Главная > Физика > Курс физики (Грабовский Р.И.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

3. Электричество и магнетизм

Глава XII. Электростатика

§ 74. Электризация тел. Электрический заряд

Еще в VII в. до н. э. древнегреческий ученый Фалес указал на способность янтаря, натертого шелком, притягивать легкие предметы. Но лишь в конце XVI в. английский врач и физик Гильберт заинтересовался явлением, описанным Фалесом. Он провел соответствующие опыты и обнаружил, что свойством притягивать легкие предметы обладает не только натертый шелком янтарь, но и стекло, фарфор и многие другие тела, предварительно натертые кожей, сукном и тому подобными мягкими материалами. Это явление Гильберт назвал электризацией.

Оказалось, что электризация бывает только двух родов: положительная (которую приобретает, например, стекло, натертое кожей) и отрицательная (которую приобретает, например, кожа, натиравшая стекло). Выяснилось также, что разноименно наэлектризованные тела взаимно притягиваются, а одноименно наэлектризованные — отталкиваются.

Электризацию долгое время объясняли существованием особых электрических жидкостей (положительной и отрицательной), перемещающихся внутри тела или перетекающих из одного тела в другое. Только в 1881 г. была высказана (немецким физиком и физиологом Гельмгольцем) гипотеза, объясняющая электрические явления существованием электрически заряженных элементарных частиц. Впоследствии эта гипотеза подтвердилась открытием электрона (в 1897 г. английским физиком Дж. Дж. Томсоном) и протона (в 1919 г. английским физиком Резерфордом). Масса электрона его заряд (кулон). Протон имеет положительный заряд, равный по величине заряду электрона; масса протона в 1836 раз больше массы электрона. Существуют и другие элементарные частицы (позитроны, мезоны, нейтроны, нейтрино и т. д.), среди которых имеются как заряженные, так и нейтральные. С ними мы познакомимся позже (см. гл. XX).

Все заряженные элементарные частицы имеют одинаковый по величине заряд, равный заряду электрона и называемый элементарным электрическим зарядом. Элементарный заряд является наименьшим

(из известных) электрическим зарядом; это своего рода «атом электричества».

В наэлектризованном (заряженном) теле числа положительных и отрицательных элементарных частиц различны; в незаряженном теле эти числа равны между собой.

Тела, в которых электрические заряды могут свободно перемещаться, называются проводниками. Существуют два рода проводников. К проводникам первого рода относятся все металлы. Перемещающимися в них зарядами являются свободные электроны; перемещение не вызывает химических изменений в этих проводниках. К проводникам второго рода относятся электролиты (растворы солей, кислот и щелочей), в которых перемещаются положительные и отрицательные ионы, что ведет к химическим изменениям в самих проводниках.

Тела, в которых возможность перемещения зарядов весьма ограничена (мало свободных электронов или почти нет ионов), называются диэлектриками, или изоляторами. К ним относятся, например, янтарь, стекло, дистиллированная вода, спирт. Промежуточное положение занимают полупроводники (селен, германий, кремний, графит и др.). Их электропроводность в значительной мере зависит от внешних условий, главным образом от температуры. В последующих параграфах мы более подробно рассмотрим свойства диэлектриков (см. § 81, 82), проводников (см. § 80, 85—88, 91—93) и полупроводников (см. § 89, 90).

Участвуя в каких-либо процессах, электрические заряды могут перемещаться с одного тела на другое или перераспределяться в пределах одного тела, но не могут уничтожаться и создаваться. Иными словами,

в изолированной системе алгебраическая сумма электрических зарядов остается постоянной.

Это положение называется законом сохранения электрического заряда.

Единицей измерения электрического заряда электричества) служит, как уже отмечалось, кулон Эта единица устанавливается из соотношения (известного по школьному курсу физики), связывающего силу постоянного тока в проводнике с электрическим зарядом прошедшим через поперечное сечение проводника, и временем его прохождения [см. § 84, формула

Согласно (1), кулон — количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника при токе 1 А за время 1 с:

Единица силы тока — ампер — является основной в СИ (см. § 2). Она устанавливается на основе взаимодействия двух параллельных проводников с током и потому точное ее определение будет дано позднее (см. § 100, а также приложение II).

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление