Со словами «электричество», «электрический заряд», «электрический ток» вы встречались много раз и успели к ним привыкнуть. Но попробуйте ответить на вопрос: «Что такое электрический заряд?» - и вы убедитесь, что это не так-то просто. Дело в том, что понятие заряда - это основное, первичное понятие, не сводимое на современном уровне развития наших знании к каким-либо более простым, элементарным понятиям
Попытаемся сначала выяснить, что понимают под утверждением: данное тело или частица имеет электрический заряд.
Вы знаете, что все тела построены из мельчайших, неделимых на более простые (насколько сейчас науке известно) частиц, которые поэтому называют элементарными. Все элементарные частицы имеют массу и благодаря этому притягиваются друг к другу согласно закону всемирного тяготения с силой, сравнительно медленно убывающей по мере увеличения расстояния между ними, обратно пропорциональной квадрату расстояния. Большинство элементарных частиц, хотя и не все, кроме того, обладают способностью взаимодействовать друг с другом с силой, которая также убывает обратно пропорционально квадрату расстоянии, но эта сила в огромное число раз превосходит силу тяготения. Так. в атоме водорода, изображенном схематически на рисунке 91, электрон притягивается к ядру (протону) с силой, в 101" раз превышающей силу гравитационного притяжения.
Если частицы взаимодействуют друг с другом с силами, которые медленно уменьшаются с увеличением расстояния и во много раз превышают силы всемирного тяготения, то говорят, что эти частицы имеют электрический заряд. Сами частицы называются заряженными. Бывают частицы без электрического заряда, но не существует электрического заряди без частицы.
Взаимодействия между заряженными частицами носят название электромагнитных. Электрический заряд - физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитных взаимодействий, подобно тому как масса определяет интенсивность гравитационных взаимодействий.
Электрический заряд элементарной частицы это не особый «механизм» в частице, который можно было бы снять с нее, разложить на составные части и снова собрать. Наличие электрического заряда у электрона и других частиц означает лишь существование
определенных силовых взаимодействий между ними. Но мы, в сущности, ннчего не знаем о заряде, если не знаем законов этих взаимодействий. Знание законов взаимодействий должно входить в наши представления о заряде. Законы эти не просты, изложить их в нескольких словах невозможно. Вот почему нельзя дать достаточно удовлетворительного краткого определения того, что такое электрический заряд.
Два знака электрических зарядов. Все тела обладают массой и поэтому притягиваются друг к другу. Заряженные же тела могут как притягивать, так и отталкивать друг друга. Этот важнейший факт, знакомый вам из курса физики VII класса, означает, что в природе есть частицы с электрическими зарядами противоположных знаков. При одинаковых знаках заряда частицы отталкиваются, а при разных притягиваются.
Заряд элементарных частиц - протонов, входящих в состав всех атомных ядер, называют положительным, а заряд электронов - отрицательным. Между положительными и отрицательными зарядами нет внутренних различий. Если бы знаки зарядов частиц поменялись местами, то от этого характер электромагнитных взаимодействий нисколько бы не изменился.
Элементарный заряд. Кроме электронов и протонов, есть еще несколько типов заряженных элементарных частиц. Но только электроны и протоны могут неограниченно долго существовать в свободном состоянии. Остальные же заряженные частицы живут менее миллионных долей секунды. Они рождаются при столкновениях быстрых элементарных частиц и, просуществовав ничтожно мало, распадаются, превращаясь в другие частицы. С этими частицами вы познакомитесь в X классе.
К частицам, не имеющим электрического заряда, относится нейтрон. Его масса лишь незначительно превышает массу протона. Нейтроны вместе с протонами входят в состав атомного ядра.
Если элементарная частица имеет заряд, то его значение, как показали многочисленные опыты, строго определенно (об одном из таких опытов - опыте Милликена и Иоффе - было рассказано в учебнике для VII класса)
Существует минимальный заряд, называемый элементарным, которым обладают все заряженные элементарные частицы. Заряды элементарных частиц различаются лишь знаками. Отделить часть заряда, например у электрона, невозможно.
Во Вселенной каждое тело живет в своем времени и основные элементарные частицы также. Время жизни у большинства элементарных частиц достаточно короткое.
Некоторые сразу же после своего рождения распадаются, поэтому мы называем их нестабильными частицами.
Они через короткое время распадаются на стабильные: протоны, электроны, нейтрино, фотоны, гравитоны и их античастицы.
