Презентация по физике "Электрический заряд и элементарные частицы. Закон сохранения заряда"

Электрический заряд и элементарные частицы. Закон сохранения заряда

Электродинамика: электростатика

10 класс

69/102

гравитационное

электромагнитное

ядерное (сильное)

слабое

В физике рассматривают четыре типа взаимодействий — гравитационное , электромагнитное , ядерное (сильное) и слабое .

Раздел физики, в котором изучается электромагнитное взаимодействие, называют электродинамикой .

Электромагнитное взаимодействие – это взаимодействие электрически заряженных тел.

Электродинамика  – это наука о свойствах и закономерностях поведения особого вида материи – электромагнитного поля, осуществляющего взаимодействие между электрически заряженными телами или частицами.

На электрические явления обратили внимание ещё в Древней Греции во времена Фалеса Милетского (VII—VI вв. до н. э.).

Две с половиной тысячи лет учёными, изучавшими эти явления, накапливались факты, выдвигались различные гипотезы, на основе наблюдений и экспериментов формулировались законы.

Фалес Милетский

(VII—VI вв. до н. э.)

1600 году Вильям Гильберт разграничил электрические и магнитные явления. Им было открыто существование магнитных полюсов, установлено, что земной шар является гигантским магнитом.

В 17-ом, начале 18-го веков были построены первые электростатические машины, установлено существование зарядов двух типов, обнаружена электропроводность металлов.

В 1745 году была изобретена лейденская банка, которая явилась первым конденсатором и дала возможность накапливать большие электрические заряды.

Вильям Гильберт

(1544-1603)

В 1747–1753 годах Бенджамин Франклин сформулировал первую последовательную теорию электрических явлений, установил электрическую природу молнии и изобрел молниеотвод.

Во второй половине 18 века началось количественное изучение электрических явлений. Г.Кавендиш в 1773 и Шарль Огюст Кулон в 1785 установили закон взаимодействия неподвижных точечных зарядов.

Бенджамин Франклин

(1706—1790)

Следующий этап в развитии электродинамики оказался связанным с открытием Луиджи Гальвани «животного электричества» в конце 18 века .

Луиджи Гальвани

(1763-1798)

• Александр Вольт правильно истолковав опыты Гальвани изобрел в 1800 году первый источник электрического тока.
• В 1807 году Гемфри Дэви , пропустив ток через растворы 2 щелочей получил неизвестные ранее металлы - натрий и калий.
• В 1826 году Георг Симон Ом определил количественную зависимость электрического тока от напряжения в цепи.
• В 1830 году Карл Фридрих Гаусс сформулировал основную теорему электростатики.
• В 1841 году Джеймс Прескотт Джоуль установил, что количество теплоты, выделяемое в проводнике пропорционально квадрату силы тока.

Александр Вольт

(1745-1827)

Однако наиболее фундаментальное открытие было сделано Ганс Христиан Эрстедом в 1820 году, установившим связь между электрическими и магнитными явлениями. В том же году Андре-Мари Ампер нашел закон взаимодействия электрических токов.

Открытия Эрстеда и Ампера положили начало развитию электродинамики как науки.

Ханс Кристиан Эрстед

(1777 - 1851 )

• Как единая теория электродинамика была создана Максвеллом в 1864 г., но, как это часто происходит в процессе научного познания, учёные признали её лишь в конце XIX в.

• В 1888 г. немецкий физик Генрих Герц (1857—1894) экспериментально доказал существование электромагнитных волн

• В 1899 г. русский физик Пётр Николаевич Лебедев (1866—1912) впервые измерил давление света.

Результаты этих опытов, теоретически предсказанных Максвеллом, стали экспериментальными подтверждениями истинности электродинамики как научной теории.

Раздел электродинамики, посвящённый изучению условий равновесия электрически заряженных тел, называют  электростатикой .

