Електричний заряд

Відео: Галілео. Експеримент. заряд електрона

Електричний заряд - скалярна фізична величина, квантована і инвариантна, яка є кількісною мірою властивості фізичних тіл або частинок речовини вступати в електромагнітну взаємодію. Електричний заряд зазвичай позначають латинськими буквами q або Q. Одиницею вимірювання електричного заряду в системі одиниць СІ є Кулон.
У звичному для нас макроскопічному світі електричний заряд виникає внаслідок процесу електризації, наприклад, електризації тертям, і проявляється в залученні або відштовхуванні заряджених тел. Те, що при натирання бурштин отримує здатність притягувати до себе легкі предмети, описував в 600-х роках до Р.Х. Фалес. Досліди з електроскопом свідчать про те, що ця можливість може проявлятися слабкіше або сильніше, тобто, що електричний заряд можна характеризувати кількісно. Електричний заряд може перетікати з одного тіла в інше.
Електричні заряди бувають двох типів, їх називають позитивними і негативними зарядами (позитивними і негативними). Існування двох типів зарядів поясний різницю у взаємодії наелектризованих тел. Однойменні заряди відштовхуються, різнойменні - прітагаються. Контакт негативно зарядженого тіла з позитивно зарядженим призводить до зменшення зарядів тіл, тобто негативний заряд компенсує позитивний і навпаки. Тіла, в яких електричні заряди повністю компенсовані називаються нейтральними. Такими є більшість тіл в природі, оскільки сили взаємодії між електричними зарядами дуже значні, і приводять у рух зарядів, при якому вони компенсуються і тіла розряджаються.
Кількісно сили, що виникають при взаємодії зарядів, описуються законом Кулона. Взаємодія між зарядами опосередкована електричним полем, яке виникає навколо будь-якого зарядженого тіла.
Рух зарядів призводить до виникнення електричного струму. Рухомі заряди, тобто електричний струм, створюють навколо себе не тільки електричне, але й магнітне поле.
За сучасними уявленнями електричний заряд є властивістю частинок, з яких складаються атоми і молекули. Ядра атомів повинні позитивний заряд, а електрони - негативний. В цілому більшість атомів нейтральні, оскільки в кожному з них стільки електронів, щоб компенсувати дотатній заряд ядра. Закони квантової механіки призводять до того, що важкі ядра оточені немов хмара легких електронів. У разі надлишку або відсутності електронів атоми стають негативно або позитивно зарядженими іонами.
Основному електричний струм пояснюється рухом електронів, однак, в деяких випадках, наприклад, в електролітах електричний струм обумовлений рухом іонів.
Крім електронів електричний заряд мають багато інших елементарних частинок. Ядро атома складається з позитивно заряджених протонів і нейтральних нейтронів. Крім того, електричний заряд мають інші частинки: мюони, тауони, мезони, каона т.д. Для кожної частинки, крім фотона, існує античастинка зі зворотним електричним зарядом. Так, для електрона античастинкою є позитрон, зяряд якого позитивний, для протона - антипротон з негативним зарядом і т.д.


Важлива особливість заряду полягає в тому, що він квантованих (дискретний). Тобто існує найменший електричний заряд, на який можна збільшити, або зменшити сукупний заряд тіла. Цей заряд називають одиничним або елементарним і часто позначають латинською літерою е.

е = 1.601 · 10 -19 Кл.

Таким чином, електричний заряд частинки можна розглядати в двох сутності: здатності частинки створювати електричне поле і взаємодіяти з ним: дискретної величини, яка приймає цілі значення, наприклад, , І постійної, що характеризує інтенсивність цієї взаємодії, кількісне значення якої - величина e. У безрозмірних одиницях інтенсивність взаємодії можна виразити постійної тонкої структури, розділивши квадрат величини e на твір двох інших фундаментальних постійних: швидкості світла і постійної Планка.
Носіями заряду бувають стійкі - стабільні і нестійкі - нестабільні частинки. Серед самих частинок електрон має одиничний негативний заряд, протон - одиничний позитивний заряд. Заряд ядер атомів визначається числом протонів в них.


Теорія кварків стверджує, що ці елементарні частинки мають дробовий електричний заряд: або від елементарного заряду.

Детальніше в статті Закон збереження електричного заряду


Один з фундаментальних законів фізики стверджує, що електричний зярад не виникає і не зникає. У макроскопічному світі це означає, що заряд певного тіла може збільшитися або зменшитися тільки внаслідок перетікання його на інші тіла і компенсацією зарядом іншого знака. Ізольована фізична система зберігає свій заряд. У світі елементарних частинок закон збереження означає, що при будь-яких перетвореннях частинок алгебраїчна сума зарядів частинок зберігається.
Часто користуються висловом заряд рухається, при цьому мається на увазі, що рухається носій заряду, або тіло, що має надлишок тих чи інших носіїв заряду. Нейтральність тел свідчить, що такі тіла мають однакову кількість позитивних і негативних зарядів.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!