1. 2 металлических цилиндра

2. 2 электроскопа

3. Шелк, шерсть

4. Стеклянная палочка

Рис. 4.

Ход работы.

1. Вся система находится в разряженном состоянии.

2. Натираем мехом стеклянную палку, подносим ее к одному из цилиндров. Видим, что показания электроскопов отличаются от нуля, после чего раздвигаем цилиндры.

3. Затем, поднеся палку к одному из электроскопов, наблюдаем, что его показания увеличиваются. Проделав то же с другим электроскопом, мы обнаружим, что его показания уменьшаются.

4. Если свести эти два цилиндра вместе, то показания электроскопов уменьшаются до нуля.

Выводы: один из цилиндров заряжен положительно (показания электроскопа увеличиваются), другой – отрицательно (показания электроскопа уменьшаются). При сведении цилиндров заряды компенсируют друг друга.

Таким образом, можно сказать, какое-либо тело имеет электрический заряд либо при нарушении баланса между положительно и отрицательно заряженными частицами в нем, либо при их неравномерном распределении по объему тела.

Свойства заряда.

Биполярность. Существует два рода зарядов, условно называемых положительными "+" и отрицательными "–". Причем одноименные заряды отталкиваются, а разноименные – притягиваются.

Дискретность (дробление или прерывистость). Заряд любого тела является кратным некоторой величине, а именно элементарному заряду электрона (e=1,6∙10^-19 Кл). Данное представление о заряде просуществовало до шестидесятых годов, когда появилась теория кварков – частиц с дробными зарядами и :

. (1)

Закон сохранения заряда. Алгебраическая сумма зарядов в изолированной (изолированная система включает все взаимодействующие тела) системе есть величина постоянная:

(2)

1.2. Закон Кулона

Точечным зарядом называется такое заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Это аналогично понятию материальной точки в механике. Взаимодействие точечных зарядов на опыте изучал Кулон. Для этого он использовал крутильные весы (Рис. 5).

Рис. 5.

Опыт проходил в два этапа:

1. Изменяли заряды шариков, но расстояние между ними оставляли прежним (r = const). В ходе опыта было установлено, что сила взаимодействия между зарядами прямо пропорциональна величинам зарядов, т.е. .

1. Заряды шариков оставляли неизменными (  ), но изменяли расстояние между ними. В ходе опыта было установлено, что сила взаимодействия между зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, т.е. .

Обобщая результаты опыта, Кулон сформулировал свой закон: сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна величинам этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

(3)

где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. В СИ он равен:

где =8.85·10^-12 Ф/м – электрическая постоянная.

Запись закона Кулона в векторной форме:

(4)

.

Рис. 6а 6б.

1.3. Электрическое поле и его характеристики

Электрическим полем называется особая форма существования материи, способная передавать электрическое взаимодействие.

Свойства поля

1. Поле не имеет границ, оно бесконечно.

1. Электрическое взаимодействие передается с конечной скоростью (в вакууме со скоростью света c).

2. Поле обладает энергией.

3. Поле обладает массой.

Рис. 7.