Самые важные микрообъекты в нашем близком космосе - протоны и электроны . Какие-нибудь из отдаленных частей Вселенной могут состоять из антивещества, важнейшими частицами там будут антипротон и антиэлектрон (позитрон).
Всего открыто несколько сотен элементарных частиц: протон (р), нейтрон (n), электрон (e —) , а также фотон (g), пи-мезоны (p), мюоны (m), нейтрино трёх типов (электронное v e , мюонное v m , с лептоном v t), и т.д. очевидно принесут ещё новые микрочастицы.
Появление частиц:
Протонов и электронов
Появление протонов и электронов относится ко времени , и их возраст насчитывает приблизительно десять миллиардов лет.
Еще один вид микрообъектов, играющих существенную роль в структуре близкого космоса — нейтроны имеющие общее название с протоном: нуклоны. Сами по себе нейтроны нестабильные, они распадаются примерно через десять минут после возникновения. Стабильными они могут быть только в ядре атома. Громадное количество нейтронов беспрестанно возникает в глубинах звезд, где из протонов рождаются ядра атомов.
Нейтрино
Во Вселенной также постоянно происходит рождение нейтрино которые похожи на электрон, но без заряда и с малой массой. В 1936 году открыта разновидность нейтрино: мюонные нейтрино, которые возникают при превращении протонов в нейтроны, в недрах сверхмассивных звезд и при распаде многих нестабильных микрообъектов. Они рождаются при столкновении космических лучей в межзвездном пространстве.
Большой взрыв повлек за собой появление огромного количества нейтрино и мюонных нейтрино. Их число в космосе постоянно увеличивается, потому что они не поглощаются практически никакой материей.
Фотонов
Как и фотоны, нейтрино и мюонное нейтрино заполняют все космическое пространство. Это явление называется «нейтринным морем».
Со времени Большого взрыва осталось великое множество фотонов, которые мы называем реликтовыми или фоссильными. Ими наполнено все космическое пространство, и их частота, а значит и энергия постоянно уменьшается, так как Вселенная расширяется.
В настоящее время все космические тела, прежде всего звезды и туманности, участвуют в образовании фотонной части Вселенной. Фотоны рождаются на поверхности звезд из энергии электронов.
Соединение частиц
В начальной стадии образования Вселенной все основные элементарные частицы были свободными. Тогда не существовало ни ядер атомов, ни планет, ни звезд.
Атомы, а из них планеты, звезды и все вещества образовались позднее, когда прошло 300 000 лет и раскаленная материя при расширении в достаточной мере охладилась.
Лишь нейтрино, мюонное нейтрино и фотон не вошли ни в одну систему: их взаимное притяжение слишком слабо. Они так и остались свободными частицами.
Еще на начальном этапе образования Вселенной (через 300 000 лет после её рождения) свободные протоны и электроны соединились в атомы водорода (один протон и один электрон, связанные электрической силой).
Протон считается основной элементарной частицей с зарядом +1 и массой 1,672 ·10 −27 кг (чуть меньше чем 2000 раз тяжелее электрона). Протоны, очутившиеся в массивной звезде, постепенно превратились в основное строительное «железо» Вселенной. Каждый из них при этом освободил один процент своей массы покоя. В сверхмассивных звездах, которые в конце своей жизни в результате собственной гравитации сжимаются в малые объемы, протон может потерять почти пятую часть своей энергии покоя (а значит, и пятую часть своей массы покоя).Известно, что «строительными микроблоками» Вселенной являются протоны и электроны.
Наконец, при встрече протона и антипротона не возникает никакой системы, но вся их энергия покоя освобождается в виде фотонов (). 
Ученые утверждают, что как будто бы существует еще и призрачная основная элементарная частица гравитон которая переносит гравитационное взаимодействие аналогичное электромагнетизму. Однако наличие гравитона доказано лишь теоретически.
Таким образом, возникли и сейчас представляют нашу Вселенную, в том числе и Землю, основные элементарные частицы: протоны, электроны, нейтрино, фотоны, гравитоны и еще множество открытых и неоткрытых микрообъектов.
719.Закона сохранения электрического заряда
720.Тела, имеющие электрические заряды разного знака, …
Притягиваются друг к другу.
