1.4. Электрические заряды и их взаимодействие.

Общее количество избыточных или недостаточных электронов, содержащееся в теле опре-деляет величину электрического заряда.

Электрические заряды обозначаются Q или q и измеряются в кулонах [Кл].

Прим. Заряд одного электрона очень маленький - q (е^-) = - 1,6*10^-19 Кл. Чтобы накопить заряд Q =1 Кл требуется избыток или недостаток 6,3*10¹⁸электронов

Разноименные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются.

1.5. Электрическое поле.

Электрическое поле – это особый вид материи, который образуется:

1. вокруг электрических зарядов или заряженных тел;

2. при изменении магнитного поля.

Свойства электрического поля:

• Электрическое поле обладает энергией, за счет которой способно перемещать другие электрически заряженные частицы и тела;

• Электрическое поле не имеет ни запаха, не цвета, поэтому условно обозначается электрическими силовыми линиями. Электрические силовые линии всегда проводятся перпендикулярно к поверхности заряженного тела и всегда направлены в ту сторону, куда будет двигаться свободная положительно заряженная частица, помещенная в данное электрическое поле.

Изображение электрических полей:

1. Вокруг одиночных положительных и 2. Вокруг разноименных зарядов

отрицательных зарядов

3. Двух одноименных зарядов 4. Двух параллельных и разноименно

заряженных пластин

*Металлы любой толщины (даже металлическая сеть) не пропускают (экранируют) электри-ческое поле.

1.6. Характеристики электрического поля.

Потенциал φ (фи), [В, V] (вольт) – характеризует энергию поля в данной точке, т.е. работу по перемещению единичного заряда из данной точки в бесконечность.

Физический смысл имеет не сам потенциал, а разность потенциалов, которую называют напряжением.

Напряжение U = φ1 – φ2, [В, V] (вольт) – это разность потенциалов между двумя точками электрического поля. Если в двух точках электрические заряды различаются (неважно по знаку или по величине), значит, между этими точками имеется разность потенциалов. В электрических цепях постоянного тока принято точку с большим потенциалом обозначать «+», а точку с меньшим «–».

Прим. Напряжение между двумя точками U =1В характеризует энергию (работу) в 1 Дж (Джоуль), затрачиваемую на перемещение заряда между этими точками в 1 Кл, т.е. U=А/Q.

1.7. Электрический ток.

Электрический ток – это направленное и упорядоченное движение заряженных частиц (в металлах - электронов, а в жидкостях и газах - положительных и отрицательных ионов) под действием сил электрического поля, т.е. между точками с разными потенциалами.

Электрическое поле (ток) распространяется мгновенно, со скоростью 300000 км/сек (скорость света), хотя сами свободные электроны двигаются со скоростью от нескольких мм до нескольких см в секунду.

Атомы металлов находятся в узлах кристаллической решетки и лишь немного колеблются вокруг положения равновесия (размах колебаний зависит от температуры нагрева металла, при температуре плавления размах колебаний настолько велик, что разрушается кристаллическая решетка и металл из твердого состояния переходит в жидкое). Часть электронов в металлах (на внешней орбите за счет малого их числа (1-3)) слабо связаны с ядрами атомов и хаотично перемещаются от одного ядра к другому, поэтому они называются свободными электронами.

Если металлический проводник поместить в зону действия электрического поля (т.е., приложить напряжение к концам проводника), то свободные электроны будут направленно и упорядоченно двигаться к «плюсу», создавая электрический ток. Но направление тока принято указывать в ту сторону, куда двигались бы положительные заряды, т.е обычно от «плюса» к «минусу». Ток обозначается буквой I (постоянный) или i (непостоянный) и измеряется в амперах (А). При очень малых или больших значениях соответственно 1 мА = 0,001 А (миллиампер), 1 кА = 1000 А (килоампер)

За направление электрического тока в металлах принимается направление, противо-положное движению свободных электронов.