Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.
- Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.
- Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.
- Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются.
Одним из фундаментальных законов природы является экспериментально установленный закон сохранения электрического заряда.
В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:
|
Закон сохранения электрического заряда утверждает, что в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака.
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.
Точечным зарядом называют заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь.
Закон Кулона. Силы взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:
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.
k = 9•109 Н•м2/Кл2
Элементарный электрический заряд е = 1,6•10-19Кл
Электрическим полем называют вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие электрических зарядов/
Свойства электрического поля:
1) оно материально (обладает импульсом, энергией);
2) порождается электрическим зарядом;
3) обнаруживается по действию на заряд (действует на заряды с некоторой силой).
Напряжённость электри́ческого по́ля — векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы F, действующей на неподвижный точечный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q:
Из этого определения видно, почему напряженность электрического поля иногда называется силовой характеристикой электрического поля.
В случае положительного заряда направление вектора напряженности электростатического поля совпадает с направлением вектора силы, а в случае отрицательного заряда они противоположны.
Единицей напряженности электростатического поля в СИ является 1 Н/Кл.
Если на тело действует несколько сил, то согласно законам механики результирующая сила равна геометрической сумме сил. В этом состоит принцип суперпозиции полей: если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, напряжённости которых Е1, Е2, Е3 и т.д., то результирующая напряжённость поля в этой точке равна:
