Делимость электрического заряда. Строение атомов 8 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Теории об электрическом заряде

 

Данный урок посвящён делимости электрического заряда. Нам предстоит ответить на вопрос, существует ли минимальный электрический заряд, а также познакомиться со строением атома.

 

На предыдущих уроках мы выяснили существование электрических зарядов, а также принципы их взаимодействия.

И вот теперь мы подошли к вопросу, что же такое электрический заряд. Ответ был найден учеными далеко не сразу. Существовало множество теорий. И только в конце XIX века физики пришли к окончательному ответу на этот важнейший с точки зрения науки вопрос.

До этого предполагали, что тела заряжаются из-за движения специальной заряженной жидкости: якобы, когда она покидает тело, то оно заряжается отрицательно, а когда попадает в него, то наоборот. По другой теории, внутри тела находилось всегда сразу две жидкости. Если одна из них вытекала, то другая оказывалась в избытке, что и приводило к появлению электрического заряда.

Чтобы разобраться с электрическим зарядом, нам необходимо дать ответ на следующий вопрос: до какой степени можно делить электрический заряд? Чтобы понять суть этого вопроса, рассмотрим следующий эксперимент.

 

Опыт для демонстрации деления электрического заряда

 

 

Возьмём два незаряженных электрометра.

 

Также возьмём стеклянную палочку и потрём её о бумагу. Как мы уже знаем из предыдущих уроков, палочка приобретёт заряд.

Сообщим теперь с помощью наэлектризованной палочки заряд одному из электрометров.

Теперь возьмём металлический стержень (на изолированной ручке) и соединим с помощью него шары обоих электрометров. Как мы уже знаем, в результате заряд разделится между электрометрами.

Снимем заряд со второго электрометра (опять же, мы уже знаем, как это делается: достаточно просто прикоснуться к шару электрометра пальцем).

Повторим эксперимент. Ситуация повторится с той лишь разницей, что заряд на первом электрометре уменьшился приблизительно в 2 раза (он перешёл на второй электрометр, откуда мы его «забрали»).

И снова снимем заряд со второго электрометра. И снова заряд на первом электрометре уменьшился практически в 2 раза.

Возникает вопрос, до каких пор мы можем повторять указанные действия? Электрометры не позволяют нам ответить на этот вопрос, так как являются достаточно неточными приборами с большой погрешностью в измерениях.

Как же поступили физики в этой ситуации?

Ответ на поставленный вопрос практически одновременно и независимо друг от друга дали два учёных – американский физик Р. Э. Милликен (рис. 1) и русский физик А. Ф. Иоффе (рис. 2), поэтому их опыты так и называются: опыты Иоффе-Милликена.

Рис. 1. Р. Э. Милликен (Источник)	Рис. 2. А. Ф. Иоффе (Источник)

 

Масса и заряд электрона

 

 

Иоффе и Милликен независимо друг от друга с помощью определённых приборов сумели определить заряд электрона – мельчайшей частицы, до которой можно делить электрический заряд.

 

Милликену, в частности, удалось определить и массу этой элементарной частицы.

В конце XIX века благодаря исследованию ядерных превращений удалось открыть частицу – электрон. Такое название она получила вследствие того, что обладает минимальным электрическим зарядом.

В результате опытов Иоффе-Милликена стало известно, что масса электрона равна , а его заряд (который условились считать отрицательным) равен

 . Обозначается это так:

;

.

Это характеристики самой маленькой частицы, обладающей электрическим зарядом. До более мелких значений электрический заряд разделить не удалось. Поэтому заряд электрона – минимальный электрический заряд. Все остальные заряды кратны заряду электрона (то есть делятся на него без остатка). Это означает, что, к примеру, заряд не может быть равен .

 

Кулон, закон Кулона

 

 

В качестве обозначения единицы заряда мы указали «Кл» – Кулон. Названа эта единица измерения в честь французского учёного Шарля Кулона (рис. 3), который вывел закон о взаимодействии электрических зарядов. Кулон показал, что чем больше расстояние между зарядами, тем меньше сила их взаимодействия, а чем больше по модулю величины зарядов, тем эта сила больше.

