§ 17. Електризація тіл. Електричнй заряд. Два роди електричних зарядів

Електризація тіл

Близько двох з половиною тисяч років тому люди помітили, що при натиранні шматків бурштину шерстю вони починають притягувати до себе дрібні предмети. Грецькою мовою бурштин - електрон, звідси й походять назви всіх термінів в електриці.

Цікавість до електричних явищ відродилася в епоху Відродження, були зроблені перші електричні машини, на яких за допомогою тертя можна було отримувати великі електричні заряди. Різні досліди показали, що існують два типи електричної взаємодії -притягання і відштовхування. Цим сили електричної взаємодії відрізняються від гравітаційних сил, які є тільки силами притягання.

було помічено, що тіла, які виготовлені з однакового матеріалу і наелектризовані в однаковий спосіб, завжди відштовхуються. Вчені домовилися називати заряд, що виникає на склі при натирані його шовком, позитивним і позначати знаком «+» (мал. 17.1). Заряд, який виникає на ебоніті при натиранні його шерстю, домовилися вважати негативним і позначати знаком «-». Усі наелектризовані тіла, які відштовхуються від наелектризованого шовком скла, також заряджені позитивно, а наелектризовані тіла, що відштовхуються від наелектризованого шерстю ебоніту, заряджені негативно (мал. 17.2) Електричний заряд тіла позначають літерою q і вимірюють у кулонах (Кл).

ЛОГЛІЛ 17 1

Наелектризуйте гребінець чи плас-тиковий корпус кулькової ручки тертям об шерсть і спостерігайте за притяган-ням до них дрібних шматочків паперу (мал. 17.3), фольги, крупинок пшона, попелу від паперу та інших дрібних і легких предметів, а) Дослідіть залежність значення електричних сил від відстані і від ступеня наелектризованості гребінця (слабо натерли, сильно натерли). б) Спостерігайте за притяганням шматочків паперу і таких же розмірів шматочків фольги та зауважте різницю. в) Прослідкуйте, чи однаково притягуються до гребінця шматочки паперу, які лежать на дерев'яній, пластиковій та металевій поверхнях.

Звідки ж беруться електричні заряди? Відповідь на це запитання прямо пов'язана зі структурою матерії. Атоми (ядро й оболонки) складаються із заряджених частинок. Ми вже знаємо, що в атомному ядрі знаходяться протони, заряджені позитивно; заряд кожного з них дорівнює одному елементарному заряду, який прийнято позначати літерою е. Значення елементарного заряду дуже мале: е = 1,610~¹⁹ Ют.

На електронних оболонках знаходяться електрони, величина заряду яких збігається із зарядом протона, але знак заряду негативний, тобто заряд електрона дорівнює: є = -1,6 ·10~^]9 Ют.

Кількість електронів у нейтральному атомі завжди дорівнює кількості протонів в атомному ядрі і збігається з порядковим номером хімічного елемента в таблиці Менделєєва, тому загальний заряд атома дорівнює нулю.

У звичайному стані речовина складається з нейтральних атомів і не виявляє електричних властивостей, оскільки електричні сили всередині речовини зрівноважені. При натиранні з поверхні знімається чи додається на неї деяка кількість зарядів і електричний баланс порушується. Наприклад, при натиранні скла шовком частина негативних зарядів переходить зі скла на шовк, скло заряджається позитивно (на ньому менше негативних зарядів), а шовк -негативно (мал. 17.1).

При цьому виконується закон збереження електричного заряду: повний заряд ізольованої системи тіл зберігається. У даному випадку це означає, що оскільки загальний заряд скла і шовку до електризації дорівнював нулю (кожне з цих тіл не було заряджене), то і після електризації він залишиться таким самим. Тобто позитивний заряд скла точно дорівнює негативному заряду шовку після натирання. Звичайно, все це справедливо, якщо заряди не перейшли на руки і в повітря, тобто, що система тіл скло плюс шовк ізольована від інших тіл.

Питання про те, які саме заряджені частинки переходять при терті з тіла на тіло, потребує окремого обговорення. Наприклад, протони сильно зв'язані в

атомному ядрі, і щоб «визволити» їх звідти, треба затратити дуже багато енергії. За допомогою натирання зробити це неможливо. Це означає, що протони можуть переходити з тіла на тіло тільки разом з атомом. Електрони порівняно легко можуть переходити з тіла на тіло і спричиняти появу заряду на них. Таку саму роль можуть відігравати і заряджені атоми - йони, тобто атоми чи молекули, які втратили один або кілька електронів або ж захопили і утримують надлишкові електрони.

Тіла можуть наелектризовуватися не тільки при натиранні. Наприклад, опромінення тіл ультрафіолетовими або рентгенівськими променями також призводить до виникнення надлишкового електричного заряду, причому позитивного. Тіло може зарядитися і в результаті сильного нагрівання.

ТВОРЧЕ ЗАВДАННЯ

17.1. Поряд з електроном та протоном існують частинки, які несуть заряд +2е. Ці частинки були використані для дослідження будови атомного ядра та в багатьох інших дослідах. Як називають ці частинки, яка їх будова, як їх можна отримати? Опишіть хоча б один дослід, в якому ними скористались.

коротктідсумки

Електричний заряд, якого набуває скло при натиранні шовком домовилися вважати позитивним і позначати знаком «+», а ебоніт, натертий ху-гром, набуває негативного заряду «-».

Існує найменший електричний заряд величиною е = 1,6-10-19 Кл, носіями якого є протони і електрони. Будь-який заряд більшої величини складається з цілого числа елементарних зарядів.

Кількість електронів у нейтральному атомі завжди дорівнює кількості протонів в атомному ядрі і збігається з порядковим номером хімічного елемента в таблиці Менделєєва.

ВПРАВА №17

1.    Якщо потерти шерстю ебоніт, то він зарядиться негативно: а) як зарядиться при цьому шерсть? б) 3 якого тіла на яке перейшли електрони?

2.    Чому потертий папером ебоніт заряджається позитивно? Як зарядиться при цьому папір?

3.    В якому випадку атом чи молекулу називають «йоном»?

4.    За яких умов виконується закон збереження електричного заряду?

5.    Виразіть заряд в п'ять елементарних зарядів (q = 5e) в кулонах.

6.    Зарядам q_n = 12е і q₂ = —15е дали можливість перемішуватися. Яким став загальний заряд?

7.    На двох однакових металевих кульках знаходяться заряди 3q і 5q відповідно. Кульки доторкнули одну до одної, а потім знову розвели, а) Яким став заряд кульок, якщо він перерозподілився тільки між ними? 6) Яким

буде результат досліду, якщо початковий заряд кульок був -3q і 5q?

8.    У результаті опромінення рентгенівськими променями тіло втратило 2-Ю⁷ електронів. Яким став заряд тіла: а) в елементарних зарядах; б) в кулонах?

9.    Чому при опроміненні чи нагріванні тіла заряджаються позитивно?

10.    Скільки електронів має атом Карбону?

11.    Заряд тіла дорівнює + 9,6-10^-17 Кл. Скількох електронів не вистачає цьому тілу, щоб бути незарядженим?

12.    Як взаємодіють а) однойменно заряджені тіла, б) різнойменно заряджені тіла?

13.    Чому загальний заряд нейтрального атома дорівнює нулю?

14.    Чому в досліді з притяганням до зарядженого гребінця шматочки паперу легше відриваються від металевої поверхні, ніж від пластикової?

15.    Заряд краплі води дорівнює +q. З краплі зняли заряд -q. Який заряд залишився на краплі?

Цей матеріал з підручника Фізика 8 клас Пшенічка