Единица электрического заряда. Элементарный электрический заряд

Единица электрического заряда

Единица электрического заряда в СИ — 1 кулон (Кл). Эта единица заряда названа в честь французского учёного Шарля Кулона, который измерил на опыте, как зависит сила взаимодействия небольших заряженных тел от их зарядов и расстояния между ними.

Единицу заряда кулон определяют через единицу силы тока в СИ — ампер (А). Один кулон принимают равным заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за одну секунду при силе тока в проводнике, равной одному амперу. Таким образом, 1 Кл = 1 А • 1 с. Определение единицы силы тока было дано в курсе физики основной школы.

Мы повторим это определение в курсе физики 11-го класса, а сейчас приведём некоторые факты, которые помогут вам представить, насколько велик и в то же время мал (!) заряд в 1 кулон. Ведь всё познается в сравнении.

Сообщить телу заряд 1 Кл практически невозможно: как мы увидим далее, тела, имеющие заряд 1 Кл каждый и находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействовали бы с силой, равной весу гружёного железнодорожного состава длиной примерно от Москвы до Санкт-Петербурга.

Однако тело очень больших размеров может иметь заряд, намного больший кулона. Например, заряд земного шара составляет около 600 тысяч кулонов. Ниже мы сравним его с суммарным зарядом всех электронов в столовой ложке воды. Сравнение удивит вас!

А вот для электротехники заряд в 1 кулон очень невелик: протекание заряда 1 Кл является совершенно заурядным событием. Так, через лампочку карманного фонарика заряд в 1 Кл протекает всего за несколько секунд.

Элементарный электрический заряд

Во многих опытах было установлено, что все известные элементарные частицы либо вообще не имеют электрического заряда (такие частицы называют нейтральными), либо имеют заряд, кратный по модулю заряду электрона¹.

¹ Некоторые элементарные частицы состоят из частиц с дробными зарядами — так называемых кварков. Однако в свободном состоянии кварки не наблюдаются. Более подробно об этом рассказано в курсе физики 11-го класса.

Заряд электрона измерил в начале 20-го века американский физик Роберт Милликен.

Он впрыскивал капельки масла между горизонтальными разноимённо заряженными металлическими пластинами и затем наблюдал за движением капель. Под действием рентгеновского излучения капли теряли один или несколько электронов, в результате чего эти капли приобретали положительный электрический заряд. Заряженные капли взаимодействовали с заряженными пластинами, и скорость движения капель изменялась.

Например, если капля останавливалась, это означало, что действующая на неё электрическая сила уравновешивает силу тяжести. Силу тяжести можно узнать, измерив плотность масла и радиус капельки. Следовательно, можно найти и электрическую силу, а вместе с нею и заряд капельки.

Окончание >>>