08-г. Закон сохранения электрического заряда

§ 08-г. Закон сохранения электрического заряда

Ещё раз обратимся к опытам, описанным в предыдущих параграфах. Обратили ли вы внимание, что заряды всегда возникают и исчезают парами? Например, равные по модулю и противоположные по знаку заряды возникают одновременно на шерсти и эбоните, на шёлке и стекле (см. § 8-б). В опыте по электризации индукцией аналогично: шары приобретали равные по модулю и противоположные по знаку заряды также одновременно (см. § 8-в).

Повторим опыт по электризации индукцией иначе. Сначала те же шары по-прежнему не заряжены (д). Поднесём заряженную палочку (е), затем уберем её и лишь после этого раздвинем шары (ж). В итоге шары окажутся незаряженными (з). Объясним этот опыт.

Второй вариант проведения опыта по электизации шаров индукцией. Сначала соприкасающиеся металлические шары не заряжены. К ним подносят положительно заряженную стеклянную палочку. При этом ближний к палочке шар заряжается отрицательно, а второй — положительно. Палочку убирают и шары раздвигают. Они вновь становятся незаряженными.

Когда мы поднесли положительно заряженную палочку (е), шары приобрели разноимённые заряды, так как часть электронного газа правого шара переместилась в левый шар, придав ему отрицательный заряд. Одновременно на правом шаре возник недостаток электронов, поэтому шар зарядился положительно. Когда палочку убрали, отрицательно заряженный электронный газ вернулся в правый шар, нейтрализовав заряд его ионов (ж). Это значит, что алгебраическая сумма зарядов в каждом шаре превратилась в ноль — оба шара вновь стали незаряженными. Такими они и остаются после раздвигания (з).

При приближении заряженной палочки электронный газ «перетекает» на левый шар. При этом оба шара заряжаются. При удалении палочки электронный газ возвращается на прежние места, и шары остаются не заряженными.

Подобными и многими другими опытами доказано, что при любых явлениях, связанных с возникновением и переходом зарядов от одних тел к другим, алгебраическая сумма зарядов участвующих в этом тел всегда остаётся постоянной — гласит закон сохранения электрического заряда. Примечание: алгебраическая сумма зарядов, всегда оставаясь постоянной, не обязана быть равной нулю (например, если шар или шары до электризации их индукцией уже имели заряд или заряды).

В физике установлено, что электрический заряд любого тела вне зависимости от знака заряда поддаётся делению на части. Убедимся в этом на опыте с электроскопами (см. рисунок).

Зарядим палочкой левый электроскоп (а). Затем соединим его со вторым электроскопом металлической проволокой (б). Мы увидим, что заряд распределится между приборами, и лепестки левого немного «опадут», а лепестки правого немного «поднимутся». Уберём проволоку и коснёмся правого электроскопа рукой (в). Заряд перейдёт по руке внутрь нашего тела, и лепестки правого электроскопа полностью «опадут».

Часть заряда левого электроскопа можно передать правому электроскопу, используя металлическую проволоку. Касание правого электроскопа рукой необходимо, чтобы его заряд перешёл внутрь нашего тела, и электроскоп остался незаряженным.

Так можно поступать много раз: заряд левого электроскопа будет делиться на всё более мелкие части. Важно: проволоку необходимо брать не рукой, а предметом из вещества-диэлектрика (см. § 8-в). Иначе весь заряд левого электроскопа сразу перейдёт по проволоке внутрь нашего тела, и мы не сможем наблюдать его деление на части при переходе на правый электроскоп.

Опытами американского учёного Р.Милликена и российского учёного А.Ф.Иоффе установлено, что заряды тел можно делить не бесконечно: в природе существует наименьшая порция электрического заряда — элементарный заряд — модуль заряда электрона или заряд протона:

q_min ≈ 1,6·10^-19 Кл.

Следствие: заряд любого тела складывается из зарядов всех свободных электронов или оставшихся без «электронного партнёра» протонов.

Таким образом, возникновение и исчезновение (нейтрализация) зарядов тел при переходе свободных электронов — частный случай проявления закона сохранения электрического заряда.

Электронно-ионная теория Формулы Физика Теория 8 класс