Закон сохранения электрического заряда

Ещё раз обратимся к опытам, описанным в предыдущих параграфах. Обратили ли вы внимание, что при электризации заряды всегда возникают и исчезают парами? Например, равные по модулю и противоположные по знаку заряды возникают одновременно как на шерсти, так и на эбоните, как на шёлке, так и на стекле (см. § 8-б). В опыте по электризации индукцией аналогично: шары приобретали равные по модулю и противоположные по знаку заряды также одновременно (см. 8-в).
Повторим опыт по электризации индукцией немного иначе. Сначала те же шары по-прежнему не заряжены (д). Также поднесём палочку к шарам (е), затем уберём её и после этого раздвинем шары (ж). В итоге шары окажутся незаряженными (з). Объясним этот опыт.
Закон сохранения электрического заряда
Когда мы поднесли положительно заряженную палочку (е), шары приобрели разноимённые заряды, так как электронный газ правого шара переместился в левый шар и придал ему отрицательный заряд. Одновременно на правом шаре возник недостаток электронов, поэтому шар зарядился положительно.
Когда мы убрали палочку и только после этого раздвинули шары (ж), электронный газ (отрицательный заряд) вернулся в правый шар инейтрализовал заряд его ионов (положительный заряд). Алгебраическая сумма зарядов в каждом шаре превратилась в ноль, то есть шары вновь стали незаряженными (з).
Закон сохранения электрического заряда
Подобными и многими другими опытами доказано, что при любых явлениях, связанных с возникновением и переходом зарядов от одних тел к другим, алгебраическая сумма всех зарядов участвующих в этом тел всегда остаётся постоянной. Это – закон сохранения электрического заряда. Примечание: алгебраическая сумма зарядов, всегда оставаясь постоянной, не обязана всегда быть равной нулю (например, если шар или шары до электризации их индукцией уже имели заряд или заряды).

В физике также установлено, что электрический заряд любого тела вне зависимости от знака заряда поддаётся делению на части. Убедимся в этом на опыте (см. рисунок). Зарядим палочкой левый электроскоп (а). Затем соединим его со вторым металлической проволокой. Мы увидим, что заряд распределится между приборами, и лепестки левого немного «опадут», а лепестки правого – «поднимутся» (б). Уберём проволоку и коснёмся правого электроскопа рукой. Заряд перейдёт по руке внутрь нашего тела, и лепестки этого электроскопа полностью «опадут» (в).
Закон сохранения электрического заряда
Так можно поступать много раз: заряд левого электроскопа будет делиться на всё более мелкие части (г, д, е). Важно: проволоку необходимо брать не рукой, а предметом из вещества-диэлектрика (см. § 8-в), иначе заряд левого электроскопа сразу перейдёт по проволоке внутрь нашего тела, и мы не сможем наблюдать его деление на всё более мелкие части.
Закон сохранения электрического заряда
Отметим, что опытами американского учёного Р.Милликена и российского учёного А.Ф.Иоффе установлено, что заряды тел можно делить не бесконечно: существует наименьшая порция электрического заряда –элементарный заряд (модуль заряда электрона или заряд протона).Следствие: заряд любого тела складывается из зарядов всех свободных электронов или оставшихся без электронного «партнёра» протонов.
Таким образом, возникновение и исчезновение (нейтрализация) зарядов тел при переходе свободных электронов – частный случай проявления закона сохранения электрического заряда.

 

Страница обновлена: 27.09.2016