Электричний заряд. Закон Кулона

2. СодержаниеСодержание
Электричний зарядЭлектричний заряд
Закон КулонаЗакон Кулона
Условия выполнения закона КулонаУсловия выполнения закона Кулона
Закон сохранения электрическогоЗакон сохранения электрического
зарядазаряда
Электрическое полеЭлектрическое поле
Напряженность электрического поляНапряженность электрического поля
Электрическое поле точечногоЭлектрическое поле точечного
зарядазаряда
ТестТест
ЗагадкиЗагадки

3. Что такое электрический заряд?Что такое электрический заряд?
Электрический заряд - это физическая величина,Электрический заряд - это физическая величина,
характеризующая свойства частиц или тел вступать вхарактеризующая свойства частиц или тел вступать в
электромагнитные силовые взаимодействия.электромагнитные силовые взаимодействия.
Фундаментальные свойства зарядов частиц.Фундаментальные свойства зарядов частиц.
1. В природе существует два вида электрических1. В природе существует два вида электрических
зарядов: положительные (позитивные) и отрицательныезарядов: положительные (позитивные) и отрицательные
(негативные).(негативные).
2. Заряды могут передаваться (например, при2. Заряды могут передаваться (например, при
контакте) от одного тела к другому. В отличие от массыконтакте) от одного тела к другому. В отличие от массы
электрический заряд не является неотъемлемойэлектрический заряд не является неотъемлемой
характеристикой тела. Одно и то же тело в различныххарактеристикой тела. Одно и то же тело в различных
условиях может иметь различный электрический заряд.условиях может иметь различный электрический заряд.
3. Одноименные заряды отталкиваются, а3. Одноименные заряды отталкиваются, а
разноименные - притягиваются. В этом такжеразноименные - притягиваются. В этом также
проявляется принципиальное отличие электромагнитныхпроявляется принципиальное отличие электромагнитных
сил от гравитационных. Гравитационные силы всегдасил от гравитационных. Гравитационные силы всегда
являются силами притяжения.являются силами притяжения.
4. Одним из фундаментальных законов природы4. Одним из фундаментальных законов природы
является экспериментально установленный законявляется экспериментально установленный закон
сохранения электрического заряда.сохранения электрического заряда. В основеВ основе
электростатики лежитэлектростатики лежит закон Кулона.закон Кулона. Этот законЭтот закон
описывает взаимодействие точечных электрическихописывает взаимодействие точечных электрических
зарядов.зарядов.

4. Закон КулонаЗакон Кулона
Закон КулонаЗакон Кулона — это закон о— это закон о
взаимодействии точечных электрическихвзаимодействии точечных электрических
зарядов.зарядов.
Был открытБыл открыт КулономКулоном вв 1785 г.1785 г. ПроведяПроведя
большое количество опытов сбольшое количество опытов с
металлическими шариками, Шарль Кулонметаллическими шариками, Шарль Кулон
дал такую формулировку закона:дал такую формулировку закона:
Сила взаимодействия двух точечныхСила взаимодействия двух точечных
неподвижных заряженных тел в вакууменеподвижных заряженных тел в вакууме
направлена вдоль прямой, соединяющейнаправлена вдоль прямой, соединяющей
заряды, прямо пропорциональназаряды, прямо пропорциональна
произведению модулей зарядов и обратнопроизведению модулей зарядов и обратно
пропорциональна квадрату расстоянияпропорциональна квадрату расстояния
между ними.между ними.

5. Важно отметить, что для того, чтобыВажно отметить, что для того, чтобы
закон был верен, необходимо:закон был верен, необходимо:
1.1.Точечность зарядов — тоТочечность зарядов — то
есть расстояние междуесть расстояние между
заряженными телами на многозаряженными телами на много
больше их размеров.больше их размеров.
2.2. Их неподвижность. ИначеИх неподвижность. Иначе
уже надо учитыватьуже надо учитывать
дополнительные эффекты:дополнительные эффекты:
возникающее магнитное полевозникающее магнитное поле
движущегося заряда идвижущегося заряда и
соответствующую емусоответствующую ему
дополнительную силудополнительную силу
Лоренца, действующую наЛоренца, действующую на
другой движущийся заряд.другой движущийся заряд.
3.3.Взаимодействие в вакуумеВзаимодействие в вакууме..

