль в нашей интерпретации физических процессов.
Теорема об энергии работы Уравнение
Мы рассматриваем не работу, совершаемую частицей одной силой, а чистую работу W _net, совершаемую всеми силами, действующими на частицу. Есть два способа найти сеть. Первый — найти чистую силу, то есть векторную сумму всех сил, действующих на частицу:
F _net = F ₁ + F ₂ + F ₃ + …… .. (1)
А затем рассматривайте эту чистую силу как единственную силу при вычислении работы в соответствии с уравнением:

Мы знаем, что чистая неуравновешенная сила, приложенная к частице, изменит ее состояние движения, ускоряя ее, скажем, от начальной скорости v _i до конечной скорости v _f.Каков эффект работы, совершаемой над частицей этой чистой неуравновешенной силой?
Сначала мы рассмотрим ответ на этот вопрос в случае постоянной силы в одном измерении. Под действием этой силы частицы перемещаются от x _i к x _f, и они равномерно ускоряются от v _i до v _f. Выполненная работа:
W _net = F _net (x _f -x _i) = ma (x _f –x _i)
Поскольку ускорение постоянное, мы можем используйте уравнение:

, чтобы получить:

То есть результат чистой работы над частицей должен вызвать изменение значения величины от точки I до точки f.Эта величина называется кинетической энергией k частицы с определением

В терминах кинетической энергии k мы можем переписать уравнение (2) как:
W _net = K _f –K _i = ∆k ………. (4)
Уравнение (4) представляет собой математическое представление важного результата, называемого теоремой работы-энергии, который словами можно сформулировать следующим образом:
Чистая работа, совершаемая силами, действующими на частицу, равна изменению кинетической энергии частицы.Однако теорема о работе-энергии полезна для решения задач, в которых чистая работа, совершаемая на частице внешними силами, легко вычисляется и в которых мы заинтересованы в определении скорости частицы в определенных положениях. Теорема работы-энергии как отправная точка для широкого обобщения концепции энергии и того, как энергия может храниться или распределяться между частями сложной системы. Принцип сохранения энергии — тема следующей главы.
См. Также: Разница между электрическим потенциалом и электрической потенциальной энергией
Общее подтверждение принципа работы и энергии
Если непостоянная сила действует на объект в одном измерении, то работу, совершаемую силой над объектом, можно определить с помощью выражения:
Теорема об энергии работы
Это выражение кинетической энергии объекта под действием непостоянной силы.
Каковы ограничения теоремы об энергии работы?
Мы вывели теорему о работе-энергии непосредственно из второго закона Ньютона, который в той форме, в которой мы его сформулировали, применим только к частицам.Следовательно, теорема работы-энергии, как мы уже представляли, также применима только к частицам. Мы можем применить эту важную теорему к реальным объектам, только если эти объекты ведут себя как частицы. Ранее мы считали, что объект ведет себя как частица, если все его части движутся одинаково. Используя теорему работы-энергии, мы можем рассматривать протяженный объект как частицу, если единственный вид энергии, которую он имеет, — это направленная кинетическая энергия.
Рассмотрим, например, испытательный автомобиль, который врезался лоб в тяжелую жесткую бетонную преграду.Направленная кинетическая энергия автомобиля, безусловно, уменьшается, когда автомобиль ударяется о препятствие, скомкается и останавливается. Однако существуют формы энергии, отличные от направленной кинетической энергии, которая вступает в эту ситуацию.
Существует внутренняя энергия, связанная с изгибом и деформацией кузова автомобиля; часть этой внутренней энергии может появиться, например, как повышение температуры автомобиля, а часть может передаваться в окружающую среду в виде тепла. Обратите внимание, что, хотя барьер может оказывать на автомобиль большую силу во время аварии, сила не действует, потому что точка приложения силы к автомобилю не перемещается.
Смотрите также видео: Оставайтесь с нами на сайте Physicsabout.com

