Какой прибор измеряет электрический заряд?

Основные электрические величины и способы их измерения

/ Слесарное дело / Комплексные работы / Электричество / Основные электрические величины и способы их измерения

К основным электрическим величинам электрической цепи относятся сила тока, напряжение и сопротивление.

Сила тока

Под силой тока понимают электрический заряд, проходящий через поперечное сечение провода в единицу времени. Пользуясь выражениями «сила тока», «сильный ток», «слабый ток», мы должны знать, что означают эти выражения.

Выражение «сильный ток» означает, что по цепи в единицу времени протекает большой электрический заряд. Выражение «слабый ток» означает, что протекающий по цепи заряд малый. Единица измерения силы тока — ампер (сокращенно а).

Силу тока измеряют приборами, называемыми амперметрами.

Амперметр

На шкале амперметра, градуированной в амперах, обычно ставят букву А. Силу тока отсчитывают по показаниям стрелки, которая перемещается по шкале от нулевого деления. Включают амперметр в цепь при помощи двух его зажимов. У одного зажима стоит знак плюс ( + ), у другого — минус ( — ). Зажим со знаком «+» обязательно соединяют с проводом, идущим от положительного полюса источника тока. Амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, в котором нужно измерить ток.

Электрическое напряжение

Электрическое напряжение — это величина, являющаяся причиной возникновения тока. Чтобы ознакомиться с напряжением, проделаем такой опыт. Составим электрическую цепь, в которой приемником служит лампочка от карманного фонаря, а источником тока — аккумуляторная батарея.

Лампочка от карманного фонаря, включенная в цепь с аккумуляторной батареей

Составим другую электрическую цепь, источником тока в которой будет городская осветительная сеть. В эту сеть включим лампу, используемую для освещения помещения.

Лампа накаливания, включенная в электросеть

Измерив силу тока амперметром, увидим, что ток в обеих цепях будет приблизительно одинаковый, однако лампа, включенная в городскую сеть, дает гораздо больше света, чем лампочка от карманного фонаря. Объясняется это тем, что при равных токах электрические напряжения на лампочках разные. Лампочка от карманного фонаря горит при низком напряжении, а лампа — при большем напряжении.

Напряжение электрического тока измеряют в вольтах (сокращенно в).

Измеряют напряжение приборами, называемыми вольтметрами.

На шкале вольтметра ставят букву V. Один зажим вольтметра обязательно соединяют с проводом, идущим от положительного полюса источника тока. Вольтметр включают в цепь не последовательно с лампочкой, а так, как показано на рисунке ниже.

Включение вольтметра в цепь

а — электрическая схема.

Зажимы вольтметра присоединяют к точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение. Такое включение прибора называют параллельным.

Электрическое сопротивление

Под электрическим сопротивлением понимают сопротивление проводников прохождению электрического тока. Электрическое сопротивление зависит от материала, длины, площади поперечного сечения или толщины проводника.

Разные металлы по-разному проводят электричество: одни — лучше, другие — хуже.

Чем длиннее проводник, тем больше его сопротивление. Чем толще проводник, тем меньше сопротивление.

Единицу сопротивления называют омом (ом). 1 ом — это сопротивление такого проводника, в котором сила тока составляет 1 а при напряжении 1 в.

Вопросы

1. Назовите основные электрические величины.
2. Что понимают под силой тока и каким прибором измеряют силу тока?
3. Что понимают под электрическим напряжением и каким прибором измеряют напряжение?
4. От чего зависит сопротивление проводника прохождению тока?

