Электричество

Электрические заряды

Причина появления заряда.

Физические тела состоят из атомов. В состав атомов входят положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные частицы – нейтроны. Протоны и нейтроны входят в состав атомных ядер, электроны образуют электронную оболочку атомов. Величины зарядов протона и электрона равны по значению, но противоположны по знаку. Заряд протона и заряд электрона называется элементарным и обозначается буквой e.

$$e = 1,602177\times10^{–19}\;\mathit{Кл}$$

В атоме протоны и нейтроны сидят прочно на своих местах, а электроны могут покидать атом. Атом может и приобрести лишний электрон. В электрически нейтральном атоме (не имеет электрического заряда) число протонов и электронов равны. Если электроны покидают атом, то атом приобретает положительный электрический заряд. Если атом приобретает лишние электроны, то атом заряжается отрицательно.

Например, в атоме кислорода содержится 8 протонов и 8 электронов.

Суммарный электрический заряд атома кислорода равен \(q=8\times1,6\times10^{-19} + 8\times(-1,6\times10^{-19}) = 0\;\mathit{Кл}\).

Если атом кислорода потеряет пару электронов, то заряд атома станет равен \(q=8\times1,6\times10^{-19} + 6\times(-1,6\times10^{-19}) = 3,2\times10^{-19}\;\mathit{Кл}\). Атом приобрёл положительный заряд равный 2e.

Если атом кислорода приобретёт пару электронов, то заряд атома станет \(q=8\times1,6\times10^{-19} + 10\times(-1,6\times10^{-19}) = -3,2\times10^{-19}\;\mathit{Кл}\). Атом зарядился отрицательно и приобрёл заряд, равный -2e.

Атом кислорода

Из этого следует, что электрический заряд тела не может принимать произвольные значения, а квантуется, принимая значения, кратные e. То есть, Q=ne, где n - некоторое целое число от -∞ до +∞.

Если тело имеет положительный заряд, это значит, что имеет недостаток электронов. Если тело имеет отрицательный заряд, это значит, что тело получило избыток электронов.

Электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой тела, например, как масса тела, но может меняться по величине, менять знак с «+» на «-» и обратно на «+».

Завиток