Закон сохранения заряда является следствием закона сохранения энергии
Если соединить эти электрометры стеклянной палочкой, то никаких изменений не произойдёт. Это подтверждает тот факт, что стекло является диэлектриком. Если же для соединения электрометров использовать металлический стержень А (рис. 2.2), держа его за не проводящую электричество ручку В, то можно заметить, что первоначальный заряд разделится на две равные части: половина заряда перейдёт с первого шара на второй. Теперь заряд каждого электрометра соответствует 3 делениям шкалы. Таким образом, первоначальный заряд не изменился, он только разделился на две части.
- Электризация тел при соприкосновении . В этом случае при тесном контакте небольшая часть электронов переходит с одного вещества, у которого связь с электроном относительно слаба, на другое вещество.
- Электризация тел при трении . При этом увеличивается площадь соприкосновения тел, что приводит к усилению электризации.
- Влияние . В основе влияния лежит явление электростатической индукции, то есть наведение электрического заряда в веществе, помещённом в постоянное электрическое поле.
- Электризация тел под действием света . В основе этого лежит фотоэлектрический эффект, или фотоэффект, когда под действием света из проводника могут вылетать электроны в окружающее пространство, в результате чего проводник заряжается.
Закон сохранения электрического заряда
Если заряд передать от заряженного тела к незаряженному телу такого же размера, то заряд разделится пополам между двумя этими телами. Но если второе, незаряженное тело, будет больше, чем первое, то на второе перейдёт больше половины заряда. Чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть заряда на него перейдёт.
Первыми двумя законами сохранения, установленными в науке, были закон сохранения массы и энергии. В физических законах движения, кроме того, часто используется закон сохранения импульса (количества движения). В ядерных реакциях может происходить взаимопревращение массы и энергии, но их сумма обязательно должна сохраняться. Ядерная энергия получается только за счет исчезновения массы; соотношение между массой и энергией было установлено Эйнштейном и носит его имя. Согласно соотношению Эйнштейна:
Соотношение Эйнштейна
Настоящая наука начинается тогда, когда мы понимаем, каковы ограничения произвольных изменений. Камень, брошенный вверх, не поднимется сколь-угодно высоко; в конце концов он начинает падать, поскольку имеет ограниченную кинетическую энергию. Автомобилю не хватает навсегда бака бензина из-за ограниченной химической энергии этого горючего. Химический завод не может выпускать больше продуктов, чем он получает сырья, так как должен выполняться закон сохранения массы. Пытаясь понять изменения, происходящие в природе, мы стараемся найти пределы, которыми предположительно ограничены эти изменения. Тогда можно предвидеть предстоящие изменения и извлечь пользу из этих сведений. Если вас настигает поезд, это менее опасно, чем преследование рассерженного автомобилиста, так как можно понять ограничения движения поезда и использовать эти знания, чтобы убраться с его пути.
Открытие электростатического заряда
Здесь верхние индексы указывают массовое число, или полное число тяжелых частиц (протонов и нейтронов) в ядре, а это число одинаково в изотопах углерода-14 и азота-14. Приведенная реакция дает пример сохранения тяжелых частиц, связанный с законом сохранения массы. Нижние индексы определяют заряд частицы, который мог увеличиться от +6 до +7 только за счет того, что в окружающую среду был испущен отрицательный заряд. Этот заряд -1 несет электрон, испускаемый при бета-распаде. Полный заряд в результате реакции сохраняется.
Закон сохранения энергии: энергия любого вида может передаваться от одного тела другому или превращаться из одного вида энергии в другой, притом так, что в процессах передачи и превращения энергия бесследно не исчезает и не возникает из ничего.
Законы сохранения
Такое понимание существовало в физике давно, а в 1843 г. М. Фарадей экспериментально подтвердил этот закон. Как и другие законы сохранения, закон сохранения заряда справедлив на всех структурных уровнях материального мира.
Необходимо запомнить
В конце XIX в. английским физиком Томсоном был открыт электрон – носитель отрицательного элементарного электрического заряда ($–1,6·10^<-19>$ Кл), а в начале XX в. Резерфорд открыл протон, обладающий таким же по величине элементарным положительным зарядом. Поскольку каждая частица характеризуется определённым, присущим ей электрическим зарядом, закон сохранения заряда можно рассматривать как следствие сохранения числа частиц, если при этом не происходит взаимопревращения частиц.
Физическая величина, равная отношению модуля напряженности электрического поля в вакууме к модулю напряженности электрического поля в однородном диэлектрике, называется диэлектрической проницаемостью вещества:
Изменение электрического заряда в незамкнутой системе
однако существуют теоретические аргументы в пользу того, что такой однофотонный распад не может происходить даже в случае, если заряд не сохраняется.
Другой необычный несохраняющий заряд процесс — спонтанное превращение электрона в позитрон
и исчезновение заряда (переход в дополнительные измерения, туннелирование с браны и т. п.). Наилучшие экспериментальные ограничения на исчезновение электрона вместе с электрическим зарядом и на бета-распад нейтрона без эмиссии электрона:
Примечания
Внутри диэлектрика суммарный заряд равен нулю, а на поверхностях заряды не скомпенсированы и создают внутри диэлектрика поле, вектор напряженности которого направлен противоположно вектору напряженности внешнего поля. Это значит, что внутри диэлектрика поле имеет меньшую напряженность, чем в вакууме.
Если расстояние между телами во много раз больше их размеров, то ни форма, ни размеры заряженных тел существенно не влияют на взаимодействия между ними. В таком случае эти тела можно рассматривать как точечные.
Основной закон электростатики – закон кулона
Электрическое поле неподвижных зарядов называют электростатическим. Оно не меняется со временем. Электростатическое поле создается только электрическими зарядами. Оно существует в пространстве, окружающем эти заряды, и неразрывно с ним связано.
Единица электрического заряда
Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Эту силу называют кулоновской.
05 Июн 2021 marketur 199