Электрический заряд и его свойства. Закон Кулона

При трении диэлектрических тел о бумагу или мех (янтаря о шерсть, стекла о бумагу) наблюдается явление, получившее название электризации тел. Стекло или янтарь начинают притягивать мелкие твердые предметы. Говорят, что после такого механического трения тела становятся электрически заряженными и начинают взаимодействовать друг с другом (притягиваться или отталкиваться). Считается, что при этом на телах появляются электрические заряды. Условно принято считать, что заряженный при трении янтарь имеет отрицательный заряд, а заряженное при трении стекло – положительный заряд.

Электрический заряд – источник электромагнитного поля, связанный с материальным носителем. Вся совокупность электрических и магнитных явлений есть проявление существования, движения и взаимодействия электрических зарядов. Электрический заряд принято обозначать буквой . Единица измерения электрического заряда – кулон (Кл).

Заряд является фундаментальной характеристикой элементарных частиц.

Существует минимальный электрический заряд, называемый элементарным электрическим зарядом, онобозначается буквой ( ). Электрон - носитель элементарного отрицательного электрического заряда (). Протон, позитрон () – носители элементарного положительного электрического заряда. Любые заряженные тела имеют заряд, кратный элементарному, то есть электрический заряд дискретен: если число электронов , то суммарный электрический заряд . Например, электрический заряд в природе не существует.

Обобщение опытных данных позволило Фарадею сформулировать один из фундаментальных законов физики – закон сохранения электрических зарядов: алгебраическая сумма электрических зарядов изолированной системы остается неизменной, какие бы процессы не происходили внутри системы (XVIII в.).

Точечный заряд – заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь.

Закон Кулона: модуль силы взаимодействия между покоящимися точечными зарядами прямо пропорционален произведению модулей этих зарядов, обратно пропорционален квадрату расстояния между ними и зависит от среды, в которой расположены заряды:

,

где - относительная диэлектрическая проницаемость среды, - электрическая постоянная (полезно запомнить, что ).

Силы взаимодействия между покоящимися точечными зарядами направлены по линии, соединяющей заряды, при этом, одноименные заряды отталкиваются, а разноименные – притягиваются (рис. 26):

Рис. 26. Силы электростатического взаимодействия

Относительная диэлектрическая проницаемость – это число, которое показывает, во сколько раз сила взаимодействия между электрическими зарядами в вакууме больше, чем в данной среде:

.