I. Электростатика

1. Заряд. Закон сохранения электрического заряда

Как фундаментальное понятие, заряд трудно определить.

Электрический заряд – неотъемлемое свойство ряда элементарных частиц, количественная характеристика способности элементарных частиц вступать в электромагнитные взаимодействия.

Попросту, отрицательный заряд - это то, что возникает на эбонитовой палочке, если натереть ее мехом или почесать пластмассовой ручкой голову.

Положительный заряд возникает на стекле, потертом о шелк.

Если поднести потертые предметы к кусочкам бумаги, то бумажки притянутся в результате электростатического взаимодействия – происходит электрострикция через влияние.

Свойства зарядов:

1. Заряд частицы – релятивистский invar.

q=const, т.е. не зависит от скорости ч-цы и одинаков во всех системах отсчета.

2. Электрический заряд квантован.

В свободном состоянии существуют элементарные частицы с зарядом q=. Т.е. любой объект всегда будет иметь дискретный спектр значений зарядаQ=Ne,

где N– любое целое число.

qпротона =e=1,6 Кл > 0 условно.

qэлектрона = -e

В том ,что заряд электрона и протона в точности равны, убеждает существование позитрония - атома с одним электроном и позитроном вместо ядра, который ведет себя как электронейтральная частица.

-e+e= с временем жизни парапозитрония () 1с и ортопозитрония ()с.

Виртуальные частицы кварки, из которых состоят все элементарные частицы адроны, не существуют в свободном состоянии и имеют заряды ()e.

1 Кл =СГСЭ ед. заряда =.

Закон сохранения заряда:

Заряд электрически изолированной системы сохраняется.

Система называется электрически изолированной, если через ее поверхность не могут проникать заряженные частицы.

Не нарушается и в атомной физике.

2. Закон Кулона

Открыт Кулоном в 1785г., за 11 лет до Кулона в 1774г. открыт Кавендишем. Открытие Кавендиша было опубликовано в 1879г Максвеллом, который нашел в архивах рукопись Кавендиша.

Точечный заряд - заряженное тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстояниеммежду зарядами.

Верен закон Кулона на расстояниях от классического радиуса электрона =м до нескольких км с точностью 10^-6, т.к. скорость света в вакууме не зависит от длины волны.

на со стороны

Анализ кулоновской силы:

1) а) одноименные заряды отталкиваются

б) разноименные заряды притягиваются

2) Сила действует по прямой, соединяющей заряды, в силу изотропии пространства.

3) убывает, как и гравитационная сила, но по величине кулоновская сила взаимодействия единичных обьектов гораздо больше гравитационной

k== 9

Силы: трения, упругости, натяжения, давления, химические – все имеют электромагнитную природу.

Вопросы:

1) Как быть с атомами – почему электроны не слипаются с ядрами?

Отв. Виноват принцип неопределенности , т.е. чем меньше ограничивающий движение электрона объем, тем быстрее он движется , и это движение мешает ему еще больше сблизиться с ядром.

2) А почему же сами ядра существуют, а не разлетаются?

Отв. Т.к. существуют ядерные силы, они больше электрических, но убывают резче, поэтому действуют в основном между соседями(протонами р и нейтронами n)неустойчивость больших ядер: достаточно стукнуть медленнымn по ядру U, чтобы оно развалилось, а выделяемая при этом энергия, называемая ядерной, по своей природе является электрической.

3) А как же с электронами? Если бы они представляли собой однородно заряженные шарики, то должны были бы существовать силы, которые удерживают все его части вместе. Может быть, электрон - просто точка и сам на себя не действует?

Отв. Ни классическая теория, ни квантовая не могут объяснить стабильность элементарных частиц.

В. Брюсов: «Кто знает, может электроны –

Миры, где пять материков».

Современный взгляд – теория кварков (их всего 6 штук).