Закрыть

Заряд это – 📌 ЗАРЯД — это… 🎓 Что такое ЗАРЯД?

📌 ЗАРЯД — это… 🎓 Что такое ЗАРЯД?

— физ. величина, являющаяся источником поля, посредством к-рого осуществляется взаимодействие частиц, обладающих этой характеристикой (электрич. 3., слабый 3., цветовой заряд).3. наз. также нек-рые аддитивные физ. величины, сохраняющиеся (точно или приближённо) в процессах превращения частиц, обусловленных определёнными типами взаимодействия (напр., барионное число, лептонное число, гиперзаряд, странность). При операции зарядового сопряжения все 3. меняют свой знак (т. е. частица и античастица обладают равными по величине, но противоположными по знаку 3.). Законам сохранения 3. отвечает инвариантность теории относительно глобальных калибровочных преобразований (т. е. преобразований в пространстве внутренних симметрии). Для того чтобы сохраняющаяся величина выступала в качестве источника поля, теория должна быть инвариантной относительно л о к а л ь н ы х калибровочных преобразований (см. Калибровочная инвариантность). Создаваемые в этом случае поля являются векторными полями, а отвечающие им частицы — кванты полей — обладают спином 1 и должны быть безмассовыми. Взаимодействие между 3., осуществляемое посредством таких полей, должно быть, вообще говоря, дальнодействующим (если нет спонтанного нарушения симметрии, благодаряк-рому кванты полей могут приобретать массу). В электродинамике электрич. 3. играет именно эту двоякую роль, являясь, с одной стороны, сохраняющейся величиной (см. Заряда сохранения закон), а с другой — источником электромагн. поля и его безмассовых квантов (фотонов).Барионному числу, странности и т.


п. не соответствует к.-л. дальнодействующее поле. Эти 3. могут быть связаны только с глобальной калибровочной симметрией. Если в природе реализуется только строгая локальная калибровочная симметрия, то глобальная симметрия может быть приближённой и эти 3. не должны быть строго сохраняющимися. Калибровочные поля)3. являются генераторами группы внутр. симметрии в пространстве состояний. Однако не все они могут характеризовать состояние физ. системы, а только коммутирующая друг с другом часть. квантовой электродинамике имеется только одно калибровочное поле — электромагнитное, отвечающее теории инвариантности относительно локальных калибровочных преобразований с абелевой группой симметрии U(1). В случае группы симметрии SU(п )существует n2-1 разл. типов калибровочных полей и зарядов, из к-рых п-1 коммутируют друг с другом, т. е. могут характеризовать состояние физ. системы. При этом кванты полей обладают 3. и обязательно взаимодействуют между собой. Закон взаимодействия соответствующих полей однозначно задаётся условием калибровочной инвариантности. Если локальные калибровочные преобразования отведают простой или полупростой группе Ли, например группе SU(n), то взаимодействие всех 3. характеризуется одной и той же константой взаимодействия. Примерами теорий с неск. 3. являются калибровочная теория электрослабого взаимодействия (ЭСВ), основанная на калибровочной группе SU(2) X U(1), и калибровочная теория сильного взаимодействия — квантовая хромодинамика (КХД), основанная на калибровочной группе цветовой симметрии SU(З)C. В теории ЭСВ имеются две константы, связь между к-рыми характеризуется параметром теории sin2qW (где qW Вайнберга угол). В КХД есть всего одна константа взаимодействия всех восьми цветовых 3. (и квантов соответствующих цветовых полей — глюонов)aS. Величины констант из-за радиац. поправок, обусловленных поляризаций вакуума, слабо (логарифмически) зависят от квадрата передаваемого 4-импульса |q2|, если |q2| достаточно велико, т. е. расстояние между частицами достаточно мало. Эта зависимость определяется на основе ренормализационной группы. Константа КХД уменьшается с ростом |q2| (т. е. с уменьшением расстояния между цветовыми 3.), что отвечает асимптотической свободе сильного взаимодействия, и растёт с уменьшением |q2|(с увеличением расстояния). Ввиду гипотетич. явления удержания цвета объекты с цветовым 3. в свободном состоянии не существуют. Экстраполяция тенденции изменения величин констант КХД и ЭСВ в область асимптотически больших переданных 4-импульсов (|q2|1/2~1015 ГэВ/с) приводит к одинаковой величине всех трёх констант. Это обстоятельство позволяет рассматривать сходство в описании взаимодействий ЭСВ и КХД как проявление единой фундаментальной калибровочной природы всех взаимодействий. Представление о такой единой природе реализуется в моделях великого объединения, рассматривающих заряды ЭСВ и КХД в рамках единой группы калибровочных преобразований. топологических зарядов. Во всех имеющихся моделях великого объединения предсказывается существование топологически устойчивыхрешений, описывающих частицы с магн. 3. и массой ~ 1016 ГэВ/с 2 магнитных монополей. Существование магн. монополей связано с квантованием электрич. 3. в таких моделях. М. Ю. Хлопов.


Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.
Главный редактор А. М. Прохоров.
1988.

dic.academic.ru

📌 Электрический заряд — это… 🎓 Что такое Электрический заряд?

Электри́ческий заря́д — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии. Впервые электрический заряд был введён в законе Кулона в 1785 году.

Единица измерения заряда в СИ — кулон — электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с. Заряд в один кулон очень велик. Если бы два носителя заряда (q1 = q2 = 1 Кл) расположили в вакууме на расстоянии 1 м, то они взаимодействовали бы с силой 9·109H, т.е. с силой, с которой гравитация Земли притягивала бы предмет с массой порядка 1 миллиона тонн.

История

Бенджамин Франклин проводит свой знаменитый опыт с летающим змеем, в котором доказывает, что молния — это электричество.

Ещё в глубокой древности было известно, что янтарь (др.-греч. ἤλεκτρον — электрон), потёртый о шерсть, притягивает лёгкие предметы. А уже в конце XVI века английский врач Уильям Гильберт назвал тела, способные после натирания притягивать лёгкие предметы, наэлектризованными.

В 1729 году Шарль Дюфе установил, что существует два рода зарядов. Один образуется при трении стекла о шёлк, а другой — смолы о шерсть. Поэтому Дюфе назвал заряды «стеклянным» и «смоляным». Понятие о положительном и отрицательном заряде ввёл Бенджамин Франклин.

