Най-важното от урока
Видове заряди: Положителен (+) и отрицателен (-).
Взаимодействие: Едноименните заряди се отблъскват (\(+\leftrightarrow+\)), а разноименните се привличат (\(+\leftrightarrow-\)).
Елементарен заряд: Най-малката порция заряд е \(e \approx 1.6 \cdot 10^{-19} \, \text{C}\). Електронът има заряд \(-e\), а протонът \(+e\).
Закон за запазване: Общият заряд в изолирана система е постоянен. Пример: тела със заряди \(+5\text{C}\) и \(-2\text{C}\) имат общ заряд \(+3\text{C}\), който се запазва при взаимодействието им.
Взаимодействие: Едноименните заряди се отблъскват (\(+\leftrightarrow+\)), а разноименните се привличат (\(+\leftrightarrow-\)).
Елементарен заряд: Най-малката порция заряд е \(e \approx 1.6 \cdot 10^{-19} \, \text{C}\). Електронът има заряд \(-e\), а протонът \(+e\).
Закон за запазване: Общият заряд в изолирана система е постоянен. Пример: тела със заряди \(+5\text{C}\) и \(-2\text{C}\) имат общ заряд \(+3\text{C}\), който се запазва при взаимодействието им.
Съществуват два вида електрични заряди: положителни (+) и отрицателни (-).
Основно правило на взаимодействие:
- Едноименните заряди (два положителни или два отрицателни) се отблъскват.
- Разноименните заряди (един положителен и един отрицателен) се привличат.
Ако докоснем две хартиени топчета с наелектризирана стъклена пръчка, те придобиват еднакъв (положителен) заряд и започват да се отблъскват. Ако докоснем едното с ебонитова пръчка (отрицателен заряд), те ще се привлекат.
Как ще си взаимодействат протон (положителен заряд) и електрон (отрицателен заряд), ако се намират близо един до друг?
Отговор: Ще се привличат, защото са с разноименни заряди.
Електричният заряд е физична величина, която показва способността на телата да участват в електрични взаимодействия.
Бележи се с буквата \( q \) или \( Q \).
Мерната единица за електричен заряд е кулон, бележи се със C.
Тяло с положителен заряд може да има заряд \(q = +5 \, \text{C}\). Тяло с отрицателен заряд може да има заряд \(q = -2 \cdot 10^{-6} \, \text{C}\). Големината на втория заряд е \(|q| = 2 \cdot 10^{-6} \, \text{C}\).
Тяло има заряд \(q = -12 \, \text{C}\). Какъв е видът на заряда и каква е неговата големина \(|q|\)?
Отговор: Видът на заряда е отрицателен. Големината му е \(|q| = 12 \, \text{C}\).
Най-малкият възможен електричен заряд в природата се нарича елементарен електричен заряд.
Бележи се с \( e \).
\[ e \approx 1.6 \cdot 10^{-19} \, \text{C} \]
Електронът е носител на елементарен отрицателен заряд (\(-e\)), а протонът – на елементарен положителен заряд (\(+e\)). Наелектризирането на телата се дължи на излишък или недостиг на електрони.
Едно тяло има излишък от 100 електрона. Какъв е неговият заряд?
Отговор: Зарядът е отрицателен, защото има излишък от електрони.
\(q = 100 \cdot (-e) = -100 \cdot 1.6 \cdot 10^{-19} \, \text{C} = -1.6 \cdot 10^{-17} \, \text{C}\).
\(q = 100 \cdot (-e) = -100 \cdot 1.6 \cdot 10^{-19} \, \text{C} = -1.6 \cdot 10^{-17} \, \text{C}\).
Квантуване на заряда: Зарядът на всяко тяло е цяло число, кратно на елементарния заряд \(e\).
\(q = N \cdot e\), където \(N\) е цяло число (положително или отрицателно).
\(q = N \cdot e\), където \(N\) е цяло число (положително или отрицателно).
Закон за запазване на електричния заряд: В една електрически изолирана система (която не обменя заряди с околната среда), общият (сумарният) електричен заряд остава постоянен.