«Слесарное дело», И.Г.Спиридонов,
Г.П.Буфетов, В.Г.Копелевич

В штепсельную розетку при помощи штепсельных вилок включают в электрическую цепь переносные осветительные или соединительные шнуры электробытовых приборов. В основании из изоляционного материала штепсельной розетки укреплены два латунных гнезда, к которым присоединяют провода от электрической сети. Штепсельная розетка Штепсельная вилка состоит из корпуса с отверстием для шнура. В корпусе из изоляционного материала имеются металлические втулки…

В производственных помещениях, помимо выключателей, устанавливают общие рубильники. В больших домах рубильники позволяют отключить сразу целый участок электрической сети (например, этаж или группу квартир). В школе рубильники устанавливают в распределительных закрытых щитах учебных мастерских, где они служат для включения электродвигателей различных станков. Рубильники бывают: одно-, двух- и трехполюсные. Рубильники а — однополюсный; б — двухполюсный;…

Часто приходится присоединять провода электрического шнура к патрону, выключателю, штепсельной розетке и к зажимам электроприборов. Для этого концы подключаемых проводов чаще всего заделывают кольцом, если их надевают на болты, иногда — тычком, когда их вставляют в специальные втулки и крепят винтами. Заделка концов проводов а — кольцом; б — тычком. При заделке кольцом концы проводов…

Неисправности электробытовых приборов

Проводники и непроводники электричества

Вещества, по которым передаются электрические заряды, называют проводниками электричества. Хорошие проводники электричества — металлы, почва, растворы солей, кислот или щелочей в воде, графит. Тело человека также проводит электричество. Из металлов лучшие проводники электричества серебро, медь и алюминий, поэтому провода электрической сети чаще всего делают из меди или алюминия. Вещества, по которым заряды не передаются, называют…

Источник: https://www.ktovdome.ru/60/392/197/11390.html

SA. Электрический заряд

Электрические явления известны с древних времен. Еще в древней Греции (VII в. до н.э.) заметили, что если янтарь потереть о шерсть, то он будет притягивать различные легкие предметы.

Позже В.Гильберт (XVI в.) обнаружил, что свойством притягивать легкие предметы обладают, кроме янтаря, фарфор и многие другие тела, предварительно натертые кожей или другими мягкими материалами. Это явление В. Гильберт назвал электризацией (electron по-гречески — янтарь).

О телах, способных к таким взаимодействиям, говорят, что они электрически заряжены, т.е. им сообщен электрический заряд.

Электрический заряд q — это физическая скалярная величина, характеризующая способность тел участвовать в электромагнитных взаимодействиях.

Электрический заряд обозначается буквами q или Q. В Международной системе единиц (СИ) единицу заряда – кулон устанавливают с помощью единицы силы тока:

• 1 кулон (Кл) – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока в 1 А.

Сообщить небольшому телу заряд в 1 Кл невозможно, поэтому чаще всего мы будем использовать кратные величины:

1 мкКл = 1⋅10–6 Кл, 1 нКл = 1⋅10–9 Кл.

• *Два заряда по 1 Кл на расстоянии 1 км отталкивались бы друг от друга с силой, чуть меньшей силы, с которой земной шар притягивает груз массой в 1 т. Поэтому, отталкиваясь друг от друга, заряженные частицы не смогли бы удерживаться на таком теле.

Заряд в 1 Кл очень велик. Но в проводнике, который в целом нейтрален, привести в движение заряд в 1 Кл не составляет большого труда. Ведь в обычной электрической лампочке мощностью 100 Вт при напряжении 127 В устанавливается ток, немного меньший 1 А. При этом за 1 с через поперечное сечение проводника проходит заряд, почти равный 1 Кл.

Для обнаружения и измерения электрических зарядов применяется электрометр. Электрометр состоит из металлического стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси (рис. 1). Стержень со стрелкой закреплен в плексигласовой втулке и помещен в металлический корпус цилиндрической формы, закрытый стеклянными крышками.

Рис. 1

Прикоснемся положительно заряженной палочкой к стержню электрометра. Мы увидим, что стрелка электрометра отклоняется на некоторый угол (см. рис. 1). Поворот стрелки объясняется тем, что при соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра электрические заряды распределяются по стрелке и стержню.

Силы отталкивания, действующие между одноименными электрическими зарядами на стержне и стрелке, вызывают поворот стрелки. Наэлектризуем эбонитовую палочку еще раз и вновь коснемся ею стержня электрометра. Опыт, показывает, что при увеличении электрического заряда на стержне угол отклонения стрелки от вертикального положения увеличивается.

Следовательно, по углу отклонения стрелки электрометра можно судить о значении электрического заряда, переданного стержню электрометра.

Подобно тому, как в механике часто используется понятие материальной точки, позволяющее значительно упростить решение многих задач, в электростатике используют понятие «точечный заряд».

• Точечный заряд – это такое заряженное тело, размеры которого значительно меньше расстояния от этого тела до точки наблюдения и других заряженных тел.

В частности, если говорят о взаимодействии двух точечных зарядов, то тем самым предполагают, что расстояние между двумя рассматриваемыми заряженными телами значительно больше их линейных размеров.

Свойства электрического заряда

Совокупность всех известных экспериментальных фактов позволяет выделить следующие свойства заряда:

• Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными. Положительно заряженными называют тела, которые действуют на другие заряженные тела так же, как стекло, наэлектризованное трением о шелк. Отрицательно заряженными называют тела, которые действуют так же, как эбонит, наэлектризованный трением о шерсть. Выбор названия «положительный» для зарядов, возникающих на стекле, и «отрицательный» для зарядов на эбоните совершенно случаен.

См. так же

• Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотделимой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд. Но заряда без тела не существует.
• Заряды взаимодействуют друг с другом: одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются.
• Электрический заряд дискретен. Это означает, что существует некоторый наименьший, универсальный, далее не делимый элементарный заряд, так что заряд q любого тела является кратным этому элементарному заряду: \(~q = N \cdot e\) , где N – целое число зарядов, e = 1,6∙10-19 Кл – величина элементарного заряда. Примером частиц с элементарным положительным зарядом является протон, с элементарным отрицательным зарядом — электрон. *Поскольку величина элементарного заряда весьма мала, то для большинства наблюдаемых и используемых на практике заряженных тел число N столь велико, что дискретный характер изменения заряда не проявляется. Поэтому считают, что в обычных условиях электрический заряд тел изменяется практически непрерывно.
• В электрически нейтральном теле число протонов и электронов одинаково и они равномерно распределены по всему объему. Если число электронов в теле меньше числа протонов, то оно заряжено положительно, а если избыток электронов, то тело заряжено отрицательно. Именно этот избыточный заряд и называют зарядом тела: q = (Np — Ne) e, где Np — число протонов, Ne — число электронов.

• Закон сохранения электрического заряда в замкнутой системе алгебраическая сумма электрических зарядов остается постоянной при любых взаимодействиях внутри ее: \(~q_1 + q_2 + \ldots + q_n = \operatorname{const}\) . Изолированной (или замкнутой) системой называют систему тел, в которую не добавляют и не выводят из нее электрические заряды.

Нигде и никогда в природе не возникает и не исчезает электрический заряд одного знака. Появление положительного электрического заряда всегда сопровождается появлением равного по модулю отрицательного заряда. Ни положительный, ни отрицательный заряд не могут исчезнуть в отдельности, они могут лишь взаимно нейтрализовать друг друга, если равны по модулю.

Причина сохранения электрического заряда до сих пор пока неизвестна.

Электризация тела

Для того чтобы получить электрически заряженное макроскопическое тело или, как говорят, наэлектризовать его, нужно отделить часть отрицательного заряда от связанного с ним положительного.

• Проще всего это сделать с помощью трения. Если провести расческой по волосам, то небольшая часть наиболее подвижных заряженных частиц – электронов – перейдет с волос на расческу и зарядит ее отрицательно, а волосы зарядятся положительно. При электризации трением оба тела приобретают противоположные по знаку, но одинаковые по модулю заряды.

• Еще один способ электризации тел – воздействие на них различных излучений (в частности, ультрафиолетового, рентгеновского и γ-излучения). Этот способ наиболее эффективен для электризации металлов, когда под действием излучений с поверхности металла выбиваются электроны, и проводник приобретает положительный заряд.

• Электризация через влияние или «электрическая индукция». При поднесении к проводнику положительного заряда электроны к нему притягиваются и накапливаются на ближайшем конце проводника. На нем оказывается некоторое число «избыточных» электронов, и эта часть проводника заряжается отрицательно. На удаленном конце образуется недостаток электронов и, следовательно, избыток положительных ионов: здесь появляется положительный заряд. При поднесении к проводнику отрицательно заряженного тела электроны накапливаются на удаленном конце, а на ближнем конце получается избыток положительных ионов. После удаления заряда, вызывающего перемещение электронов, они вновь распределяются по проводнику, так что все участки его оказываются по-прежнему незаряженными. Индуцированные заряды можно разделить, если в присутствии заряженного тела разделить проводник на части. В этом случае сместившиеся электроны уже не могут вернуться обратно после удаления внешнего заряда.

*Механизм электризации трением

Наэлектризовать тела с помощью трения очень просто. А вот объяснить, как это происходит, оказалось очень непростой задачей.

1 версия. При электризации тел важен тесный контакт между ними. Электрические силы удерживают электроны внутри тела. Но для разных веществ эти силы различны. При тесном контакте небольшая часть электронов того вещества, у которого связь электронов с телом относительно слаба, переходит на другое тело. Перемещения электронов при этом не превышают размеров межатомных расстояний (10-8 см). Но если тела разъединить, то оба они окажутся заряженными.

Так как поверхности тел никогда не бывают идеально гладкими, то необходимый для перехода тесный контакт между телами устанавливается только на небольших участках поверхностей. При трении тел друг о друга число участков с тесным контактом увеличивается, и тем самым увеличивается общее число заряженных частиц, переходящих от одного тела к другому. Но не ясно, как в таких не проводящих ток веществах (изоляторах), как эбонит, плексиглас и другие, могут перемещаться электроны.

Они ведь связаны в нейтральных молекулах.

2 версия. На примере ионного кристалла LiF (изолятора) это объяснение выглядит так. При образовании кристалла возникают различного рода дефекты, в частности вакансии – незаполненные места в узлах кристаллической решетки. Если число вакансий для положительных ионов лития и отрицательных – фтора неодинаково, то кристалл окажется при образовании заряженным по объему.

Но заряд в целом не может сохраняться у кристалла долго. В воздухе всегда имеется некоторое количество ионов, и кристалл будет их вытягивать из воздуха до тех пор, пока заряд кристалла не нейтрализуется слоем ионов на его поверхности. У разных изоляторов объемные заряды различны, и поэтому различны заряды поверхностных слоев ионов.

А могут ли электризоваться при трении два одинаковых изолятора, например те же кристаллы LiF? Если они имеют одинаковые собственные объемные заряды, то нет. Но они могут иметь и различные собственные заряды, если условия кристаллизации были разными и появилось разное число вакансий.

Как показал опыт, электризация при трении одинаковых кристаллов рубина, янтаря и др. действительно может происходить. Однако приведенное объяснение вряд ли правильно во всех случаях.

Если тела состоят, к примеру, из молекулярных кристаллов, то появление вакансий у них не должно приводить к заряжению тела.

Закон Кулона

В 1785 г. французский физик Шарль Кулон экспериментально установил основной закон электростатики – закон взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел или частиц.

Закон взаимодействия неподвижных электрических зарядов – закон Кулона – основной (фундаментальный) физический закон и может быть установлен только опытным путем. Ни из каких других законов природы он не вытекает.

Если обозначить модули зарядов через |q1| и |q2|, то закон Кулона можно записать в следующей форме:

\(~F = k \cdot \dfrac{|q_1| \cdot |q_2|}{r2}\) , (1)

где k – коэффициент пропорциональности, значение которого зависит от выбора единиц электрического заряда. В системе СИ \(~k = \dfrac{1}{4 \pi \cdot \varepsilon_0} = 9 \cdot 109\) Н·м2/Кл2, где ε0 – электрическая постоянная, равная 8,85·10-12 Кл2/Н·м2 .

• сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Эту силу называют кулоновской.

Закон Кулона в данной формулировке справедлив только для точечных заряженных тел, т.к. только для них понятие расстояния между зарядами имеет определенный смысл. Точечных заряженных тел в природе нет. Но если расстояние между телами во много раз больше их размеров, то ни форма, ни размеры заряженных тел существенно, как показывает опыт, не влияют на взаимодействие между ними. В этом случае тела можно рассматривать как точечные.

Легко обнаружить, что два заряженных шарика, подвешенные на нитях, либо притягиваются друг к другу, либо отталкиваются. Отсюда следует, что силы взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел направлены вдоль прямой, соединяющей эти тела.

Подобные силы называют центральными. Если через \(~\vec F_{12}\) обозначить силу действующую на первый заряд со стороны второго, а через \(~\vec F_{21}\) – силу, действующую на второй заряд со стороны первого (рис.

2, 3), то, согласно третьему закону Ньютона, \(~\vec F_{12} = -\vec F_{21}\) .

• Рис. 2
• Рис. 3

Зная закон взаимодействия точечных заряженных тел, можно вычислить силу взаимодействия любых заряженных тел. Для этого тела нужно мысленно разбить на такие малые элементы, чтобы каждый из них можно было считать точечным. Складывая геометрически силы взаимодействия всех этих элементов друг с другом, можно вычислить результирующую силу взаимодействия.

Открытие закона Кулона – первый конкретный шаг в изучении свойств электрического заряда. Наличие электрического заряда у тел или элементарных частиц означает, что они взаимодействуют друг с другом по закону Кулона. Никаких отклонений от строгого выполнения закона Кулона в настоящее время не обнаружено.

Закон Кулона справедлив и для заряженных шаров на любом расстоянии между их центрами, если объемная или поверхностная плотность заряда каждого из них постоянна. (Отметим, что в отличие от гравитационного электростатическое взаимодействие может приводить к притяжению и отталкиванию тел.)

Литература

1. Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 209-210, 211-214.
2. Жилко, В. В. Физика: учеб. пособие для 11-го кл. общеобразоват. учреждений с рус. яз. обучения с 12-летним сроком обучения (базовый и повышенный уровни) /В. В. Жилко, Л. Г. Маркович. — 2-е изд., исправленное. — Минск: Нар. асвета, 2008. — С. 72-79.

Источник: http://www.physbook.ru/index.php/SA._%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B7%D0%B0%D1%80%D1%8F%D0%B4

Электричество

Подробности Категория: Электричество и магнетизм 06.03.2015 08:19 3731

В физике существует интересный раздел, который называется электродинамикой. Он занимается изучением электромагнитного поля — особой формы материи, с помощью которой происходит взаимодействие между электрически заряженными частицами.

Термин «электричество» произошёл от греческого «электрон», что в переводе означает «янтарь». И это объяснимо, ведь первое знакомство с электричеством состоялось, когда греческий философ Фалес Милетский в VII веке до н. э. обнаружил, что янтарь начинает притягивать к себе некоторые лёгкие предметы, если потереть его о шерсть.

Электрический заряд

Электрический заряд

Основное понятие в электродинамике — электрический заряд. Это физическая величина, характеризующая способность тел создавать вокруг себя электрическое поле и воздействовать с его помощью на другие заряженные тела, то есть участвовать в электромагнитном взаимодействии.

Само существование электрических зарядов, их движение и взаимодействие являются причиной явления, которое называется электричеством.

Проведём очень простой опыт. Для этого нам понадобятся 2 листа бумаги и стеклянная палочка. Один лист разрежем на мелкие кусочки. Потрём палочку о целый лист бумаги. Затем приблизим её к нарезанным  кусочкам и увидим, что они прилипают к палочке. Такой же результат мы получим, если проведём пластмассовой расчёской по сухим волосам, а затем поднесём её к нарезанной бумаге. Эти опыты — пример электрического взаимодействия.

