§ 16. Электрычны зарад. Закон захавання электрычнага зараду
Элементарны зарад. На мяжы XIX і XX стагоддзяў вучоныя эксперыментальна вызначылі, што ў прыродзе існуе электрычны зарад, модуль якога мінімальны. Гэты зарад назвалі элементарным. Вы ведаеце, што ядры ўсіх атамаў змяшчаюць пратоны, якія з’яўляюцца носьбітамі дадатнага элементарнага зараду, а самі атамы ўтрымліваюць электроны, якія з’яўляюцца носьбітамі адмоўнага элементарнага зараду. Вучоныя з дакладнасцю ~10–20 устанавілі роўнасць модуляў зарадаў электрона і пратона.
Модуль элементарнага электрычнага зараду е = 1,6022 · 10–19 Кл. Звычайна абмяжоўваюцца дзвюма значнымі лічбамі: е = 1,6 · 10–19 Кл.
Электроны, пратоны і нейтроны змяшчаюць усе целы, бо з іх складаюцца атамы і малекулы любога рэчыва*. У электрычна нейтральным целе алгебраічная сума зарадаў усіх часціц роўная нулю. Калі якім-небудзь чынам стварыць у такім целе лішак зарадаў аднаго знака, то яно стане зараджаным.
Зарад цела q утвараецца сукупнасцю элементарных зарадаў і заўсёды кратны элементарнаму зараду е (электрычны зарад дыскрэтны):
q = е(Nр – Nе),
дзе Nр і Nе — колькасць пратонаў і электронаў у дадзеным целе.
Напрыклад, цела, зарад якога q1 = 5е, адрозніваецца ад нейтральнага цела недахопам пяці электронаў, а цела, зарад якога q2 = –13е, — лішкам трынаццаці электронаў.
Мы адзначалі, што 1 Кл — гэта вельмі вялікі зарад. Якому лішку (недахопу) электронаў у целе адпавядае гэты зарад?
З гісторыі фізікі
У 1881 г. нямецкі фізік Герман Гельмгольц (1821–1894) дакладна сфармуляваў ідэю Фарадэя аб атамнасці электрычнасці: «Калі мы дапускаем існаванне хімічных атамаў, то мы вымушаны заключыць адсюль далей, што таксама і электрычнасць, як дадатная, так і адмоўная, падзяляецца на пэўныя элементарныя колькасці, якія адыгрываюць ролю атамаў электрычнасці».
Цікава ведаць
У адным молі рэчыва (~6 · 1023 малекул) зараджанага цела звычайна змяшчаецца адносна невялікая колькасць электронаў (да ~1 · 1010), якія з’яўляюцца залішнімі або адсутнічаюць у параўнанні з колькасцю пратонаў. Паколькі маса электрона 9,1 · 10–31 кг, то гэта выклікае змену масы аднаго моля зараджанага цела не больш чым на 9 · 10–31 кг · 1 · 1010 = 9 · 10–21 кг у параўнанні з масай нейтральнага цела. Такую змену масы, вядома, можна не ўлічваць.
* Выключэннем з’яўляецца вадарод, у якога ядры атамаў — пратоны. ↑