Закон збереження електричного заряду

У звичайних умовах мікроскопічні тіла є електрично нейтральними, тому що позитивно та негативно заряджені частинки, які утворюють атоми, пов’язані одна з одною електричними силами і утворюють нейтральні системи. Якщо електрична нейтральність тіла порушена, то таке тіло називається наелектризоване тіло. Для електризації тіла необхідно, щоб на ньому було створено надлишок або нестача електронів або іонів одного знака.

Способи електризації тіл, які являють собою взаємодію заряджених тіл, можуть бути наступними:

  • Електризація тіл при зіткненні. У цьому випадку при тісному контакті невелика частина електронів переходить з однієї речовини, у якої зв’язок з електроном відносно слабкий, в іншу речовину.
  • Електризація тіл при терті. При цьому збільшується площа зіткнення тіл, що призводить до посилення електризації.
  • Вплив. В основі впливу лежить явище електростатичної індукції, тобто наведення електричного заряду в речовині, вміщеному в постійне електричне поле.
  • Електризація тіл під дією світла. В основі цього лежить фотоелектричний ефект, або фотоефект, коли під дією світла з провідника можуть вилітати електрони в навколишній простір, в результаті чого провідник заряджається.

Численні досліди показують, що коли має місце електризація тіла, на тілах виникають електричні заряди, рівні по модулю і протилежні за знаком.

Негативний заряд тіла обумовлений надлишком електронів на тілі порівняно з протонами, а позитивний заряд обумовлений нестачею електронів.

Коли відбувається електризація тіла, тобто коли негативний заряд частково відділяється від пов’язаного з ним позитивного заряду, що виконується закон збереження електричного заряду. Закон збереження заряду
справедливий для замкнутої системи, в яку не входять ззовні і з якої не виходять назовні заряджені частинки. Закон збереження електричного заряду формулюється наступним
чином:

У замкнутій системі алгебраїчна сума зарядів всіх частинок залишається незмінною:

q1 + q2 + q3 + … + qn = const

де q1, q2 і т. д. – заряди частинок.


Взаємодія електрично заряджених тіл

Взаємодія тіл, що мають заряди однакового або різного знака, можна продемонструвати на наступних дослідах. Наелектризуємо ебонітову паличку тертям об хутро і доторкнемося нею до металевії гільзи, підвішеної на шовковой нитці. На гільзі і ебонітовій паличці розподіляються заряди одного знака (негативні заряди). Наближаючи заряджену негативно ебонітову паличку до зарядженої гільзі, можна побачити, що гільза буде відштовхуватися від палички (рис. 1.2).

Взаємодія тіл з зарядами одного знаку

Рис. 1.2. Взаємодія тіл з зарядами одного знаку.

Якщо тепер піднести до зарядженої гільзі скляну паличку, потерту об шовк (позитивно заряджену), то гільза буде притягатися до неї (рис. 1.3).

Взаємодія тіл з зарядами різних знаків

Рис. 1.3. Взаємодія тіл з зарядами різних знаків.

Звідси випливає, що тіла, що мають заряди однакового знака (однойменно заряджені тіла), взаємно відштовхуються, а тіла, що мають заряди різного знаку (різнойменно заряджені тіла), взаємно притягуються. Аналогічні висновки виходять, якщо наближати два султана, однойменно заряджені (рис. 1.4) і різнойменно заряджені (рис. 1.5).

Взаємодія заряджених султанів

Рис. 1.4. Взаємодія однойменно заряджених султанів Рис. 1.5. Взаємодія різнойменно заряджених султанів