1.1 Электрический заряд
Определение электрического заряда
При электрических явлениях мы наблюдаем взаимодействия тел, частиц в зависимости от их внутреннего состояния. Мы говорим: «Это тело заряжено так-то…», то есть это тело имеет определённое внутреннее состояние и поэтому ведёт себя определённым образом рядом с другими телами. Необходимо ввести такую величину, которая будет измерять это внутреннее состояние, такой величиной является электрический заряд.
Электрический заряд — это величина, измеряющая внутреннее свойство тела или частицы, свойство характеризующее способность к электромагнитным взаимодействиям.
Единица электрического заряда – Кулон (Кл) — поток заряженных частиц (материальных носителей электрического заряда), проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 Ампер за время 1 секунда. \[ 1 \; \text{Кл} = 1 \; \text{А} \cdot \text{с} \]
Это не введение единицы электрического заряда. Электрический заряд неправильно определять через силу тока, но данное равенство приведено здесь, так как показывает размерность электрического заряда.
Существует элементарный (минимальный) электрический заряд \[ e = 1,6 \cdot 10^{-19} \; \text{Кл} \]
Электрон — носитель элементарного отрицательного заряда. Масса электрона $m_e = 9,11 \cdot 10^{-31}$ кг.
Протон — носитель элементарного положительного заряда. Масса протона $m_p = 1,67 \cdot 10^{-27}$ кг.
Фундаментальные свойства электрического заряда
Опытным путём было установлено, что электрический заряд:
Существует в двух видах: положительный (+) и отрицательный (-). Одноименные заряды отталкиваются, разноимённые – притягиваются.
Инвариантность. (независимость) Электрический заряд инвариантен — его величина не зависит от системы отсчёта, то есть от того, движется он или покоится.
Дискретность. (от латинского discretus — разделённый) Электрический заряд дискретен — заряд любого тела составляет число, кратное элементарному электрическому заряду $e$ .
Аддитивность. (от латинского additivus — прибавляемый) Электрический заряд аддитивен — заряд любой системы тел (частиц) равен сумме зарядов тел (частиц), входящих в систему.
Электрический заряд подчиняется закону сохранения заряда: Алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы остаётся неизменной, какие бы процессы ни происходили внутри данной системы. Под замкнутой системой в данном случае понимают систему, которая не обменивается зарядами с внешними телами. То есть внутри замкнутой системы заряд не уничтожим, заряд сохраняется.
В электростатике используется физическая модель – точечный электрический заряд — заряженное тело, форма и размеры которого несущественны в данной задаче.