ОСНОВАНИЕ

• Факты полученные на основе наблюдений:
• Факты полученные на основе наблюдений:

• Существование двух видов зарядов Наличие взаимодействия между ними Принцип взаимодействия (на взаимодействия двух зарядов не влияет третий)
• Существование двух видов зарядов Наличие взаимодействия между ними Принцип взаимодействия (на взаимодействия двух зарядов не влияет третий)
• Существование двух видов зарядов
• Наличие взаимодействия между ними
• Принцип взаимодействия (на взаимодействия двух зарядов не влияет третий)

ЯДРО

• Закон сохранения зарядов Закон взаимодействия покоящихся электрических зарядов (закон Кулона)
• Закон сохранения зарядов
• Закон взаимодействия покоящихся электрических зарядов (закон Кулона)

СЛЕДСТВИЕ

• Возможность объяснять и предсказывать поведение заряженных тел Использовать знания электростатики в практических целях
• Возможность объяснять и предсказывать поведение заряженных тел
• Использовать знания электростатики в практических целях

1. Электрический заряд

Все тела построены из мельчайших частиц, которые неделимы на более простые и поэтому называются  элементарными .

Если частицы взаимодействуют друг с другом с силами, которые убывают с увеличением расстояния так же, как и силы всемирного тяготения, но превышают силы тяготения во много раз, то говорят, что эти частицы имеют электрический заряд. Сами частицы называются  заряженными .

Взаимодействие заряженных частиц называется  электромагнитным .

В природе существуют два рода электрических зарядов противоположных знаков — положительные и отрицательные .

Принято считать, что:

заряд, полученный на эбонитовой палочке (или янтаре), потёртой о мех, — отрицательный .

заряд, приобретённый стеклянной палочкой, потёртой о шёлк (или бумагу), — положительный

Носителем заряда может быть как элементарная частица, так и макроскопическое тело.

Заряженные же тела могут как притягивать, так и отталкивать друг друга: в случае зарядов одинаковых знаков частицы отталкиваются, а в случае разных притягиваются.

Заряд элементарных частиц —  протонов , входящих в состав всех атомных ядер, называют положительным , а заряд  электронов  — отрицательным .

Частица, не имеющая электрического заряда, является  нейтрон .

Заряд может принимать разные значения. Об этом свидетельствуют, например, разные углы отклонения стрелки электрометра, к которому прикасаются заряженными телами. Следовательно, заряд характеризуется не только знаком, но и модулем.

Электрический заряд — это физическая величина, характеризующая способность тела к электрическому взаимодействию. Заряд обозначают буквой q .

За единицу электрического заряда в СИ принят кулон (Кл)

Кулон — это электрический заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А.

Электрический заряд обладает таким свойством, как дискретность . Это означает, что значение любого заряда кратно целому значению элементарного заряда.

Заряд электрона равен e = -1,6 · 10 -19 Кл .

Модуль заряда любой другой частицы или тела равен произведению заряда электрона на целое число элементарных зарядов N , содержащихся в избытке (или недостатке) на данном теле:

q = eN .

2. Заряженные тела

Для того чтобы получить электрически заряженное макроскопическое тело, т. е. наэлектризовать его, нужно отделить часть отрицательного заряда от связанного с ним положительного или перенести на нейтральное тело отрицательный заряд .

3. Закон сохранения электрического заряда

При электризации тел выполняется  закон сохранения электрического заряд а . Этот закон справедлив для системы, в которую не входят извне и из которой не выходят наружу заряженные частицы, т. е. для  изолированной системы .

В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел сохраняется:

q 1  + q 2  + q 3  + ... + q n  = const.

1. На двух одинаковых металлических шариках находятся положительный заряд +Q и отрицательный заряд -5Q. Каков суммарный заряд шариков?

2. Два одинаковых электрометра имеют электрические заряды: -10 мкКл и +20 мкКл соответственно. Каким будет заряд у каждого электрометра, если их соединить деревянной линейкой?

3. Два одинаковых электрометра имеют электрические заряды: -30 мкКл и +10 мкКл соответственно. Каким будет заряд у каждого электрометра, если их соединить металлическим стержнем на изолирующей ручке?

4. Пылинка, имеющая отрицательный заряд -10е, при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пылинки?

5. К капле воды, имеющей заряд -3е, присоединилась капля с зарядом +2е. Каким стал электрический заряд капли?

6. Металлическая сфера имеет заряд, равный -1,6 нКл. Сколько избыточных электронов на сфере?

7. На металлическом шарике находится 4,8 · 10 10 избыточных электронов. Чему равен его заряд?

Домашнее задание:

§84; Вопросы ЕГЭ к §84