Положительный электрический заряд, отрицательный электрический заряд, основное свойство заряженных тел и частиц, закон Кулона, элементарный электрический заряд

 

1.Как заряжается шелк при трении о стекло? А шерсть при трении о сургуч?

2.Какое число элементарных электрических зарядов составляет 1 кулон?

3.Определите силу, с который притягиваются друг к другу два тела с зарядами +2 Кл и –3 Кл, находящиеся друг от друга на расстоянии 0,15 м.

4.Два тела с зарядами +0,2 Кл и –0,2Кл находятся на расстоянии 1 см друг от друга. Определите силу с которой они притягиваются.

5.С какой силой отталкиваются друг от друга две частицы, несущие одинаковый заряд, равный +3 е, и находящиеся на расстоянии 2 Е? Значение константы в уравнении закона Кулона k   = 9^.10⁹ Н^.м²/Кл².

6.С какой силой притягивается электрон к протону, если расстояние между ними 0,53 Е? А протон к электрону?

7.Два одноименно и одинаково заряженных шарика соединены непроводящей заряды нитью. Середина нити неподвижно закреплена. Нарисуйте, как расположатся в пространстве эти шарики в условиях, когда силой тяжести можно пренебречь.

8.Как в этих же условиях будут расположены в пространстве три таких же шарика, привязанных одинаковыми по длине нитями к одной опоре? А четыре?

 

Опыты по притяжению и отталкиванию заряженных тел.

 

Глава 4. Состав и строение атома

 

 

4.1. Состав атомов

Слово " атом" переводится с древнегреческого языка как " неделимый". Так и предполагалось почти до конца XIX века. В 1911 г. Э. Резерфорд обнаружил, что в атоме существует положительно заряженное ядро. Позже было доказано, что оно окружено электронной оболочкой.

 

Электронная оболочка – совокупность движущихся вокруг ядра электронов.

Таким образом, атом представляет собой материальную систему, состоящую из ядра и электронной оболочки.

Атомы очень маленькие – так, по толщине бумажного листа укладываются сотни тысяч атомов. Размеры атомных ядер – еще в сто тысяч раз меньше размеров атомов.

Ядра атомов заряжены положительно, но состоят они не только из протонов. Ядра содержат еще и нейтральные частицы, открытые в 1932 году и названные нейтронами. Протоны и нейтроны вместе носят название нуклоны – то есть ядерные частицы.

 

Нуклоны – общее название протонов и нейтронов.

Любой атом в целом электронейтрален, а это значит, что число электронов в электронной оболочке атома равно числу протонов в его ядре.

  Таблица 11.Важнейшие характеристики электрона, протона и нейтрона  

 

Характеристика	Электрон	Протон	Нейтрон
Год открытия	1897	1919	1932
Первооткрыватель	Джозеф Джон Томсон	Эрнест Резерфорд	Джеймс Чедвик
Символ	е–	p+	no
Масса: обозначение значение	m (e–) 9,108. 10–31 кг	m (p+) 1,673. 10–27 кг	m (no) 1,675. 10–27 кг
Электрический заряд	–1,6. 10–19 Кл = –1 е	+1,6. 10–19 Кл = +1 е	0
Радиус	?	≈ 10–15 м	≈ 10–15 м

* Название " электрон" происходит от греческого слова, означающего " янтарь".

* Название " протон" происходит от греческого слова, означающего " первый".

* Название " нейтрон" происходит от латинского слова, означающего " ни тот, ни другой" (имеется в виду его электрический заряд).

* Знаки " –", " +" и " 0" в символах частиц занимают место правого верхнего индекса.

* Размер электрона столь мал, что в физике (в рамках современной теории) вообще считается некорректным говорить об измерении этой величины.

 

ЭЛЕКТРОН, ПРОТОН, НЕЙТРОН, НУКЛОН, ЭЛЕКТРОННАЯ ОБОЛОЧКА.

 

1.Определите, насколько масса протона меньше массы нейтрона. Какую часть от массы протона составляет эта разница (выразите ее в виде десятичной дроби и в процентах)?

2.Во сколько раз (приближенно) масса любого нуклона больше массы электрона?

3.Определите, какую часть от массы атома составит масса его электронов, если в состав атома входят 8 протонов и 8 нейтронов. 4.Как вы думаете, удобно ли использовать единицы международной системы единиц измерений (СИ) для измерений масс атомов?

4.2. Взаимодействия между частицами в атоме. Атомные ядра  

Между всеми заряженными частицами атома действуют электрические (электростатические) силы: электроны атома притягиваются к ядру и вместе с тем отталкиваются друг от друга. Действие заряженных частиц друг на друга передается электрическим полем.

 

Вам знакомо уже одно поле – гравитационное. Подробнее о том, что такое поля, и о некоторых их свойствах вы узнаете из курса физики.

Все протоны в ядре заряжены положительно и за счет электрических сил отталкиваются друг от друга. Но ядра же существуют! Следовательно, в ядре, кроме электростатических сил отталкивания, действует еще какое-то взаимодействие между нуклонами, за счет сил которого они притягиваются друг к другу, причем это взаимодействие – значительно сильнее электростатического. Эти силы называются ядерными силами, взаимодействие – сильным взаимодействием, а поле, передающее это взаимодействие – сильным полем.

В отличие от электростатического, сильное взаимодействие ощущается только на коротких расстояниях – порядка размеров ядер. Но силы притяжения, вызванные этим взаимодействием (F _я). во много раз больше электростатических (F _э). Отсюда – " прочность" ядер во много раз больше " прочности" атомов. Поэтому в химических явлениях изменяется только электронная оболочка, а ядра атомов остаются неизменными.

 

Атомное ядро – сложная положительно заряженная частица, состоящая из нуклонов, связанных между собой ядерными силами.

Общее число нуклонов в ядре называется массовым числом  и обозначается буквой А. Число нейтронов  в ядре обозначается буквой N, а число протонов  – буквой Z. Эти числа связаны между собой простым соотношением: 

A=Z+N

Плотность вещества ядер огромна: она примерно равна 100 миллионам тонн на кубический сантиметр, что несоизмеримо с плотностью любого химического вещества.