 

Рис. 3. Шарль Кулон (Источник)

Отметим немаловажный факт: и заряд, и масса электрона крайне малые величины (сравнительно, конечно же).

Важно также помнить, что электрический заряд не существует отдельно от вещества. Если нет частицы – нет и заряда. Обратная ситуация возможна: частица может быть незаряженной, то есть существовать без заряда, а вот заряд без частицы – никогда.

Следующий шаг в изучении электрических зарядов состоял в том, чтобы понять, как расположены электрические заряды внутри вещества. Мы знаем, что все тела состоят из атомов и молекул. Из этого можно сделать вывод, что электрон каким-то образом связан с атомом.

Существовало много теорий о том, что же такое атом. Одни учёные считали, что он напоминает булку с изюмом (рис. 4).

      

Рис. 4. Модель атома Томсона (Источник) (Источник)

То есть, положительный заряд – это сама булка, а изюм – это электроны. Поэтому атом заряда не имеет (как и должно быть, ведь если вещество не наэлектризовано, то оно заряда не имеет).

Другие учёные считали, что атом напоминает орех: есть скорлупа, внутри которой находятся положительные и отрицательные заряженные частицы (рис. 5).

Рис. 5. Иллюстрация к модели атома в виде ореха (Источник)

 

Различные теории строения атома; планетарная модель строения атома Резерфорда

 

 

Вообще, существовало множество теорий, каждая из которых объясняла те или иные известные на тот момент свойства атома.

 

Наконец, английский учёный Эрнест Резерфорд (Рис. 6) провёл опыт, который позволил установить, как же всё-таки устроен атом.

Рис. 6. Э. Резерфорд (Источник)

С помощью уже открытых тогда свойств радиоактивности ему удалось определить, что атом – некое подобие планетарной системы. Как мы знаем, в центре Солнечной системы находится Солнце, вокруг которого по орбитам вращаются планеты. Такую же модель Резерфорд предложил для атома (рис. 7).

В центре атома расположено массивное, положительно заряженное ядро, а вокруг ядра по своим орбитам движутся электроны. При этом скорость движения электронов очень большая.

В целом, из опытов следовало, что атом электронейтрален, а всё изменение заряда тела обеспечивается движением электронов. То есть если в наших опытах тела приобретали заряд, то это связано не с положительно заряженным ядром, а с движением отрицательно заряженных электронов. Если электроны от тела «уходят», то тело заряжается положительно (так как «ушли» отрицательно), а если, наоборот, электроны к телу «приходят», то тело заряжается отрицательно.

Рис. 7. Модель атома Резерфорда (Источник)

 

Строение атома гелия и водорода

 

 

Рассмотрим схему строения атома, которую предложил Резерфорд, более подробно на примере атомов гелия и водорода.

 

1. Схема строения атома гелия

Атом гелия состоит из ядра, в котором находятся 2 положительно заряженные частицы (протоны) и 2 нейтрально заряженные частицы (нейтроны), заряд нейтронов равен 0 (рис. 8). Вокруг атома движутся по своим орбитам 2 электрона.

В целом заряд атома равен 0.

Если мы от этого атома один из электронов удалим, то атом станет положительно заряженным ионом. Если же наоборот – добавить электрон, то получим отрицательно заряженный ион.

Рис. 8. Атом гелия (Источник)

2. Схема строения атома водорода

Водород – самый простой по своему строению элемент. Ядро состоит всего из одного протона, а вокруг ядра вращается один электрон. Атом водорода также в целом электронейтрален (рис. 9).

Рис. 9. Атом водорода (Источник)

 

Выводы

 

 

Говоря, что тело (вещество) не имеет заряда, мы не имеем в виду, что внутри тела (вещества) нет электронов. Они есть, но их заряд компенсируется положительно заряженными частицами. Если тело приобретает заряд, то это означает, что к телу «пришли» или «ушли» электроны.

 

Об опытах Резерфорда мы будем более подробно говорить в старшей школе. Сам Резерфорд считал, что эксперименты должны быть простыми, чёткими и понятными каждому.

Однако объяснить строение атома достаточно сложно. В частности, нам предстоит ответить на непростой вопрос: почему отрицательно заряженные электроны не притягиваются к положительно заряженным протонам ядра и не падают на ядро.