Связанные темы на нашем веб-сайте:
Фотоэлектрический эффект: уравнение для фотоэктрического эффекта
В этом посте вы узнаете об уравнении фотоэлектрического эффекта и многом другом.
Итак, если вы хотите извлечь выгоду из этого сообщения, вам понравится этот пост.
Состав:
Определение фотоэлектрического эффекта
Фотоэлектрическая формула
Применение фотоэлектрического эффекта
Что такое фотоэлектрический эффект?
«Когда свет подходящей частоты падает на металлическую поверхность, с поверхности металла излучаются электроны.Это явление называется фотоэлектрическим эффектом ».
Электрон, испускаемый в этом процессе, известен как фотоэлектроны.
Пояснение
Экспериментальная установка для этого эффекта:
Аппарат, использованный для наблюдения этого эффекта, показан на рисунке выше:

Он состоит из вакуумированной стеклянной трубки, в которой установлены два электрода. Электрод «C», который соединен с отрицательной клеммой батареи, называется эмиттером, а электрод «A», который соединен с положительной клеммой батареи, называется коллектором.
Когда свет с частотой «u» попадает на эмиттер «C», излучаются фотоэлектроны. Если между эмиттером «C» и коллектором «A» установлена подходящая разность потенциалов, то фотоэлектроны притягиваются коллектором «A» и начинает течь ток. Этот ток известен как фотоэлектрический ток, измеряемый амперметром.
График между V и i
Если построить график между разностью потенциалов V и фотоэлектрическим током I, то получится кривая.Эта кривая показывает, что если V положительно и достаточно велико, фотоэлектрический ток достигает постоянного значения насыщения, при котором все электроны, выбрасываемые эмиттером «E», собираются коллектором «C».
Если мы уменьшим «V» до нуля, фотоэлектрический ток не упадет сразу до нуля. Причина в том, что электроны, испускаемые эмиттером, все еще имеют некоторую скорость. Таким образом, они достигают коллектора и вызывают протекание тока.
Максимальная энергия фотоэлектронов
Максимальную энергию фотоэлектрического элемента можно определить, изменив подключение батареи в обратном направлении.Теперь эмиттер «E» будет иметь положительный потенциал, а коллектор «C» будет иметь отрицательный потенциал. В этом состоянии коллектор «C» находится под отрицательным потенциалом, что отталкивает фотоэлектроны.
Если эмиттер сделать все более и более отрицательным, то при определенном значении потенциала никакие фотоэлектроны не достигнут коллектора «C». Этот потенциал называется тормозным. При остановке потенциал фотоэлектрического тока падает до нуля.
Если V _º — тормозной потенциал, то эта разность потенциалов, умноженная на электрический заряд, дает кинетическую энергию наиболее энергичных фотоэлектронов.

