Главная >> Физика 10 класс. Мякишев

Глава 14. Электростатика

§ 84. Электрический заряд и элементарные частицы. Закон сохранения заряда (окончание)

Равенство зарядов при электризации

Важно С помощью опыта можно доказать, что при электризации трением оба тела приобретают заряды, противоположные по знаку, но одинаковые по модулю.

Возьмём электрометр, на стержне которого укреплена металлическая сфера с отверстием, и две пластины на длинных рукоятках: одна из эбонита, а другая из плексигласа. При трении друг о друга пластины электризуются.

Внесём одну из пластин внутрь сферы, не касаясь её стенок. Если пластина заряжена положительно, то часть электронов со стрелки и стержня электрометра притянется к пластине и соберётся на внутренней поверхности сферы. Стрелка при этом зарядится положительно и оттолкнётся от стержня электрометра (рис. 14.2, а).

Если внести внутрь сферы другую пластину, вынув предварительно первую, то электроны сферы и стержня будут отталкиваться от пластины и соберутся в избытке на стрелке. Это вызовет отклонение стрелки от стержня, причём на тот же угол, что и в первом опыте.

Опустив обе пластины внутрь сферы, мы вообще не обнаружим отклонения стрелки (рис. 14.2, б). Это доказывает, что заряды пластин равны по модулю и противоположны по знаку.

Электризация тел и её проявления. Значительная электризация происходит при трении синтетических тканей. Снимая с себя рубашку из синтетического материала в сухом воздухе, можно слышать характерное потрескивание. Между заряженными участками трущихся поверхностей проскакивают маленькие искорки.

С явлением электризации приходится считаться на производстве. Так, нити пряжи на текстильных фабриках электризуются за счёт трения, притягиваются к веретёнам и роликам и рвутся. Пряжа притягивает пыль и загрязняется. В типографиях происходит электризация бумаги при печати, и листы слипаются. Чтобы это не происходило, применяют специальные устройства для стекания заряда. Однако электризация тел при тесном контакте иногда используется, например, в различных электрокопировальных установках и др.

Закон сохранения электрического заряда. Опыт с электризацией пластин доказывает, что при электризации трением происходит перераспределение имеющихся зарядов между телами, до этого нейтральными. Небольшая часть электронов переходит с одного тела на другое. При этом новые частицы не возникают, а существовавшие ранее не исчезают.

При электризации тел выполняется закон сохранения электрического заряда. Этот закон справедлив для системы, в которую не входят извне и из которой не выходят наружу заряженные частицы, т. е. для изолированной системы.

Закон сохранения электрического заряда В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел сохраняется.

Если заряды тел обозначить через q₁, q₂ и т. д., то

q₁ + q₂ + q₃ + ... + q_n = const.                     (14.1)

Закон сохранения заряда имеет глубокий смысл. Если число заряженных элементарных частиц не меняется, то выполнение закона сохранения заряда очевидно. Но элементарные частицы могут превращаться друг в друга, рождаться и исчезать, давая жизнь новым частицам. Однако во всех случаях заряженные частицы рождаются только парами с одинаковыми по модулю и противоположными по знаку зарядами; исчезают заряженные частицы тоже только парами, превращаясь в нейтральные. И во всех этих случаях алгебраическая сумма зарядов остаётся одной и той же.

Справедливость закона сохранения заряда подтверждают наблюдения над огромным числом превращений элементарных частиц. Этот закон выражает одно из самых фундаментальных свойств электрического заряда. Причина сохранения заряда до сих пор неизвестна.

Ключевые слова для поиска информации по теме параграфа. Заряд. Электрон. Протон. Электризация тел

Вопросы к параграфу

1. Какие взаимодействия называют электромагнитными?

2. Что такое элементарный заряд?

3. Как можно определить, имеет тело заряд или не имеет?

4. Приведите примеры явлений, вызванных электризацией тел, которые вы наблюдали в повседневной жизни.

5. Почему при перевозке бензина к цистерне прикрепляют металлическую цепь, касающуюся земли?

6. Сформулируйте закон сохранения электрического заряда.

7 Приведите примеры явлений, в которых наблюдается сохранение заряда.

Образцы заданий ЕГЭ А1. Два точечных заряда притягиваются друг к другу только в если заряды 1) одинаковы по знаку и любые по модулю 2) одинаковы по знаку и обязательно одинаковы по модулю 3) различны по знаку и любые по модулю 4) различны по знаку, но обязательно одинаковы по модулю А2. На тонких шёлковых нитях подвешены два заряженных одинаковых шарика (см. рис.). Какое из утверждений верно? 1) Заряды шариков обязательно равны по модулю 2) Силы, действующие на каждый из шариков, различны 3) Заряды шариков имеют одинаковый знак 4) Заряды шариков имеют разные знаки А3. На рисунке изображены три пары заряженных лёгких одинаковых шариков, подвешенных на шёлковых нитях. Заряд одного из шариков указан на рисунках. В каком случае заряд другого шарика может быть отрицателен? 1) А       2) А и Б       3) В       4) А и В А4. На двух одинаковых металлических шарах находятся положительный заряд +Q и отрицательный заряд -5Q. При соприкосновении шаров заряд на каждом шаре станет равен 1) -4Q       2) +6Q       3) -2Q       4) +3Q

<<< К началу параграфа                Следующая страница >>>