Что такое электрический заряд в каких единицах он измеряется

  • История открытий
  • Теоретические основы
  • Как это измеряется?
  • Проводники, полупроводники и диэлектрики
  • Как работает взаимодействие
  • Средства измерения

История открытий

Еще в древности было замечено, что если натереть янтарь о шелковую ткань, камень начнет притягивать к себе более легкие предметы. Уильям Гильберт изучал эти эксперименты до конца 16 века. В отчете о своей работе он назвал наэлектризованными предметы, которые могут притягивать другие тела.

Следующие открытия были сделаны в 1729 году Шарлем Дюфе, наблюдая за поведением тел при трении о различные вещества. Таким образом, он доказал существование двух типов зарядов: первый образуется, когда смола трется о шерсть, а второй — когда стекло трется о шелк. Он логично назвал их «деготь» и «стекло». Бенджамин Франклин также исследовал этот вопрос и представил концепции положительного и отрицательного заряда. На иллюстрации Б. Франклин ловит молнию.

Чарльз Кулон, портрет которого находится ниже, открыл закон, который позже был назван законом Кулона. Он описал взаимодействие двух точечных зарядов. Он также умел измерять размер и для этого изобрел крутильные весы, о которых мы поговорим позже.

А в начале прошлого века Роберт Милликен в результате своих экспериментов доказал свою осмотрительность. Это означает, что заряд каждого тела равен целому кратному элементарному электрическому заряду, а элементарным зарядом является электрон.

Теоретические сведения

Электрический заряд — это способность тел генерировать электромагнитное поле. В физике кафедра электростатики изучает взаимодействие стационарных зарядов относительно выбранной инерциальной системы отсчета.

В чем измеряется

Единицей измерения СИ является «кулон», который представляет собой электрический заряд, который течет через проводник с поперечным сечением 1 ампер за 1 секунду.

Буквенный символ — Q или q. Может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Название происходит от физика Шарля Кулона, который вывел формулу для нахождения сил взаимодействия между ними, это называется законом Кулона:

В нем q1, q2 — модули зарядов, r — расстояние между ними, а k — коэффициент пропорциональности.

Эта формула похожа на закон притяжения, она в основном описывает этот тип взаимодействия. Имеет самую маленькую массу. Его электрический заряд отрицательный и равен:

-1,6 * 10 ^ (- 19) кл.

Позитрон противоположен электрону и также состоит из одного положительного элементарного заряда.

Помимо дискретности, квантования или измерения по частям, он также подчиняется Закону о сохранении заряда, который гласит, что в закрытой системе одновременно могут происходить только заряды обоих персонажей. Говоря простым языком — алгебраическая (с учетом знаков) сумма зарядов частиц и тел всегда остается неизменной в замкнутой (изолированной) системе. Он не меняется со временем или с движением частицы, он постоянен на протяжении всей жизни. Простейшие заряженные частицы условно сравнивают с электрическими зарядами.

Закон сохранения электрических зарядов был впервые подтвержден Майклом Фарадеем в 1843 году. Это один из фундаментальных законов физики.

Проводники, полупроводники и диэлектрики

В гайдах много бесплатных загрузок. Они свободно перемещаются по объему тела. В полупроводниках почти нет свободных носителей, но если мы передаем телу небольшое количество энергии, они образуются, и в результате тело начинает проводить электричество, то есть электрические заряды начинают двигаться. Диэлектрики — это вещества, в которых количество свободных носителей минимально, поэтому ток не может протекать через них или может при определенных условиях, например, при очень высоком напряжении.

В чем выражается взаимодействие

Электрические заряды притягивают и отталкивают друг друга. Это похоже на взаимодействие магнитов. Всем известно, что если вы потрете линейкой или ручкой о волосы, они станут статичными. Если в этом состоянии поднести его к бумаге, он прилипнет к наэлектризованному пластику. Электрификация вызывает перераспределение зарядов так, что в одной частиих больше в теле и меньше в другом.

Это также причина, по которой вас иногда бьет током шерстяной свитер или другие люди, когда вы касаетесь их.

Вывод: электрические заряды одного знака имеют тенденцию притягиваться друг к другу, а заряды разных знаков отталкивают друг друга. При соприкосновении они перетекают из одного тела в другое.

Способы измерения

Есть много способов измерить электрический заряд, давайте рассмотрим некоторые из них. Измерительный прибор называется крутильной линейкой.

Кулоновские весы — это крутильные весы его изобретения. Идея состоит в том, что световой стержень с двумя шарами на концах и одним неподвижно заряженным шаром висит на кварцевой нити в сосуде. Другой конец нити прикрепляем к колпачку. Неподвижный шар снимается для зарядки, после чего его необходимо вернуть на судно. Тогда деталь, которая свисает с нити, начнет двигаться. На судне расположена градуированная шкала. Принцип его работы представлен на видео.

Еще один прибор для измерения электрического заряда — электроскоп. Это, как и предыдущие, стеклянный сосуд с электродом, к которому прикреплены два металлических листа. Заряженное тело подводится к верхнему концу электрода, по которому заряд стекает на фольгу; в результате оба листа будут заряжены одинаково и начнут отталкиваться друг от друга. Размер груза определяется тем, насколько он отклонится.

Другой измерительный прибор — электрометр. Он состоит из металлического стержня и вращающейся стрелы. Когда заряженное тело касается электрометра, заряды стекают вниз по стержню к стрелке, стрелка отклоняется и указывает на указанное значение на шкале.

Напоследок рекомендуем посмотреть еще одно полезное видео на эту тему:

Мы обсудили важную физическую величину. Его учения значительно расширили наши знания об электричестве в целом. Вклад в науку и технологии весьма значителен, и область применения этих знаний также связана с медициной. Ионизаторы воздуха положительно влияют на человеческий организм: они ускоряют доставку кислорода из воздуха к клеткам. Пример такого устройства — люстра Чижевского. Теперь вы знаете, что такое электрический заряд и как его измеряют.

Материалы по теме: