Дискретность электрического заряда. Электрон

Описание явления электрического тока.

Явление электрического тока.

Условие

Точечный положительный заряд q₁ создает электрическое поле. Относительная диэлектрическая проницаемость среды .

Задание

1. Рассчитать зависимость напряженности электрического поля в функции расстояния от заряда, приняв следующее его значение: 0,01 м; 0,02 м; 0,03 м; 0,04 м; 0,05 м; 0,06 м; 0,07 м; 0,08 м; 0,09 м; 0,1 м.

2. Выбрав масштабы напряженности электрического поля и расстояния от заряда, построить в прямоугольной системе координат зависимость напряженности электрического поля в функции расстояния от заряда.

3. Рассчитать зависимость потенциала электрического поля в функции расстояния от заряда, приняв следующее его значение: 0,01 м; 0,02 м; 0,03 м; 0,04 м; 0,05 м; 0,06 м; 0,07 м; 0,08 м; 0,09 м; 0,1 м.

4. Выбрав масштабы потенциала электрического поля и расстояния от заряда, построить в прямоугольной системе координат зависимость потенциала электрического поля в функции расстояния от заряда. Масштаб расстояния принять таким же, как в пункте 2.

5. Найти напряжение электрического поля между точками, находящимися на расстоянии от заряда: первая – 0,02 м, вторая – 0,08 м.

6. Рассчитать зависимость силы взаимодействия положительного точечного заряда q₁ с отрицательным точечным зарядом q₂ в функции расстояния между ними, приняв следующее его значение: 0,01 м; 0,02 м; 0,03 м; 0,04 м; 0,05 м; 0,06 м; 0,07 м; 0,08 м; 0,09 м; 0,1 м.

7. Выбрав масштабы силы взаимодействия и расстояния между зарядами, построить в прямоугольной системе координат зависимость силы взаимодействия в функции расстояния между зарядами.Масштаб расстояния принять таким же, как в пункте 2.

8. Изобразить качественно графически электрическое поле положительного точечного заряда q₁.

9. Изобразить качественно графически электрическое поле отрицательного точечного заряда q₂.

Варианты.

Творческое конструкторско-экспериментальное задание.

1. Спроектировать и изготовить устройство для демонстрации явления электризации физического тела и взаимодействия заряженных физических тел. Предлагается в качестве варианта выполнения задания использовать два легких металлических шарика, нить и пластину для подвеса шариков, стеклянную палочку, эбонитовую палочку, лоскут меха, лоскут шелка.

2. Исследовать явление электризации и взаимодействия заряженных тел.

Опытным путём легко установить, что при взаимодействии заряженных тел (или заряженных и незаряженных тел) их заряды могут изменяться.

Возьмём два электроскопа (электрометра) и один из них зарядим положительно, а другой оставим незаряженным (рис.4.1). Отметим показания стрелки заряженного электроскопа.

Рис. 4.1

Теперь соединим шарики обоих электроскопов металлическим проводником А, закреплённым на ручке В из диэлектрика (изолятора). Заряженные частицы между электроскопами перераспределятся таким образом, что заряд первого электроскопа уменьшится, а заряд второго увеличится (рис.4.2). Первый электроскоп частично разрядится, а второй зарядится.

Рис.4.2

Если электроскопы одинаковые, то можно сделать вывод, что начальный заряд разделился на две равные части.

Теперь разъединим электроскопы – они остаются заряженными и, дотронувшись пальцем до одного из них, разрядим его. Соединив снова заряженный электроскоп с незаряженным, мы увидим, что заряд вновь разделится на две равные части. Так можно продолжать и дальше, разделяя заряженные частицы между электроскопами на всё более мелкие части.

Учёный-физик Иоффе установил, что в природе существует частица, имеющая наименьший заряд, который далее уже не делится. Это частицу назвали электроном. За единицу заряда принят кулон (Кл). Значение заряда электрона составляет 1,6×10^–19 Кл. Масса электрона в 3700 раз меньше самой маленькой молекулы – молекулы водорода (Н₂) и составляет 9,1×10^–31 кг.

Пример 4.1 Тело заряжено отрицательно и заряд его составляет 6,4×10^–10 Кл. Сколько электронов приобрело тело?

Решение.

1. Составляем условие в основных единицах:

q = 6,4×10^–10 Кл

q_э = 1,6×10^–19 Кл

n – ?

2. Число электронов найдём, разделив общий отрицательный заряд тела на заряд одного электрона, то есть

.

3. Подставив значения зарядов, находим число электронов, которое приобрело тело:

,

то есть тело приобрело четыре миллиарда электронов.

Таблица 4.1

Sнечёт. – Sчёт. = –8.

Таблица 4.1а