В конце XVI века тела, притягивающие другие лёгкие предметы после натирания, назвали наэлектризованными.

Как же появляется электрический заряд?

При трении двух электрически нейтральных тел (диэлектриков) часть зарядов переходит от одного тела к другому. Так происходит, потому что атомы и молекулы одного вещества имеют более сильное притяжение, чем атомы и молекулы другого, и поэтому они способны «оторвать» у него электроны.

И в результате электроны переходят с одного тела на другое, и заряды разделяются. Одно тело, на котором возникает избыток электронов, оказывается заряженным отрицательно, а другое приобретает положительный заряд.

Процесс разделения зарядов в результате контакта двух или более тел, называют электризацией.

Но электризация возникает не только при трении. Другой способ — электризация прикосновением. Для этого опыта нам понадобится «бумажный султан» — прибор, представляющий собой нарезанные бумажные ленточки, перевязанные посередине и прикреплённые к металлическому стрежню. 

Бумажный султан

Существует также электризация индукцией (наведением).

Поставим рядом 2 металлических шара так, чтобы они соприкасались. Шары не заряжены. Поднесём к одному из них, не касаясь его поверхности, наэлектризованную стеклянную палочку, имеющую положительный заряд. После этого, не убирая палочки, раздвинем шары. Оба шара окажутся заряженными разноимённо.

Наведение заряда индукцией

В чём же причина того, что произошло с шарами? Всё объясняется тем, что атом металла состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого движутся электроны. Они образуют «электронное облако».

Так как их притяжение к ядру довольно слабое, то они могут отделяться от своих атомов и переходить к другим.

Поэтому когда мы приближаем положительно заряженную палочку к одному из шаров, электроны начинают притягиваться к ней и перетекать в этот шар, и в нём образуется избыточный отрицательный заряд. Другой шар окажется заряженным положительно.

Электризация может возникнуть и в одном теле. В электрически нейтральном теле заряды распределены равномерно. Но в результате наведения в одной части тела станет больше положительных зарядов, а в другой будет избыток отрицательных. Если разъединить эти части, то они будут заряжены разноимённо. Если увеличивать расстояние между ними, совершая работу по разделению, то разность потенциалов между ними будет возрастать.

Но наведением (индукцией) можно наэлектризовать не все вещества, а только те, которые имеют свободные электроны. Заряды в них могут переноситься в другие части или другие тела. Такие вещества называют проводниками.

Пластмассовые, деревянные или резиновые тела свободных электронов не имеют, поэтому не могут проводить заряд. Такие вещества называются диэлектриками. Диэлектрики электризуются только трением.

В начале XX века американский физик Роберт Эндрюс Милликен опытным путём установил, что электрический заряд любого тела состоит из целого числа элементарных зарядов, приблизительно равных 1,6 · 10-19 Кл. Заряд электрона равен одному отрицательному элементарному заряду. А заряд элементарной частицы — протона равен одному положительному элементарному заряду.

Закон сохранения электрического заряда

Это один из важнейших законов физики наряду с законом сохранения энергии и законом сохранения импульса.

Алгебраическая сумма электрических зарядов тел или частиц в электрически изолированной системе остаётся величиной постоянной независимо от процессов, происходящих в ней.

q1 + q2 + q3 + … + qn  = const

Электроскоп

Электроскоп

Обнаруживают электрические заряды и определяют их величину с помощью прибора, который называется электроскопом. Самый простой электроскоп состоит из электрода и прикреплённых к нему 2 листочков фольги. Если прикоснуться заряженным предметом к электроду, то заряды начинают стекать по нему на фольгу. Листочки получают одинаковый заряд и отклоняются друг от друга.

Простейший электроскоп можно изготовить из обычной бутылки с широким горлом, закрыв это горло пробкой, в которую вставлен металлический стержень с прикреплёнными к нему двумя узкими полосками бумаги.