На следующем уроке мы познакомимся с объяснением некоторых электрических явлений.

                       

Список литературы

1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» (Источник)
2. Уроки (Источник)

 

Домашнее задание

1. П. 29–30, вопросы 1–4 – стр. 68, вопросы 1–5 – стр. 69, упр. 11. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
2. В ядре атома натрия 11 протонов. Сколько электронов обращается вокруг ядра? Во что превратится атом натрия, если он потеряет один электрон?
3. Что имеет большую массу: атом лития или положительный ион лития? Атом хлора или отрицательный ион хлора?
4. Во что превратится атом натрия, если «убрать» из его ядра один протон, не изменяя количества электронов?

 

Электрический заряд, теория и примеры задач

Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Главная Справочник Физика Электрический заряд

Определение и общие сведения об электрическом заряде

Обозначается электрический заряд буквой q. Существует всего два типа электрических зарядов: положительные и отрицательные. Заряды одного знака отталкиваются друг от друга, а разноименные заряды притягиваются.

Американский ученый Р. Милликен экспериментально показал, что электрический заряд является дискретной величиной. Это означает, что заряд любого тела является, целым кратным элементарному заряду. Элементарным электрическим зарядом считают заряд электрона ( Кл).

Все тела в природе могут приобретать электрический заряд. Это происходит разными способами: соприкосновением, при помощи электростатической индукции и другими способами. Любой процесс получения заряда можно свести к разделению зарядов. При этом на одном из тел возникает избыток положительных зарядов, на другом образуется избыток отрицательного заряда. Общая сумма зарядов, которую имеют при этом тела, не изменяется, заряды просто перераспределяются.

Единицей измерения электрического заряда в международной системе единиц (СИ) является кулон (Кл). Это неосновная единица системы СИ. Кулон определен через единицу силы тока. Одним кулоном называют электрический заряд, который проходит сквозь поперечное сечение проводника, при наличии в нем силы тока, равной одному амперу за одну секунду:

   

Электрический заряд. Закон сохранения заряда

Закон сохранения заряда является фундаментальным законом природы. Его смысл заключается в том, что в любой замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов не изменяется при прохождении любых процессов внутри этой системы.

Электрический заряд не зависит от выбора системы отсчета, не зависит от того покоится ли он или движется. То есть говорят, что электрический заряд является релятивистски инвариантной величиной.

Концентрация свободных зарядов в веществе определяет, к какому виду вещество относят: к проводникам, диэлектрикам или полупроводникам.

Закон Кулона

Законом Кулона в электростатике называют закон взаимодействия неподвижных точечных зарядов. Закон установлен Ш. Кулоном в 1785 г.

Точечным называют заряд, который имеется на теле, размерами которого можно пренебречь, в сравнении с расстояниями до других тел, обладающих зарядом, и с которыми он взаимодействует. Точечный заряд – это физическая абстракция.

Формулировка закона Кулона:

   

– сила, с которой заряд действует на заряд – радиус-вектор, который соединяет и ; r- расстояние между рассматриваемыми зарядами (модуль вектора ). При этом на заряд со стороны заряда действует сила равная по модулю силе , но противоположная по направлению; – электрическая постоянная; – диэлектрическая проницаемость вещества в котором находятся рассматриваемые заряды. Закон в виде (1) записан для системы СИ.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Электрический заряд | Свойства, примеры, единицы измерения и факты

Эксперимент Милликена с каплей масла

См. все СМИ

Ключевые люди:

Джордж Джонстон Стоуни Шарль Франсуа де Систерне Дю Фэй

Похожие темы:

Кулоновская сила сохранение заряда космический заряд точечный заряд передача заряда

См. все связанное содержимое →

электрический заряд , основное свойство материи, переносимой некоторыми элементарными частицами, которое определяет, как на частицы воздействует электрическое или магнитное поле. Электрический заряд, который может быть положительным или отрицательным, возникает в дискретных натуральных единицах и не создается и не уничтожается.

