"Физика", Андрюшечкин С.М.
Электрические силы действуют между заряженными телами и могут притягивать или отталкивать их. Заряд бывает положительным и отрицательным: тела с одинаковыми знаками отталкиваются, а с разными — притягиваются. В атомах есть электроны с отрицательным зарядом. При трении электроны могут переходить с одного тела на другое, поэтому одно тело получает избыток электронов, а другое — недостаток. Эти сведения помогают объяснить электризацию и взаимодействие тел.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Электрическая сила — сила, с которой заряженные тела действуют друг на друга. Она может вызывать притяжение или отталкивание. Это понятие нужно, чтобы описывать, как заряженные тела влияют друг на друга, даже если не соприкасаются.
Электрический заряд — характеристика тел и частиц, которая определяет их электрическое взаимодействие. Заряд бывает двух видов: положительный и отрицательный. По знаку заряда можно предсказать, будут ли два заряженных тела притягиваться или отталкиваться.
Положительный и отрицательный заряды — два вида электрического заряда, которые обозначают знаками «+» и «−». Одинаковые знаки отталкиваются, а разные притягиваются. Это правило позволяет сравнивать заряды тел по результату их взаимодействия.
Электрон — частица с отрицательным электрическим зарядом. Электроны входят в состав атомов. Понимание роли электронов помогает объяснить, откуда при электризации берётся заряд тела.
Чтобы обнаружить электрическое взаимодействие, тело натирают и подносят к лёгким предметам, например к маленьким кусочкам бумаги. Если они притягиваются, значит, после натирания тело стало наэлектризованным. Причина в том, что при контакте и трении заряды могут перераспределяться. Поэтому наблюдаемое движение лёгкого предмета служит признаком электрического взаимодействия.
При электризации трением одни электроны могут перейти с одного тела на другое. Электроны уже входят в состав вещества, поэтому в обычном опыте они не создаются заново, а перемещаются. Тело, отдавшее часть электронов, получает их недостаток; тело, принявшее электроны, — избыток. Так при одном процессе возникают два тела с противоположными знаками заряда.
Знак заряда связан с числом электронов в теле. Если электронов стало больше, чем соответствовало нейтральному состоянию, отрицательный заряд электронов преобладает. Если часть электронов ушла, остаётся избыток положительного заряда. Поэтому избыток электронов означает отрицательный заряд тела, а их недостаток — положительный.
Заряженные тела взаимодействуют в зависимости от знаков их зарядов: одинаковые знаки отталкиваются, разные — притягиваются. Например, два одинаково заряженных лёгких тела могут разойтись в стороны, а тела с противоположными зарядами — сблизиться. Такое поведение объясняется электрическими силами, действующими между зарядами. Оно позволяет определить, одинаковы или различны знаки зарядов, не видя их напрямую.
Нейтральное тело тоже содержит заряженные частицы: в нём есть и положительные, и отрицательные заряды. Нейтральность означает не отсутствие зарядов, а равенство их суммарных величин. При приближении заряженного тела заряды внутри нейтрального предмета могут немного перераспределиться, и ближайшая сторона будет притягиваться сильнее. Поэтому нейтральный лёгкий предмет способен притягиваться к наэлектризованному телу.
| Заряды тел | Что происходит | Пример |
|---|---|---|
| Положительный и положительный | Отталкивание | Два тела с положительным зарядом |
| Отрицательный и отрицательный | Отталкивание | Два тела с отрицательным зарядом |
| Положительный и отрицательный | Притяжение | Тела с противоположными зарядами |
Чтобы воспользоваться таблицей, сначала определите знаки зарядов обоих тел, а затем найдите соответствующую строку. Если знаки одинаковые, тела отталкиваются; если разные — притягиваются. Таблица описывает взаимодействие именно заряженных тел.
Нужно определить не величину, а возможные знаки зарядов. При отталкивании тела не могут иметь противоположные знаки, потому что разноимённые заряды притягиваются. Значит, их знаки совпадают, хотя по условию нельзя установить, положительные они или отрицательные.
Ответ: оба тела заряжены одноимённо: оба положительно или оба отрицательно.
Электрон несёт отрицательный заряд. Если тело получило дополнительные электроны, отрицательных зарядов в нём стало больше, чем в нейтральном состоянии. Поэтому суммарный заряд тела становится отрицательным.
Ответ: тело приобрело отрицательный заряд, потому что получило избыток электронов.
Проследим, что изменилось у каждого тела. Тело A отдало электроны, значит, в нём возник их недостаток и остался положительный заряд. Тело B получило электроны, поэтому в нём появился их избыток и отрицательный заряд. Теперь знаки противоположны, следовательно, тела притягиваются.
Ответ: тело A заряжено положительно, тело B — отрицательно; тела притягиваются.
Ошибка: считать, что при электризации появляются новые электроны. Так думают, потому что после трения тела получают заряды. Обычно происходит перенос уже имеющихся электронов с одного тела на другое. Проверьте себя: если одно тело получило электроны, другое должно было их потерять.
Ошибка: путать знаки электрона и протона. Можно ошибиться, если запомнить лишь то, что обе частицы заряжены. Электрон имеет отрицательный заряд, протон — положительный. Чтобы проверить себя, вспомните, какая частица добавилась или ушла, прежде чем определять знак тела.
Ошибка: думать, что любые заряженные тела притягиваются. Такое впечатление может возникнуть из-за примеров с разноимёнными зарядами. Но одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые притягиваются. Проверяйте знаки обоих тел, а не только наличие у них заряда.
Ошибка: считать, что в нейтральном теле нет зарядов. Нейтральность часто путают с отсутствием электрических частиц. На самом деле заряды есть, но их суммарный результат равен нулю. Проверьте рассуждение: нейтральное тело содержит заряженные частицы, однако положительные и отрицательные заряды уравновешены.
Для понимания электрических сил полезно знать, что вещество состоит из атомов, а атом содержит заряженные частицы. Это помогает объяснить, почему перемещение электронов меняет заряд тела. Позже эти представления понадобятся при изучении строения атома и электрического тока. Они также помогают разбираться в других электрических явлениях.
Почему после натирания некоторые тела начинают притягивать лёгкие предметы?
При трении часть электронов переходит с одного тела на другое, и тела приобретают электрические заряды. Заряженное тело может притягивать лёгкие предметы, в том числе нейтральные.
Какое взаимодействие называют электрическим?
Электрическим называют взаимодействие заряженных тел и частиц. Оно проявляется как притяжение или отталкивание.
Как узнать, положительно или отрицательно заряжено тело?
Сравнивают число электронов с тем, сколько их было в нейтральном состоянии. Избыток электронов означает отрицательный заряд, недостаток — положительный.
Почему при трении одно тело получает положительный заряд, а другое — отрицательный?
При трении электроны переходят с одного тела на другое, а новые электроны обычно не возникают. Тело, потерявшее электроны, становится положительным, а получившее их — отрицательным.
Может ли нейтральное тело содержать электрические заряды?
Да. В нейтральном теле есть заряженные частицы, но положительные и отрицательные заряды уравновешивают друг друга. Поэтому общий заряд тела равен нулю.
§ 27. Электрические силы. Электрон