В начале XX века американский физик Роберт Милликен опытным путём показал, что электрический заряд дискретен, то есть заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда

Электростатика

Электростатикой называют раздел учения об электричестве, в котором изучаются взаимодействия и свойства систем электрических зарядов, неподвижных относительно выбранной инерциальной системы отсчета.

Величина электрического заряда (иначе, просто электрический заряд) — численная характеристика носителей заряда и заряженных тел, которая может принимать положительные и отрицательные значения. Эта величина определяется таким образом, что силовое взаимодействие, переносимое полем между зарядами, прямо пропорционально величине зарядов, взаимодействующих между собой частиц или тел, а направления сил, действующих на них со стороны электромагнитного поля, зависят от знака зарядов.

Электрический заряд любой системы тел состоит из целого числа элементарных зарядов, равных примерно 1,6·10−19Кл[1] в системе СИ или 4,8·10−10 ед. СГСЭ[2]. Носителями электрического заряда являются электрически заряженные элементарные частицы. Наименьшей по массе устойчивой в свободном состоянии частицей, имеющей один отрицательный элементарный электрический заряд, является электрон (его масса равна 9,11·10−31 кг). Наименьшая по массе устойчивая в свободном состоянии античастица с положительным элементарным зарядом — позитрон, имеющая такую же массу, как и электрон[3]. Также существует устойчивая частица с одним положительным элементарным зарядом — протон (масса равна 1,67·10−27 кг) и другие, менее распространённые частицы. Выдвинута гипотеза (1964 г.), что существуют также частицы с меньшим зарядом (±⅓ и ±⅔ элементарного заряда) — кварки; однако они не выделены в свободном состоянии (и, по-видимому, могут существовать лишь в составе других частиц — адронов), в результате любая свободная частица несёт лишь целое число элементарных зарядов.

Электрический заряд любой элементарной частицы — величина релятивистски инвариантная. Он не зависит от системы отсчёта, а значит, не зависит от того, движется этот заряд или покоится, он присущ этой частице в течение всего времени ее жизни, поэтому элементарные заряженные частицы зачастую отождествляют с их электрическими зарядами. В целом, в природе отрицательных зарядов столько же, сколько положительных. Электрические заряды атомов и молекул равны нулю, а заряды положительных и отрицательных ионов в каждой ячейке кристаллических решеток твёрдых тел скомпенсированы.

Взаимодействие зарядов

Взаимодействие зарядов: одноименно заряженные тела отталкиваются, разноименно — притягиваются друг к другу

Самое простое и повседневное явление, в котором обнаруживается факт существования в природе электрических зарядов, — это электризация тел при соприкосновении[4]. Способность электрических зарядов как к взаимному притяжению, так и к взаимному отталкиванию объясняется предположением о существовании двух различных видов зарядов. Один вид электрического заряда называют положительным, а другой — отрицательным. Разноимённо заряженные тела притягиваются, а одноимённо заряженные — отталкиваются друг от друга.

При соприкосновении двух электрически нейтральных тел в результате трения заряды переходят от одного тела к другому. В каждом из них нарушается равенство суммы положительных и отрицательных зарядов, и тела заряжаются разноимённо.

При электризации тела через влияние в нём нарушается равномерное распределение зарядов. Они перераспределяются так, что в одной части тела возникает избыток положительных зарядов, а в другой — отрицательных. Если две эти части разъединить, то они будут заряжены разноимённо.

Закон сохранения электрического заряда

Электрический заряд замкнутой системы[5] сохраняется во времени и квантуется — изменяется порциями, кратными элементарному электрическому заряду, то есть, другими словами, алгебраическая сумма электрических зарядов тел или частиц, образующих электрически изолированную систему, не изменяется при любых процессах, происходящих в этой системе.

В рассматриваемой системе могут образовываться новые электрически заряженные частицы, например, электроны — вследствие явления ионизации атомов или молекул, ионы — за счёт явления электролитической диссоциации и др. Однако, если система электрически изолированна, то алгебраическая сумма зарядов всех частиц, в том числе и вновь появившихся в такой системе, всегда равна нулю.

Закон сохранения заряда — один из основополагающих законов физики. Закон сохранения заряда был впервые экспериментально подтверждён в 1843 году великим английским ученым Майклом Фарадеем и считается на настоящее время одним из фундаментальных законов сохранения в физике (подобно законам сохранения импульса и энергии). Всё более чувствительные экспериментальные проверки закона сохранения заряда, продолжающиеся и поныне, пока не выявили отклонений от этого закона.

Свободные заряды

В зависимости от концентрации свободных зарядов тела делятся на проводники, диэлектрики и полупроводники.

  • Проводники — это тела, в которых электрический заряд может перемещаться по всему его объему. Проводники делятся на две группы: 1) проводники первого рода (металлы), в которых перенос зарядов (свободных электронов) не сопровождается химическими превращениями; 2) проводники второго рода (например, расплавленные соли, растворы кислот), в которых перенос зарядов (положительных и отрицательных ионов) ведёт к химическим изменениям.

Измерение

Простейший электроскоп

Для обнаружения и измерения электрических зарядов применяется электроскоп, который состоит из металлического стержня — электрода и подвешенных к нему двух листочков фольги. При прикосновении к электроду заряженным предметом заряды стекают через электрод на листочки фольги, листочки оказываются одноимённо заряженными и поэтому отклоняются друг от друга.

Также может применяться электрометр, в простейшем случае состоящий из металлического стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси. При соприкосновении заряженного тела со стрежнем электрометра электрические заряды распределяются по стержню и стрелке, и силы отталкивания, действующие между одноимёнными зарядами на стержне и стрелке, вызывают её поворот. Для измерения малых зарядов используются более чувствительные электронные электрометры.

См. также

Литература

  • М. Ю. Хлопов. Заряд // Физическая энциклопедия / Д. М. Алексеев, А. М. Балдин, А. М. Бонч-Бруевич, А. С. Боровик-Романов, Б. К. Вайнштейн, С. В. Вонсовский, А. В. Гапонов-Грехов, С. С. Герштейн, И. И. Гуревич, А. А. Гусев, М. А. Ельяшевич, М. Е. Жаботинский, Д. Н. Зубарев, Б. Б. Кадомцев, И. С. Шапиро, Д. В. Ширков; под общ. ред. А. М. Прохорова. — М.: Советская энциклопедия, 1988—1998.