Электрические заряды бывают двух основных типов: положительные и отрицательные. Два объекта с избытком одного типа заряда оказывают друг на друга силу отталкивания, когда находятся относительно близко друг к другу. Два объекта с избытком противоположных зарядов, один положительно заряженный, а другой отрицательно заряженный, притягиваются друг к другу, когда находятся относительно близко.

( См. Кулоновская сила.)

Викторина «Британника»

Электричество: короткие замыкания и постоянные токи

В чем разница между электрическим проводником и изолятором? Кто изобрел аккумулятор? Почувствуйте, как ваши клетки горят, пока вы перезаряжаете свою умственную батарею, отвечая на вопросы этой викторины.

Многие фундаментальные или субатомные частицы материи обладают свойством электрического заряда. Например, у электронов отрицательный заряд, у протонов положительный заряд, а у нейтронов нулевой заряд. Экспериментально установлено, что отрицательный заряд каждого электрона имеет одинаковую величину, которая также равна положительному заряду каждого протона. Таким образом, заряд существует в натуральных единицах, равных заряду электрона или протона, фундаментальной физической константе. Впервые было проведено прямое и убедительное измерение заряда электрона как естественной единицы электрического заряда (19).09) в эксперименте Милликена с каплей масла.

Атомы вещества электрически нейтральны, потому что их ядра содержат столько же протонов, сколько электронов, окружающих ядра. Электрический ток и заряженные объекты связаны с выделением части отрицательного заряда нейтральных атомов. Ток в металлических проводах состоит из дрейфа электронов, один или два из которых от каждого атома связаны более слабо, чем остальные. Некоторые из атомов в поверхностном слое стеклянного стержня, положительно заряженные при натирании его шелковой тканью, потеряли электроны, оставив чистый положительный заряд из-за ненейтрализованных протонов их ядер. Отрицательно заряженный объект имеет избыток электронов на своей поверхности.

Электрический заряд сохраняется: в любой изолированной системе, в любой химической или ядерной реакции суммарный электрический заряд постоянен. Алгебраическая сумма основных зарядов остается неизменной. ( См. сохранение заряда.)

Единицей электрического заряда в системах метр-килограмм-секунда и СИ является кулон, который определяется как количество электрического заряда, протекающего через поперечное сечение проводника в электрической цепи.

в течение каждой секунды при силе тока в один ампер. Один кулон состоит из 6,24 × 10 ¹⁸ натуральные единицы электрического заряда, такие как отдельные электроны или протоны. Согласно определению ампера, сам электрон имеет отрицательный заряд 1,602176634 × 10 ⁻¹⁹ кулона.

Электрохимическая единица заряда, фарадей, полезна при описании реакций электролиза, например, при гальванике металлов. Один фарадей равен 96485,332123 кулона, заряду моля электронов (то есть числу Авогадро, 6,02214076 × 10

23 электронов).

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Эриком Грегерсеном.

Электрический заряд Определение и значение

• Основные определения
• Викторина
• Примеры
• Британский
• Научный

Показывает уровень сложности слова.

Сохрани это слово!

Показывает уровень оценки в зависимости от сложности слова.

---

сущ. Физика.

одно из основных свойств элементарных частиц материи, порождающее все электрические и магнитные силы и взаимодействия. Двум видам зарядов присваиваются отрицательные и положительные алгебраические знаки: измеряются в кулонах.

ВИКТОРИНА

ВЫ ПРОЙДЕТЕ ЭТИ ГРАММАТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИЛИ НАТЯНУТСЯ?

Плавно переходите к этим распространенным грамматическим ошибкам, которые ставят многих людей в тупик. Удачи!

Вопрос 1 из 7

Заполните пропуск: Я не могу понять, что _____ подарил мне этот подарок.

Также называется зарядкой, электричеством.

Слова рядом электрический заряд

электрическое одеяло, электрический синий, электрический сом, электрическая ячейка, электрический стул, электрический заряд, электрическая цепь, электрическая постоянная, электрический ток, электрический дипольный момент, электрический разряд

Dictionary.

com Unabridged Основано на словаре Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc., 2022 г.

Как использовать электрический заряд в предложении

• Это слово относится к материалу, который производит электрический заряд, когда его сгибают или сжимают.

  Ученые говорят: пьезоэлектрический|Бетани Брукшир|1 февраля 2021 г.|Новости науки для студентов

• При нажатии, раздавливании или скручивании таких материалов образуется электрический заряд.

  Прощай батарейки? Зарядите телефон тканью или маяк звуком|Кэтрин Хьюлик|6 января 2021 г.|Новости науки для студентов

• Нейтрино — почти безмассовые субатомные частицы без электрического заряда.

  Читатели спрашивают о жизни на Венере и космических лучах высокой энергии|Сотрудники научных новостей|29 ноября 2020 г.|Новости науки

• Если темная материя еще легче или слепа к электрическому заряду, она может не высвободить электрон .

  Поиски темной материи стремительно расширяются|Чарли Вуд|23 ноября 2020 г. |Журнал Quanta

• Например, они могут нести различное количество электрического заряда.

  Что такое частица?|Натали Волховер|12 ноября 2020 г.|Журнал Quanta

• Это факт, зафиксированный врачом скорой помощи на дознании.

  Папа Гарри и «убийство» Дианы: королевские слухи в новой пьесе|Том Сайкс|4 января 2015 г.|DAILY BEAST как Социальное обеспечение.

  Стив Скализ показывает, что между Конфедерацией и Южным существует тонкая грань|Ллойд Грин|2 января 2015 г.|DAILY BEAST

• Дополнительная плата за доступ к Wi-Fi в отеле не только эксплуататорская, но и становится все более неуместной.

  Как ‘этичная’ сеть отелей Marriott Gouge обижает гостей во имя безопасности Wi-Fi|Кайл Чайка|31 декабря 2014 г.|DAILY BEAST

• Это было очень резко и неожиданно услышать от любого чиновника, отвечающего за авиацию. стихийное бедствие.

  Плохая погода сбила AirAsia 8501?|Клайв Ирвинг|29 декабря 2014|DAILY BEAST

• В чаше электрического миксера взбейте сливочное масло и коричневый сахар до легкой и воздушной массы.

  Приготовьте липкий ирисовый пудинг Карлы Холл «The Chew’s»|Карла Холл|28 декабря 2014|DAILY BEAST

• Он многословен в своих заявлениях, что они «поставят гайки» на Олли по обвинению в даче ложных показаний.

  Бондбой|Джордж У. (Джордж Вашингтон) Огден

• Губы матери не могли закончить обвинение, которое она собиралась возложить на своего невинного ребенка.

  The Pastor’s Fire-side Vol. 3 из 4|Джейн Портер

• Было время, когда Аристид Пужоль, управляя автомобилем, весело несся по дорогам Франции.

  Веселые приключения Аристида Пужоля|Уильям Дж. Локк

• Людовик был поражен этим обвинением не меньше, чем императрица сообщением, вызвавшим его.

  The Pastor’s Fire-side Vol. 3 из 4|Джейн Портер

• Графиня достала из футляра, лежавшего рядом с ней на диване, прекрасную миниатюру и подарила своей юной подопечной.

  The Pastor’s Fire-side Vol. 3 of 4|Jane Porter

Определения слова «электрический заряд» в Британском словаре

электрический заряд

---

существительное

другое название слова «заряд» (по умолч. 25)

Collins English Dictionary — Complete 201 Edition © William Collins Sons & Co. Ltd. 1979, 1986 © HarperCollins Publishers 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012

Научные определения электрического заряда все известное дело. Частицы с электрическим зарядом взаимодействуют друг с другом посредством электромагнитной силы, создавая электрические поля, а когда они находятся в движении, магнитные поля. Электрические поля имеют тенденцию вызывать силу отталкивания между частицами с зарядами одного знака и силу притяжения между зарядами противоположного знака. Электрон определяется как имеющий электрический заряд -1; протоны в атомном ядре имеют заряд +1, а нейтроны имеют заряд 0,

Пристальный взгляд

Электрический заряд — основное свойство элементарных частиц материи. Например, протоны в атоме имеют положительный заряд, электроны — отрицательный, а нейтроны — нулевой. В обычном атоме количество протонов равно количеству электронов, поэтому атом обычно не имеет общего электрического заряда.