Электродинамика. Электрический заряд и элементарные частицы. Закон сохранения заряда. Закон Кулона .

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

10 класс

Базовый курс

ВИДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ

А. Вольта

А.Ампер

Электродинамика

— наука о свойствах и закономерностях поведения особого вида материи-электромагнитного поля , осуществляющего взаимодействие между электрически заряженными телами или частицами.

Электромагнитное

Гравитационное

Ядерное(сильное)

Молекулярное(слабое)

Никола Тесла

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЗАРЯДА.

• Электрический заряд – физическая величина, определяющая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия .
• Опытным путем установлено, что существуют электрические заряды двух типов; один из них условно назван положительным, а второй – отрицательным.
• Электризация тел тесно связана со строением молекул и атомов, из которых состоят вещества. В частности, атомы состоят из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов; электризация тел объясняется избытком или недостатком электронов в наэлектризованном теле.

Способы электризации тел, которые представляют собой взаимодействие заряженных тел, могут быть следующими

• Электризация тел при соприкосновении. В этом случае при тесном контакте небольшая часть электронов переходит с одного вещества, у которого связь с электроном относительно слаба, на другое вещество.
• Электризация тел при трении. При этом увеличивается площадь соприкосновения тел, что приводит к усилению электризации.
• Влияние. В основе влияния лежит явление электростатической индукции, то есть наведение электрического заряда в веществе, помещённом в постоянное электрическое поле.
• Электризация тел под действием света. В основе этого лежит фотоэлектрический эффект, или фотоэффект, когда под действием света из проводника могут вылетать электроны в окру жающее пространство, в результате чего проводник заряжается.

Кулон  – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А. Единица силы тока (Ампер) в СИ является наряду с единицами длины, времени и массы  основной единицей измерения .

• Опыт показывает, что тела, имеющие электрические заряды одного знака, отталкиваются, а разноименно заряженные тела – притягиваются. Чем больше заряды тел, тем больше электрическая сила взаимодействия между ними.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА

Одним из фундаментальных законов природы является закон сохранения электрического заряда. В изолированной системе сумма всех зарядов – постоянная величина:

q1 + q2 + q3 + … + qn = const.

Главное запомнить

• 1 ) Элементарный электрический заряд - электрон и протон
• 2) Величина элементарного заряда постоянна
• 3) Положительный и отрицательный заряды и их взаимодействие
• 4) Носителями свободных зарядов являются электроны, положительные ионы и отрицательные ионы
• 5) Электрический заряд дискретен
• 6) Закон сохранения электрического заряда

Отметим, чтоб выполнялся закон Кулона необходимо 3 условия:

• 1 условие : Точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров
• 2 условие : Неподвижность зарядов. Иначе вступают в силу дополнительные эффекты: магнитное поле движущегося заряда и соответствующая ему дополнительная сила Лоренца, действующая на другой движущийся заряд
• 3 условие : Взаимодействие зарядов в вакууме

ТЕСТ

• Вопрос № 1

Возможно ли существование частицы без электрического заряда, а электрический заряд без частицы?

1.Частица без заряда существует, а заряд без частицы - нет.

2.Частица без заряда и заряд без частицы существуют.

3.Частица без заряда и заряд без частицы не существуют.

4.Частица без заряда не существуют, а заряд без частицы существует

ТЕСТ

• Вопрос № 2  Частица, обладающая наименьшим положительным зарядом, - это...

1.Нейтрон   2.Электрон.  3.Ион  4.Протон

ТЕСТ

• Вопрос № 3  Частица, пролетающая слева направо над отрицательно заряженной пластиной и отклоняющаяся от пластины - …

1.Нейтрон  2.Протон  3.Атом  4.Электрон

ТЕСТ

• Вопрос № 4  Если у тела количество протонов больше количества электронов, то оно …

1.Не имеет заряда.  2.Положительно заряжено.  3.Отрицательно заряжено. 4.  Может быть как положительно, так и отрицательно заряжено

ТЕСТ

• Вопрос № 5  Капля ртути, имевшая заряд 2q, слилась с другой каплей с зарядом -3q. Заряд вновь образовавшейся капли равен …

1. 5q  2.-5q  3.-1q 4.  1q

ТЕСТ

• Вопрос № 6  На небольшой капле воды не может находиться заряд (е - элементарный электрический заряд)…

1.+3е  2.е/3  3.-6е  4.9е

ТЕСТ

• Вопрос № 7
• Алгебраическая сумма электрических зарядов в замкнутой системе остается постоянной. Приведенное выражение формулирует:

1. Закон сохранения электрических зарядов

2. Закон Кулона

3.Процесс электризации

4. Закон сохранения энергии

ТЕСТ

• Вопрос № 8  Электрический заряд в Международной системе единиц выражается в …

1. м 2.  Н  3. Кл  4. А.

ТЕСТ

• Вопрос № 9  При увеличении расстояния между двумя точечными зарядами в 3 раза сила взаимодействия между ними …

1. Уменьшилась в 9 раз. 2.  Уменьшилась в 3 раз.  3.Увеличилась в 3 раза.  4.Увеличилась в 9 раза

ТЕСТ

• Вопрос № 10  Два точечных заряда 6q и -2q взаимодействуют в вакууме с силой 0,3Н . После того, как заряды соединили и развели на прежнее расстояние, их сила взаимодействия стала

1.0,4 Н 2.  0,3 Н  3. 0,2 Н  4. 0,1 Н

ОТВЕТЫ

1

2

1

4

3

4

4

2

5

6

3

2

7

4

8

3

9

10

1

4

Решение задач.

• Между двумя точечными заряженными телами сила электрического взаимодействия равна 12 мН. Если заряд одного тела увеличить в 3 раза, а заряд другого тела уменьшить в 4 раза и расстояние между телами уменьшить в 2 раза, то какова будет сила взаимодействия между телами? (Ответ дайте в мН.)
• ( Ответ 36)
• Между двумя точечными заряженными телами сила электрического взаимодействия равна 24 мН. Если заряд одного тела увеличить в 2 раза, а заряд другого тела уменьшить в 3 раза и расстояние между телами увеличить в 2 раза, то какова будет сила взаимодействия между телами? (Ответ дайте в мН.)
• (Ответ 4)

Решение задач

• Заряженный шарик приводят в соприкосновение с точно таким же незаряженным шариком. Находясь на расстоянии 15 см, шарики отталкиваются с силой 1 мН. Каков был первоначальный заряд заряженного шарика?

• С какой силой взаимодействуют в вакууме два маленьких заряженных шарика, находящихся на расстоянии 4 м друг от друга? Заряд каждого шарика 8 · 10 −8  Кл. Ответ выразите в мкН.
• Ответ 3,6

Решение задач

• Два одинаковых шарика подвешены на нитях длиной I = 2,0 м к одной точке. Когда шарикам сообщили одинаковые заряды по q = 2,0 • 10-8 Кл, они разошлись на расстояние r = 16 см. Определите натяжение каждой нити и массу каждого шарика.