Примечания

  1. Или, более точно, 1,602176487(40)·10−19 Кл.
  2. Или, более точно, 4,803250(21)·10−10 ед СГСЭ.
  3. Обычная для позитрона неустойчивость, связанная с аннигиляцией электрон-позитронной пары, при этом не рассматривается
  4. Но это далеко не единственный способ электризации тел. Электрические заряды могут возникнуть, например, под действием света
  5. Электрически замкнутая система — это система, у которой через ограничивающую её поверхность не могут проникать электрически заряженные частицы (система, не обменивающаяся зарядами с внешними телами).

dic.academic.ru

заряд — Викисловарь

В Википедии есть страница «заряд».

Содержание

  • 1 Русский
    • 1.1 Морфологические и синтаксические свойства
    • 1.2 Произношение
    • 1.3 Семантические свойства
      • 1.3.1 Значение
      • 1.3.2 Синонимы
      • 1.3.3 Антонимы
      • 1.3.4 Гиперонимы
      • 1.3.5 Гипонимы
    • 1.4 Родственные слова
    • 1.5 Этимология
    • 1.6 Фразеологизмы и устойчивые сочетания
    • 1.7 Перевод

Морфологические и синтаксические свойства[править]

падеж ед. ч. мн. ч.
Им. заря́д заря́ды
Р. заря́да заря́дов
Д. заря́ду заря́дам
В. заря́д заря́ды
Тв. заря́дом заря́дами
Пр. заря́де заря́дах

за-ря́д

Существительное, неодушевлённое, мужской род, 2-е склонение (тип склонения 1a по классификации А. А. Зализняка).

Приставка: за-; корень: -ряд- [Тихонов, 1996].

Произношение[править]

ru.wiktionary.org

Электрический заряд

Электрический заряд – физическая
величина, характеризующая способность
тел вступать в электромагнитные
взаимодействия. Измеряется в Кулонах.

Элементарный электрический заряд
– минимальный заряд, который имеют
элементарные частицы (заряд протона и
электрона).

e =
Кл

Тело имеет заряд, значит имеет лишние
или недостающий электроны. Такой заряд
обозначается q = ne.
(он равен числу элементарных зарядов).

Наэлектризовать тело – создать
избыток и недостаток электронов. Способы:
электризация трением и электризация
соприкосновением
.

Точечный заряд – заряд тела, которое
можно принять за материальную точку.

Пробный заряд ()
– точечный, малый по величине заряд,
обязательно положительный – используется
для исследования электрического поля.

Закон сохранения заряда: в
изолированной системе алгебраическая
сумма зарядов всех тел сохраняется
постоянной при любых взаимодействиях
этих тел между собой
.

Закон Кулона: силы взаимодействия
двух точечных зарядов пропорциональны
произведению этих зарядов, обратно
пропорциональны квадрату расстояния
между ними, зависят от свойств среды и
направлены вдоль прямой, соединяющей
их центры
.

,
где Ф/м,
Кл2/нм2 – диэлектр. пост.
вакуума


— относит. диэлектрическая проницаемость
(>1)


— абсолютная диэлектрическая прониц.
среды

Электрическое поле – материальная
среда, через которую происходит
взаимодействие электрических зарядов.

Свойства электрического поля:

  1. Электрическое поле существует вокруг
    любого заряда. Если заряд неподвижен
    – поле электростатическое.

  2. Электрическое поле действует на любой
    помещённый в него заряд согласно закону
    Кулона. Обнаружить электрическое поле
    можно только по его действию на другие
    заряды.

  3. Электрическое поле существует в любой
    среде и распространяется с конечной
    скоростью:
    м/с.

  4. Электрическое поле не имеет чётких
    границ. Действие его уменьшается при
    увеличении расстояния от заряда, его
    создающего.

Характеристики электрического поля:

  1. Напряжённость (E)
    – векторная величина, равная силе,
    действующей на единичный пробный заряд,
    помещённый в данную точку.


Измеряется в Н/Кл.

Направление – такое же, как и у
действующей силы.

Напряжённость не зависит ни от силы,
ни от величины пробного заряда.

Суперпозиция электрических полей:
напряжённость поля, созданного несколькими
зарядами, равна векторной сумме
напряжённостей полей каждого заряда:

Графически электронное поле
изображают с помощью линий напряжённости.

Линия напряжённости – линия,
касательная к которой в каждой точке
совпадает с направлением вектора
напряжённости.

Свойства линий напряжённости: они
не пересекаются, через каждую точку
можно провести лишь одну линию; они не
замкнуты, выходят из положительного
заряда и входят в отрицательный, либо
рассеиваются в бесконечность.

Виды полей:

  • Однородное электрическое поле
    поле, вектор напряжённости которого в
    каждой точке одинаков по модулю и
    направлению.

+ —

+ —

+ —

+ —

  • Неоднородное электрическое поле
    – поле, вектор напряжённости которого
    в каждой точке неодинаков по модулю и
    направлению.

  • Постоянное электрическое поле
    вектор напряжённости не изменяется.

  • Непостоянное электрическое поле
    – вектор напряжённости изменяется.

  1. Работа электрического поля по
    перемещению заряда
    .

,
где F – сила, S
– перемещение,

— угол между F и S.

Для однородного поля: сила постоянна.

Работа не зависит от формы траектории;
работа по перемещению по замкнутой
траектории равна нулю.

Для неоднородного поля:

  1. Потенциал электрического поля
    отношение работы, которое совершает
    поле, перемещая пробный электрический
    заряд в бесконечность, к величине этого
    заряда.


потенциал – энергетическая
характеристика поля. Измеряется в
Вольтах

Разность потенциалов:

Если
,
то

,
значит


градиент потенциала.

Для однородного поля: разность потенциалов
напряжение:

.
Измеряется в Вольтах, приборы –
вольтметры.

