Тема 2 Явление электризации тел

2.1 Описание физического явления электризации тел.

Вещества, из которых состоит окружающий нас мир, слагаются из простых элементов – атомов. Каждый атом состоит из ядра, вокруг которого по орбитам вращаются электроны. Ядро находится в центре атома и заряжено положительно, оно состоит из протонов (имеют положительный заряд) и нейтронов (не имеют заряда). Электроны заряжены отрицательно и движутся на большом расстоянии от ядра (если представить себе атом размером с 10-копеечную монету, то расстояние между ядром и ближайшими электронами будет равно 1 км).

В обычном состоянии все тела электрически нейтральны, то есть число электронов в любом теле равно числу протонов в нём, поэтому сумма всех отрицательных зарядов в теле равна сумме всех положите­льных зарядов. При плотном сопри­косновении двух тел (если расстояние между телами примерно равно расстоянию между атомами или молекулами тела) электроны, входящие в состав атомов одного тела, могут переходить к атомам другого тела вследствие того, что энергия связи их с ядром в атомах различных химических элементов может быть неодинаковой. В результате одно тело теряет некоторое количество электронов и заряжается по­ложительно, а другое тело получает эти электроны и заряжается отрицательно.

В том, что заряды бывают двух видов – положительные и отрицательные, можно убедиться на опыте.

Подвесим на нитях два шарика одинаковой массы из одинакового вещества на небольшом расстоянии друг от друга (рис.2.1).

Эти шарики электрически нейтральны, то есть сумма их положительных зарядов равна сумме отрицательных. Шарики под действием силы тяжести будут притягиваться к земле. Поэтому нити, на которых подвешены шарики, будут параллельны друг другу.

Возьмём эбонитовую палочку и потрём её о мех. Она приобретёт заряд. Назовём его отрицательным и обозначим знаком «–» (минус).

Прикоснувшись заряженной эбонитовой палочкой поочерёдно к каждому шарику, мы зарядим их отрицательным зарядом. В этом случае мы увидим, что шарики будут расходиться, то есть между ними возникнет сила отталкивания (рис.2.2).

Если эбонитовую палочку потереть о мех, то есть зарядить её отрицательно, и прикоснуться теперь только к одному шарику (например, к левому), то он зарядится отрицательно, а другой шарик будет электрически нейтральным.

Возьмём теперь стеклянную палочку и потрём её о шёлк. Она также приобретёт заряд. Прикоснёмся стеклянной заряженной палочкой ко второму шарику (к правому) и сообщим ему такой вид заряда, что и у стеклянной палочки. В этом случае мы увидим, что шарики будут сходиться, то есть между ними возникнет сила притягивания (рис.2.3)

Это значит, что второй шарик заряжен зарядом противоположного знака, то есть положительным. Обозначим его знаком «+» (плюс).

Таким образом, мы на опыте убедились в том, что заряды бывают двух видов – отрицательные и положительные. Отрицательно заряжены электроны, а положительно заряжены протоны.

Следовательно, электризация тела заключается в потере или приобретении телом некоторого количества электронов. Электрические заряды не создаются и не исчезают, они только могут пере­ходить от одного тела к другому.

Введём понятие точечного заряда, под которым будем понимать заряженное тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь. Поэтому реа­льное тело с совокупностью огромного количества элементарных зарядов (рис.2.4) можно условно заменить точкой с зарядом (рис.2.5), который равен сумме элементарных зарядов этого тела (по аналогии с материальной точкой в механике).

2.2 Физические величины, характеризующие явление электризации тел

Заряд

Таким образом, даём общую характеристику физической величине – заряду.

Введена для характеристики свойств заряженных тел.

Буквенное обозначение – q.

Единица – Кл (кулон).

Величина – скалярная.

Определяется – расчётом или измерением с помощью электроскопа.

2.3 Закон сохранения электрических зарядов.

Он состоит в том, что алгебраичес­кая сумма зарядов системы не изменяется со временем.

2.4 Математическая запись закона сохранения электрических зарядов

Она выглядит так:

q1 + q2 + … + qn = const,

(2.1)

где q₁, q₂, …, q_n – заряды, Кл.

2.5 Применение явления электризации тел

Пример 2.1 В замкнутой системе имеются два тела. Первое тело имеет заряд +0,1 Кл. Второе тело нейтрально. В результате взаимодействия этих тел второе тело отдало первому заряд –0,1 Кл. Как зарядились тела? Проверьте закон сохранения заряда.

Решение.

До взаимодействия закон сохранения заряда запишется так:

q₁ + q₂ = const;

0,1 + 0 = 0,1.

После взаимодействия первое тело стало нейтральным, а второе тело приобрело заряд +0,1 Кл. Поэтому после взаимодействия закон сохранения заряда запишется так:

q₁ + q₂ = const;

0 + 0,1 = 0,1.

Таблица 2.1

Номер вопроса, задания	Вопросы, задания	Номер правильного ответа
	Что является самым простым элементов вещества?
	Из каких частиц состоит атом?
	Какой заряд имеют протоны?
	Какой заряд имеют электроны?
	Когда тело является электрически нейтральным?
	Что означает то, что тело заряжено отрицательно?
	Что означает то, что тело заряжено положительно?
	В чём состоит суть явления электризации тел?
	Каким зарядом обладает эбонитовая палочка, потёртая о мех?
	Каким зарядом обладает стеклянная палочка, потёртая о шёлк?
	Как взаимодействуют тела, заряженные зарядами одного вида?
	Как взаимодействуют тела, заряженные зарядами разного вида?

Sнечёт. – Sчёт. = 2.

Таблица 2.1а

Номер правильного ответа	Правильный ответ
1	Отталкиваются.
2	В приобретении или потере телом электронов.
3	Если количество протонов равно количеству электронов.
4	Из нейтронов, протонов и электронов.
5	Положительным.
6	Притягиваются.
7	Отрицательным.
8	Атом.
9	Положительный.
10	Отрицательный.
11	У него электронов больше, чем протонов.
12	У него электронов меньше, чем протонов.