Электрический заряд. закон его сохранения — справочник студента

  • Электродинамика — наука о свойствах электромагнитного поля.
  • Электромагнитное поле — определяется движением и взаимодействием заряженных частиц.
  • Проявление эл/магнитного поля — это действие эл/магнитных сил:

1) силы трения и силы упругости в макромире; 2) действие эл/магнитных сил в микромире (строение атома, сцепление атомов в молекулы, превращение элементарных частиц)

Открытие эл/магнитного поля — Дж. Максвелл.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!
  1. ЭЛЕКТРОСТАТИКА
  2. — раздел электродинамики, изучает покоящиеся электрически заряженные тела.
  3. Элементарные частицы могут иметь эл. заряд, тогда они называются заряженными;
  4. Электрический заряд — физическая величина, определяет интенсивность электромагнитных взаимодействий.
  5. Элементарный заряд — минимальный заряд, разделить который невозможно.
  6. Тело заряжено, если имеет избыток зарядов какого-либо знака:
  7. Электризация тел — это один из способов получения заряженных тел, например, соприкосновением).
  8. Закон сохранения электрического заряда

— взаимодействуют друг с другом с силами, которые зависят от расстояния между частицами, но превышают во много раз силы взаимного тяготения (это взаимодействие называется электромагнитным). Существует 2 знака эл.зарядов: положительный и отрицательный. Частицы с одноименными зарядами отталкиваются, с разноименными — притягиваются. Протон имеет положительный заряд, электрон — отрицательный, нейтрон — электрически нейтрален. Чем объяснить наличие электромагнитных сил в природе? — в состав всех тел входят заряженные частицы. В обычном состоянии тела электрически нейтральны (т.к. атом нейтрален), и электромагнитные силы не проявляются. отрицательно заряжено — если избыток электронов; положительно заряжено — если недостаток электронов. При этом оба тела заряжаются , причем заряды противоположны по знаку, но равны по модулю. Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной. ( … но, не числа заряженных частиц, т.к. существуют превращения элементарных частиц).

Замкнутая система— система частиц, в которую не входят извне и не выходят наружу заряженные частицы.

Закон Кулона — основной закон электростатики.

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Когда тела считаются точечными? — если расстояние между ними во много раз больше размеров тел.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Система с двумя степенями свободы - справочник студента

Оценим за полчаса!

Если у двух тел есть электрические заряды, то они взаимодействуют по закону Кулона.

Единица электрического заряда: 1 Кл — это заряд, проходящий за 1 секунду через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А.

1 Кл — очень большой заряд. Элементарный заряд: Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

Коэффициент пропорциональности

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

Принято записывать коэффициент пропорциональности в законе Кулона в вакууме в виде

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

где электрическая постоянная

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

Закон Кулона для величины силы взаимодействия зарядов в произвольной среде (в СИ):

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

Диэлектрическая проницаемость среды характеризует электрические свойства среды. В вакууме

Таким образом, сила Кулона зависит от свойств среды между заряженными телами.

Назад в раздел «10-11 класс»

Электростатика и законы постоянного тока — Класс!ная физика

Электрический заряд. Электризация. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Единица электрического заряда — Близкодействие и дальнодействие. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Силовые линии электрического поля — Проводники и диэлектрики в электростатическом поле.

Поляризация диэлектриков — Потенциальная энергия тела в электростатическом поле. Потенциал электростатического поля и разность потенциалов. Связь между напряженностью электростатического поля и разхностью потенциалов — Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора — Электрический ток. Сила тока. Условия, необходимые для существования электрического тока.

Закон Ома для участка цепи. Сопротивление — Работа и мощность тока

Источник: http://class-fizika.ru/10_1.html

Методическая разработка урока " Электрический заряд.Закон кулона "

  • ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
  • Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы
  • «МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
  • (ГБПОУ МТК)
  • Методическая разработка урока
  • по теме «ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ТЕЛ. ЗАКОН КУЛОНА»

Специальность15.02.06 «Монтаж и техническая эксплуатация холодильно-компрессорных машин и установок»

  1. Мокрова Ирина
  2. Иннокентьевна
  3. Москва
  4. 2016
  5. Тема урока : Электрический заряд. Закон Кулона
  6. Цель урока: познакомить учащихся со значением, структурой и особенностями электродинамики как раздела физической науки, повторить основные понятия электростатики, углубляя и развивая изучаемые ранее; рассмотреть роль статического электричества в производстве и быту; формировать умение объяснять электрические явления на основе знаний об электрическом заряде и законе сохранения заряда, познакомить с историей открытия закона Кулона, сформулировать основной закон электростатики, формировать умение применять закон при решении качественных, вычислительных задач.
  7. Ход урока
  8. I.Актуализация знаний
  9. Беседа по вопросам:
  1. Из каких частиц состоит атом?

  2. Чему равен заряд нейтрального атома?

  3. Какой заряд приобретет атом, лишенный одного или нескольких электронов?

  4. Как называется атом, лишенный нескольких электронов?

  5. Какой заряд приобретет атом, если будет иметь избыточное количество электронов?

  6. Как называется атом, имеющий недостаток электронов?

  7. Как взаимодействуют два одноименно, разноименно заряженных тела?

  8. Назовите единицы измерения заряда

II. Изучение нового материала.

1. Знакомство с логической структурой раздела «Электродинамика»

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

2.Формирование основных понятий электростатики.

  • Электростатика — раздел теории электричества, изучающий взаимодействие неподвижных электрических зарядов.
  • Электрический заряд — физическая величина, определяющая
  • силу электромагнитного взаимодействия, которая в 1039 раз превышает силу гравитационного притяжения.

Виды зарядов. Существуют два вида электрических зарядов -положительный и отрицательный. Элементарный заряд (e) • Минимальным положительным зарядом обладает протон (+e),

минимальным отрицательным зарядом — электрон (- е)

Взаимодействие зарядов. Заряды одинаковых знаков отталкиваются, а с противоположными знаками — притягиваются друг к другу.

Точечный заряд — заряд, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием его взаимодействия на другие тела.

Дискретность заряда. Суммарный заряд равен сумме зарядов, входящих в состав атома, Q = N*e.

Электризация тел — процесс получения электрически заряженных тел путем перехода электронов с одного вещества на другое как следствие различия их энергии связи.

Способы электризации: трение, соприкосновение, световое облучение.

Закон сохранения зарядов. Алгебраическая сумма зарядов в электрически замкнутой системе состояния постоянной.