6. Закон сохранения электрического зарядаЗакон сохранения электрического заряда
В конце XVIII Кулон установил на опытеВ конце XVIII Кулон установил на опыте
количественный закон взаимодействияколичественный закон взаимодействия
электрических зарядов. Для заряженных телэлектрических зарядов. Для заряженных тел
произвольной формы такого законапроизвольной формы такого закона
сформулировать нельзя, поскольку силасформулировать нельзя, поскольку сила
взаимодействия протяженных тел зависит от ихвзаимодействия протяженных тел зависит от их
формы и взаимного расположения. Но иногдаформы и взаимного расположения. Но иногда
размеры тела пренебрежимо малы по сравнению сразмеры тела пренебрежимо малы по сравнению с
расстоянием до других зарядов. Такое заряженноерасстоянием до других зарядов. Такое заряженное
тело называют точечным зарядом. Для точечныхтело называют точечным зарядом. Для точечных
зарядов возможно сформулировать законзарядов возможно сформулировать закон
взаимодействия, имеющий общее значение.взаимодействия, имеющий общее значение.
В результате своих опытовВ результате своих опытов Кулон установилКулон установил,, чточто
сила взаимодействия двух точечных зарядовсила взаимодействия двух точечных зарядов
направлена вдоль линии, соединяющей обанаправлена вдоль линии, соединяющей оба
заряда, обратно пропорциональна квадратузаряда, обратно пропорциональна квадрату
расстояния между зарядами и пропорциональнарасстояния между зарядами и пропорциональна
величине обоих зарядоввеличине обоих зарядов. Таким образом:. Таким образом:
F=k·(q1·q2)/r2.F=k·(q1·q2)/r2.
В этой формуле k - коэффициентВ этой формуле k - коэффициент
пропорциональности, зависящий от выборапропорциональности, зависящий от выбора
системы единиц. В системе СИ k=1/4pe0=9·109системы единиц. В системе СИ k=1/4pe0=9·109
н·м2/k2. Единица измерения электрическогон·м2/k2. Единица измерения электрического
заряда в системе СИ - [Кулон].заряда в системе СИ - [Кулон].
В любой замкнутой системе заряженных телВ любой замкнутой системе заряженных тел
алгебраическая сумма зарядов остаетсяалгебраическая сумма зарядов остается
постоянной. Это закон сохранения зарядов. Междупостоянной. Это закон сохранения зарядов. Между
заряженными телами, входящими в даннуюзаряженными телами, входящими в данную
систему, заряды могут перераспределяться всистему, заряды могут перераспределяться в
результате соприкосновения тел.результате соприкосновения тел.

7. Электрическое поле.Электрическое поле.
Для объясненияДля объяснения
происхождения и передачипроисхождения и передачи
сил, действующих междусил, действующих между
покоящимися зарядами впокоящимися зарядами в
рамках теориирамках теории
близкодействия, вводитсяблизкодействия, вводится
понятиепонятие электрическогоэлектрического
поля.поля. Когда в каком-то местеКогда в каком-то месте
пространства возникаетпространства возникает
электрический заряд, вокругэлектрический заряд, вокруг
него возникаетнего возникает
электрическое поле.электрическое поле.
Основное свойство этогоОсновное свойство этого
поля в том, что на всякийполя в том, что на всякий
другой заряд, помещенный вдругой заряд, помещенный в
это поле, действует сила.это поле, действует сила.

8. Напряженность электрического поля.Напряженность электрического поля.
Для количественной характеристикиДля количественной характеристики
электрического поля служитэлектрического поля служит
специальная физическая величина -специальная физическая величина -
напряженность электрического поля.напряженность электрического поля.
Напряженность электрического поляНапряженность электрического поля
в данной точке измеряется силой,в данной точке измеряется силой,
действующей на единичныйдействующей на единичный
положительный заряд, помещенныйположительный заряд, помещенный
в эту точку. Если сформулироватьв эту точку. Если сформулировать
по другому, напряженность естьпо другому, напряженность есть
величина, равная отношению силы,величина, равная отношению силы,
действующей на положительныйдействующей на положительный
пробный заряд, помещенный впробный заряд, помещенный в
данную точку поля, к этому заряду.данную точку поля, к этому заряду.
То есть для точечного зарядаТо есть для точечного заряда

