Элементарный электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона

Урок № 31-169. Элементарный электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.

Электродинамика — это наука о свойствах и закономерностях поведения особого вида материи — электромагнитного поля, осуществляющего взаимодействие между электрически заряженными телами или частицами.

Электрический заряд – это физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитных взаимодейст­вий.

q –электрический заряд (количество электричества); q= I∙t; [q] – [A∙c] = [K]

В природе существуют 2 знака электрических зарядов”+”и “─”.

Минимальный отрицательный заряд – это заряд электрона, е = 1,6∙10 ^-19 Кл.

Минимальный положительный заряд – заряд протона.

При зарядах одинаковых знаков ча­стицы отталкиваются, а при разных — притягиваются.

К частицам, не имеющим электрического заряда, от­носится нейтрон.

Большинство тел электрически нейтральны, т.к. число электронов равно числу протонов. Если нарушить электрическую нейтральность тел, то они становятся наэлектризованными.

Определить наличие заряда можно с помощью приборов: электроскопа, электрометра

Свойство заряда: заряд способен делиться, но не до бесконечности, неделимый – минимальный заряд.

Закон сохранения электрического заряда

q ₁+ q ₂+ q ₃ +….+ q _n =const

Суммарный заряд электрически изолированной системы не изменяется.

q ₁+ q ₂= q΄₁+ q΄₂

q ₁, q ₂ — заряды до взаимодействия

q΄₁, q΄₂ — заряды после взаимодействия

Электрические заряды не создаются и не исчезают, а только передаются от одного тела к другому или перераспределяются внутри данного тела.

Закон Кулона. Сформулирован в 1785 году франц. физиком Шарлем Кулоном.

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо про­порциональна произведению модулей заряда и обрат­но пропорциональна квадрату расстояния между ни­ми. Эту силу называют кулоновской.

F= k

Если обозначить модули зарядов через

и

где k — коэффициент пропорциональности, численно равный силе взаимодействия единичных зарядов на расстоя­нии, равном единице длины. k = 9∙10 ⁹

k= [k] = [] = 8,85 ∙10 ^-12 Кл²/ Н∙м² — электрическая постоянная

ε- диэлектрическая проницаемость среды. ε =1 для воздуха и вакуума, остальное — см. в таблице.

Закон Кулона в среде: F= k, где — диэлектрическая проницаемость среды.

Силы взаимодействия двух неподвижных точечных заря­женных тел направлены вдоль прямой, соединяющей эти тела.

Один кулон (1 Кл) — это за­ряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение провод­ника при силе тока 1 А.

Задачи.

№ 1. Два заряда по 4∙10 ^-8 Кл, разделенные слюдой толщиной в 1 см, взаимодействуют с силой 1,8∙10 ^-2 Н. Определить диэлектрическую проницаемость слюды.

№ 2. Заряд равный 1,3 ∙10 ^-6 Кл помещен в спирт на расстояние 5 см от другого заряда. Определить значение другого заряда, если притягиваются с силой 0,45 Н. диэлектрическая проницаемость спирта 26.

№ 3. Два электрических заряда находящиеся в керосине притягиваются друг к другу с силой 7,8 Н. с какой силой они будут притягиваться, если их поместить в глицерин на расстояние в два раза меньше, чем в керосине. Диэлектрическая проницаемость керосина равна 2, а глицерина – 39

Экзаменационные вопросы

1. От водяной капли, обладающей электрическим зарядом -2е, отделилась маленькая капля с зарядом +3е. Каким стал электрический заряд оставшейся части капли?

А. -е. Б. -5е. В. +5е. Г. +3е. Д. +е. Е. -3е.

2. Нейтральная капля воды разделилась на две. Первая из них обладает электрическим зарядом + q. Каким зарядом обладает вторая капля?

А. + 2 q. Б. + q. В. 0. Г. – q. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

3. От водяной капли, обладающей электрическим зарядом +2е, отделилась маленькая капля с зарядом -Зе. Каким стал электрический заряд оставшейся части капли?

А. -е. Б. -5е. В. +5е. Г. +3е. Д. +е. Е. -Зе.

4. Шар радиусом 10 см имел положительный электрический заряд +16q, два других таких же шара были не заряжены. Вторым, незаряженным, шаром коснулись сначала заряженного шара, затем третьего незаряженного шара. Затем операцию повторили, коснувшись вновь вторым шаром первого, а затем третьего шара. Какой заряд получил третий шар после этих двух операций?

А. 16q. Б. 12q. В. 8q. Г. 6q. Д. 5q.

5. Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух небольших заряженных шаров при увеличении заряда каждого из них в 2 раза, а расстояние между шарами увеличить в 2 раза?

А. Увеличится в два раза. Б. Не изменится. В. Увеличится в четыре раза. Г. Уменьшится в два раза. Д. Уменьшится в четыре раза.

6. Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных электрических зарядов при уменьшении расстояния между ними в два раза? А. Увеличится в два раза. Б. Увеличится в четыре раза. В. Не изменится.

Г. Уменьшится в четыре раза. Д. Уменьшится в два раза.

7. Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух небольших заряженных шаров при увеличении заряда каждого из них в 2 раза, если расстояние между шарами остаётся неизменным?

А. Увеличится в 2 раза. Б. Не изменится. В. Увеличится в 4 раза. Г. Уменьшится в 2раза. Д. Уменьшится в 4 раза.

8. Какой минимальный по абсолютному значению положительный электрический заряд может быть передан от одного тела другому?

А. е ≈1,6∙10^-19 Кл; Б. 2е ≈3,2∙10^-19 Кл; В.е ≈5,3∙10^-20 Кл; Г.Любой сколь угодно малый.

https://megapost.info/promo/fra/