1. Объясните, почему говорят, что заряд определяет интенсивность электрического взаимодействия.
Заряд определяет интенсивность электрического взаимодействия, потому что сила, с которой два заряда взаимодействуют, зависит от величины этих зарядов. Чем больше величина заряда, тем сильнее будет его влияние на окружающие заряды и на электрическое поле. Это взаимодействие определяется законом Кулона, который утверждает, что сила пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
2. Какие два рода электрических зарядов существуют в природе? Как взаимодействуют одноимённые заряды; разноимённые?
В природе существуют два рода электрических зарядов: положительный и отрицательный. Одноимённые заряды (положительные с положительными или отрицательные с отрицательными) отталкиваются друг от друга. Разноимённые заряды (положительный с отрицательным) притягиваются. Это основано на принципе, что заряды одного знака всегда отталкиваются, а заряды разных знаков притягиваются.
3. Как определяется единица электрического заряда?
Единица электрического заряда в Международной системе единиц (СИ) — кулон (C). Один кулон — это такой заряд, который, двигаясь через проводник, создаёт ток в 1 ампер за 1 секунду.
4. Какой заряд называют элементарным?
Элементарный заряд — это наименьший возможный заряд, который может существовать в природе. Он равен заряду электрона или протона и составляет примерно 1,6 × 10⁻¹⁹ кулона. Этот заряд является неделимым и служит базовой единицей измерения всех электрических зарядов.
5. Что означает дискретность электрического заряда?
Дискретность электрического заряда означает, что заряд существует только в определённых, фиксированных величинах, кратных элементарному заряду. То есть заряды не могут быть произвольно малыми или большими, они всегда являются целыми кратными элементарного заряда (например, два элементарных заряда, три и так далее).
6. Может ли существовать электрический заряд без материального носителя? Ответ поясните.
Электрический заряд без материального носителя не может существовать. Заряд всегда связан с частицами, такими как электроны или протоны, которые являются материальными носителями этого заряда. Даже если частица не полностью статична, например, в виде электростатического поля, то заряд всё равно находится на материальном носителе.
1. Отрицательно заряженное тело притягивает подвешенный на шёлковой нити лёгкий шарик. Можно ли утверждать, что шарик заряжен положительно? Ответ обоснуйте.
Да, можно. Если отрицательно заряженное тело притягивает подвешенный шарик, это означает, что шарик заряжен противоположно — положительно. Закон электрических взаимодействий гласит, что заряды противоположных знаков притягиваются, а одинаковых — отталкиваются. Если шарик притягивается к отрицательному телу, значит, шарик имеет положительный заряд.
2. На рисунке 144 изображены электроскоп (рис. 144, а) и электрометр (рис. 144, б). Объясните устройство и принцип действия каждого прибора. Что между ними общего, чем они различаются?
Электроскоп — это прибор для обнаружения и измерения электрических зарядов. Он состоит из металлического стержня с двумя металлическими пластинами (листочками), которые могут отклоняться при наличии заряда. Когда к электроскопу подносят заряженное тело, его заряд передается на листочки, которые отталкиваются друг от друга, показывая наличие заряда. Электроскоп показывает лишь наличие и знак заряда, но не его величину.
Электрометр — это прибор, который более точно измеряет количество заряда. Он работает по принципу отклонения металлической стрелки, которая движется по шкале в зависимости от величины заряда. Электрометр может показать точную величину заряда, а не только его наличие.
Общее между электроскопом и электрометром — оба прибора используются для обнаружения и измерения электрического заряда. Различие в том, что электроскоп лишь указывает наличие заряда и его знак, а электрометр позволяет более точно измерить величину заряда.
3. При соприкосновении заряженной палочки с электроскопом ему был передан электрический заряд (рис. 145). Определите, каков знак заряда на палочке. Пунктиром показано первоначальное положение листочков электроскопа.
При соприкосновении заряженной палочки с электроскопом её заряд передается на электроскоп. Если после этого листочки отклоняются, значит, на них появился одинаковый заряд, что указывает на то, что они заряжены одинаково. Если листочки отклоняются в ту же сторону, то на палочке заряд того же знака, что и на листочках электроскопа. Следовательно, если листочки отклоняются, а их знак совпадает с зарядом палочки, то заряд на палочке отрицателен.
4. Х. Предложите опыт, которым можно было бы продемонстрировать делимость электрического заряда.
Для демонстрации делимости заряда можно использовать опыт с электроскопом или электрометром. Нужно взять два металлических тела с зарядом, например, палочку и электроскоп. Если поднести палочку к электроскопу, то части заряда передаются на электроскоп, и заряд будет распределяться порциями. После этого можно попробовать разделить эти части заряда (например, разделить объекты, чтобы увидеть, что заряд распределяется не непрерывно, а дискретно, в виде отдельных порций, кратных элементарному заряду).
5. Металлический шарик имеет 5 * 10^5 избыточных электронов. Чему равен его заряд?
На шарике находится 5 × 10⁵ избыточных электронов, значит, чтобы найти заряд этого шарика, умножим количество электронов на заряд одного электрона:
Заряд = 5 × 10⁵ × (-1,6 × 10⁻¹⁹) = -8 × 10⁻¹⁴ Кл.
Поскольку заряд электрона отрицателен, и это избыточные электроны, заряд шарика будет отрицательным. Ответ: -8 × 10⁻¹⁴ Кл.