Электростатические явления

Если потереть тряпочкой эбонитовую или стеклянную палочки, то они приобретают свойство действовать с некоторой силой на бумажки, легкие металлические гильзы, струйки воды, и даже на подвешенный за середину массивный металлический стержень. Этим свойством, называемым электризацией, обладают оба соприкасающихся тела. Про наэлектризованные тела говорят, что они приобрели электрические заряды.

После соприкосновения наэлектризованного тела с другим телом, это тело начинает отталкиваться от него. Но, если, например, наэлектризованная эбонитовая палочка вначале притягивает к себе металлическую гильзу, то после прикосновения палочки к гильзе, последняя начинает отталкиваться от палочки. В то же время гильза, отталкиваясь от наэлектризованной эбонитовой палочки, может притягиваться к наэлектризованной стеклянной палочке.

Существенно, что взаимодействуют наэлектризованные предметы без непосредственного контакта, на расстоянии.

Возникает вопрос: какобъяснить тот факт, что тела не имевшие ранее электрических зарядов, в результате тесного контакта друг с другом эти заряды приобретают?

Разумно предположить, что заряды в систему этих тел, если система замкнута, не проникают извне и не рождаются в ней, а существуют в ней и лишь каким-то образом перераспределяются между телами. Частицами, которые переходят с одного тела на другое, могут быть электроны.

Если часть электронов из одного тела, например, при трении, перейдет на другое, тогда в первом теле суммарный положительный заряд окажется больше суммарного отрицательного заряда. Такое тело будет называться положительно заряженным. Соответственно, другое тело, с избыточным числом электронов, будет называться отрицательно заряженным.

Рассуждения, описывающие механизм электризации, позволяют предсказать закон сохранения электрического заряда: в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц должна оставаться постоянной: .

Множество самых разных экспериментов подтверждают, что это действительно так. В частности, при превращениях элементарных частиц, если образуются частицы с зарядом одного знака, обязательно рождаются частицы с зарядом другого знака так, что модули противоположных зарядов равны друг другу.

Также, исходя из наших представлений о механизме электризации, следует ожидать, что порции заряда, сообщаемые любому телу, или теряемые им, будут кратны заряду электрона.

Опыты Иоффе и Милликена подтверждают это и позволяют рассчитать численное значение этого заряда. Суть этих опытов заключается в следующем. Между двумя заряженными пластинами зависает маленькая частичка, также несущая электрический заряд. Если частичка под действием какого-то активного, например, ультрафиолетового излучения теряет часть своего заряда, то нарушается баланс сил, действующих на нее, и частица начинает двигаться в направлении отрицательной пластины.

Чтобы остановить частицу, следует увеличить электрическую силу, действующую на нее. Это можно сделать, подав дополнительный заряд на пластины.

Оказывается, что заряд пластин всегда следует менять на величину, кратную некоторой другой величине – минимальному электрическому заряду, модуль которого равен е = 1,6 ·10 ^-19 Кл.