Электрический заряд. Квантование заряда.

Мы с вами приступаем к изучению раздела физики, который называется электродинамикой. Собственно говоря, мы будем изучать только раздел электродинамики, который называется электростатикой.

Структура вселенной формируется гравитационным притяжением тел. Однако наличие лишь сил притяжения привело бы к неограниченному гравитационному их сжатию. Для существования тел стабильных размеров должны действовать силы отталкивания между частицами тела. Такими силами являются силы электромагнитного взаимодействия. Эти силы могут вызывать как отталкивание частиц, так и их притяжение. Силы электромагнитного взаимодействия частиц тела на много порядков превосходят гравитационные силы, поэтому структура тел определяется электромагнитным взаимодействием.

Гравитационное притяжение испытывают все частицы, обладающие массой. Электромагнитное притяжение и отталкивание возникает лишь между заряженными частицами.

Электродинамика – это раздел физики, который изучает электромагнитное взаимодействие заряженных частиц.

Электростатика – это раздел электродинамики, изучающий взаимодействие неподвижных (статических) электрических зарядов.

Способность тел к электромагнитному взаимодействию характеризует электрический заряд.

Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая силу электромагнитного взаимодействия.

Единицей электрического заряда является кулон.

Кулон равен электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за 1 секунду при постоянном токе в 1 ампер.

Существует два вида электрических зарядов – положительные и отрицательные. Силы взаимодействия неподвижных тел или частиц, обусловленные электрическими зарядами этих тел или частиц, называются электростатическими силами. Разноименно заряженные тела притягиваются, а одноименно заряженные отталкиваются друг от друга.

Электрический заряд атома, молекулы и вообще любой системы тел состоит из целого числа элементарных зарядов, приближенно равных 1,6∙10^—19 Кл.

Q = n∙e, гдеn – целое число; e = 1,6∙10^—19 Кл.,

то есть суммарный заряд любой системы тел пропорционален величине элементарного заряда. Таким образом, из этой формулы следует, что заряд дискретен (или, как еще говорят, квантован),то есть минимальное различие модулей любых зарядов равно e.

Наличие двух видов зарядов является отличительным свойством электричества; у гравитации такого свойства нет.

Положительные заряженные частицы – это протоны, отрицательные заряженные частицы – это электроны. Электроны и протоны входят в состав атомов всех химических элементов. В атоме число протонов равно числу электронов, поэтому атом в целом является нейтральным, то есть его полный заряд равен нулю. Макроскопические тела, состоящие из нейтральных атомов, электронейтральны.

Полный заряд атома равен нулю, то есть суммарный положительный заряд протонов равен суммарному отрицательному заряду электронов. Таким образом между протонами и электронами существует баланс. Если этот баланс нарушить, то тело приобретет заряд того или иного знака. Баланс нарушается, если удалить электроны из электронных оболочек атомов, и нарушается, если присоединить электроны к ним. Таким образом, если удалить один из электронов из оболочки атома, то он станет положительным ионом, а если прибавить, то он станет отрицательным ионом.