§ 16. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда
Закон сохранения электрического заряда. Вы знаете, что при трении соприкасающиеся тела электризуются, при этом модули противоположных по знаку зарядов, возникших на телах, равны. Проверим это на опыте. Наэлектризуем трением соприкасающиеся друг с другом эбонитовую палочку и кусочек меха или шерстяной ткани. Поместим поочерёдно внутрь металлической сферы, укреплённой на стержне электрометра, эбонитовую палочку (рис. 96, а) и кусочек меха (рис. 96, б). Стрелка электрометра отклонится, причём, как в первом, так и во втором случаях, на одинаковые углы. Если же одновременно опустить внутрь сферы эбонитовую палочку и кусочек меха (рис. 96, в), то стрелка электрометра останется на месте. Следовательно, модули зарядов обоих тел равны, а их знаки противоположны.
Результаты многочисленных экспериментов позволили сформулировать утверждение, которое является фундаментальным законом природы — законом сохранения электрического заряда: в электрически изолированной системе при любых взаимодействиях алгебраическая сумма электрических зарядов остаётся постоянной:
q1 + q2 + q3 + … + qn = const,
где n — число зарядов в системе.
Принято считать систему тел (частиц) электрически изолированной, если между ней и внешними телами нет обмена электрически заряженными частицами.
Закон сохранения электрического заряда указывает на важную особенность электрических явлений: электрические заряды всегда появляются парами. Так, например, при электризации трением тела приобретают заряды противоположных знаков, модули которых одинаковые.
Можно ли при электризации трением зарядить только одно из соприкасающихся первоначально электронейтральных тел?
Из истории физики
Закон сохранения электрического заряда впервые был сформулирован и экспериментально подтверждён М. Фарадеем в 1843 г.
1. Объясните электризацию тел при соприкосновении. Почему при электризации заряжаются оба тела?
2. Что характеризует электрический заряд?
3. Какие виды электрических зарядов существуют в природе? Как взаимодействуют одноимённо заряженные частицы? разноимённо заряженные?
4. Какой заряд называют элементарным?
5. В чём проявляется свойство дискретности электрического заряда?
6. Сформулируйте закон сохранения электрического заряда. Каковы условия применимости этого закона?
7. При соскальзывании стеклянного бруска с наклонной плоскости происходит его электризация. Как это влияет на конечную скорость бруска?