9. Электрическое поле точечногоЭлектрическое поле точечного
зарядазаряда
ПосколькуПоскольку силасила - вектор, а заряд - скаляр, то напряженность тоже- вектор, а заряд - скаляр, то напряженность тоже
вектор. Если поле вызвано положительным зарядом, то векторвектор. Если поле вызвано положительным зарядом, то вектор
напряженности направлен вдоль радиуса-вектора от заряда вонапряженности направлен вдоль радиуса-вектора от заряда во
внешнее пространство (отталкивание положительного пробноговнешнее пространство (отталкивание положительного пробного
заряда), если поле вызвано отрицательным зарядом, векторзаряда), если поле вызвано отрицательным зарядом, вектор
напряженности направлен к заряду. Для точечных зарядовнапряженности направлен к заряду. Для точечных зарядов
электрические поля складываются по правилу векторов, то есть:электрические поля складываются по правилу векторов, то есть:
напряженность результирующего поля есть векторная сумманапряженность результирующего поля есть векторная сумма
напряженностей полей, создаваемых отдельными зарядами.напряженностей полей, создаваемых отдельными зарядами.
Напряженность электрического поля металлической заряженнойНапряженность электрического поля металлической заряженной
сферы совпадает с полем точечного заряда, имеющего тот жесферы совпадает с полем точечного заряда, имеющего тот же
заряд и помещенного в точке, соответствующей центру сферы.заряд и помещенного в точке, соответствующей центру сферы.
Внутри полой сферы напряженность равна нулю. НапряженностьВнутри полой сферы напряженность равна нулю. Напряженность
поля, создаваемого бесконечно длинной равномерно заряженнойполя, создаваемого бесконечно длинной равномерно заряженной
нитью (или цилиндром):нитью (или цилиндром):
E=k·2t/r,E=k·2t/r,
где t - линейная плотность заряда (заряд, приходящийся нагде t - линейная плотность заряда (заряд, приходящийся на
единицу длины нити или цилиндра).единицу длины нити или цилиндра).
Напряженность поля бесконечной равномерно заряженнойНапряженность поля бесконечной равномерно заряженной
плоскости:плоскости:
E=2ps,E=2ps,
где s - поверхностная плотность зарядагде s - поверхностная плотность заряда

10. тесттест
1) В природе существуют1) В природе существуют
электрические заряды:электрические заряды:
а) положительные;а) положительные;
б) отрицательные;б) отрицательные;
в) положительные ив) положительные и
отрицательные;отрицательные;
г) нейтральныег) нейтральные
2)Отрицательным является заряд:2)Отрицательным является заряд:
а) протонов;а) протонов;
б) ионов;б) ионов;
в) нейтронов;в) нейтронов;

11. 3) Напряженность электрического поля в данной3) Напряженность электрического поля в данной
точке численно равна силе, действующей на. . .точке численно равна силе, действующей на. . .
а)заряд, помещенный в данную точкуа)заряд, помещенный в данную точку
поля;поля;
б)положительный заряд, помещенныйб)положительный заряд, помещенный
в данную точку поля;в данную точку поля;
в)единичный положительный заряд,в)единичный положительный заряд,
помещенный в данную точку поля;помещенный в данную точку поля;
г)единичный положительный заряд,г)единичный положительный заряд,
помещенный в поле.помещенный в поле.
4) Единицей измерения заряда является:4) Единицей измерения заряда является:
а)метр;а)метр;
б)Вольт;б)Вольт;
в)Омв)Ом
г)Кулон.г)Кулон.

12. ЗАГАДКИЗАГАДКИ
1.Как солнце горит, быстрее ветра летит, по силе1.Как солнце горит, быстрее ветра летит, по силе
себе равных не имеет.себе равных не имеет.
2.Гори ясно, если знаешь правила то безопасно.2.Гори ясно, если знаешь правила то безопасно.
3.Без ног бежит, без огня горит.3.Без ног бежит, без огня горит.
4.Не на меру, не на вес во всех лампах оно есть.4.Не на меру, не на вес во всех лампах оно есть.
5.Без языка, а дает о себе знать.5.Без языка, а дает о себе знать.
6.Два брата - годами равные, характером разные.6.Два брата - годами равные, характером разные.
7.Дарья с Марьей видятся, да не сходятся.7.Дарья с Марьей видятся, да не сходятся.
8.Без рук, без ног, а все его боятся.8.Без рук, без ног, а все его боятся.
9.Хоть не собака, а кусается.9.Хоть не собака, а кусается.
10.Все дети, как дети, а этот настырный. Испортил10.Все дети, как дети, а этот настырный. Испортил
всем праздник - остался невинный.всем праздник - остался невинный.