Для измерения величины электрических зарядов используют другой прибор, называемый электрометром. Он похож на электроскоп. Но вместо листочков фольги к стержню прикреплена вращающаяся стрелка со шкалой. Стержень и стрелка получают одинаковые заряды от заряженной палочки. По углу отклонения стрелки определяют величину заряда.

Взаимодействие неподвижных заряженных частиц изучает раздел электродинамики, который называется электростатикой.

Статическое электричество

Наэлектризованная расчёска

Если на поверхности или внутри диэлектриков или на изолированных проводниках появляются свободные электрические заряды, то возникает явление, которое называется статическим электричеством. С ним мы постоянно сталкиваемся в повседневной жизни.

При контакте тела (трении) о шерстяную вещь она получает положительный заряд, а тело — отрицательный. При расчёсывании волос пластмассовой расчёской волосы заряжаются положительно, а расчёска — отрицательно. Полиэтиленовые пакеты накапливают отрицательный заряд.

Электрический разряд

Грозовой разряд в атмосфере

Если тело человека наэлектризовано, и он дотронется до металлического предмета — трубы отопления или холодильника, произойдёт моментальная разрядка, и человек получит удар током.

Но хотя величина статического напряжения может быть очень высокой, ток при мгновенном разряде имеет небольшую величину. Поэтому статический заряд особой опасности для человека не представляет.

Но он может создать массу проблем для электронных приборов, нарушив их нормальную работу. Поэтому необходим комплекс мер, защищающих эти приборы от статического электричества.

В природе статическое электричество накапливается в грозовых облаках. Если два облака имеют разные заряды, между ними образуется гигантский электрический разряд. И во время грозы мы видим яркую вспышку — молнию, сопровождающуюся громом. Чаще всего молния возникает между заряженным облаком и озоновым слоем Земли и дальше уходит в землю.

Источник: http://ency.info/materiya-i-dvigenie/elektrichestvo-i-magnetizm/404-elektrichestvo

Что такое электрический заряд в каких единицах он измеряется

В природе не все можно объяснить с точки зрения механики, МКТ и термодинамики, есть и электромагнитные явления, которые воздействуют на тело, при этом не зависят от их массы. Способность тел быть источником электромагнитных полей характеризуется физической скалярной величиной – электрическим зарядом. Его впервые вывели в законе Кулона в 1785 году, но обратили внимание на его существование еще до нашей эры. В этой статье мы простыми словами расскажем о том, что такое электрический заряд и как он измеряется.

История открытий

Еще в древности было замечено, что если потереть янтарь о шелковую материю, то камень начнет притягивать к себе легкие предметы. Уильям Гильберт изучал эти опыты до конца XVI века. В отчете о проделанной работе предметы, которые могут притягивать другие тела, назвал наэлектризованными.

Следующие открытия в 1729 году сделал Шарль Дюфе, наблюдая за поведением тел при их трении об разные материи. Таким образом он доказал существование двух видов зарядов: первые образуются при трении смолы о шерсть, а вторые – при трении стекла о шелк. Следуя логике, он назвал их «смоляными» и «стеклянными». Бенджамин Франклин также исследовал этот вопрос и ввел понятия положительного и отрицательного заряда. На иллюстрации – Б. Франклин ловит молнию.

И уже в начале прошлого века Роберт Милликен, в результате проведенных опытов, доказал их дискретность. Это значит, что заряд каждого тела равен целому кратному элементарного электрического заряда, а элементарным является электрон.

Теоретические сведения

Электрическим зарядом называется способность тел создавать электромагнитное поле. В физике раздел электростатики изучает взаимодействия неподвижных относительно выбранной инерциальной системы отчета зарядов.

В чем измеряется

Единица измерения в системе СИ называется «Кулон» – это электрический заряд, проходящий через сечение проводника 1 Ампер за 1 секунду.