Здесь v _max — максимальная скорость наиболее энергичных фотоэлектронов.
График между потенциалом остановки V _º и частотой ν:
Если построить график между потенциалом остановки V _° и частотой падающего фотона u, мы получим прямую линию как показано на рисунке выше. Линия пересекает частотную ось в точке V _° , где останавливающий потенциал равен нулю.Частота В, _° называется частотой среза или пороговой частотой.
Уравнение пороговой частоты
Он заявлен как «Минимальная частота падающего света для создания фотоэлектрического эффекта называется пороговой частотой или частотой среза».
Свет с частотой ниже пороговой не может фотоэлектроны с поверхности металла, поэтому фотоэлектрический эффект не наблюдается.
Результат, наблюдаемый во время фотоэлектрического эффекта
Во время воздействия наблюдаются следующие результаты:
Никакие фотоэлектроны не испускаются, если частота падающего света меньше пороговой частоты V _° , даже если интенсивность света очень велика.
Для разных материалов пороговая частота разная, т.е. пороговая частота зависит от природы материала.
Количество испускаемых фотоэлектронов прямо пропорционально интенсивности падающего света.
K.E. фотоэлектронов зависит от частоты падающего света.
K.E. фотоэлектронов не зависит от интенсивности света.
Фотоэлектроны испускаются даже тогда, когда самый слабый луч света (менее интенсивный луч) с частотой выше пороговой частоты падает на поверхность металла.
Неудача классической волновой теории света
Классическая волновая теория света не могла объяснить следующие три основные особенности фотоэлектрического эффекта.
Проблема интенсивности: теория волн требует, чтобы колеблющийся электрический вектор E световой волны увеличивался по амплитуде по мере увеличения интенсивности светового луча. Поскольку сила, приложенная к электрону, равна F = e E, это говорит о том, что K.E. фотоэлектронов должно увеличиваться по мере того, как световой луч становится более интенсивным.Но результаты экспериментов показывают, что К.Е. фотоэлектронов не зависит от интенсивности света.
Проблема частоты: Согласно волновой теории, фотоэлектрический эффект должен возникать при любой частоте света, при условии, что свет будет достаточно интенсивным, чтобы обеспечить энергию, необходимую для выброса фотоэлектронов. Однако экспериментальные результаты показывают, что существует частота отсечки для каждой поверхности. Для частот меньше частоты отсечки u _° фотоэлектрический эффект не возникает, независимо от того, насколько интенсивный свет используется.
Проблема временной задержки: В классической волновой теории световая энергия равномерно распределена по волновому фронту. Таким образом, если свет достаточно слабый, должна быть измеримая временная задержка между падением света и выбросом фотоэлектронов. В течение этого интервала электрон должен поглощать энергию луча до тех пор, пока не выйдет за пределы поверхности. Однако обнаруживаемая задержка времени никогда не измерялась.
Кто нашел фотоэлектрический эффект?
Согласно квантовой теории Планка, излучение световой энергии не является непрерывным.Световая энергия излучается в виде пучков, называемых фотонами. Энергия каждого фотона определяется как:
E = hν
Где «h» — постоянная Планка, а «ν» — частота фотона. Это соотношение показывает, что энергия фотона зависит от частоты.
В 1905 году Эйнштейн открыл фотоэлектрический эффект на основе квантовой теории. Согласно Эйнштейну, когда фотон с энергией hν падает на поверхность металла, он передает всю свою энергию электрону металла, и электрон испускается с поверхности металла.Это явление называется фотоэлектрическим эффектом.
Если энергия фотона «hν» меньше работы выхода hν, то испускание электронов не происходит.
Уравнение фотоэлектрического эффекта
Минимальное количество энергии, необходимое электрону для выброса с поверхности металла, называется работой выхода. Он обозначается Φ, таким образом,
Формула работы выхода
Φ = hν ₀
Где ν ₀ — пороговая частота.
Когда фотон с энергией hν падает на поверхность металла, он передает всю свою кинетическую энергию электрону металла.Часть этой энергии используется в качестве работы выхода для выброса электрона с поверхности металла, а оставшаяся энергия будет отображаться как K.E электрона:
Уравнение фотоэффекта
Уравнения (1) и (2) представляют собой фотоэлектрические уравнения Эйнштейна.
Теория фотонов Эйнштейна отвечает трем возражениям, выдвинутым против волновой теории
Теория фотонов Эйнштейна также встречает три возражения, выдвинутые волновой теорией для интерпретации фотоэлектрического эффекта.
Проблема интенсивности
Согласно фотонной теории Эйнштейна, если интенсивность падающего света увеличивается, количество электронов, испускаемых металлической поверхностью, также увеличивается. Если мы удвоим интенсивность света, количество электронов, испускаемых металлической поверхностью, также удвоится и, таким образом, удвоится фотоэлектрический ток. Однако энергия фотоэлектронов остается прежней.
Проблема интенсивности
Второе возражение можно удовлетворить, если К.E _max = 0
Тогда фотоэлектрическое уравнение Эйнштейна станет:
Где ν = ν0
⇒K.E _макс. = 0 только при ν = ν0
Теперь, если частота падающего светового фотона ν <ν0, тогда hν <φ, поэтому падающий фотон не будет иметь достаточно энергии для выброса фотоэлектронов, независимо от того, насколько интенсивный свет используется.
3. Проблема с задержкой по времени
Третье возражение «Проблема с запаздыванием» также может быть решено с помощью теории фотонов.Поскольку энергия, подводимая к электронам, сосредоточена в пучках. Он не распространяется равномерно по фронтам волн, как это было в волновой теории света. Поэтому, когда фотон сталкивается с электронами, он передает всю свою энергию электрону без задержки.

Для связанных тем посетите нашу страницу: Современная физика
.