Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона (билет 3.2)

1. Билет 3, вопрос 2 Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона

2. Атом в обычном состоянии нейтрален. Он состоит из положительно заряженного ядра (протоны + нейтроны) и движущихся вокруг ядра

электронов. Чтобы атом стал
заряженным (т.е. ионом), нужно
удалить или присоединить хотя
бы один электрон

3.

нейтрон
1
0
1
1
n
протон p
электрон
0
1
Hе
е
4
2

4.

1
0
n нейтрон
Ве
1
1
9
4
p протон

5.

электрон
0
е 1
Ве
9
4

6.

7.

- свойство элементарных частиц характеризующее
электромагнитное взаимодействие и являющееся мерой этого
взаимодействия.

8.

9.

10.

Существует в природе qmin= е =1,6∙10-19 Кл. Больший
заряд является целым кратным e: q=ze, где z=1,2,3…
Сколько электронов нужно удалить с поверхности незаряженного
тела, чтобы его заряд стал равным 3,2·10-18 Кл?
Ответ: 20

11.

• Заряды существуют двух видов «+» и «-» и не
существуют без частиц
• Одноименные заряды отталкиваются, разноименные
притягиваются
• Существует в природе qmin=е=1,6∙10-19Кл. Больший
заряд является целым кратным e: q=ze,где z=1,2,3…
(кварки с q=±1/3е и q=±2/3е в свободном состоянии не существуют)
• Заряд не зависит от СО и υ (инвариантен)
q q0 const
m
m0
1
2
c
2

12.

Идея атомизма имеет очень давнюю
тысячелетнюю историю, но
доказательства атомно-молекуряной
структуры вещества были получены
во второй половине 19 века.
В 1898 году Дж.Дж.Томсоном,
изучавшим катодные лучи, были
открыты частицы, имеющие
отрицательный электрический заряд
e = 1,6 * 10 -19 кулона и массу m ~ 9 *
10 -31 кг.
Частицы были названы электронами.

13. Согласно современной квантовой теории протон и нейтрон являются комбинацией других элементарных частиц – кварков u и d

14. Гипотеза Гелл-Мана

• Марри Гелл-Ман предположил
существование трех кварков: u-кварк,
d-кварк и s-кварк,
• приписав к названию первые буквы
английских слов:
up (верхний), down (нижний), strange
(странный).

15. Неожиданное открытие кварков

Обстреливая электронами нуклоны, физики
установили, что:- нуклон - не точка, а
протяженная структура;- в нейтроне тоже
имеется электрический заряд, но равное
количество положительного и
отрицательного;- электрический заряд в
нуклоне распределен не равномерно, а имеет
сгущения.В начале эти сгущения назвали
партонами (от английского «part» - часть).
При дальнейших исследованиях выяснилось,
что партоны имеют те самые дробные заряды
+2/3е и -1/3е.

16. Значит, это кварки и есть!

17. Интересные особенности кварков

•1) Эти частицы должны обладать весьма
специфическими свойствами и главное из них
дробный электрический заряд!
•u-кварк +2/3e
•d-кварк
-1/3e
•s-кварк
-1/3e
•2) В состав протона входят два u-кварка и
один d-кварк (2*2/3e ― 1/3e = 1e).
•3) В состав нейтрона входят один u-кварк и
два d-кварка (2/3e + 2*(-1/3e) = 0).
•4) Каждому кварку, конечно, соответствует
смвой антикварк.
Интересные особенности кварков

18.

• Электризуются все тела
• Электризуются оба тела
(контакт, трение, деформация,
нагрев, облучение, индукция)
• Электризация обусловлена разной плотностью
заряда и разной работой выхода (энергией
связи)

19.

20.

21.

22.

23. Степень электризации тел в результате взаимодействия трением с различными веществами может получать заряд разного знака.

Например, каучук,
натёртый о мех, заряжается
отрицательно; а стекло, потёртое о
шёлк, положительно. При трении стекла
об асбест стекло заряжается
отрицательно. Причина этого явления –
в различии энергии связи электрона с
атомом в этих веществах

24.

25.

+
+
+
+
++

26.

Г. Увеличивается на величину массы сообщенных отрицательных зарядов.
Что происходит с массой небольшого куска металла, если его
зарядить отрицательно?
А. Уменьшается на величину массы отводимых положительных зарядов.
Б. Уменьшается на величину массы отводимых отрицательных зарядов.
В. Остается неизменной.
Г. Увеличивается на величину массы сообщенных отрицательных зарядов.

27.

Fот т -- ++ Fпр
- +
- +
r1
r2
-

28.

q1+ q2+ q3 +… + qn = const
В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов сохраняется

29.

30.

q1 q 2
F k 2
r
Н м
k 9 10
2
Кл
9
2

31.

32. Диэлектрическая проницаемость среды показывает, во сколько раз сила взаимодействия зарядов в вакууме больше, чем в среде

33. ЗАКОН КУЛОНА: Сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов прямо пропорциональна величине каждого заряда и обратно

пропорциональна
квадрату расстояния между ними
и диэлектрической
проницаемости среды

34.

35.

36.

F k
q1 q 2
r
2
Как изменится сила Кулона, если:
•Величину каждого заряда увеличить в 2 раза?
•Расстояние между зарядами уменьшить в 3 раза?
•Величину каждого заряда увеличить в 4 раза, а расстояние
между ними уменьшить в 2 раза?
•Какова диэлектрическая проницаемость среды, если сила
взаимодействия зарядов в ней уменьшилась в 4 раза по
сравнению с вакуумом?

37.

F21 q2
q1 F
12
+
r
F1 2 F 2 1 F k
F k
q1 q 2
r
2
q1 q 2
r
2
Н м
k 9 10
2
Кл
r – расстояние между зарядами
2
9
q1 q 2 – произведение модулей зарядов
– диэлектрическая проницаемость среды (диэлектрика)

38.

q1 q 2
F k 2
r
Н м
k 9 10
2
Кл
1
k
4 0
q1 q 2
F k
2
4 0 r
0 8,85 10
2
9
12
Ф
м