1 Понятие о строении атома и элементарных электрических зарядах. Значение элементарного заряда. Закон сохранения заряда.

Строение ядра атома:

Ядро имеет положительный заряд. Атом состоит из электронов,(положительно заряженные частицы) - протонов, а также нейтронов(электрически нейтральные частицы).

Строение атома по Резерфорду: В центре атома находится ядро, состоящее из протонов и нейтронов. А вокруг ядра движутся электроны. Число электронов, протонов и нейтронов одинаков, если атом нейтрален.

Наименьшим электрическим зарядом обладает электрон – элементарный электрический заряд.

Обозначение: q_e.

Знак заряда: «–».

Количество: q_e = –1,6021892·10^-19 Кл. Масса: m_e ≈ 9.1 ·10^-31кг.

Закон сохранения заряда: При электризации тел в замкнутой системе сумма электрических зарядов сохраняется: q₁ + q₂ + …+ q_n = const.

2 Взаимодействие зарядов. Закон Кулона.

Существует два рода электрических зарядов: положительные «+» и отрицательные «–».

Взаимодействие электрических зарядов: одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются.

Закон Кулона:

Сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды, пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Она является силой притяжения, если знаки зарядов разные, и силой отталкивания, если эти знаки одинаковы.

Закон Кулона записывается следующим образом:

где  — сила, с которой заряд 1 действует на заряд 2;  — величина зарядов;  — радиус-вектор (вектор, направленный от заряда 1 к заряду 2, и равный, по модулю, расстоянию между зарядами — );  — коэффициент пропорциональности.

3 Электрическое поле. Напряженность поля.

Электрическое поле – это особый вид материи, которая существует вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также возникающее при изменении магнитного поля. Действие поля в каждой точке пространства не одинаково: чем дальше от заряда, тем действие поля слабее.

Напряжённость электрического поля — векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный точечный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда :

.

4 Линии напряженности, поток линий напряженности.

Электрическое поле однозначно определено, если для каждой точки пространства величина (модуль) и направление вектора . Это можно сделать, если в пространстве провести так называемые линии напряженности (силовые линии) электрического поля.

Эт и линии проводятся так, что касательная к линии напряженности совпадает с направлением вектора в данной точке, а «густота» линий отражает величину вектора напряженности . Если в данную точку пространства, где присутствует электрическое поле, поместить единичную площадку т.е. , перпендикулярную силовым линиям, то число линий, пронизывающих данную площадку, численно равно модуль вектора напряженности .

Для точечных зарядов силовые линии представляют собой радиальные прямые. Для положительных зарядов – уходящие от заряда в бесконечность, для отрицательных – приходящие к заряду из бесконечности.

На йдем полное число N, уходящих/приходящих от/к заряда(у). Для этого окружим точечный заряд сферической поверхностью произвольного радиуса r. Тогда:

Таким образом число линий N уходящих от заряда всегда остается постоянным. т.е.

Отсюда и вытекает, что линии напряженности нигде кроме заряда не начинаются и не заканчиваются: для положительного заряда уходят в бесконечность, для отрицательного приходят из бесконечности и заканчиваются на заряде. При этом силовые линии нигде не пересекаются друг с другом. Это свойство линий вектора является общим для всех электростатических полей т.е. полей создаваемых системой неподвижных зарядов.