3.1.1 Электризация тел и электрический заряд

Электрический заряд $q$ — физическая величина, характеризующая способность частиц и тел участвовать в электромагнитном взаимодействии.

Единица электрического заряда в СИ — кулон:

Два вида электрического заряда

Существуют положительные и отрицательные заряды.

1. Одноимённо заряженные тела отталкиваются.
2. Разноимённо заряженные тела притягиваются.

Важно

Притяжение не всегда означает, что тела заряжены разноимённо. Заряженное тело может притянуть незаряженное из-за перераспределения зарядов внутри него. А вот отталкивание служит признаком того, что оба тела заряжены одноимённо.

Обычное тело содержит и положительные, и отрицательные заряды. Если их алгебраическая сумма равна нулю, тело электрически нейтрально. Это означает не отсутствие заряженных частиц, а равенство суммарных зарядов разных знаков.

Электризация тел

Электризация — процесс, при котором тело приобретает электрический заряд или заряды разных знаков перераспределяются между его частями.

В обычных опытах электризация связана прежде всего с переходом или перемещением электронов: протоны прочно связаны внутри атомных ядер и между телами не переходят.

Основные способы электризации:

1. Трением: часть электронов переходит с одного тела на другое, поэтому тела получают противоположные заряды.
2. Соприкосновением: при контакте с заряженным телом часть заряда переходит на другое тело.
3. Влиянием: внешнее заряженное тело вызывает перераспределение зарядов без непосредственного контакта.

Электризация проявляется в притяжении и отталкивании лёгких тел, отклонении стрелки или расхождении листочков электроскопа, возникновении искрового разряда. Например, наэлектризованная расчёска притягивает кусочки бумаги.

Элементарный электрический заряд

Элементарный электрический заряд $e$ — модуль заряда протона и электрона:

Заряд протона положителен, а заряд электрона отрицателен:

Заряд любого тела дискретен, то есть состоит из целого числа элементарных зарядов:

Здесь знак числа $N$ определяет знак заряда. Отрицательный заряд тела означает избыток электронов, положительный — их недостаток.

Закон сохранения электрического заряда

В электрически изолированной системе заряды могут переходить с одного тела на другое, но их алгебраическая сумма не изменяется:

Это закон сохранения электрического заряда.

Система должна быть изолированной: она не обменивается заряженными частицами с внешними телами. При электризации заряд не возникает из ничего и не исчезает, а перераспределяется между телами.

Если до контакта два тела были нейтральны, их суммарный заряд равнялся нулю. После перехода $N$ электронов одно тело получает заряд $+Ne$, а другое — заряд $-Ne$:

Важно

Сохраняется именно алгебраическая сумма зарядов с учётом их знаков, а не сумма модулей.

Коротко

• Электрический заряд бывает положительным и отрицательным.
• Электризация связана с переходом или перераспределением заряженных частиц.
• В обычных телах между объектами перемещаются главным образом электроны.
• Заряд дискретен: $q=Ne$, где $e=1,6\cdot 10^{-19}\text{Кл}$.
• В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов остаётся постоянной.