Электроёмкость – способность тел
накапливать электрический заряд;
отношение заряда к потенциалу, которое
для данного проводника всегда постоянно.

.

Не зависит от заряда и не зависит от
потенциала. Но зависит от размеров и
формы проводника; от диэлектрических
свойств среды.

, где r – размер,

— проницаемость среды вокруг тела.

Электроёмкость увеличивается, если
рядом находятся любые тела – проводники
или диэлектрики.

Конденсатор – устройство для
накопления заряда. Электроёмкость:

Плоский конденсатор – две металлические
пластины, между которыми находится
диэлектрик. Электроёмкость плоского
конденсатора:

,
где S – площадь пластин,
d – расстояние между
пластинами.

Энергия заряженного конденсатора
равна работе, которую совершает
электрическое поле при переносе заряда
с одной пластины на другую.

Перенос малого заряда
,
напряжение измениться на
,
совершится работа
.
Так как
,
а С = const,
.
Тогда
.
Интегрируем:

Энергия электрического поля:
,
где V=Sl –
объём, занимаемый электрическим полем

Для неоднородного поля:
.

Объёмная плотность электрического
поля
:
.
Измеряется в Дж/м3.

Электрический диполь – система,
состоящая из двух равных, но противоположных
по знаку точечных электрических зарядов,
расположенных на некотором расстоянии
друг от друга (плечо диполя — l).

Основная характеристика диполя –
дипольный момент – вектор, равный
произведению заряда на плечо диполя,
направленный от отрицательного заряда
к положительному. Обозначается
.
Измеряется в Кулон-метрах.

Диполь в однородном электрическом
поле.

На каждый из зарядов диполя действуют
силы:

и
.
Эти силы противоположно направлены и
создают момент пары сил – вращающий
момент:
,
где

М – вращающий момент F –
силы, действующие на диполь

d – плечо сил l
– плечо диполя

p – дипольный момент E
– напряжённость


— угол между p и Е q
– заряд

Под действием вращающего момента,
диполь повернётся и установится по
направлению линий напряжённости. Векторы
p и Е будут параллельны и
однонаправлены.

Диполь в неоднородном электрическом
поле.

Вращающий момент есть, значит диполь
повернётся. Но силы будут неравны, и
диполь будет двигаться туда, где сила
больше.


градиент напряжённости. Чем выше
градиент напряжённости, тем выше боковая
сила, которая стаскивает диполь. Диполь
ориентируется вдоль силовых линий.

Собственное поле диполя.

Но
.
Тогда:

.

Пусть диполь находится в точке О, а его
плечо мало. Тогда:

.

Формула получена с учётом:

Таким образом разность потенциалов
зависит от синуса половинного угла, под
которым видны точки диполя, и проекции
дипольного момента на прямую, соединяющие
эти точки.

Диэлектрики в электрическом поле.

Диэлектрик – вещество, не имеющее
свободных зарядов, а значит и не проводящее
электрический ток. Однако на самом же
деле проводимость существует, но она
ничтожно мала.

Классы диэлектриков:

  • с полярными молекулами (вода, нитробензол):
    молекулы не симметричны, центры масс
    положительных и отрицательных зарядов
    не совпадают, а значит, они обладают
    дипольным моментом даже в случае, когда
    электрического поля нет.

  • с неполярными молекулами (водород,
    кислород): молекулы симметричны, центры
    масс положительных и отрицательных
    зарядов совпадают, а значит, они не
    имеют дипольного момента при отсутствии
    электрического поля.

  • кристаллические (хлорид натрия):
    совокупность двух подрешёток, одна из
    которых заряжен положительно, а другая
    – отрицательно; в отсутствии электрического
    поля суммарный дипольный момент равен
    нулю.

Поляризация – процесс пространственного
разделения зарядов, появления связанных
зарядов на поверхности диэлектрика,
что приводит к ослаблению поля внутри
диэлектрика.

Способы поляризации:

1 способ – электрохимическая поляризация:

На электродах – движение к ним катионов
и анионов, нейтрализация веществ;
образуются области положительных и
отрицательных зарядов. Ток постепенно
уменьшается. Скорость установления
механизма нейтрализации характеризуется
временем релаксации – это время, в
течение которого ЭДС поляризации
увеличится от 0 до максимума от момента
наложения поля.

= 10-3-10-2 с.

2 способ – ориентационная поляризация:

На поверхности диэлектрика образуются
некомпенсированные полярные, т.е.
происходит явление поляризации.
Напряжённость внутри диэлектрика меньше
внешней напряжённости. Время релаксации:

= 10-13-10-7 с. Частота 10 МГц.

3 способ – электронная поляризация:

Характерна для неполярных молекул,
которые становятся диполями. Время
релаксации:
=
10-16-10-14 с. Частота 108
МГц.

4 способ – ионная поляризация:

Две решётки (Na и Cl)
смещаются относительно друг друга.

Время релаксации:
=10-8-10-3с.
Частота 1 КГц

5 способ – микроструктурная поляризация:

Характерен для биологических структур,
когда чередуются заряженные и незаряженные
слои. Происходит перераспределение
ионов на полупроницаемых или непроницаемых
для ионов перегородках.

Время релаксации:
=10-8-10-3с.
Частота 1 КГц

Числовые характеристики степени
поляризации:

    1. вектор поляризованности
      .
      Измеряется в Кл/л

    2. относительная диэлектрическая
      проницаемость

      раз

    3. Дисперсия – зависимость от частоты.

Электрический ток – это упорядоченное
движение свободных зарядов в веществе
или в вакууме.

Условия существования электрического
тока
:

  1. наличие свободных зарядов

  2. наличие электрического поля, т.е. сил,
    действующих на эти заряды

Сила тока – величина, равная заряду,
который проходит через любое поперечное
сечение проводника за единицу времени
(1 секунду)


Измеряется в Амперах.

n – концентрация зарядов

q – величина заряда

S – площадь поперечного
сечения проводника


— скорость направленного движения
частиц.

Скорость движения заряженных частиц в
электрическом поле небольшая – 7*10-5
м/с, скорость распространения электрического
поля 3*108 м/с.

Плотность тока – величина заряда,
проходящего за 1 секунду через сечение
в 1 м2.

.
Измеряется в А/м2.


