Основы электронной теории строения атома. Закон Кулона

Основы электронной теории строения атома. Закон Кулона.

Историческая справка

X анс Кристиан Эрстед

(1777 - 1851)

Майкл Фарадей

(1791 - 1867)

• Джеймс Клерк Максвелл в 1867 году вывел основные уравнения электродинамики

• Элементарные частицы – первичные неразложимые частицы, из которых состоит вся материя

• Электрический заряд – физическая величина, характеризующая интенсивность электромагнитных взаимодействий

Большинство тел электрически нейтрально. Такие тела получили название нейтрино (нейтрон)

Заряд электрона считают отрицательным

Заряд протона – положительным

Если нарушить каким-то образом электрическую нейтральность тела, то оно становится наэлектризованным

Тело, имеющее избыток электронов, заряжено отрицательно

Тело, в котором электронов меньше, чем положительно заряженных частиц, заряжено положительно

Электрический заряд имеет дискретный характер и изменяется на целую кратную величину (квантуется)

Наименьшая по массе стабильная частица, обладающая элементарным электрическим отрицательным зарядом, называется электроном

Заряд электрона е = 1,6·10 -19 Кл

Масса электрона т е = 9,11·10 -31 кг

Протон –стабильная элементарная частица, один из представителей элементарных частиц

Заряд протона положителен и по модулю равен заряду электрона

Масса протона т р = 1.67·10 -27 кг

Кварки – частицы, из которых построено большинство тяжелых элементарных частиц, например протонов.

дробных зарядов в свободном состоянии не существует

Закон сохранения электрического заряда

• Суммарный заряд электрически изолированной системы не изменяется.
• Электрические заряды не создаются и не исчезают, а только передаются от одного тела к другому или перераспределяются внутри данного тела:

Закон сохранения заряда имеет такое же фундаментальное значение в физике, как и другие законы сохранения (энергии, импульса, момента импульса и т.д.)

• Электростатика – раздел электродинамики, в котором изучается взаимодействие неподвижных электрических зарядов

• Такое взаимодействие осуществляется посредством электростатического поля

Крутильные весы Кулона

Закон Кулона

• сила электрического взаимодействия F между двумя неподвижными точечными электрически заряженными телами и в вакууме пропорциональна произведению их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними:

• где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц физических величин.

Сила отталкивания F , действующая на заряд Q 2 со стороны одноименного заряда Q 1 совпадает по направлению с радиусом-вектором r , проведенным из Q 1 к этому заряду (рис. а ). Сила притяжения , действующая на заряд Q 2 со стороны разноименного заряда Q 1 имеет противоположное направление (рис. б ).

Силы отталкивания принято считать положительными , силы притяжения – отрицательными

В СИ заряд – производная величина, определяемая через основную величину – силу тока. Единица электрического заряда Q в СИ – кулон (Кл).

Кулон равен электрическому заряду, проходящему за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А.

Коэффициент пропорциональности в законе Кулона в СИ определяется по формуле:

Закон Кулона в СИ записывается в виде:

Величина – электрическая постоянная, одна из физических констант

Сила взаимодействия F зарядов по 1 Кл каждый, расположенных на расстоянии 1 м друг от друга равна 9·10 9 Н

Из формулы закона Кулона найдём электрическую постоянную:

т.е.