***

Електричний заряд

Електричний заряд – це фізична величина, яка характеризує властивості частинок або тіл вступати в електромагнітні силові взаємодії.

Фундаментальні властивості зарядів частинок.

1.  В природі існує два види електричних зарядів: додатні (позитивні) та від’ємні (негативні).

2. Заряди можуть передаватись ( наприклад, під час контакту ) від одного тіла до іншого. На відміну від маси електричний заряд не є невід’ємною характеристикою тіла. Одне і те ж тіло в різних умовах може мати різний електричний заряд.

3. Однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні – притягуються. В цьому також проявляється принципова відмінність електромагнітних сил від гравітаційних. Гравітаційні сили завжди є силами притягання.

4. Одним з фундаментальних законів природи є експериментально встановлений закон збереження електричного заряду.

В ізольованій системі алгебраїчна сума зарядів всіх тіл залишається сталою:

   q₁+q₂+q₃+ … = const

Закон збереження електричного заряду стверджує, що в ізольованій (замкненій) системі тіл не можуть спостерігатись явища народження або зникнення зарядів лише одного знаку.

З погляду сучасної науки носіями електричного заряду є елементарні частинки. 

Всі оточуючі нас тіла складаються з атомів, які в свою чергу складаються з позитивно заряджених протонів, негативно заряджених електронів і нейтральних частинок – нейтронів. Протони і нейтрони входять до складу атомних ядер, електрони утворюють електронні оболонки атомів. Електричні заряди протона і електрона по модулю однакові і дорівнюють елементарному заряду е:

е = 1,602177·10^–19 Кл ≈ 1,6·10^–19 Кл.

В нейтральному атомі число протонів в ядрі дорівнює кількості електронів в оболонці. Це число називають атомним номером. Атом такої речовини  може втратити один або декілька електронів чи прийняти лишній електрон. В цих випадках нейтральний атом перетворюється в додатньо або від’ємно заряджений йон.

Заряд може передаватися від одного тіла до іншого лише порціями, які містять ціле число елементарних зарядів. Таким чином, електричний заряд тіла – дискретна величина:

 q = ±ne (n = 0, 1, 2,…).

Фізичні величини, які можуть приймати лише дискретний ряд значень, називають квантованими. Елементарний заряд e є квантом (найменшою порцією) електричного заряду. Водночас зазначмо, що в сучасній фізиці елементарних частинок передбачено існування так званих кварків -  частинок  з дробовим зарядом ±⅓е і ±⅔е. Однак, в вільному  стані кварки не спостерігаються, вони входять до складу протонів і нейтронів.

 

Рис 1. Перенесення заряду від зарядженого тіла на електрометр

В звичайних лабораторних дослідах для виявлення і вимірювання електричних зарядів використовують електрометр – прилад, який складається з металевого стрижня і стрілки, яка може обертатися навколо горизонтальної вісі (рис.1). Стрижень зі стрілкою ізольовані від металевого корпуса. Під час дотику зарядженого тіла зі стрижнем електрометра, електричні заряди одного знака розподіляються по стрижню та стрілці. Сили електричної взаємодії (відштовхування) зумовлюють обертання стрілки на деякий кут, за яким можна оцінити заряд, який передали стрижню електрометра. Електрометр є досить недосконалим приладом; він не дає змоги досліджувати сили взаємодії електричних зарядів.