Абсолютно всеки знае такова нещо като закона за запазване на енергията. Енергията не възниква от нищото и не изчезва в нищото. Променя се само от една форма в друга.

Това е основният закон на Вселената. Благодарение на този закон Вселената може да съществува стабилно и дълго време.

Формулиране на закона за запазване на заряда

Има и друг подобен закон, който също е един от основните. Това е законът за запазване електрически заряд.

В тела, които са в покой и електрически неутрални, зарядите с противоположни знаци са равни по величина и взаимно се компенсират. Когато има наелектризиране на едни тела от други, зарядите преминават от едно тяло към друго, но общият им заряд остава същият.

В изолирана система от тела общият общ заряд винаги е равен на някаква постоянна стойност: q_1+q_2+⋯+q_n=const, където q_1, q_2, …, q_n са зарядите на телата или частиците, включени в системата.

Какво ще кажете за трансформацията на частиците?

Има един момент, който може да повдигне въпроси относно трансформацията на частиците. Всъщност частиците могат да раждат и изчезват, докато преминават в други частици, радиация или енергия.

В този случай такива процеси могат да възникнат както с неутрални, така и с носещи заряд частици. Как да бъде в този случай със закона за запазване на заряда?

Оказа се, че раждането и изчезването на частиците може да се случи само по двойки. Тоест, частиците преминават в различен тип съществуване, например в радиация само като двойка, когато и положителните, и отрицателните частици изчезват едновременно.

В този случай се появява определен вид излъчване и определена енергия. В обратния случай, когато заредените частици се раждат под въздействието на някаква радиация и консумация на енергия, те също се раждат само по двойки: положителни и отрицателни.

Съответно общият заряд на новопоявилата се двойка частици ще бъде нулаи законът за запазване на заряда е изпълнен.

Експериментално потвърждение на закона

Изпълнението на закона за запазване на електрическия заряд е експериментално потвърдено многократно. Няма нито един факт, който да говори другояче.

Следователно учените смятат, че общият електрически заряд на всички тела във Вселената остава непроменен и най-вероятно е равен на нула. Тоест броят на всички положителни заряди е равен на броя на всички отрицателни заряди.

Природата на съществуването на закона за запазване на заряда все още е неясна. По-специално, не е ясно защо заредените частици се произвеждат и анихилират само по двойки.

Експериментите ясно показват, че когато телата са наелектризирани, винаги се появяват заряди с противоположни знаци. Ако едно от двете тела стане отрицателно заредено в резултат на взаимодействието, другото ще има положителен заряд.

Да вземем два електромера с еднакви топки и да ги подготвим за измерване на електрически заряди. За целта заземяхме металните им кутии.

Подрежете чиния от органично стъкло с чиния, чиято повърхност е покрита с хартия. Ако след това докоснем металните топчета с всяка пластина, ще видим, че стрелките на галванометрите се отклоняват на същия ъгъл (фиг. 4.10). За да определим знака на получените заряди, последователно донасяме ебонитова пръчка, носена с козина, към двете топки. Единият електрометър ще намали показанието, а другият ще го увеличи. Това показва, че топките на електрометри имат заряди с противоположни знаци. Можете да проверите тези твърдения с помощта на друг експеримент. За да направите това, свързваме двете топки на електромери с проводник върху изолационна дръжка. Стрелките на двата електромера веднага ще паднат до нула (фиг. 4.11). Това показва пълно неутрализиране на зарядите. Анализът на проведените експерименти показва, че в природата има закон за запазване на електрическите заряди.

Законът за запазване на електрическите заряди . В затворена система алгебричната сума от електрическите заряди на телата, които съставляват тази система, остава постоянна.

Q1 + Q2 + Q3 + … + Qn= const.

Бенджамин Франклин(1706-1790) - изключителен американски политик; работи в областта на физиката: разработва теория, обясняваща наелектризирането чрез преливане на "електрическа течност", въвежда концепцията за положителен и отрицателен заряд; изследва електрически явления в атмосферата.

е формулиран за първи път от американския учен Б. Франклин през 1747г.

При решаване на физически проблеми се използва закон за запазване на електрическия зарядстойностите на електрическите заряди се използват с техните знаци.