— сила, действующая на ион со стороны эл
поля равна силе трения


— подвижность ионов


— скорость направленного движения ионов
=подвижность, напряжённость поля

Удельная проводимость электролита тем
больше, чем больше концентрация ионов,
их заряд и подвижность. При повышении
температуры возрастает подвижность
ионов и увеличивается электропроводность.

studfiles.net

Электрический заряд

Электрический заряд – физическая
величина, характеризующая способность
тел вступать в электромагнитные
взаимодействия. Измеряется в Кулонах.

Элементарный электрический заряд
– минимальный заряд, который имеют
элементарные частицы (заряд протона и
электрона).

e =
Кл

Тело имеет заряд, значит имеет лишние
или недостающий электроны. Такой заряд
обозначается q = ne.
(он равен числу элементарных зарядов).

Наэлектризовать тело – создать
избыток и недостаток электронов. Способы:
электризация трением и электризация
соприкосновением
.

Точечный заряд – заряд тела, которое
можно принять за материальную точку.

Пробный заряд ()
– точечный, малый по величине заряд,
обязательно положительный – используется
для исследования электрического поля.

Закон сохранения заряда: в
изолированной системе алгебраическая
сумма зарядов всех тел сохраняется
постоянной при любых взаимодействиях
этих тел между собой
.

Закон Кулона: силы взаимодействия
двух точечных зарядов пропорциональны
произведению этих зарядов, обратно
пропорциональны квадрату расстояния
между ними, зависят от свойств среды и
направлены вдоль прямой, соединяющей
их центры
.

,
где Ф/м,
Кл2/нм2 – диэлектр. пост.
вакуума


— относит. диэлектрическая проницаемость
(>1)


— абсолютная диэлектрическая прониц.
среды

Электрическое поле – материальная
среда, через которую происходит
взаимодействие электрических зарядов.

Свойства электрического поля:

  1. Электрическое поле существует вокруг
    любого заряда. Если заряд неподвижен
    – поле электростатическое.

  2. Электрическое поле действует на любой
    помещённый в него заряд согласно закону
    Кулона. Обнаружить электрическое поле
    можно только по его действию на другие
    заряды.

  3. Электрическое поле существует в любой
    среде и распространяется с конечной
    скоростью:
    м/с.

  4. Электрическое поле не имеет чётких
    границ. Действие его уменьшается при
    увеличении расстояния от заряда, его
    создающего.

Характеристики электрического поля:

  1. Напряжённость (E)
    – векторная величина, равная силе,
    действующей на единичный пробный заряд,
    помещённый в данную точку.


Измеряется в Н/Кл.

Направление – такое же, как и у
действующей силы.

Напряжённость не зависит ни от силы,
ни от величины пробного заряда.

Суперпозиция электрических полей:
напряжённость поля, созданного несколькими
зарядами, равна векторной сумме
напряжённостей полей каждого заряда:

Графически электронное поле
изображают с помощью линий напряжённости.

Линия напряжённости – линия,
касательная к которой в каждой точке
совпадает с направлением вектора
напряжённости.

Свойства линий напряжённости: они
не пересекаются, через каждую точку
можно провести лишь одну линию; они не
замкнуты, выходят из положительного
заряда и входят в отрицательный, либо
рассеиваются в бесконечность.

Виды полей:

  • Однородное электрическое поле
    поле, вектор напряжённости которого в
    каждой точке одинаков по модулю и
    направлению.

+ —

+ —

+ —

+ —

  • Неоднородное электрическое поле
    – поле, вектор напряжённости которого
    в каждой точке неодинаков по модулю и
    направлению.

  • Постоянное электрическое поле
    вектор напряжённости не изменяется.

  • Непостоянное электрическое поле
    – вектор напряжённости изменяется.

  1. Работа электрического поля по
    перемещению заряда
    .

,
где F – сила, S
– перемещение,

— угол между F и S.

Для однородного поля: сила постоянна.

Работа не зависит от формы траектории;
работа по перемещению по замкнутой
траектории равна нулю.

Для неоднородного поля:

  1. Потенциал электрического поля
    отношение работы, которое совершает
    поле, перемещая пробный электрический
    заряд в бесконечность, к величине этого
    заряда.


потенциал – энергетическая
характеристика поля. Измеряется в
Вольтах

Разность потенциалов:

Если
,
то

,
значит


градиент потенциала.

Для однородного поля: разность потенциалов
напряжение:

.
Измеряется в Вольтах, приборы –
вольтметры.

Электроёмкость – способность тел
накапливать электрический заряд;
отношение заряда к потенциалу, которое
для данного проводника всегда постоянно.

.

Не зависит от заряда и не зависит от
потенциала. Но зависит от размеров и
формы проводника; от диэлектрических
свойств среды.

, где r – размер,

— проницаемость среды вокруг тела.

Электроёмкость увеличивается, если
рядом находятся любые тела – проводники
или диэлектрики.

Конденсатор – устройство для
накопления заряда. Электроёмкость:

Плоский конденсатор – две металлические
пластины, между которыми находится
диэлектрик. Электроёмкость плоского
конденсатора:

,
где S – площадь пластин,
d – расстояние между
пластинами.

Энергия заряженного конденсатора
равна работе, которую совершает
электрическое поле при переносе заряда
с одной пластины на другую.

Перенос малого заряда
,
напряжение измениться на
,
совершится работа
.
Так как
,
а С = const,
.
Тогда
.
Интегрируем:

Энергия электрического поля:
,
где V=Sl –
объём, занимаемый электрическим полем

Для неоднородного поля:
.

Объёмная плотность электрического
поля
:
.
Измеряется в Дж/м3.

Электрический диполь – система,
состоящая из двух равных, но противоположных
по знаку точечных электрических зарядов,
расположенных на некотором расстоянии
друг от друга (плечо диполя — l).

Основная характеристика диполя –
дипольный момент – вектор, равный
произведению заряда на плечо диполя,
направленный от отрицательного заряда
к положительному. Обозначается
.
Измеряется в Кулон-метрах.

Диполь в однородном электрическом
поле.

