Закон сохранения заряда

Электрические явления были известны человеку уже в древности. Мощным проявлением электричества является молния - разряд в атмосфере. Еще в античной Греции заметили, что после трения некоторые вещества обладают способностью притягивать легкие предметы. Это свойство назвали позже электризацией, от греческого слова «электрон» - янтарь.

Первые шаги в изучении электричества были сделаны Гильбертом. Он показал, что электрические и магнитные явления имеют много общего, но имеются и существенные различия. Электрические свойства присущи многим веществам. С помощью первого электроскопа, версора, он показал, что способность притягивать легкие тела присуща не только янтарю, но и алмазу, хрусталю, стеклу, сере и др. Он заметил, что пламя уничтожает электрические свойства тел, приобретенные при трении. В 1672 г. немецкий ученый Герике построил первую электрическую машину, представляющую собой большой шар из серы с железной осью, который при вращении можно было наэлектризовать ладонью руки. Немецкие ученые Клейст и Муменбрук изобрели лейденскую банку для накопления заряда. Опыты с электричеством вошли в моду, их проводили не только ученые в лабораториях, но и в домах и во дворцах. Людовик XV забавлялся, пропуская через цепь солдат разряд электричества.

В XVIII веке в России - Ломоносов и Рихман, в Америке - Франклин доказали, что атмосферное электричество и электризация при трении представляют собой одно и тоже явление.

Великие физики всего мира внесли свой вклад в понимание электрических явлений: Кулон, Ампер, Ом, Фарадей, Максвелл. Их именами названы основные единицы в курсе «Электричество и магнетизм».

Физические и химические свойства вещества, от атома до живой клетки, в значительной степени объясняются электрическими силами. Классическая теория электричества в законченном виде существовала уже сто лет назад. Эксперименты показывают, что в природе имеется элементарный заряд, меньше которого не существует - заряд электрона:

.

Единица измерения заряда в системе СИ - Кулон. Исторически заряд электрона выбран отрицательным, а заряд протона, равный по величине заряду электрона, имеет положительный знак.

Заряженные тела могут иметь заряд, равный только целому кратному элементарного заряда. В классической физике обычно считают, что заряд может иметь любую величину, пренебрегая фактом квантования.

Квантовый характер электромагнитных сил проявляется при расстояниях порядка 10^{-10 см, что в 100 раз меньше, чем размер атома. Взаимодействие заряженных частиц при таких расстояниях описывается квантовой электродинамикой. В научно-исследовательских институтах ядерной физики и физики высоких энергий сооружаются и работают ускорители заряженных частиц - электронов и протонов. Частицы высоких энергий взаимодействуют с ядрами мишени, причем, вплоть до самых малых достижимых расстояний между частицами, квантовая электродинамика согласуется с экспериментом. Это является большим успехом науки об электромагнитных явлениях.}

Франклин Бенджамин (1706 - 1790), американский физик и общественный деятель, родился в Бостоне. Образование получил самостоятельно. Предложил гипотезу об электрической природе молнии. В его работах впервые появляется понятие электрической материи. Он предположил, что стекло электризуется положительно. Франклин считал, что электрическая материя не создается при электризации, а только перераспределяется. Количество положительного электричества равно количеству отрицательного электричества.

Закон сохранения электрического заряда сформулировал, наряду с Франклином, Петербургский академик Франц Эпинус.

В замкнутой системе полный заряд (разность величин положительного и отрицательного зарядов) остается постоянным.

Эпинус Франц (1724 – 1802), физик, родился в Ростоке (Германия). Учился в Ростокском и Берлинском ун-тах. Работы посвящены изучению электрических и магнитных явлений, оптике. Разработал первую математическую теорию электричества и магнетизма. Высказал мысль, что электрические и магнитные силы обратно пропорциональны квадрату расстояния.