§ 16. Электрычны зарад. Закон захавання электрычнага зараду
Што азначае наяўнасць электрычнага зараду ў цела або часціцы? Як узаемадзейнічаюць электрычна зараджаныя целы?
Электрычны зарад. Пра тое, што бурштын, пацёрты аб шэрсць, набывае ўласцівасць прыцягваць лёгкія прадметы (мал. 94), ведалі яшчэ старажытныя грэкі. Аднак толькі ў 1600 г. лейб-медык каралевы Англіі доктар медыцыны Уільям Гільберт у кнізе «Аб магніце, магнітных целах і вялікім магніце — Зямлі» даў першае сістэматызаванае апісанне ўласцівасцей электрычных і магнітных матэрыялаў. Гільберт прадэманстраваў, што акрамя бурштыну ўласцівасцю прыцягваць лёгкія прадметы валодаюць пасля націрання алмаз, сера, фарфор і многія іншыя целы. Ён назваў іх электрычнымі (ελεκτρον па-грэчаскі — бурштын). Цяпер мы гаворым, што такія целы электрычна зараджаныя, гэта значыць Мал. 94 ім перададзены электрычны зарад.
Электрычны зарад — фізічная скалярная велічыня, якая характарызуе інтэнсіўнасць электрамагнітнага ўзаемадзеяння цел (часціц).
Электрычны зарад з'яўляецца крыніцай электрамагнітнага поля, звязанага з матэрыяльным носьбітам (целам або часціцай). Электрычны зарад, як і маса, не існуе без цела або часціцы, а зарад любой сістэмы цел (часціц) роўны суме зарадаў цел (часціц), якія ўваходзяць у сістэму.
Электрычныя зарады маюць наступныя фундаментальныя ўласцівасці:
1) электрычныя зарады існуюць у двух відах, якія названы дадатнымі і адмоўнымі (існаванне двух відаў зарадаў выявіў Шарль Дзюфэ (1698–1739) у 1733 г., а ў 1747 г. Бенджамін Франклін (1706–1790) прыпісаў ім знакі «+» і «–»);
2) электрычны зарад адытыўны, гэта значыць зарад любой сістэмы цел (часціц) роўны суме зарадаў цел (часціц), якія ўваходзяць у сістэму;
3) у любой электрычна ізаляванай сістэме алгебраічная сума зарадаў цел (часціц) не змяняецца;
4) электрычны зарад дыскрэтны, гэта значыць электрычны зарад любога цела (часціцы) кратны элементарнаму электрычнаму зараду;
5) значэнне электрычнага зараду цела (часціцы) не залежыць ад выбару сістэмы адліку, а значыць, не залежыць ад таго, рухаецца яно (яна) або знаходзіцца ў спакоі;
6) электрычны зарад цела (часціцы) не залежыць ні ад яго (яе) механічнага стану, ні ад якіх-небудзь дзеючых на яго (яе) сіл.
Існуюць два віды электрычных зарадаў, якія дамовіліся называць дадатнымі і адмоўнымі. Прычым пры ўзаемадзеянні аднайменна зараджаныя целы (часціцы) адштурхваюцца адно ад аднаго (мал. 95, а), а рознаіменна зараджаныя — прыцягваюцца паміж сабой (мал. 95, б).
Зарады розных цел (часціц) могуць адрознівацца не толькі знакамі, але і лікавымі значэннямі.
За адзінку электрычнага зараду ў СІ прыняты кулон (Кл). Гэтая адзінка названа ў гонар Шарля Кулона (1736–1806). 1 Кл — велічыня электрычнага зараду, які праходзіць праз папярочнае сячэнне правадніка за прамежак часу 1 с пры сіле пастаяннага току 1 А.
Цікава ведаць
Адзін кулон — вельмі вялікая адзінка зараду. Разлікі паказваюць, што дыяметр аддаленага ад астатніх цел металічнага шара, што знаходзіцца ў сухім паветры, павінен быць роўны не менш як 110 м, каб на ім мог знаходзіцца залішні зарад 1 Кл. Разам з тым у час уключэння аўтамабільных фар сіла току ў ланцугу прыблізна 10 А, гэта значыць штосекундна праз папярочнае сячэнне праваднікоў, далучаных да фар, праходзіць зарад прыблізна 10 Кл.