На каждый из зарядов диполя действуют
силы:

и
.
Эти силы противоположно направлены и
создают момент пары сил – вращающий
момент:
,
где

М – вращающий момент F –
силы, действующие на диполь

d – плечо сил l
– плечо диполя

p – дипольный момент E
– напряжённость


— угол между p и Е q
– заряд

Под действием вращающего момента,
диполь повернётся и установится по
направлению линий напряжённости. Векторы
p и Е будут параллельны и
однонаправлены.

Диполь в неоднородном электрическом
поле.

Вращающий момент есть, значит диполь
повернётся. Но силы будут неравны, и
диполь будет двигаться туда, где сила
больше.


градиент напряжённости. Чем выше
градиент напряжённости, тем выше боковая
сила, которая стаскивает диполь. Диполь
ориентируется вдоль силовых линий.

Собственное поле диполя.

Но
.
Тогда:

.

Пусть диполь находится в точке О, а его
плечо мало. Тогда:

.

Формула получена с учётом:

Таким образом разность потенциалов
зависит от синуса половинного угла, под
которым видны точки диполя, и проекции
дипольного момента на прямую, соединяющие
эти точки.

Диэлектрики в электрическом поле.

Диэлектрик – вещество, не имеющее
свободных зарядов, а значит и не проводящее
электрический ток. Однако на самом же
деле проводимость существует, но она
ничтожно мала.

Классы диэлектриков:

  • с полярными молекулами (вода, нитробензол):
    молекулы не симметричны, центры масс
    положительных и отрицательных зарядов
    не совпадают, а значит, они обладают
    дипольным моментом даже в случае, когда
    электрического поля нет.

  • с неполярными молекулами (водород,
    кислород): молекулы симметричны, центры
    масс положительных и отрицательных
    зарядов совпадают, а значит, они не
    имеют дипольного момента при отсутствии
    электрического поля.

  • кристаллические (хлорид натрия):
    совокупность двух подрешёток, одна из
    которых заряжен положительно, а другая
    – отрицательно; в отсутствии электрического
    поля суммарный дипольный момент равен
    нулю.

Поляризация – процесс пространственного
разделения зарядов, появления связанных
зарядов на поверхности диэлектрика,
что приводит к ослаблению поля внутри
диэлектрика.

Способы поляризации:

1 способ – электрохимическая поляризация:

На электродах – движение к ним катионов
и анионов, нейтрализация веществ;
образуются области положительных и
отрицательных зарядов. Ток постепенно
уменьшается. Скорость установления
механизма нейтрализации характеризуется
временем релаксации – это время, в
течение которого ЭДС поляризации
увеличится от 0 до максимума от момента
наложения поля.

= 10-3-10-2 с.

2 способ – ориентационная поляризация:

На поверхности диэлектрика образуются
некомпенсированные полярные, т.е.
происходит явление поляризации.
Напряжённость внутри диэлектрика меньше
внешней напряжённости. Время релаксации:

= 10-13-10-7 с. Частота 10 МГц.

3 способ – электронная поляризация:

Характерна для неполярных молекул,
которые становятся диполями. Время
релаксации:
=
10-16-10-14 с. Частота 108
МГц.

4 способ – ионная поляризация:

Две решётки (Na и Cl)
смещаются относительно друг друга.

Время релаксации:
=10-8-10-3с.
Частота 1 КГц

5 способ – микроструктурная поляризация:

Характерен для биологических структур,
когда чередуются заряженные и незаряженные
слои. Происходит перераспределение
ионов на полупроницаемых или непроницаемых
для ионов перегородках.

Время релаксации:
=10-8-10-3с.
Частота 1 КГц

Числовые характеристики степени
поляризации:

    1. вектор поляризованности
      .
      Измеряется в Кл/л

    2. относительная диэлектрическая
      проницаемость

      раз

    3. Дисперсия – зависимость от частоты.

Электрический ток – это упорядоченное
движение свободных зарядов в веществе
или в вакууме.

Условия существования электрического
тока
:

  1. наличие свободных зарядов

  2. наличие электрического поля, т.е. сил,
    действующих на эти заряды

Сила тока – величина, равная заряду,
который проходит через любое поперечное
сечение проводника за единицу времени
(1 секунду)


Измеряется в Амперах.

n – концентрация зарядов

q – величина заряда

S – площадь поперечного
сечения проводника


— скорость направленного движения
частиц.

Скорость движения заряженных частиц в
электрическом поле небольшая – 7*10-5
м/с, скорость распространения электрического
поля 3*108 м/с.

Плотность тока – величина заряда,
проходящего за 1 секунду через сечение
в 1 м2.

.
Измеряется в А/м2.


— сила, действующая на ион со стороны эл
поля равна силе трения


— подвижность ионов


— скорость направленного движения ионов
=подвижность, напряжённость поля

Удельная проводимость электролита тем
больше, чем больше концентрация ионов,
их заряд и подвижность. При повышении
температуры возрастает подвижность
ионов и увеличивается электропроводность.

studfiles.net

Электрический заряд

Электрический заряд – физическая
величина, характеризующая способность
тел вступать в электромагнитные
взаимодействия. Измеряется в Кулонах.

Элементарный электрический заряд
– минимальный заряд, который имеют
элементарные частицы (заряд протона и
электрона).

e =
Кл

Тело имеет заряд, значит имеет лишние
или недостающий электроны. Такой заряд
обозначается q = ne.
(он равен числу элементарных зарядов).

Наэлектризовать тело – создать
избыток и недостаток электронов. Способы:
электризация трением и электризация
соприкосновением
.

Точечный заряд – заряд тела, которое
можно принять за материальную точку.

Пробный заряд ()
– точечный, малый по величине заряд,
обязательно положительный – используется
для исследования электрического поля.

Закон сохранения заряда: в
изолированной системе алгебраическая
сумма зарядов всех тел сохраняется
постоянной при любых взаимодействиях
этих тел между собой
.

Закон Кулона: силы взаимодействия
двух точечных зарядов пропорциональны
произведению этих зарядов, обратно
пропорциональны квадрату расстояния
между ними, зависят от свойств среды и
направлены вдоль прямой, соединяющей
их центры
.

,
где Ф/м,
Кл2/нм2 – диэлектр. пост.
вакуума


— относит. диэлектрическая проницаемость
(>1)


— абсолютная диэлектрическая прониц.
среды

Электрическое поле – материальная
среда, через которую происходит
взаимодействие электрических зарядов.