  1. q1+q2+q3+…= const
  2. Экспериментальное обоснование закона сохранения заряда:
  3. Фронтальный эксперимент:
  • положите на полоску бумаги полоску из полиэтилена. Погладьте их тыльной стороной ладони. Попробуйте развести их в разные стороны, а затем медленно сближайте. Что вы наблюдаете?
  • подвесьте небольшую алюминиевую гильзу на шелковой нити к штативу и прикоснитесь наэлектризованной палочкой из плексигласа, потерев ее о бумагу. Как объяснить дальнейшее поведение гильзы?
  • у каждого на парте есть небольшое количество мелко нарезанной бумаги . Потрите пластмассовую авторучку газетным листом бумаги и поднесите к мелким полоскам бумаги Что вы наблюдаете?
  • потрите газетой надутый воздухом детский воздушный шар , поднесите его в стене класса и отпустите. Шар останется у стены и будет находится в таком положении долгое время.

Студенты ( по одному от каждой парты) с разноцветными шарами проходят по кабинету и украшают его стены, прикрепляя шары вышеизложенным способом.

3. Исторические сведения об обнаружении электрических свойств тел.(Заслушиваются

сообщения учащихся)

  • Способность тел после натирания притягивать к себе мелкие предметы была известна в VI веке до нашей эры. Греческий философ Фалес Милецкий ( из г. Милета) обнаружил, что янтарь, потертый о мех , приобретает свойство притягиват пушинки, соломинки,. Легенда гласит, что дочь Фалеса пряла шерсть янтарным веретеном. Уронив его однажды в воду, она стала обтирать веретено шерстяным хитоном и заметила , что к веретену пристало несколько шерстинок , и , чем сильнее она вытирала веретено, тем больше прилипало шерстинок. Девушка рассказала об этом явлении отцу, и он не замедлил провести эксперимент с различными изделиями янтаря и обнаружил, что все они после натирания вели себя одинаково.
  • Первые научные представления об электричестве были изложены придворным врачом английской королевы Елизаветы Уильямом Гильбертом(1544 -1603), который доказал, что способностью янтаря обладают стекло, сургуч, сера и притягивают не только соломинки, но и металлы, дерево, листья , камешки, комочки земли и воду. Именно Гильберту принадлежит введение в науку термина « электричество» , что значит «янтарь» от греческого слова «электрон».
  • Губернатор немецкого города Магдебурга Отто Герике проводил любопытные опыты по электризации тел . Он изготовил из серы большой шар. Для этого он наполнил расплавленной серой стеклянный полый шар и разбил стеклянную оболочку шара после затвердевания серы. Натирая рукой шар из серы, он наблюдал притяжение к нему легких предметов, а также заметил, что пушинки *: кусочки бумаги, коснувшись шара, отскакивали от него. Ему также удалось заставить пушинку, коснувшуюся шара, плавать над наэлектризованным телом.
  • Американский физик и политический деятель Бенжамин Франклин в 1778 г изменил понятие «стеклянное» электричество на положительное , а «смоляное» назвал отрицательным. Так появились положительно и отрицательно заряженные тела.
  1. Воспроизведение опытов Гильберта с помощью простых приспособлений.

  • Эксперимент 1.Положим на круглую опору ( можно использовать небольшую полиэтиленовую бутылку, наполненную водой или электрическую лампу накаливания на опоре) деревянную линейку. Потрем кусочком меха эбонитовую палочку и поднесем ее к деревянной линейке. Наблюдаем, что линейка пришла в движение, притягиваясь к эбонитовой палочке.
  • Эксперимент 2. Заменим деревянную линейку на металлическую . Снова приблизим наэлектризованную эбонитовую палочку и наблюдаем движение металлической линейки.
  • Эксперимент 3. Установим на опоре пластмассовую линейку и повторим предыдущий опыт. Наблюдаем процесс притяжения линейки к эбонитовой палочке .
  • Эксперимент 4.Возьмем полиэтиленовую бутылку из — под лимонада, сделаем в ней небольшое отверстие и нальем слегка подкрашенную жидкость . Наэлектризуем

пластмассовую линейку и откроем отверстие, сделанное в нижней части бутылки и предварительно закрытое кусочком пластилина. Поднесем линейку к струйке воды. Объясните , почему струя воды притягивается к линейке?

  1. Практическое значение электризации тел (Сообщение учащихся в форме доклада или презентации).

  • На самых различных производствах с успехом применяют статическое электричество. Например, при электроокраске деталей движущиеся на контейнере окрашиваемые детали , например, корпус автомобиля, заряжают положительно, а частицам краски придают отрицательный заряд , и они устремляются к положительно заряженной детали. Слой краски получается тонкий, равномерный и плотный. Расход краски снижается.
  • Искусственный мех, бархат, плюш, замша изготавливаются методом электроворсирования.

Эксперимент по демонстрации изготовления ворса

  • Установим на штативе пластины плоского конденсатора в горизонтальном положении. Обкладки конденсатора соединим с полюсами электрофорной машины, а на нижнюю пластину конденсатора насыпаем мелко нарезанные листочки станиоля ( можно использовать новогоднюю мишуру). Заряжаем конденсатор с помощью электрофорной машины и одновременно протягиваем между его пластинами полоску бумаги, смазанную клеем. Листочки станиоля при своем движении к верхней пластине встречают бумагу и прилипают к ней.
  • Для очистки воздуха используются электрофильтры. При изготовлении тканей в текстильной промышленности волокна заряжаются и отталкиваются друг от друга, прилипают к металлическим частям машины, путаются, вследствие этого учащаются обрывы.
  • В типографиях при работе ротационных машин бумага электризуется, что приводит к ее свертыванию и браку при печатании. При перевозке горючих жидкостей в автоцистернах жидкости взбалтываются и электризуются, чтобы избежать возникновения искр и пожара, к корпусу автомашины прикрепляют металлическую цепь , которая при движении волочится по земле и отводит заряды в землю.

6.Способы борьбы со статическим электричеством

  • В домашних условиях устранит заряды статического электричества довольно легко , повышая относительную влажность воздуха квартиры до 60 -70%. Электризация устраняется, если к воде добавить гидрофильные вещества, напримв{ хлорид кальции, а также если протирать электризующиеся поверхности глицерином. Химическая промышленность сейчас выпускает препарат «Антистатик», который снимает электрический заряд с синтетической одежды.
  • На производстве, в местах скопления электрических зарядов устанавливаются специальные металлические щетки , которые заземляются. Заряды, возникающие н; деталях и узлах машин и станков , через эти щетки отводятся в землю.
  • Можно бороться с электрическим зарядами с помощью специальных приборов -ионизаторов.

II. Изучение нового материала.

1. Знакомство с устройством и принципом действия крутильных весов.

2. Формулировка закона Кулона. Следует обратить внимание на точечность зарядов, для которых справедлив закон Кулона, на аналогию с законом всемирного тяготения.

  • 3. Основные особенности кулоновских сил:
  • а) направлены вдоль прямой , соединяющей заряженные тела;
  • б) равны по модулю, противоположны по направлению, приложены к разным телам.

4. Формулирование понятия о единице заряда (1 кулон), которая устанавливается с помощью единицы силы тока (1 ампер).

1Кл = 1А*с

III. Углубление знаний, умений.

Решение задач

1. С какой силой взаимодействуют два заряда по 10 нКл, находящихся на расстоянии 3 см друг от друга?

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

2. На каком расстоянии друг от друга заряды 1мкКл и 10 нКл взаимодействуют с силой 9мн?

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

3. Два точечных одинаковых заряда взаимодействуют друг с другом с силой 0,4 мн, находясь на расстоянии 5 см друг от друга. Чему равен каждый заряд?

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

4. Два одинаковых шарика, расположенных на расстоянии 10 см друг от друга, имеют одинаковые отрицательные заряды и взаимодействуют с силой 0,23мн. Найти число избыточных электронов на каждом шарике.

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

5. Два одинаковых металлических шарика, заряженные одинаковыми зарядами q и 4q, находятся на расстоянии г друг от друга. Шарики привели в соприкосновение. На какое расстояние надо их развести, чтобы сила взаимодействия осталась прежней?

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

6.Самостоятельная работа

ЗАПОЛНИТЕ ПРОПУСКИ В ТЕКСТЕ

  1. Атом состоит из положительно заряженного …….. вокруг которого движутся..

  2. Ядро состоит из …….. и …………

  3. Протоны имеют ……… заряд, а электроны …………

  4. У электрически нейтрального атома заряд ядра …… ..заряду электронов.

  5. Атом, потерявший один или несколько электронов, называется …….. ионом.

  6. Атом, присоединивший один или несколько электронов, называется .. ..ионом

  7. Минимальным положительным зарядом обладает…………., минимальным положительным зарядом обладает,,,,,,,,,,,,,.

РЕШИТЕ ЗАДАЧИ

1 вариант

1.С какой силой взаимодействуют два заряда по 12 нКл каждый , находящиеся на расстоянии 3 см друг от друга.

2.На каком расстоянии друг от друга заряды 1 мк КЛ и 6 нКл взаимодействуют с силой 12 мН.

1.С какой силой взаимодействуют два заряда по 10 нКл , находящиеся на

расстоянии 2 см друг от друга.

2.Два шарика, расположенные на расстоянии 10 см друг от друга , имеют одинаковые положительные заряды и взаимодействуют с силой 3 мН. Определите заряды шариков.

Литература

  1. 1.Физика для профессий и специальностей технического профиля. Дмитриева В.Ф. М.Образовательно-издательский центр «Академия», 2012. 448 с.

  2. Физика: Учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования – 14-е изд., стер. Дмитриева В.Ф М.: Издательский центр «Академия», 2012. 464 с.

  3. Буров В.А., Иванов А.И., Свиридов В.И. Фронтальные экспериментальные задания по физике. 9-й класс. – М.: Просвещение, 1986.

  4. Горев Л.А. Занимательные опыты по физике. – М.: Просвещение, 1985.

Источник: https://infourok.ru/metodicheskaya-razrabotka-uroka-elektricheskiy-zaryadzakon-kulona-1219780.html

Закон сохранения электрических зарядов

Опыты однозначно показывают, что при электризации тел всегда появляются заряды противоположных знаков. Если одно из двух тел вследствие взаимодействия станет отри­цательно заряженным, то другое будет иметь положительный заряд.

Возьмем два электрометра с одинаковы­ми шарами и подготовим их к измерению электрических зарядов. Для этого заземлим их металлические корпуса.

Пластинку из органического стекла по­трем пластинкой, поверхность которой по­крыта бумагой. Если после этого коснемся металлических шариков каждой пластинкой, то увидим, что стрелки гальванометров от­клонятся на одинаковый угол (рис. 4.10).

Для определения знака полученных зарядов под­несем поочередно к обоим шарикам эбо­нитовую палочку, потертую мехом. Один элект­рометр уменьшит показания, а другой — уве­личит. Это свидетельствует о том, что шары электрометров имеют заряды противополож­ных знаков.

Проверить эти утверждения мож­но с помощью другого опыта. Для этого со­единим проволокой на изоляционной ручке оба шара на электрометрах. Стрелки обоих электрометров сразу упадут до нуля (рис. 4.11). Это свидетельствует о полной нейтрализации зарядов.

Читайте также:  Волевые качества личности и их развитие - справочник студента

Анализ проведенных опытов пока­зывает, что в природе действует закон со­хранения электрических зарядов.

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента
Рис. 4.10. Шары электрометров заряжа­ются от пластинок
Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента
Рис. 4.11. При соединении шаров про­водником электрические заряды нейтра­лизуются

Закон со­хранения электрических зарядов. В замкнутой системе алгебраическая сум­ма электрических зарядов тел, составляющих эту систему, остается постоянной.

Q1 + Q2 + Q3 + … + Qn = const.

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

Бенджамин Франклин (1706—1790) — вы­дающийся американский политический деятель; работал в области физики: раз­работал теорию, объясняющую электри­зацию перетеканием «электрической жид­кости», ввел понятие положительного и отрицательного заряда; исследовал элект­рические явления в атмосфере.

Закон сохранения электрического заряда впервые был сформулирован американским ученым Б. Франклином в 1747 г.

При решении физических задач с ис­пользованием закона сохранения электри­ческого заряда значения электрических за­рядов используются с их знаками.

Ученым известны физические процессы, в ходе которых из электромагнитного излу­чения образуются элементарные частицы. Типичный пример такого явления — обра­зование электрона и позитрона из γ-излу­чения, появляющегося при радиоактивных преобразованиях вещества.

Многочислен­ные исследования однозначно доказали, что электрон, имеющий отрицательный заряд, всегда появляется в этих преобразованиях в паре с позитроном, имеющем положитель­ный заряд. Алгебраическая сумма зарядов электрона и позитрона равняется нулю.

Электромагнитное излучение не имеет заря­да вообще. Таким образом,

  • в реакции обра­зования электронно-позитронной пары дейст­вует закон сохранения заряда.
  • qэлектрона + qпозитрона = 0.
  • Позитрон — элементарная ча­стица, имеющая массу, при­близительно равную массе электрона; заряд позитрона положительный и равен заряду электрона.
  • На основании закона сохранения элект­рического заряда объясняется электризация макроскопических тел.

Как известно, все тела состоят из ато­мов, в состав которых входят электроны и протоны. Количество электронов и прото­нов в составе незаряженного тела одина­ковое.

Поэтому такое тело не проявляет электрического действия на другие тела. Если же два тела находятся в тесном кон­такте (при натирании, сжатии, ударе и т.п.

), то электроны, связанные с атомами зна­чительно слабее, чем протоны, переходят с одного тела на другое. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Тело, на которое перешли электроны, будет иметь их избыток. Согласно закону сохранения электрический заряд этого тела будет равняться алгебраической сумме по­ложительных зарядов всех протонов и зарядов всех электронов. Этот его заряд будет отрицательным и по значению равным сум­ме зарядов избыточных электронов.

  1. У тела с излишком электронов отрицательный заряд.
  2. Тело, утратившее электроны, будет иметь положительный заряд, модуль которого бу­дет равен сумме зарядов электронов, поте­рянных телом.
  3. У тела, имеющего положитель­ный заряд, электронов мень­ше, чем протонов.

Закон сохранения электрического заряда действует независимо от того, движутся за­ряженные тела или нет. Такое свойство заряда называется инвариантностью.

Заряд электрона равняется 1,6 • 10-19 Кл как при скорости 200 м/с, так и при скорости 100 000 км/с.

Если бы было иначе, то электроны имели бы одни свойства в свободном состоянии и совершенно другие — в атоме. А это наукой не установлено.

Электрический заряд не изме­няется при переходе тела в другую систему отсчета.

На этой странице материал по темам: Вопросы по этому материалу:

Источник: http://WorldOfSchool.ru/fizika/zakony/sohraneniya/zakon-sohraneniya-elektricheskih-zaryadov

Закон сохранения электрического заряда

Ещё раз обратимся к опытам, описанным в предыдущих параграфах.

Обратили ли вы внимание, что заряды всегда возникают и исчезают парами? Например, равные по модулю и противоположные по знаку заряды возникают одновременно на шерсти и эбоните, на шёлке и 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 иначе. Сначала те же шары по-прежнему не заряжены (д). Поднесём заряженную палочку (е), затем уберем её и лишь после этого раздвинем шары (ж). В итоге шары окажутся незаряженными (з). Объясним этот опыт.

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

Когда мы поднесли положительно заряженную палочку (е), шары приобрели разноимённые заряды, так как часть электронного газа правого шара переместилась в левый шар, придав ему отрицательный заряд.

Одновременно на правом шаре возник недостаток электронов, поэтому шар зарядился положительно. Когда палочку убрали, отрицательно заряженный электронный газ вернулся в правый шар, нейтрализовав заряд его ионов (ж).

Это значит, что алгебраическая сумма зарядов в каждом шаре превратилась в ноль – оба шара вновь стали незаряженными. Такими они и остаются после раздвигания (з).

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

Подобными и многими другими опытами доказано, что при любых явлениях, связанных с возникновением и переходом зарядов от одних тел к другим, алгебраическая сумма зарядов участвующих в этом тел всегда остаётся постоянной – гласит закон сохранения электрического заряда. Примечание: алгебраическая сумма зарядов, всегда оставаясь постоянной, не обязана быть равной нулю (например, если шар или шары до электризации их индукцией уже имели заряд или заряды).

В физике установлено, что электрический заряд любого тела вне зависимости от знака заряда поддаётся делению на части. Убедимся в этом на опыте с электроскопами (см. рисунок).

Зарядим палочкой левый электроскоп (а). Затем соединим его со вторым электроскопом металлической проволокой (б).

Мы увидим, что заряд распределится между приборами, и лепестки левого немного «опадут», а лепестки правого немного «поднимутся». Уберём проволоку и коснёмся правого электроскопа рукой (в).

Заряд перейдёт по руке внутрь нашего тела, и лепестки правого электроскопа полностью «опадут».

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

Так можно поступать много раз: заряд левого электроскопа будет делиться на всё более мелкие части. Важно: проволоку необходимо брать не рукой, а предметом из вещества-диэлектрика (см. § 8-в). Иначе весь заряд левого электроскопа сразу перейдёт по проволоке внутрь нашего тела, и мы не сможем наблюдать его деление на части при переходе на правый электроскоп.

Опытами американского учёного Р.Милликена и российского учёного А.Ф.Иоффе установлено, что заряды тел можно делить не бесконечно: в природе существует наименьшая порция электрического заряда – элементарный заряд – модуль заряда электрона или заряд протона:

  • qmin  ≈  1,6·10-19  Кл.
  • 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.

Источник: https://questions-physics.ru/uchebniki/8_klass/zakon_sohraneniya_elektricheskogo_zaryada.html

Закон сохранения электрических зарядов

Многие физические явления, наблюдаемые в природе и окружающей нас жизни, не могут быть объяснены только на основе законов механики, молекулярно-кинетической теории и термодинамики.

В этих явлениях проявляются силы, действующие между телами на расстоянии, причем эти силы не зависят от масс взаимодействующих тел и, следовательно, не являются гравитационными.

Эти силы называют электромагнитными силами.

Закон сохранения электрического заряда

В обычных условиях микроскопические тела являются электрически нейтральными, потому что положительно и отрицательно заряженные частицы, которые образуют атомы, связаны друг с другом электрическими силами и образуют нейтральные системы. Если электрическая нейтральность тела нарушена, то такое тело называется наэлектризованное тело. Для электризации тела необходимо, чтобы на нём был создан избыток или недостаток электронов или ионов одного знака.

Способы электризации тел, которые представляют собой взаимодействие заряженных тел, могут быть следующими:

  1. Электризация тел при соприкосновении. В этом случае при тесном контакте небольшая часть электронов переходит с одного вещества, у которого связь с электроном относительно слаба, на другое вещество.
  2. Электризация тел при трении. При этом увеличивается площадь соприкосновения тел, что приводит к усилению электризации.
  3. Влияние. В основе влияния лежит явление электростатической индукции, то есть наведение электрического заряда в веществе, помещённом в постоянное электрическое поле.
  4. Электризация тел под действием света. В основе этого лежит фотоэлектрический эффект, или фотоэффект, когда под действием света из проводника могут вылетать электроны в окружающее пространство, в результате чего проводник заряжается.

Многочисленные опыты показывают, что когда имеет место электризация тела, то на телах возникают электрические заряды, равные по модулю и противоположные по знаку.

Отрицательный заряд тела обусловлен избытком электронов на теле по сравнению с протонами, а положительный заряд обусловлен недостатком электронов.

Когда происходит электризация тела, то есть когда отрицательный заряд частично отделяется от связанного с ним положительного заряда, выполняется закон сохранения электрического заряда. Закон сохранения заряда справедлив для замкнутой системы, в которую не входят извне и из которой не выходят наружу заряженные частицы.

Закон сохранения электрического заряда формулируется следующим образом:

В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остаётся неизменной:

q1 + q2 + q3 + … + qn = const

гдеq1, q2 и т.д. – заряды частиц.

Определения

  • Элементарные частицы могут иметь эл. заряд, тогда они называются заряженными;
  • Элементарные частицы — взаимодействуют друг с другом с силами, которые зависят от расстояния между частицами, но превышают во много раз силы взаимного тяготения (это взаимодействие называется электромагнитным).
  • Электрический заряд — физическая величина, определяет интенсивность электромагнитных взаимодействий.
  • Существует 2 знака эл.зарядов:
  • положительный
  • отрицательный

Частицы с одноименными зарядами отталкиваются, с разноименными — притягиваются.

Протон имеет положительный заряд, электрон — отрицательный, нейтрон — электрически нейтрален.

Элементарный заряд — минимальный заряд, разделить который невозможно.

Чем объяснить наличие электромагнитных сил в природе? — в состав всех тел входят заряженные частицы.

В обычном состоянии тела электрически нейтральны (т.к. атом нейтрален), и электромагнитные силы не проявляются.

Тело заряжено, если имеет избыток зарядов какого-либо знака:

  • отрицательно заряжено — если избыток электронов;
  • положительно заряжено — если недостаток электронов.

Электризация тел — это один из способов получения заряженных тел, например, соприкосновением).

При этом оба тела заряжаются , причем заряды противоположны по знаку, но равны по модулю.

Взаимодействие электрически заряженных тел

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

Взаимодействие тел, имеющих заряды одинакового или разного знака, можно продемонстрировать на следующих опытах. Наэлектризуем эбонитовую палочку трением о мех и прикоснёмся ею к металлической гильзе, подвешенной на шёлковой нити.

На гильзе и эбонитовой палочке распределяются заряды одного знака (отрицательные заряды). Приближая заряженную отрицательно эбонитовую палочку к заряженной гильзе, можно увидеть, что гильза будет отталкиваться от палочки (рис. 1.1).

Если теперь поднести к заряженной гильзе стеклянную палочку, потёртую о шёлк (положительно заряженную), то гильза будет к ней притягиваться (рис. 1.2).

Закон сохранения электрического заряда на практике

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

Возьмём два одинаковых электрометра и один из них зарядим (рис. 2.1). Его заряд соответствует 6 делениям шкалы.

Если соединить эти электрометры стеклянной палочкой, то никаких изменений не произойдёт. Это подтверждает тот факт, что стекло является диэлектриком. Если же для соединения электрометров использовать металлический стержень А (рис. 2.

2), держа его за не проводящую электричество ручку В, то можно заметить, что первоначальный заряд разделится на две равные части: половина заряда перейдёт с первого шара на второй. Теперь заряд каждого электрометра соответствует 3 делениям шкалы.

Таким образом, первоначальный заряд не изменился, он только разделился на две части.

Если заряд передать от заряженного тела к незаряженному телу такого же размера, то заряд разделится пополам между двумя этими телами. Но если второе, незаряженное тело, будет больше, чем первое, то на второе перейдёт больше половины заряда. Чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть заряда на него перейдёт.

Но общая сумма заряда при этом не изменится. Таким образом, можно утверждать, что заряд сохраняется. Т.е. выполняется закон сохранения электрического заряда.

Электрические заряды не существуют сами по себе, а являются внутренними свойствами элементарных частиц – электронов, протонов и др.

       Опытным путем в 1914 г. американский физик Р. Милликен показал что электрический заряд дискретен. Заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда e = 1.6 × 10-19 Кл.

  1. В реакции образования электронно-позитронной пары действует закон сохранения заряда.
  2. qэлектрона + qпозитрона = 0.
  3. Позитрон — элементарная частица, имеющая массу, приблизительно равную массе электрона; заряд позитрона положительный и равен заряду электрона.
  4. На основании закона сохранения электрического заряда объясняется электризация макроскопических тел.

Как известно, все тела состоят из атомов, в состав которых входят электроны и протоны. Количество электронов и протонов в составе незаряженного тела одинаковое.

Поэтому такое тело не проявляет электрического действия на другие тела. Если же два тела находятся в тесном контакте (при натирании, сжатии, ударе и т.п.

), то электроны, связанные с атомами значительно слабее, чем протоны, переходят с одного тела на другое.

Тело, на которое перешли электроны, будет иметь их избыток. Согласно закону сохранения электрический заряд этого тела будет равняться алгебраической сумме положительных зарядов всех протонов и зарядов всех электронов. Этот его заряд будет отрицательным и по значению равным сумме зарядов избыточных электронов.

  • У тела с излишком электронов отрицательный заряд.
  • Тело, утратившее электроны, будет иметь положительный заряд, модуль которого бу­дет равен сумме зарядов электронов, поте­рянных телом.
  • У тела, имеющего положитель­ный заряд, электронов мень­ше, чем протонов.
  • Электрический заряд не изме­няется при переходе тела в другую систему отсчета.

Законы сохраненияФормулы Физика Теория 8 класс Закон Динамика Механика

Источник: https://calcsbox.com/post/zakon-sohranenia-elektriceskih-zaradov.html

Закон сохранения электрического заряда

Закон сохранения заряда – это фундаментальный закон природы. Он был установлен на основании обобщения экспериментальных данных. Подтвержден в 1843 г. английским физиком М. Фарадеем.

Формулировка закона сохранения электрического заряда

  • В любой замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов – величина неизменная, не зависимо от того, какие процессы происходят в данной системе.
  •     Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента
  • где N – количество зарядов.
  • Электрический заряд — это релятивистски инвариантная величина, что означает независимость заряда от системы отсчета, то есть величина заряда не зависит от движения или покоя заряда.

Электрический заряд. Закон его сохранения - Справочник студента

Электризация тел

Тела в природе могут приобретать электрический заряд. Процесс приобретения электрического заряда называют электризацией. Электризацию можно реализовывать различными способами: трением, при помощи электростатической индукции и т. д.

Однако, любой процесс получения телом заряда является разделением зарядов. При этом одно тело или его часть получает избыточный положительный заряд, а другое тело (его часть) имеет при этом избыточный отрицательный заряд.

Сумма заряда обоих знаков, которую содержат тела, не изменяется, заряды только испытывают перераспределение.

При соединении заряженного проводника с незаряженным, заряд перераспределяется между обоими телами. Допустим, что одно тело несет отрицательный заряд, его соединяют с незаряженным телом.

Электроны заряженного тела под воздействием сил взаимного отталкивания переходят на незаряженное тело.

При этом заряд первого тела уменьшается, заряд второго увеличивается, до тех пор пока не наступит равновесие.

Если соединяют положительные и отрицательные заряды, они компенсируют друг друга. Это значит, что объединяя одинаковые по величине отрицательные и положительные заряды, мы получим незаряженное тело.

При электризации тел, с использованием трения, так же происходит перераспределение зарядов. Основной причиной при этом является переход части электронов при тесном контакте тел от одного тела к другому.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/fizika/zakon-soxraneniya-elektricheskogo-zaryada/

Закон сохранения заряда — это… Что такое Закон сохранения заряда?

Зако́н сохране́ния электри́ческого заря́да гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется.

Закон сохранения заряда выполняется абсолютно точно. На данный момент его происхождение объясняют следствием принципа калибровочной инвариантности[1][2].

Требование релятивистской инвариантности приводит к тому, что закон сохранения заряда имеет локальный характер: изменение заряда в любом наперёд заданном объёме равно потоку заряда через его границу.

В изначальной формулировке был бы возможен следующий процесс: заряд исчезает в одной точке пространства и мгновенно возникает в другой.

Однако такой процесс был бы релятивистски неинвариантен: из-за относительности одновременности в некоторых системах отсчёта заряд появился бы в новом месте до того, как исчез в предыдущем, а в некоторых — заряд появился бы в новом месте спустя некоторое время после исчезновения в предыдущем. То есть был бы отрезок времени, в течение которого заряд не сохраняется. Требование локальности позволяет записать закон сохранения заряда в дифференциальной и интегральной форме.

Читайте также:  Ограниченность классического определения вероятности, статистическая вероятность и геометрические вероятности - справочник студента

Закон сохранения заряда и калибровочная инвариантность

Физическая теория утверждает, что каждый закон сохранения основан на соответствующем фундаментальном принципе симметрии. Со свойствами симметрий пространства-времени связаны законы сохранения энергии, импульса и момента импульса.

Законы сохранения электрического, барионного и лептонного зарядов связаны не со свойствами пространства-времени, а с симметрией физических законов относительно фазовых преобразований в абстрактном пространстве квантовомеханических операторов и векторов состояний.

Заряженные поля в квантовой теории поля описываются комплексной волновой функцией, где x — пространственно-временная координата. Частицам с противоположными зарядами соответствуют функции поля, различающиеся знаком фазы , которую можно считать угловой координатой в некотором фиктивном двумерном «зарядовом пространстве». Закон сохранения заряда является следствием инвариантности лагранжиана относительно глобального калибровочного преобразования типа , где Q — заряд частицы, описываемой полем , а  — произвольное вещественное число, являющееся параметром и не зависящее от пространственно-временных координат частицы. Такие преобразования не меняют модуля функции, поэтому они называются унитарными U(1).[3][4]

Закон сохранения заряда в интегральной форме

Вспомним, что плотность потока электрического заряда есть просто плотность тока. Тот факт, что изменение заряда в объёме равно полному току через поверхность, можно записать в математической форме:

Здесь  — некоторая произвольная область в трёхмерном пространстве,  — граница этой области,  — плотность заряда,  — плотность тока (плотность потока электрического заряда) через границу.

Закон сохранения заряда в дифференциальной форме

Переходя к бесконечно малому объёму и используя по мере необходимости теорему Стокса можно переписать закон сохранения заряда в локальной дифференциальной форме (уравнение непрерывности)

Закон сохранения заряда в электронике

Правила Кирхгофа для токов напрямую следуют из закона сохранения заряда. Объединение проводников и радиоэлектронных компонентов представляется в виде незамкнутой системы. Суммарный приток зарядов в данную систему равен суммарному выходу зарядов из системы. В правилах Кирхгофа предполагается, что электронная система не может значительно изменять свой суммарный заряд.

Экспериментальная проверка

Наилучшей экспериментальной проверкой закона сохранения электрического заряда является поиск таких распадов элементарных частиц, которые были бы разрешены в случае нестрогого сохранения заряда. Такие распады никогда не наблюдались.

[5] Лучшее экспериментальное ограничение на вероятность нарушения закона сохранения электрического заряда получено из поиска фотона с энергией mec2/2 ≈ 255 кэВ, возникающего в гипотетическом распаде электрона на нейтрино и фотон:

e → νγ   время жизни больше 4,6·1026 лет (90 % CL),[6]

однако существуют теоретические аргументы в пользу того, что такой однофотонный распад не может происходить даже в случае, если заряд не сохраняется.

[7] Другой необычный несохраняющий заряд процесс — спонтанное превращение электрона в позитрон[8] и исчезновение заряда (переход в дополнительные измерения, туннелирование с браны и т. п.).

Наилучшие экспериментальные ограничения на исчезновение электрона вместе с электрическим зарядом и на бета-распад нейтрона без эмиссии электрона:

Примечания

Источник: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/17651

I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

Текст работы размещён без изображений и формул. Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
СОДЕРЖАНИЕ

Введение

  1. Обзор литературы……………………………………………………… .4-5

  1.  
    1. Из истории открытия закона……… ………………………………..4

    2. Применение закона сохранения электрического заряда в химии

при составлении формул ……………………………………… 5

  1.  
    1. Почему разрушается эмаль на зубах?…………………….………………6

  1. Материал и методика исследований……………………………………7

    1. Объект и программа исследования ……………………………….7

2.2.Методика лабораторных исследований…………………………….7

  1. Результаты собственных исследований………………………………8-10

3.1.Исследование применения закона сохранения электрического

заряда в физике……………………………………………………………8

3.2 Исследование применения закона сохранения электрического

заряда в химии …………………………………………………………….9

Реакция обмена……………………………………………………………9

Действие кислоты на апатит…………………………………………….10

  1. Выводы……………………………………………………………………11

  2. Список литературы

  3. Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Мы зачастую на разных уроках изучаем одни и те же законы, факты совершенно разрозненно, а они чаще всего имеют единую основу.

При изучении физики и химии, я отметила, что некоторые явления, процессы и законы природы рассматриваются с единой точки зрения. Так получилось и с законом сохранения электрического заряда.

Мы предположили, что в процессах, связанных с самыми разнообразными явле­ниями — физическими, химическими — этот закон действует без ограничения.

Исходя их этого, я поставила перед собой цель: показать взаимосвязь физики и химии и применение закона сохранения электрического заряда в химии.

Для выполнения работы были выделены следующие задачи:

  1. Изучить суть закона сохранения электрического заряда и выяснить где мы встречаемся с этим законом;

  2. Показать на опыте подчинение химических процессов закону сохранения электрического заряда;

  3. Выяснить, с точки зрения закона, почему надо чистить зубы.

  • Объектом данного исследования являются процессы, происходящие при контактной электризации тел, а также реакциях ионного обмена, чистке зубов.
  • Предметом изучения является действие закона сохранения электрического заряда в физических и химических процессах.
  • Методы исследования:
  1. Теоретический (обзор литературы)

  2. Эмпирический (сравнение и наблюдение)

  3. Специальный (составление химических формул и уравнений химических реакций)

  1.  
    1. Из истории открытия закона

Закон сохранения электрического заряда открыт Фарадеем в связи с исследованием электростатической ­индукции. Но Фарадей не дал четкой формулировки этого закона[5]. Впервые утверждение о неуничтожимости и несотворимости электрического заряда встречается у Максвелла [1].С развитием электродинамики было найдено и математическое обоснование закона.

Современная его формулировка такова: алгебраическая сумма электрических зарядов в замкнутой системе остается постоянной при любых процессах, происходящих в ней[4]. В телах, которые находятся в покое и электрически нейтральны, заряды противоположных знаков равны по величине и взаимно компенсируют друг друга.

В изолированной системе тел общий суммарный заряд всегда равен некоторой постоянной величине: q1+q2+⋯+qn=const, где q1, q2, …, qn заряды тел или частиц, входящих в систему[4]. Выполнение закона сохранения электрического заряда подтверждено экспериментально множество раз. Нет ни одного факта, который бы говорил об ином.

Поэтому, ученые полагают, что полный электрический заряд всех тел во Вселенной сохраняется неизменным и, скорее всего, равен нулю. То есть количество всех положительных зарядов равно количеству всех отрицательных зарядов[5]. Природа существования закона сохранения заряда пока непонятна. В частности, непонятно, почему заряженные частицы рождаются и аннигилируют только парами.

Однако, очевидно, что это часть мудрого устройства Вселенной, и она необходима для стабильного и продолжительного существования материи как таковой[2].

  1.  
    1. Применение закона сохранения электрического заряда в химии при составлении формул

Химические реакции сводятся к перераспределению электронов между частицами реагирующих веществ[2]. Поэтому вся химия — органическая и неорганическая — сфера действия закона сохранения электрического заряда, и следует уметь применять его как при объяснении теоретического материала, так и при решении практических задач.

Например, нужно составить формулу какого-либо соединения по валентности. Пусть это будет тот же оксид алюминия, о котором идет речь в учебнике химии. Как там сказано, составленная формула будет справедлива в том случае, если «сумма единиц валентности атомов алюминия будет равна сумме единиц валентности атомов кислорода».

Валентность — это способность атома химического элемента или группы атомов образовывать химические связи с другими атомами (группами атомов). Валентность атома определяется числом неспаренныx электронов, которые способны вступать во взаимодействия с электронами других атомов, вследствие чего образуются химические связи.

В молекулах, состоящих из одинаковых атомов, например в молекуле водорода, электронная пара, посредством которой образуется ковалентная связь, в равной мере принадлежит обоим атомам. Если же электронная пара связывает два разных атома она всегда оказывается «оттянутой» от одного атома к другому- это полярная ковалентная связь.

При образовании таких связей, как и при образовании ионных связей, происходит завершение электронного слоя атомов одного элемента за счет оттягивания электронов от атомов другого элемента.

Одни атомы теряют электроны, другие их принимают, но в молекуле соединения число электронов, потерянных одной группой атомов, равно числу электронов, принятых другой группой атомов: ни один электрон при их перераспределении во время образования соединения не может «потеряться» или появиться ниоткуда[4].

При образовании оксида алюминия из кислорода и алюминия перераспределение электронов между атомами этих элементов происходит следующим образом: атом алюминия может потерять три электрона, атом кислорода — приобрести два электрона.

Соединение будет устойчивым (не будет к себе притягивать положительные или отрицательны ионы) только в том случае, если его общий заряд станет равным нулю.

А это условие будет выполнено, если число электронов, потерянных одной группой атомов в соединении, будет равняться числу электронов, принятых другой группой атомов в том же соединении. Значит, формула оксида алюминия А12О3[2]

Образование химических веществ подчиняется одному из фундаментальных законов природы — закону сохранения электрического заряда.

  1.  
    1. Почему разрушается эмаль на зубах?

Зубы покрыты эмалью — самой твердой тканью человеческого тела — по твердости она приближает­ся к кварцу. На 93% эмаль состоит из неорганического вещества апатита Са5(РО4)зОН[1]. В кристаллическую решетку этого вещест­ва могут проникать посторонние ионы, оно не кислотоупорно.

И хо­тя мы не употребляем с пищей сильных кислот, но если не выпол­нять правила гигиены ротовой полости, на зубах появляется кисло­та, которая и разъедает эмаль. Кислота вырабатывается микро­организмами, для них ротовая полость — «настоящий рай». Здесь тепло, влажно и много пищи.

На неухоженных зубах появляются бактериальные наросты — кариозные бляшки. Они и начинают свою разрушительную работу. Микроорганизмы составляют более половины зубного налета, в одном его грамме находится около 300 млрд. живых существ — бактерий, микроскопических грибков, амеб.

Под действием бактерий сахар, попадающий в ротовую полость, сбраживается и превращается в кислоту, после чего начинается разрушение зуба[2].

  1. Материал и методика исследований.

  1. 2.1 Объект и программа исследования
  2. Объектом данного исследования стали опыты с электрометром, а также процессы, происходящие при реакциях апатита с кислотой и ионного обмена
  3. Исследования проводились в несколько этапов:

1.Проведение опытов с физическими приборами, доказывающих действие закона сохранения электрического заряда.

2. Проведение реакции обмена и доказательство проявления закона сохранения электрического заряда в химии.

3. Исследование действия кислоты на апатит, для доказательства того, почему надо чистить зубы и выявить действие закона сохранения электрического заряда.

4. Обобщение результатов исследования.

Исследования и анализ проводились с октября по декабрь 2015 года в школьном кабинете химии МБОУ СОШ с.Куяново.

  1.  
    1. . Методика лабораторных исследований

Исследование действия сохранения электрического заряда в физике

Для обнаружения и измерения электрических зарядов применяется

электрометр[4,I], состоящий из металлического стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси. Стержень со стрелкой закреплен в плексигласовой втулке и помещен в металлический корпус цилиндрической формы, закрытый стеклянными крышками.

Натиранием о мех или бумагу сообщают электрический заряд эбонитовой палочке, а затем прикасаются палочкой к стержню электрометра. При соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра электрические заряды распределяются по стержню и стрелке.