Буквенное обозначение – Q или q. Может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Название носит в честь физика Шарля Кулона, он вывел формулу для нахождения сил взаимодействия между ними, она называется «Закон Кулона»:

В ней q1, q2 – модули зарядов, r – расстояние между ними, k – коэф-т пропорциональности.

Формула похожа на закон притяжения, в принципе она и описывает подобное взаимодействие. Он имеет наименьшую массу. Его электрический заряд отрицателен и он равен:

-1.6*10(-19) Кл

Кроме того, что он дискретен, квантуется или измеряется порциями, для него еще и справедлив Закон сохранения зарядов, который говорит о том, что в замкнутой системе могут возникать только одновременно заряды обоих знаков.

Простым языком – алгебраическая (с учетом знаков) сумма зарядов частиц и тел, в замкнутой (изолированной) системе всегда остается неизменной. Он не изменяется со временем или при движении частицы, он постоянен в течение её времени жизни.

Простейшие заряженные частицы условно сравнивают с электрическими зарядами.

Закон сохранения электрических зарядов впервые подтвердил Майкл Фарадей в 1843 году. Это один из фундаментальных законов физики.

Проводники, полупроводники и диэлектрики

В проводниках есть много свободных зарядов. Они свободно перемещаются по всему объему тела. В полупроводниках свободных носителей почти нет, но если передать телу небольшую энергию они образуются, в результате чего тело начинает проводить электрический ток, т.е. электрические заряды начинают движение. Диэлектриками называют вещества, где число свободных носителей минимально, поэтому ток через них протекать не может или может при определенных условиях, например, очень высокое напряжение.

В чем выражается взаимодействие

Электрические заряды притягиваются и отталкиваются друг от друга. Это похоже на взаимодействие магнитов. Всем знакомо, что если потереть линейку или шариковую ручку о волосы – она наэлектризуется. Если в этом состоянии поднести её к бумаге, то она прилипнет к наэлектризованному пластику. При электризации происходит перераспределение зарядов, так что на одной части тела их становится больше, а на другой меньше.

По этой же причине вас иногда бьёт током шерстяной свитер или другие люди, когда вы их касаетесь.

Вывод: электрические заряды с одним знаком стремятся друг к другу, а с разными – отталкиваются. Они перетекают с одного тела на другое, когда касаются друг друга.

Способы измерения

Существует ряд способов измерения электрического заряда, давайте рассмотрим некоторые из них. Измерительный прибор называется крутильными весами.

Весы Кулона – это крутильные весы его изобретения. Смысл заключается, в том, что в сосуде на кварцевой нити подвешена легкая штанга с двумя шариками на концах, и один неподвижный заряженный шарик. Вторым концом нить закреплена за колпак. Неподвижный шарик вынимается, для того чтобы сообщить ему заряд, после этого нужно установить его обратно в сосуд. После этого подвешенная на нити часть начнет движение. На сосуде нанесена проградуированная шкала. Принцип его действия отражен на видео.

Другой прибор для измерения электрического заряда – электроскоп. Он, как и предыдущие, представляет собой стеклянный сосуд с электродом, на котором закреплено два металлических листочка из фольги. Заряженное тело подносят к верхнему концу электрода, по которому заряд стекает на фольгу, в результате оба листочка окажутся одноименно заряженными и начнут отталкиваться. Величину заряда определяют по тому, насколько сильно они отклонятся.

Напоследок рекомендуем просмотреть еще одно полезное видео по теме:

Мы рассмотрели важную физическую величину. Учения о ней позволили значительно расширить знания об электричестве в целом. Вклад в науку и технику достаточно весомый, а область применения этих знаний связана и с медициной. Ионизаторы воздуха положительно воздействуют на организм человека: ускоряют процесс доставки кислорода из воздуха к клеткам. Примером такого прибора является люстра Чижевского. Теперь вы знаете, что такое электрический заряд и как его измеряют.

Материалы по теме:

Источник: https://samelectrik.ru/chto-takoe-elektricheskij-zaryad-v-kakix-edinicax-on-izmeryaetsya.html