Электродинамика

I уровень. Познакомимся с параграфом

Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда.

INCLUDEPICTURE "https://festival.1september.ru/articles/210915/pic1.jpg" \* MERGEFORMATINET

Положительные – такие же, как на стекле, потертом о шелк

Отрицательные- такие же, как на янтаре ( эбоните), потертом о мех или шерсть.

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 Стержень со стрелкой изолирован от металлического корпуса. При соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра, электрические заряды одного знака распределяются по стержню и стрелке. Силы электрического отталкивания вызывают поворот стрелки на некоторый угол, по которому можно судить о заряде, переданном стержню электрометра.

Электрометр является достаточно грубым прибором. Электрометр позволяет определить, заряжено тело или нет. Для это необходимо поднести тело к шару(1), и в случае если тело заряжено стрелка отклонится. Электрометр позволяет только оценить величину заряда, т.е. сказать у одного тела заряд больше, чем у другого. С помощью электрометра нельзя определить наличие маленького заряда, т.к. при малом заряде, силы отталкивания, одноименных зарядов, будет недостаточно для отклонения стрелки.

Почему стрелка возвращается в исходное положение, при отсутствии заряда? Точка подвеса стрелки находится выше центра тяжести, поэтому стрелка будет стремится принять вертикальное положение.

1 - полый, проводящий шар 2 - металлический стержень 3 - металлический корпус 4 - пластмассовая пробка, вставленная в корпус 5 - стекло, закрывающие корпус с двух сторон 6 - металлическая стрелка 7 - непроводящая подставка

Наэлектризовать тело (т.е. передать ему электрический заряд) можно несколькими способами:

1. 
   Трением (соприкосновением, ударом).
   
2. 
   Влиянием (наведением).
   

– Этот вид электризации, происходящий в результате воздействия внешнего электрического поля на вещество, в результате которого, происходит перераспределение электрического заряда. Поднесем положительно заряженную палочку к электрометру (заряд которого равен нулю), но касаться электрометра не будем. Стрелка электрометра отклонится. Почему это происходит, ведь мы не касаемся электрометра? Воздух является хорошим диэлектриком и заряд не мог перетечь с палочки на электрометр.

Поскольку стрелка, стержень и пар электрометра являются проводниками, в них присутствуют свободные отрицательно заряженные частицы - электроны. Когда мы подносим положительный заряд к шару, свободные электроны будут притягиваться к этому заряду и перемещаться на более близкое расстояние к заряду, в результате чего в шаре окажется избыточный отрицательный заряд. В нижней же части электрометра, т.е. в стрелке и нижней части стержня, будет избыточный положительный заряд. Одноименные заряды будут отталкиваться и стрелка отклонится.

Если палочку с положительным зарядом убрать, то электрометр снова покажет нулевой заряд. Т.е. в результате взаимодействия электрического поля положительно заряженной палочки, внутри электрометра произошло перераспределение заряда и суммарный заряд остался исходным (равным нулю).

3. 
   Облучением (влияние света).
   
4. 
   Химическим воздействием.
   

Одним из фундаментальных законов природы является экспериментально установленный закон сохранения электрического заряда.

В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной: q₁ + q₂ + q₃ + ... +q_n = const.

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

Нигде и никогда в природе не возникает и не исчезает электрический заряд одного знака.
Появление положительного электрического заряда + q всегда сопровождается появлением равного по абсолютному значению отрицательного электрического заряда - q. Ни положительный, ни отрицательный заряд не могут исчезнуть в отдельности один от другого, они могут лишь взаимно нейтрализовать друг друга, если равны по абсолютному значению.

При соприкосновении двух разноименно заряженных тел обычно электрические заряды не исчезают бесследно, а избыточное число электронов переходит с отрицательно заряженного тела к телу, у которого часть атомов имела не полный комплект электронов на своих оболочках. 
Особый случай представляет встреча заряженных античастиц, например электрона и позитрона. В этом случае положительный и отрицательный электрические заряды действительно исчезают, но в полном соответствии с законом сохранения электрического заряда, так как алгебраическая сумма зарядов электрона и позитрона равна нулю.

II уровень. Попытайтесь ответить на вопросы

1. а) Почему расходятся листочки элек­троскопа, если его головки коснуться заряженным телом?

б) Как заряжена палочка? Пунктиром показано первоначальное положение листочков. (См. рис. 1)

в) Правильно ли выражение: «При трении создаются заряды»? Почему?

2. а) Почему при быстром перематывании пленки на магнитофоне она приобретает способность «прилипать» к различным предметам?

б) Что можно сказать о зарядах шари­ка и палочки? (См. рис.2)

в) Что надо сделать, чтобы наэлектри­зовать металлический предмет, держа его в руке?

3. а) Для чего к корпусу автоцистерны, предназна­ченной для перевозки бензина, прикреплена массивная цепь, несколько звеньев которой во­лочатся по земле?

б) Определите знаки зарядов у шарика и листочков электроскопа. (См. Рис. 3)

в) Будет ли обнаружен на электроскопе заряд, если его шарик потереть на­электризованной эбонитовой палоч­кой?

4. а) Почему мельчайшие капельки одеколона, раз­брызгиваемого пульверизатором, оказываются наэлектризованными?

б) Каким зарядом был заряжен электро­скоп? Пунктиром показано первона­чальное положение листочков. (См. рис.4)

5. а)Два одинаковых металлических шарика зарядили одноименными зарядами +q и +4q, привели в соприкосновение, а потом развели. Чему стал равен заряд каждого шарика? б) Если ножовкой распилить лист какого-нибудь полимера, то опилки прилипнут к ножовке, к столу, на котором укреплена обрабатываемая деталь, и к другим предметам. Чем это объяснить?

6. а) Два одинаковых металлических шарика, имеющие заряды q₁ = -6 • 10^-8 Кл и q₂= +15 • 10^-8 Кл, привели в соприкосновение, а затем раздвинули. Определите заряд каждого шарика после соприкосновения. б) Почему нити прилипают к гребням чесальных машин и при этом часто путаются и рвутся?

III уровень

1. Сколько электронов содержится в капле воды массой 0, 03 г? (N= 10²²)