721.Одинаковые металлические шарики, заряженные разноименно зарядами q 1 =4q и q 2 = -8q привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Каждый из шариков имеет заряд
q 1 =-2q и q 2 = -2q
723.Капля, имеющая положительный заряд (+2е), при освещении потеряла один электрон. Заряд капли стал равен
724.Одинаковые металлические шарики, заряженные зарядами q 1 = 4q , q 2 = - 8q и q 3 = - 2q привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Каждый из шариков будет иметь заряд
q 1 = - 2q , q 2 = - 2q и q 3 = - 2q
725.Одинаковые металлические шарики, заряженные зарядами q 1 = 5q и q 2 = 7q привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние, а затем привели в соприкосновение второй и третий шарик с зарядом q 3 =-2q и раздвинули на прежнее расстояние. Каждый из шариков будет иметь заряд
q 1 = 6q, q 2 = 2q и q 3 = 2q
726.Одинаковые металлические шарики, заряженные зарядами q 1 = - 5q и q 2 = 7q привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние, а затем привели в соприкосновение второй и третий шарик с зарядом q 3 = 5q и раздвинули на прежнее расстояние. Каждый из шариков будет иметь заряд
q 1 =1q, q 2 = 3q и q 3 = 3q
727.Имеется четыре одинаковых металлических шарика с зарядами q 1 = 5q, q 2 = 7q, q 3 = -3q и q 4 = -1q . Сначала привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние заряды q 1 и q 2 (1 система зарядов) ,а затем привели в соприкосновение заряды q 4 и q 3 (2-ая система зарядов). Затем взяли по одному заряду из системы 1 и 2 и их привили в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Эти два шарика будут иметь заряд
728.Имеется четыре одинаковых металлических шарика с зарядами q 1 = -1q, q 2 = 5q, q 3 = 3q и q 4 = -7q . Сначала привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние заряды q 1 и q 2 (1 система зарядов), а затем привели в соприкосновение заряды q 4 и q 3 (2 система зарядов). Затем взяли по одному заряду из системы 1 и 2 и их привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Эти два шарика будут иметь заряд
729.В атоме положительный заряд имеет
Ядро.
730.Вокруг ядра атома кислорода движется 8 электронов. Число протонов в ядре атома кислорода равно
731.Электрический заряд электрона равен
-1,6 · 10 -19 Кл.
732.Электрический заряд протона равен
1,6 · 10 -19 Кл.
733.Ядро атома лития содержит 3 протона. Если вокруг ядро вращается 3 электрона, то
Атом электрически нейтрален.
734.В ядре фтора 19 частиц, из них 9 протонов. Количество нейтронов в ядре и количество электронов в нейтральном атом фтора
Нейтронов и 9 электронов.
735.Если в каком- либо теле число протонов больше числа электронов, то тело в целом
Заряжено положительно.
736.Капля, имеющая положительный заряд +3е при облучении потеряла 2 электрона. Заряд капли стал равен
8·10 -19 Кл.
737.Отрицательный заряд в атоме несет
Оболочка.
738.Если атомом кислорода, превратился в положительный ион, то он
Потерял электрон.
739.Большую массу имеет
Отрицательный ион водорода.
740.В результате трения с поверхности стеклянной палочки было удалено 5·10 10 электронов. Электрический заряд на палочке
(е = -1.6 · 10 -19 Кл)
8·10 -9 Кл.
741.В результате трения эбонитовая палочка получила 5·10 10 электронов. Электрический заряд на палочке
(е = -1.6 · 10 -19 Кл)
-8·10 -9 Кл.
742.Cила кулоновского взаимодействия двух точечных электрических зарядов при уменьшении расстояния между ними в 2 раза
Увеличится в 4 раза.
743.Сила кулоновского взаимодействия двух точечных электрических зарядов при уменьшении расстояния между ними в 4 раза
Увеличится в 16 раз.
744.Два точечных электрических заряда действуют друг на друга по закону Кулона с силой 1Н. Если расстояние между ними увеличить в 2 раза, то сила кулоновского взаимодействия этих зарядов станет равной
745.Два точечных заряда действуют друг на друга с силой в 1Н. Если величину каждого из зарядов увеличить в 4 раза, то сила кулоновского взаимодействия станет равной
746.Сила взаимодействия двух точечных зарядов 25 Н. Если расстояние между ними уменьшить в 5 раз, то сила взаимодействия этих зарядов станет равной
747.Сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов при увеличении расстояния между ними в 2 раза
Уменьшится в 4 раза.
748.Сила кулоновского взаимодействия двух точечных электрических зарядов при увеличении расстояния между ними в 4 раза
Уменьшится в 16 раз.
749.Формула закона Кулона
.
750.Если 2 одинаковых металлических шара, имеющих заряды +q и +q привести в соприкосновение и раздвинуть на прежнее расстояние, то модуль силы взаимодействия
Не изменится.
751.Если 2 одинаковых металлических шара, имеющих заряды +q и -q , шары привести в соприкосновение и раздвинуть на прежнее расстояние, то сила взаимодействия
Станет равной 0.
752.Два заряда взаимодействуют в воздухе. Если их поместить в воду (ε = 81), не меняя расстояние между ними, то сила кулоновского взаимодействия
Уменьшится в 81раз.
753.Сила взаимодействия двух зарядов по 10 нКл, находящийся в воздухе на расстоянии 3 см друг от друга, равна
(
)
754.Заряды 1 мкКл и 10 нКл взаимодействуют в воздухе с силой 9 мН на расстоянии
()
755.Два электрона, находящиеся друг от друга на расстоянии 3·10 -8 см отталкиваются с силой ( ; е = - 1.6 · 10 -19 Кл)
2,56·10 -9 Н.
756.При увеличении расстояния от заряда в 3 раза, модулю напряженность электрического поля
Уменьшится в 9 раз.
757.Напряженность поля в точке равна 300 Н/Кл. Если заряд равен 1·10 -8 Кл, то расстояние до точки
()
758.Если расстояние от точечного заряда, создающего электрическое поле, увеличится в 5 раз, то напряженность электрическое поле
Уменьшится в 25 раз.
759.Напряжённость поля точечного заряда в некоторой точке 4 Н/Кл. Если расстояние от заряда увеличить в 2 раза, то напряжённость станет равна
760.Укажите формулу напряженности электрического поля в общем случае.
761.Математическая запись принципа суперпозиции электрических полей
762.Укажите формулу напряженности точечного электрического заряда Q
.
763.Модуль напряженности электрического поля в точке, где находится заряд
1·10 -10 Кл равен 10 В/м. Cила действующая на заряд, равна
1·10 -9 Н.
765.Если на поверхности металлического шара радиусом 0,2 м, распределен заряд 4 ·10 -8 Кл, то плотность заряда
2,5·10 -7 Кл/м 2 .
766.В вертикально направленном однородном электрическом поле находится пылинка массой 1·10 -9 г и зарядом 3,2·10-17 Кл. Если сила тяжести пылинки уравновешена силой электрического поля, то напряженность поля равна
3·10 5 Н/Кл.
767.В трех вершинах квадрата со стороной 0,4 м находятся одинаковые положительные заряды по 5·10 -9 Кл. Найти напряженность в четвертой вершине
() 540 Н/Кл.
768.Если два заряда 5·10 -9 и 6·10 -9 Кл, чтобы они отталкиваются с силой 12·10 -4 Н, то они находятся на расстоянии
768.Если модуль точечного заряда уменьшить в 2 раза и расстояние до заряда уменьшить в 4 раза, то напряженность электрического поля в данной точке
Увеличится в 8 раз.
Уменьшается.
770.Произведение заряда электрона на потенциал имеет размерность
Энергии.
771.Потенциал в точке А электрического поля равен 100В, потенциал в точке В равен 200В. Работа, которую совершают силы электрического поля при перемещении заряда 5мКл из точки А в точку В равна
-0,5 Дж.
772.Частица с зарядом +q и массой m , находящаяся в точках электрического поля с напряженностью Е и потенциалом , имеет ускорение
773.Электрон движется в однородном электрическом поле вдоль линии напряженности из точки с большим потенциалом в точку с меньшим потенциалом. Его скорость при этом
Увеличивается.
774.Атом, имеющий в ядре один протон, теряет один электрон. При этом образуется
Ион водорода.
775.Электрическое поле в вакууме создано четырьмя точечными положительными зарядами, размещенными в вершинах квадрата стороной а. Потенциал в центре квадрата равен
776.Если расстояние от точечного заряда уменьшится в 3 раза, то потенциал поля
Увеличится в 3 раза.
777.При перемещении точечного электрического заряда q между точками с разностью потенциалов 12 В совершена работа 3 Дж. При этом перемещен заряд
778.Заряд q переместили из точки электростатического поля в точку с потенциалом . По какой из приведённых формул:
1) 
2) ; 3) 
можно найти работу по перемещению заряда.
779.В однородном электрическом поле напряжённостью 2 Н/Кл перемещается вдоль силовых линий поля заряд 3 Кл на расстоянии 0,5 м. Работа сил электрического поля по перемещению заряда равна
780.Электрическое поле создано четырьмя точечными разноименными зарядами, размещенными в вершинах квадрата со стороной а. Одноименные заряды находятся в противоположных вершинах. Потенциал в центре квадрата равен
781.Разность потенциалов между точками, лежащими на одной силовой линии на расстоянии 6 см друг от друга, равна 60 В. Если поле однородное, то его напряженность равна
782.Единица разности потенциалов
1 В = 1 Дж/1 Кл.
783.Пусть заряд переместился в однородном поле с напряженностью E=2 В/м вдоль силовой линии 0,2 м. Найти разность между этими потенциалами.
U = 0,4 В.
784.Согласно гипотезе Планка абсолютно черное тело излучает энергию
Порциями.
785.Энергию фотона определяет формула
1. E =pс 2. E=hv/c 3. E=h 4. E=mc 2 . 5. E=hv . 6. E=hc/
1, 4, 5, 6.
786.Если энергия кванта увеличилась в 2 раза, то частота излучения
увеличилась в 2 раза.
787.Если фотоны с энергией 6 эВ падают на поверхность вольфрамовой пластины, то максимальная кинетическая.энергия выбитых ими электронов равна 1,5 эВ. Минимальная энергия фотонов, при которой возможен фотоэффект, для вольфрама равна:
788.Правильно утверждение:
1. Скорость фотона больше скорости света.
2. Скорость фотона в любом веществе меньше скорости света.
3. Скорость фотона всегда равна скорости света.
4. Скорость фотона больше или равна скорости света.
5. Скорость фотона в любом веществе меньше или равна скорости света.
789.Большим импульсом обладают фотоны излучения
Синего.
790.При уменьшении температуры нагретого тела максимум интенсивности излучения
©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-13
Элементарная частица – мельчайшая, неделимая, не имеющая структуры частица.
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ
Электродинамика – раздел физики, изучающий электромагнитные взаимодействия. Электромагнитные взаимодействия – взаимодействия заряженных частиц. Основными объектами изучения в электродинамике являются электрические и магнитные поля, создаваемые электрическими зарядами и токами.
Тема 1. Электрическое поле (электростатика)
Электростатика – раздел электродинамики, изучающий взаимодействие неподвижных (статических) зарядов.
Электрический заряд.
Все тела электризуются.
Наэлектризовать тело – это значит сообщить ему электрический заряд.
Наэлектризованные тела взаимодействуют – притягиваются и отталкиваются.
Чем больше наэлектризованы тела, тем сильнее они взаимодействуют.
Электрический заряд – это физическая величина, которая характеризует свойство частиц или тел вступать в электромагнитные взаимодействия и является количественной мерой этих взаимодействий.
Совокупность всех известных экспериментальных фактов позволяет сделать следующие выводы:
· Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.
· Заряды не существуют без частиц
· Заряды могут передаваться от одного тела к другому.
· В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.
· Электрический заряд не зависит от выбора системы отсчёта, в которой он измеряется. Электрический заряд не зависит от скорости движения носителя заряда.
· Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются.
Единица измерения в СИ– кулон
Элементарная частица – мельчайшая, неделимая, не имеющая структуры частица.
Например, в атоме:электрон ( , протон ( , нейтрон ( .
Элементарная частица может иметь заряд, а может не иметь заряда: , ,
Элементарный заряд -заряд, принадлежащий элементарной частице, наименьший, неделимый.
Элементарный заряд – заряд электрона по модулю .
Заряды электрона и протона численно равны, но противоположны по знаку:
Электризация тел.
Что означает «макроскопическое тело заряжено»? Чем определяется заряд любого тела?
Все тела состоят из атомов, в состав которых входят положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные частицы – нейтроны. Протоны и нейтроны входят в состав атомных ядер, электроны образуют электронную оболочку атомов.
В нейтральном атоме число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке.
Макроскопические тела, состоящие из нейтральных атомов, электронейтральны.
Атом данного вещества может потерять один или несколько электронов или приобрести лишний электрон. В этих случаях нейтральный атом превращается в положительно или отрицательно заряженный ион.
Электризация тел – процесс получения электрически заряженных тел из электронейтральных.
Тела электризуются при контакте друг с другом.
При контакте часть электронов с одного тела переходит на другое, оба тела электризуются, т.е. получают заряды равные по величине и противоположные по знаку:
«избыток» электронов по сравнению с протонами создаёт в теле «-» заряд;
«недостаток» электронов по сравнению с протонами создаёт в теле «+» заряд.
Заряд любого тела определяется числом избыточных или недостаточных по сравнению с протонами электронов.
Заряд может передаваться от одного тела к другому только порциями, содержащими целое число электронов. Таким образом, электрический заряд тела – дискретная величина, кратная заряду электрона: