Электрический заряд и элементарные частицы

Слайд 1. Электрический заряд и элементарные частицы

Основы электростатики и закон сохранения заряда. Физика, 10 класс

Слайд 2. Что такое электрический заряд?

Электрический заряд — это физическая величина, определяющая способность тел вступать в электромагнитные взаимодействия. Это фундаментальное свойство материи, такое же, как и масса. Заряд не существует сам по себе, он всегда связан с материальным носителем — частицей. В системе СИ заряд измеряется в Кулонах (Кл).

Слайд 3. Носители заряда

Отрицательно заряженная частица. Обладает минимальным (элементарным) зарядом: $e=-1,6\cdot 10^{-19}$ Кл. Масса электрона крайне мала.

Положительно заряженная частица, входящая в состав ядра. Его заряд равен по модулю заряду электрона: $+1,6\cdot 10^{-19}$ Кл.

Слайд 4. Строение атома

Слайд 5. Дискретность заряда

Электрический заряд любого тела всегда кратен элементарному заряду. Это свойство называется дискретностью. Любой заряд $q$ можно представить как $q=N\cdot e$, где $N$ — целое число, а $e$ — заряд электрона. Невозможно передать телу половину или треть заряда электрона, так как электрон — неделимая частица в классической электродинамике.

Слайд 6. Взаимодействие зарядов

Одноименные заряды отталкиваются

Разноименные заряды притягиваются

Слайд 7. Способы электризации тел

При соприкосновении и трении электроны переходят с одного тела на другое. Оба тела заряжаются.

Передача заряда при простом касании заряженного тела с незаряженным проводником.

Перераспределение заряда внутри проводника под влиянием внешнего электрического поля без контакта.

Слайд 8. Закон сохранения электрического заряда

— В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной при любых взаимодействиях внутри этой системы: $q_1+q_2+...+q_n=const$.

Слайд 9. Пример: Перераспределение заряда

При соприкосновении двух одинаковых металлических шаров их общий заряд делится поровну. Обратите внимание: суммарный заряд системы до и после взаимодействия не изменился и остался равным $+6$ нКл.

Слайд 10. Динамика зарядов в системе

График наглядно показывает, что при перераспределении заряда между телами сумма ($15+5=20$ и $10+10=20$) остается неизменной. Это фундаментальный закон природы.

Слайд 11. Проводники и диэлектрики

Вещества, имеющие свободные носители заряда (металлы, растворы электролитов). Заряд легко перемещается по всему объему.

Вещества, в которых практически нет свободных зарядов (стекло, пластмасса, сухое дерево). Заряд остается в месте возникновения.

Слайд 12. Как обнаружить заряд?

Электроскоп — простейший прибор для обнаружения заряда.

Принцип работы основан на отталкивании одноименно заряженных листочков.

Чем больше угол расхождения, тем больше накопленный заряд.

Электрометр — модифицированный электроскоп со шкалой для оценки величины заряда.

Слайд 13. Вопросы для обсуждения

Почему опасно переливать бензин из пластиковых канистр без заземления?

Как изменится масса стального шарика, если ему сообщить отрицательный заряд?

Почему в сырую погоду опыты по электростатике проводить сложнее?

Может ли существовать частица с зарядом $+0,8\cdot 10^{-19}$ Кл?

Слайд 14. Подведем итоги

Заряд — неотъемлемое свойство элементарных частиц (электронов и протонов).

Электрический заряд дискретен: он всегда кратен элементарному заряду $e$.

Существует два типа зарядов: положительные и отрицательные.

Закон сохранения заряда гласит, что в замкнутой системе суммарный заряд неизменен.

Тела могут электризоваться трением, контактом или через влияние (индукцию).