Учените знаят физически процеси, при което се образува електромагнитно излъчване елементарни частици. Типичен примертакова явление - образованието електрони позитронот γ-лъчение, което се появява при радиоактивни трансформации на материята. Многобройни изследвания недвусмислено доказаха, че електрон с отрицателен заряд винаги се появява в тези трансформации в двойка с позитрон с положителен заряд. Алгебричната сума от зарядите на електрон и позитрон е нула. Електромагнитно излъчваненяма никаква такса. По този начин,

в реакцията на образуване на двойка електрон-позитрон, закон за запазване на заряда.

q електрон +q позитрон = 0.

позитрон - елементарна частица с маса приблизително равна на масата на електрона; Зарядът на позитрона е положителен и равен на заряда на електрона.

Въз основа закон за запазване на електрическия зарядобяснява наелектризирането на макроскопичните тела.

Както знаете, всички тела се състоят от атоми, които включват електронии протони. Броят на електроните и протоните в състава на незаредено тяло е еднакъв. Следователно такова тяло не проявява електрическо действие върху други тела. Ако две тела са в близък контакт (по време на триене, компресия, удар и т.н.), тогава електроните, свързани с атомите, са много по-слаби от протоните, те преминават от едно тяло в друго. материал от сайта

Тялото, към което са преминали електроните, ще има излишък от тях. Според закона за запазване електрическият заряд на това тяло ще бъде равен на алгебричния сбор от положителните заряди на всички протони и зарядите на всички електрони. Този заряд ще бъде отрицателен и равен по стойност на сумата от зарядите на излишните електрони.

Тяло с излишък от електрони има отрицателен заряд.

Тяло, което е загубило електрони, ще има положителен заряд, чийто модул ще бъде равен на сумата от зарядите на изгубените от тялото електрони.

Положително зареденото тяло има по-малко електрони, отколкото протони.

Законът за запазване на електрическия заряддейства независимо от това дали заредените тела се движат или не. Това свойство на заряда се нарича инвариантност. Зарядът на електрона е 1,6. 10 -19 C както при скорост 200 m/s, така и при скорост от 100 000 km/s. Ако беше иначе, тогава електроните биха имали някои свойства в свободно състояние и напълно различни в атома. И това не е установено от науката.

Електрическият заряд не се променя, когато тялото се премести в друга референтна система.

На тази страница има материали по темите:

• Насърчаване на законите за опазване

• Законът за запазване на електрическия заряд, абстрактен във физиката

• Читалка за закон за запазване на електрическия заряд

• Закон за запазване на енергията. електрификация на тел.

• Експерименти, потвърждаващи закона за запазване на електрическия заряд

Въпроси относно този артикул:

Закон за запазване на заряда

Не всички природни явления могат да бъдат разбрани и обяснени въз основа на понятията и законите на механиката, молекулярно-кинетичната теория за структурата на материята и термодинамиката. Тези науки не казват нищо за естеството на силите, които свързват отделните атоми и молекули, държат атомите и молекулите на материята в твърдо състояние на определено разстояние един от друг. Законите на взаимодействието на атоми и молекули могат да бъдат разбрани и обяснени въз основа на идеята, че електрическите заряди съществуват в природата.

Най-простият и най-ежедневен феномен, при който фактът за съществуването на електрически заряди в природата, е наелектризирането на телата при контакт. Взаимодействието на телата, открити по време на наелектризирането, се нарича електромагнитно взаимодействие и физическо количество, което определя електромагнитното взаимодействие, - електрически заряд. Способността на електрическите заряди да привличат и отблъскват показва наличието на два различни видовезаряди: положителни и отрицателни.

Електрическите заряди могат да се появят не само в резултат на наелектризиране при контакт на тела, но и при други взаимодействия, например под въздействието на сила (пиезоелектричен ефект). Но винаги в затворена система, която не включва заряди, за каквито и да е взаимодействия на телата алгебричната (т.е. като се вземе предвид знакът) сумата от електрическите заряди на всички тела остава постоянна. Този експериментално установен факт се нарича закон за запазване на електрическия заряд.

Никъде и никога в природата не възникват и изчезват електрически заряди от един и същи знак. Появата на положителен заряд винаги е придружена от появата на отрицателен заряд, равен по абсолютна стойност, но противоположен по знак. Нито положителните, нито отрицателните заряди могат да изчезнат отделно един от друг, ако са равни по абсолютна стойност.