Ако две тела със заряди \(q_1 = +8 \, \text{C}\) и \(q_2 = -3 \, \text{C}\) се намират в изолирана система, общият им заряд е \(Q = q_1 + q_2 = +5 \, \text{C}\). Ако те взаимодействат, общият заряд на системата ще остане \(+5 \, \text{C}\).
Възможно ли е тяло да има заряд \(q = 2.4 \cdot 10^{-19} \, \text{C}\)? Обяснете.
Отговор: Не е възможно. Всеки заряд трябва да е кратен на \(e \approx 1.6 \cdot 10^{-19} \, \text{C}\). \(2.4 \cdot 10^{-19} = 1.5 \cdot e\). Тъй като 1.5 не е цяло число, такъв заряд не може да съществува самостоятелно.
Електрометърът е уред за установяване на наличието на електричен заряд.
Когато заредено тяло се допре до металната топка на уреда, част от заряда преминава по металната пръчка и стрелка. Тъй като са заредени с едноименни заряди, те се отблъскват и стрелката се отклонява.
По-голямото отклонение на стрелката означава по-голям заряд. Електрометърът позволява само качествено сравняване, а не точно измерване на заряда.
Допираме до електрометър наелектризирана пръчка и стрелката се отклонява. След това допираме пръчката до второ, по-силно наелектризирано тяло и отново до същия електрометър. Какво ще се промени?
Отговор: Пръчката ще придобие по-голям заряд, което ще доведе до по-голямо отклонение на стрелката на електрометъра при второто допиране.
Задачи за упражнение
Лесна: Две тела се отблъскват. Какви могат да бъдат техните заряди?
Тъй като се отблъскват, зарядите им трябва да са едноименни.
Отговор: Или и двете тела са с положителен заряд, или и двете са с отрицателен заряд.
Отговор: Или и двете тела са с положителен заряд, или и двете са с отрицателен заряд.
Средна: Неутрален атом губи два от своите електрони. Какъв заряд придобива атомът? Изразете го в кулони.
При загуба на електрони (отрицателни заряди), тялото остава с положителен заряд.
Зарядът ще бъде равен на заряда на два протона: \(q = +2e\).
\(q = 2 \cdot (1.6 \cdot 10^{-19} \, \text{C}) = 3.2 \cdot 10^{-19} \, \text{C}\).
Отговор: Атомът придобива заряд \(+3.2 \cdot 10^{-19} \, \text{C}\).
Зарядът ще бъде равен на заряда на два протона: \(q = +2e\).
\(q = 2 \cdot (1.6 \cdot 10^{-19} \, \text{C}) = 3.2 \cdot 10^{-19} \, \text{C}\).
Отговор: Атомът придобива заряд \(+3.2 \cdot 10^{-19} \, \text{C}\).
Трудна: Две еднакви метални топчета имат заряди \(q_1 = +10 \, \text{nC}\) и \(q_2 = -4 \, \text{nC}\). Те се допират едно до друго и след това се разделят. Какъв е зарядът на всяко топче след разделянето? (1 nC = \(10^{-9}\) C)
Прилагаме закона за запазване на електричния заряд. Първо намираме общия заряд на системата:
\(Q_{общ} = q_1 + q_2 = (+10 \, \text{nC}) + (-4 \, \text{nC}) = +6 \, \text{nC}\).
Тъй като топчетата са еднакви, след допир общият заряд се разпределя поравно между тях.
\(q'_1 = q'_2 = \frac{Q_{общ}}{2} = \frac{+6 \, \text{nC}}{2} = +3 \, \text{nC}\).
Отговор: Всяко топче ще има заряд \(+3 \, \text{nC}\).
\(Q_{общ} = q_1 + q_2 = (+10 \, \text{nC}) + (-4 \, \text{nC}) = +6 \, \text{nC}\).
Тъй като топчетата са еднакви, след допир общият заряд се разпределя поравно между тях.
\(q'_1 = q'_2 = \frac{Q_{общ}}{2} = \frac{+6 \, \text{nC}}{2} = +3 \, \text{nC}\).
Отговор: Всяко топче ще има заряд \(+3 \, \text{nC}\).
