Электричество и магнетизм

Рисунок 2. Электризация при соприкосновении

Другой способ электризации называется электризация через влияние или метод электростатической индукции. Дело в том, что вокруг неподвижного заряда возникает электрическое поле. Это свойство природы. В книге «Физика для начинающих. I часть Механика без формул» кратко дана характеристика различных видов полей существующих в природе и известных человеку.

Если заряженное тело Б поднести к незаряженному шару А (рисунок 3а), то в последнем, на стороне, обращенной к заряженному телу, под действием электрического поля индуцируется (наводится) заряд противоположного знака (рисунок 3б). Более удаленная сторона этого тела будет заряжаться противоположным зарядом. Таким образом, одна часть тела заряжается, например, отрицательным зарядом, а другая – положительным. В целом, шар остается электрически нейтрален. Если убрать заряженное тело Б, то шар А опять станет незаряженным, то есть нейтральным (рисунок 3в).

Рисунок 3. Электризация через влияние

Если, не убирая первого заряженного тела подсоединить к одной из частей второго тела металлическую (токопроводящую) проволоку (рисунок 3в), соединенную с землей, то второе тело станет заряженным (рисунок 4б). Знак заряда будет противоположный тому, к какой части второго тела мы подсоединили проволоку (сделали заземление). Как представлено на рисунке 4б, токопроводящая проволока подсоединена к шару со стороны положительных зарядов. После отсоединения заземления отрицательный заряд распределиться равномерно по поверхности шара. Если подсоединили заземление к той части тела, которая была заряжена отрицательно, то тело зарядилось положительно. После этого первое тело можно убирать, а второе останется заряженным.

Рисунок 4. Электризация через влияние с заземлением

Соединение заряженного тела токопроводящим проводом с землей называется заземлением. Заземление графически на электрических схемах обозначается, как показано на рисунке 4б.

Свойства электрических зарядов

Электрический заряд кроме знака плюса или минуса имеет количественную величину.

Носителем элементарного отрицательного электрического заряда является электрон. Носителем элементарного положительного электрического заряда является протон. Электрический заряд обозначается строчечной английской буквой q и в Международной системе единиц (СИ) измеряется в Кулонах, записывается Кл. Назван в честь французского ученого Шарля Кулона (1736–1806 г.) Установлено, что заряд электрона равен минус 1.6 x 10^–19 Кл. Обозначается q_е = – 1.6 x 10^–19 Кл. Заряд протона равен плюс 1.6 x 10^–19 Кл. Обозначается q_р = + 1.6 x 10^–19 Кл.

Рисунок. 5. Шарль Кулон (1736–1806 г.)

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9f/Charles_de_Coulomb.png/500px-Charles_de_Coulomb.png

Электрический заряд величина алгебраическая. Каждая алгебраическая величина имеет величину и знак. Величина электрического заряда выражается положительным числом, которое всегда кратно величине элементарного заряда (электрона или протона). Кратно потому, что одноименные заряды складываются и любой заряд тела всегда равен сумме целых зарядов электронов или протонов, поскольку элементарный заряд не делится на части. К этому положительному числу добавляется знак заряда: плюс или минус.

Заряды между собой складываются алгебраически, то есть учитываются их знаки: плюс или минус. Например, у нас имеется два заряда: первый имеет заряд q₁ = – 4 Кл, а другой q₂ = + 6 Кл. При их слиянии образуется третий заряд: q₃ =( – 4) + (+ 6) = +2 (Кл).

В изолированной системе, то есть в которую не могут войти другие электрические заряды, а имеющиеся не могут выйти выполняется закон сохранения электрических зарядов. Если взять предыдущий пример, то в замкнутой системе было два заряда с общим зарядом +2 Кл, так и после их слияния образуется один заряд, но все равно с зарядом +2 Кл.

Для качественного определения наличия электрического заряда на предмете служит электроскоп (рисунок 6а). Он состоит из металлического шарика соединенного с металлическим стержнем. На другом конце металлического стержня прикреплены две одинаковые полоски бумаги. Для того чтобы исключить внешнее влияние, например, колебания воздуха, вся конструкция через токоизолирующее кольцо помещена в стеклянную банку. При сообщении шарику электроскопа заряда от какого-либо предмета происходит заряжение бумажных полосок (рисунок 6б). Так как они заряжаются одинаковыми по знаку зарядом, то они расходятся на некоторый угол. Чем больше угол отклонения бумажных полосок, тем больший заряд был передан структуроскопу.

Если электроскоп снабдить градуировочной шкалой (то есть шкалой градуированной на измерение количества электрического заряда.), то он будет называться электрометр (рисунок 7б). Электрометр в переводе с греческого языка обозначает прибор для количественного определения заряда.

Рисунок 6. Электроскоп

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ru/thumb/f/f7/Els_ind_elskop.svg/1024px-Els_ind_elskop.svg.png