Появата и изчезването на електрически заряди върху телата в повечето случаи се обяснява с преходите на елементарни заредени частици - електрони - от едно тяло в друго. Както знаете, съставът на всеки атом включва положително заредено ядро ​​и отрицателно заредени електрони. В неутрален атом общият заряд на електроните е точно равен на заряда атомно ядро. Тяло, състоящо се от неутрални атоми и молекули, има общ електрически заряд, равен на нула.

Ако в резултат на някакво взаимодействие част от електроните преминават от едно тяло в друго, тогава едното тяло получава отрицателен електрически заряд, а второто - положителен заряд, равен по абсолютна стойност. Когато две противоположно заредени тела влязат в контакт, обикновено електрическите заряди не изчезват безследно и излишният брой електрони преминават от отрицателно заредено тяло към тяло, в което някои от атомите нямат пълен комплектелектрони в техните черупки.

Специален случай е срещата на елементарно заредени античастици, например електрон и позитрон. В този случай положителните и отрицателните електрически заряди наистина изчезват, унищожават се, но в пълно съответствие със закона за запазване на електрическия заряд, тъй като алгебричната сума от зарядите на електрон и позитрон е равна на нула.

Законът за запазване на заряда гласи, че по време на взаимодействието на определена затворена система с околното пространство, количеството заряд, което напуска системата през нейната повърхност, е равно на количеството заряд, който влиза в системата. С други думи, алгебричната сума на всички заряди в системата е нула.

Формула 1 - Закон за запазване на заряда

Както знаете, в природата има два вида заряди. Това са положителни и отрицателни. Също така, големината на заряда е дискретна, тоест може да се променя само на части. Елементарният заряд е зарядът на електрона. Ако към атом се добави един електрон, той се превръща в отрицателно зареден йон. И ако го вземете, тогава положително.

Основната идея на закона за запазване на заряда е, че зарядът не възниква от нищото и не изчезва в нищото. Когато възникне заряд от един знак, веднага се появява заряд от противоположния знак със същата величина.

За да потвърдим този закон, ще проведем експеримент. За него ни трябват два електромера. Това са устройства, които показват електрически заряд. Състои се от пръчка, върху която е фиксирана оста. На оста има стрелка. Всичко това е поставено в цилиндричен корпус, затворен от двете страни със стъкло.

На пръта на първия електрометър има метален диск. На който ще поставим още един такъв диск. Между дисковете е необходимо да се постави някакъв изолатор. Например плат. Горният диск има диелектрична дръжка. Като държим тази дръжка, ще търкаме дисковете един в друг. По този начин ги електрифицира.

Фигура 1 - Електрометри с прикрепени към тях дискове

След като премахнем горния диск, електрометърът ще покаже наличието на заряд. Стрелката му ще се отклони. След това вземаме диска и го докосваме до пръта на втория електрометър. Той също така ще отклони стрелката, което показва наличието на заряд. Въпреки че зарядът ще бъде с обратен знак. Освен това, ако свържем прътите на електрометрите, тогава стрелките ще се върнат в първоначалното си положение. Тоест таксите се отменят взаимно.

Фигура 2 - компенсация на заряда на диска

Какво се случи в този експеримент. Когато търкахме дисковете един в друг, имаше разделяне на зарядите в метала на дисковете. Първоначално всеки диск беше електрически неутрален. Един от тях получи излишък от електрони, тоест отрицателен заряд. Друг получи недостиг на електрони, тоест той стана положително зареден.

Обвиненията по този случай не се появиха от нищото. Те вече бяха вътре в проводимите дискове. Само те бяха компенсирани помежду си. Просто ги разделихме. Поставяйки едновременно на различни дискове. Когато свързахме пръчките на електрометрите, зарядите отново се компенсираха един с друг. Какво показват стрелките.

Ако разглеждаме електрометрите и дисковете като единна система. Тогава, въпреки всички наши манипулации, общият заряд на тази система беше постоянен през цялото време. Първоначално дисковете бяха електрически неутрални. След разделяне се появиха масивни положителни и отрицателни заряди. Просто бяха еднакви по размер. Това означава, че зарядът в системата остава същият. След свързване на прътите системата се връща в първоначалното си състояние.