Силы отталкивания, действующие между одноименными зарядами на стержне и стрелке, вызывают поворот стрелки [4]. Следовательно, по углу отклонения стрелки электрометра можно судить о значении электрического заряда, переданного стержню электрометра.

Далее следует соединить проводником стержни первого и второго электрометров.

Исследование действия сохранения электрического заряда в химии. Реакция обмена

Смешивают растворы хлорида магния и нитрата серебра. Записывается уравнение реакции и расставляются коэффициенты[3].

Действие кислоты на апатит

На апатит воздействовать соляной кислотой. Проводят наблюдение и чтобы увидеть, каково соотношение между разрушающей кисло­той и апатитом (эмалью), следует в этом уравнении расставить коэффициенты[3].

3. Результаты собственных исследований

3.1.Исследование действия сохранения электрического заряда в физике

Использование описанных выше методик на практике позволило получить следующие результаты.

При соприкосновении заряженной эбонитовой палочки со стержнем электрометра электрические заряды распределяются по стержню и стрелке. Силы отталкивания, действующие между одноименными зарядами на стержне и стрелке, вызывают поворот стрелки [I]. Следовательно, по углу отклонения стрелки электрометра можно судить о значении электрического заряда, переданного стержню электрометра.

При соединении проводником стержни первого и второго электрометров, стрелки обоих электрометров возвращаются в вертикальное положение[I]. Наблюдаемая в опыте взаимная нейтрализация зарядов показывает, что суммарный электрический заряд на двух дисках равен нулю. Аналогичные опыты, выполненные с соединенными электрометра

ми показали, что в результате электризации при соприкосновении на телах всегда возникают электрические заряды, равные по модулю и противоположные по знаку.

3.2. Исследование действия сохранения электрического заряда в химии.

Реакция обмена

При смешивании раствора хлорида кальция и нитрата серебра образуются новые вещества[II]. Как записать уравнение этой реакции и расставить в нем ионы?

Мg2++Cl-+Ag++NO3- =AgCl↓+Mg2++NO–3

Рассуждаем так: раствор образуется из нейтральных веществ, значит, до и после реакции его общий заряд должен быть равен нулю (в замкнутой системе при любых процессах алгебраическая сумма электрических зарядов остается неизменной).

Если в левой части уравнения перед ионом хлора не поставить коэффициент 2, то согласно уравнению раствор до реакции будет иметь положительный заряд. Из тех же соображений следует поставить коэффициент 2 перед ионом NO3– в правой части уравнения.

Согласно закону сохранения массы вещества следует поставить коэффициенты перед ионом Ag+ и молекулой AgCl:

  • Мg 2++2Cl–+2Ag+ + 2NO3–= Мg 2+ + 2NO3–+ 2AgCl↓
  • Если происходят какие-то химические изменения, вследствие которых из одних веществ образуются другие, то проявляется действие этого закона.
  • Действие кислоты на апатит

Чтобы увидеть, как происходит процесс разрушения эмали, взяли природный апатит и воздействовали на него соляной кислотой. Идет процесс разрушения апатита [III]. Он уменьшается в размерах. Значит, ионы водорода, которые появляются в слюне вследствие дис­социации кислот, вытесняют из молекулы апатита ионы кальция, в результате чего эмаль растворяется:Са5(Р04)з ОН + Н+ → Са2+ + НРО42- + Н2О

Чтобы увидеть, каково соотношение между разрушающей кисло­той и эмалью, следует в этом уравнении расставить коэффициенты. Учитывая, что при любых перераспределениях ионов в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов должна оставаться по­стоянной.

Знак равенства в уравнении можно поставить в том случае, если заряд ионов водорода, заместивших ионы кальция в Са5(РО4)3ОН, будет равен алгебраической сумме зарядов ионов Са2+ и НРО42-, образовавшихся после реакции:Са5(РО4)3ОН + 4Н+ = 5Са2+ + 3 НРО42- + Н2О;

+ 4 = ( + 10) + (—6); +4= +4

Алгебраическая сумма электрических зарядов в растворе, окру­жающем зуб, до и после реакции остается одной и той же: в нем уменьшилось число ионов водорода, но увеличилось число ионов кальция.

С точки зрения закона сохранения электрического заряда все осталось по-прежнему, но с точки зрения человека, страдаю­щего кариесом, произошли существенные изменения: ведь кислота, содержащаяся в слюне, частично растворила эмаль (соотноше­ние 4:1): на зубе появились белые пятнышки.

Если бляшки не удалять, то бактерии проникнут под эмаль, где находится дентин — менее твердое вещество, чем эмаль, и менее сопротивляющееся действию кислот.

Выводы

  1. Центральное место в физике, а именно разделе «Электродинамика» занимает закон сохранения электрического заряда, который подтвердили опытами на электрометрах. Мы убедились в одновременном появлении противоположных по знаку, но равных по модулю зарядов при контактной электризации тел.

  2. Если происходят какие-то химические изменения, вследствии которых из одних веществ образуются другие, то и тогда проявляется действие этого закона. Следует грамотно расставлять коэффициенты в химических реакциях и правильно записывать уравнения в ионном виде.

  3. Зубы покрыты эмалью — самой твердой тканью человеческого тела — на 93% состоящей из неорганического вещества апатита Са5(РО4)зОН.

    Ионы водорода, которые появляются в слюне вследствие дис­социации кислот, вытесняют из молекулы апатита ионы кальция, в результате чего эмаль растворяется, на зубе появляются белые пятнышки (этот процесс тоже подчиняется закону сохранения электрического заряда). Если бляшки не удалять, то можно остаться без зуба, поэтому зубы надо регулярно и правильно чистить.

  4. Таким образом, химия, как и физика – тоже одна из сфер действия закона сохранения электрического заряда, и можно сказать, что этот закон имеет фундаментальный характер: он выполняется в любых процессах рождения и уничтожения элементарных частиц.

Список литературы.

  •  
    1. Большая советская энциклопедия. – М.: Советская энциклопедия, 1996.
    2. Ильченко В.Р. Перекрестки физики, химии и биологии. – М.: Просвещение, 1986.
    3. Орлик Ю.Г. Химия после уроков. – Минск: Народная асвета, 1979.
    4. http://electrophysic.ru
    5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_сохранения_электрического_заряда

Приложение.

I. Исследование действия закона сохранения электрического заряда в физике

Фото Шамшеевой Г.Ш.

II. Исследование действия закона сохранения электрического заряда в химии. Реакция обмена

Образуется белый осадок AgCl.

Фото Шамшеевой Г.Ш.

III. Исследование действия закона сохранения электрического заряда в химии. Действие кислоты на апатит.

Фото Шамшеевой Г.Ш.

Источник: https://school-science.ru/1/13/28725

Ссылка на основную публикацию