Билет 1

Электрический заряд.

Электричество и магнетизм занимают одно из центральных мест в изучении материального мира.

Электромагнитные силы определяют устойчивость атомов, объединяют атомы в молекулы, обуславливают взаимодействие между атомами и молекулами, приводящее к образованию конденсированных сред (жидких и твердых). Все виды сил упругости и трения имеют электромагнитную природу, силы мышц, и вся жизнедеятельность нашего организма основаны на электромагнитных взаимодействиях. Взаимодействие между телами осуществляется с помощью электромагнитных волн: свет, радиоволны, тепловое излучение.

Велика роль электрических сил в ядре атома. В атомном реакторе именно эти силы разгоняют осколки ядер и приводят к выделению огромной энергии.

Изучение и развитие электромагнетизма привело к созданию огромного количества машин, приборов, материалов, технологических процессов и энергетических установок.

В чем же причина такой широкой области действия электромагнитных сил?Почему именно они определяют структуру материи и физические процессы в огромной области пространственных размеров –от 10^-13 см до 10⁷ см?

Главная причина в том, что вещество построено из электрически заряженных частиц – электронов и атомных ядер.

Два вида зарядов – положительных и отрицательных – обеспечивает существование, как сил притяжения, так и отталкивания.

Электромагнитные взаимодействия невозможно объяснить без понятия поля, которое является наиболее характерным свойством электрических и магнитных сил.

Электростатическое поле существует там, где есть неподвижные электрические заряды.

Электрический заряд создает особую форму материи, электрическое поле, посредством которого осуществляется взаимодействие между электрическими зарядами.

Пространство, в котором есть электрическое поле, является областью проявления электрических сил.

Понятия электрический заряд и электрическое поле неразрывно связаны. Заряд проявляет себя именно в том, что создает поле и взаимодействует с ним.

В природе существует два вида электрических зарядов: положительные и отрицательные, причем это деление чисто условное.

Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Силы, с которыми взаимодействуют электрические заряды, являются центральными, они направлены вдоль прямой соединяющей заряды, причем сила, действующая на зарядq₁со стороны зарядаq₂, равна силе, действующей на зарядq₂ со стороны зарядаq₁, и противоположна ей по направлению.

Условно считают, что электрон обладаетотрицательным элементарным зарядом е = - 1,6 · 10^-19 Кл , апротон– положительным.

Помимо электрона и протона, электрическим зарядом обладают многие другие элементарные частицы. Электрический заряд является неотъемлемым свойством этих элементарных частиц.

Электрический заряд имеет дискретную природу.

Любой заряд кратен целому числу зарядов электрона. Поэтому в процессе электризации заряд тела не может изменяться непрерывно, а только порциями, дискретно, на величину заряда электрона: q = ± n e, где n= 1,2,3,..

Закон сохранения заряда.

При электризации трением происходит перераспределение имеющихся зарядов между телами, нейтральными в первый момент. Небольшая часть электронов переходит от одного тела к другому. 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 наружу заряженные частицы, т.е. для замкнутой системы. В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной.

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.