Закон сохранения электрического заряда

Электростатическое поле, основные характеристики.

Закон Кулона.

Закон сохранения электрического заряда.

РАЗДЕЛ V. Электричество и магнетизм

Частицы и античастицы.

Хорошо известные электрон и позитрон не являются единственной парой частица — античастица.

Теоретически предсказано и экспериментально подтверждено (за немногим исключением), что для каждой элементарной частицы должна существовать античастица (принцип зарядового сопряже­ния).

Из общих положений квантовой теории следует, что частицы и античастицы должны иметь одинаковые характеристики, но противоположные по знаку электрические заряды (и магнитные момен­ты!).

До 1956 г. считалось, что имеется полная симметрия между частицами и античастицами, т. е. если какой-то процесс идет между частицами, то должен существовать точно такой же (с теми же характеристи­ками) процесс между античастицами. Однако в 1956 г. доказано, что подобная симмет­рия характерна только для сильного и электромагнитного взаимодействий и нарушает­ся для слабого.

Тема 21. Электростатика.

Лекция №21.

Все тела в природе способны в большей или меньшей степени электризоваться, т. е. приобретать электрический заряд.

Электрический заряд — величина релятивистски инвариантная, т. е. не зависит от системы отсчета, а значит, не зависит от того, движется этот заряд или покоится.

Существуют два вида электрических зарядов: положительные и отрицательные.

Примечание. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые – притягиваются

В 1843 г. английским физиком М. Фарадеем (1791—1867) экспериментально был установлен фундаментальный закон природы, названный Законом сохранения заряда.

Закон сохранения заряда, формулировка.

Алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы (системы, не обменивающейся зарядами с внешними тела­ми) остается неизменной, какие бы процессы ни происходили внутри этой системы.

В зависимости от концентрации свободных зарядов тела делятся на проводники, диэлектрики и полупроводники.

Определение 1.

Проводники — это тела (точнее – вещества!), в которых электрический заряд может перемещаться по всему его объему.

Проводники делятся на две группы:

1) про­водники первого рода (металлы) — перенос в них зарядов (свободных электронов) не сопровождается химическими превращениями;

2) проводники второго рода (например, расплавленные соли, растворы кислот) — перенос в них зарядов (положительных и отрицательных ионов) ведет к химическим изменениям.

Определение 2.

Диэлектрики (например, стекло, пластмассы) — тела (точнее вещества!), в которых практически отсутствуют свободные заряды.

Примечание. Полупроводники (например, германий, кремний) занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

Указанное деление является весьма усло­вным, однако большое различие в них концентраций свободных зарядов обусловливает огромные качественные различия в их поведении и оправдывает поэтому деление тел на проводники, диэлектрики и полупроводники.

Определение 3.

Единица электрического заряда — кулон (Кл) — электрический заряд, проходящий через попереч­ное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с.