Свойства электрического поля:

  1. Электрическое поле существует вокруг
    любого заряда. Если заряд неподвижен
    – поле электростатическое.

  2. Электрическое поле действует на любой
    помещённый в него заряд согласно закону
    Кулона. Обнаружить электрическое поле
    можно только по его действию на другие
    заряды.

  3. Электрическое поле существует в любой
    среде и распространяется с конечной
    скоростью:
    м/с.

  4. Электрическое поле не имеет чётких
    границ. Действие его уменьшается при
    увеличении расстояния от заряда, его
    создающего.

Характеристики электрического поля:

  1. Напряжённость (E)
    – векторная величина, равная силе,
    действующей на единичный пробный заряд,
    помещённый в данную точку.


Измеряется в Н/Кл.

Направление – такое же, как и у
действующей силы.

Напряжённость не зависит ни от силы,
ни от величины пробного заряда.

Суперпозиция электрических полей:
напряжённость поля, созданного несколькими
зарядами, равна векторной сумме
напряжённостей полей каждого заряда:

Графически электронное поле
изображают с помощью линий напряжённости.

Линия напряжённости – линия,
касательная к которой в каждой точке
совпадает с направлением вектора
напряжённости.

Свойства линий напряжённости: они
не пересекаются, через каждую точку
можно провести лишь одну линию; они не
замкнуты, выходят из положительного
заряда и входят в отрицательный, либо
рассеиваются в бесконечность.

Виды полей:

  • Однородное электрическое поле
    поле, вектор напряжённости которого в
    каждой точке одинаков по модулю и
    направлению.

+ —

+ —

+ —

+ —

  • Неоднородное электрическое поле
    – поле, вектор напряжённости которого
    в каждой точке неодинаков по модулю и
    направлению.

  • Постоянное электрическое поле
    вектор напряжённости не изменяется.

  • Непостоянное электрическое поле
    – вектор напряжённости изменяется.

  1. Работа электрического поля по
    перемещению заряда
    .

,
где F – сила, S
– перемещение,

— угол между F и S.

Для однородного поля: сила постоянна.

Работа не зависит от формы траектории;
работа по перемещению по замкнутой
траектории равна нулю.

Для неоднородного поля:

  1. Потенциал электрического поля
    отношение работы, которое совершает
    поле, перемещая пробный электрический
    заряд в бесконечность, к величине этого
    заряда.


потенциал – энергетическая
характеристика поля. Измеряется в
Вольтах

Разность потенциалов:

Если
,
то

,
значит


градиент потенциала.

Для однородного поля: разность потенциалов
напряжение:

.
Измеряется в Вольтах, приборы –
вольтметры.

Электроёмкость – способность тел
накапливать электрический заряд;
отношение заряда к потенциалу, которое
для данного проводника всегда постоянно.

.

Не зависит от заряда и не зависит от
потенциала. Но зависит от размеров и
формы проводника; от диэлектрических
свойств среды.

, где r – размер,

— проницаемость среды вокруг тела.

Электроёмкость увеличивается, если
рядом находятся любые тела – проводники
или диэлектрики.

Конденсатор – устройство для
накопления заряда. Электроёмкость:

Плоский конденсатор – две металлические
пластины, между которыми находится
диэлектрик. Электроёмкость плоского
конденсатора:

,
где S – площадь пластин,
d – расстояние между
пластинами.

Энергия заряженного конденсатора
равна работе, которую совершает
электрическое поле при переносе заряда
с одной пластины на другую.

Перенос малого заряда
,
напряжение измениться на
,
совершится работа
.
Так как
,
а С = const,
.
Тогда
.
Интегрируем:

Энергия электрического поля:
,
где V=Sl –
объём, занимаемый электрическим полем

Для неоднородного поля:
.

Объёмная плотность электрического
поля
:
.
Измеряется в Дж/м3.

Электрический диполь – система,
состоящая из двух равных, но противоположных
по знаку точечных электрических зарядов,
расположенных на некотором расстоянии
друг от друга (плечо диполя — l).

Основная характеристика диполя –
дипольный момент – вектор, равный
произведению заряда на плечо диполя,
направленный от отрицательного заряда
к положительному. Обозначается
.
Измеряется в Кулон-метрах.

Диполь в однородном электрическом
поле.

На каждый из зарядов диполя действуют
силы:

и
.
Эти силы противоположно направлены и
создают момент пары сил – вращающий
момент:
,
где

М – вращающий момент F –
силы, действующие на диполь

d – плечо сил l
– плечо диполя

p – дипольный момент E
– напряжённость


— угол между p и Е q
– заряд

Под действием вращающего момента,
диполь повернётся и установится по
направлению линий напряжённости. Векторы
p и Е будут параллельны и
однонаправлены.

Диполь в неоднородном электрическом
поле.

Вращающий момент есть, значит диполь
повернётся. Но силы будут неравны, и
диполь будет двигаться туда, где сила
больше.


градиент напряжённости. Чем выше
градиент напряжённости, тем выше боковая
сила, которая стаскивает диполь. Диполь
ориентируется вдоль силовых линий.

Собственное поле диполя.

Но
.
Тогда:

.

Пусть диполь находится в точке О, а его
плечо мало. Тогда:

.

Формула получена с учётом:

Таким образом разность потенциалов
зависит от синуса половинного угла, под
которым видны точки диполя, и проекции
дипольного момента на прямую, соединяющие
эти точки.

Диэлектрики в электрическом поле.

Диэлектрик – вещество, не имеющее
свободных зарядов, а значит и не проводящее
электрический ток. Однако на самом же
деле проводимость существует, но она
ничтожно мала.

Классы диэлектриков:

  • с полярными молекулами (вода, нитробензол):
    молекулы не симметричны, центры масс
    положительных и отрицательных зарядов
    не совпадают, а значит, они обладают
    дипольным моментом даже в случае, когда
    электрического поля нет.

  • с неполярными молекулами (водород,
    кислород): молекулы симметричны, центры
    масс положительных и отрицательных
    зарядов совпадают, а значит, они не
    имеют дипольного момента при отсутствии
    электрического поля.

  • кристаллические (хлорид натрия):
    совокупность двух подрешёток, одна из
    которых заряжен положительно, а другая
    – отрицательно; в отсутствии электрического
    поля суммарный дипольный момент равен
    нулю.

Поляризация – процесс пространственного
разделения зарядов, появления связанных
зарядов на поверхности диэлектрика,
что приводит к ослаблению поля внутри
диэлектрика.

Способы поляризации:

1 способ – электрохимическая поляризация:

На электродах – движение к ним катионов
и анионов, нейтрализация веществ;
образуются области положительных и
отрицательных зарядов. Ток постепенно
уменьшается. Скорость установления
механизма нейтрализации характеризуется
временем релаксации – это время, в
течение которого ЭДС поляризации
увеличится от 0 до максимума от момента
наложения поля.

= 10-3-10-2 с.

2 способ – ориентационная поляризация:

На поверхности диэлектрика образуются
некомпенсированные полярные, т.е.
происходит явление поляризации.
Напряжённость внутри диэлектрика меньше
внешней напряжённости. Время релаксации:

= 10-13-10-7 с. Частота 10 МГц.

3 способ – электронная поляризация:

Характерна для неполярных молекул,
которые становятся диполями. Время
релаксации:
=
10-16-10-14 с. Частота 108
МГц.

4 способ – ионная поляризация:

Две решётки (Na и Cl)
смещаются относительно друг друга.

Время релаксации:
=10-8-10-3с.
Частота 1 КГц

5 способ – микроструктурная поляризация:

Характерен для биологических структур,
когда чередуются заряженные и незаряженные
слои. Происходит перераспределение
ионов на полупроницаемых или непроницаемых
для ионов перегородках.

Время релаксации:
=10-8-10-3с.
Частота 1 КГц

Числовые характеристики степени
поляризации:

    1. вектор поляризованности
      .
      Измеряется в Кл/л

    2. относительная диэлектрическая
      проницаемость

      раз

    3. Дисперсия – зависимость от частоты.

Электрический ток – это упорядоченное
движение свободных зарядов в веществе
или в вакууме.

Условия существования электрического
тока
:

  1. наличие свободных зарядов

  2. наличие электрического поля, т.е. сил,
    действующих на эти заряды

Сила тока – величина, равная заряду,
который проходит через любое поперечное
сечение проводника за единицу времени
(1 секунду)


Измеряется в Амперах.

n – концентрация зарядов

q – величина заряда

S – площадь поперечного
сечения проводника


— скорость направленного движения
частиц.

Скорость движения заряженных частиц в
электрическом поле небольшая – 7*10-5
м/с, скорость распространения электрического
поля 3*108 м/с.

Плотность тока – величина заряда,
проходящего за 1 секунду через сечение
в 1 м2.

.
Измеряется в А/м2.


— сила, действующая на ион со стороны эл
поля равна силе трения


— подвижность ионов


— скорость направленного движения ионов
=подвижность, напряжённость поля

Удельная проводимость электролита тем
больше, чем больше концентрация ионов,
их заряд и подвижность. При повышении
температуры возрастает подвижность
ионов и увеличивается электропроводность.

studfiles.net

📌 заряд — это… 🎓 Что такое заряд?

  • Заряд — Заряд: Заряд в физике Электрический заряд количественная характеристика, показывающая степень возможного участия тела в электромагнитных взаимодействиях. Магнитный заряд Цветной заряд квантовое число в квантовой хромодинамике, приписываемое… …   Википедия

  • ЗАРЯД — ЗАРЯД, заряда, муж. 1. Снаряд огнестрельного оружия вместе с нужным для выстрела количеством пороха. Охота была настолько удачной, что зарядов не хватило. Ружейный заряд. «Забил заряд я в пушку туго.» Лермонтов. 2. Определенное количество… …   Толковый словарь Ушакова

  • заряд — только заряды на воздух тратить. Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999. заряд мина, резервы, ресурсы, резерв, горн, шашка, запас, детонатор, потенциал, фугас Словарь русских… …   Словарь синонимов

  • заряд вр — заряд ВВ explosive charge Sp rengladung, Sprengstoffladung певна кількість ВР, підготовлена до вибуху введеним у неї ініціатором. В залежності від форми розрізняють такі З.: зосереджені, подовжені (напр., штольневі) і плоскі. За конструкцією З.… …   Гірничий енциклопедичний словник

  • ЗАРЯД — (Charge, cartridge) 1. Определенное количество по весу пороха, предназначенное для производства одного выстрела. Для стрельбы из орудий употребляются заряды; боевые (Full charge) для стрельбы в бою и для особых испытаний в мирное время. Пониженно …   Морской словарь

  • ЗАРЯД — ЗАРЯД, см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ЗАРЯД — ЗАРЯД, а, муж. 1. Количество взрывчатого вещества, необходимое для взрыва, выстрела и содержащееся в соответствующем устройстве в специальном вместилище. З. взрывчатки. Пороховой з. З. энергии (также перен.: о скопившейся в ком н. энергии). 2.… …   Толковый словарь Ожегова

  • ЗАРЯД — физ. величина, являющаяся источником поля, посредством к рого осуществляется взаимодействие частиц, обладающих этой характеристикой (электрич. 3., слабый 3., цветовой заряд).3. наз. также нек рые аддитивные физ. величины, сохраняющиеся (точно или …   Физическая энциклопедия

  • ЗАРЯД — определенное количество взрывчатого вещества (пороха, твердого ракетного топлива, ядерного горючего), обычно снабженного инициатором взрыва или средством воспламенения. Заряды бывают вышибные, метательные, подрывные, разрывные, ракетные… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Заряд —         взрывчатого веществa (a. explosive charge; н. Sprengladung; ф. charge explosive; и. carga explosive) определённое кол во BB, подготовленное к взрыву. Пo форме различают З. сосредоточенные (сферические, кубические и т.п.), удлинённые… …   Геологическая энциклопедия

  • заряд — зарядка [Лугинский Я. Н. и др. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике. 2 е издание М.: РУССО, 1995 616 с.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы зарядка EN chargecharging …   Справочник технического переводчика

  • popular.academic.ru

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о