Теорія 2.

Теорія 2. Два роди електричних зарядів. Взаємодія заряджених тіл.

Щоб зрозуміти, як виникає електричний заряд, згадаємо будову будь-якої речовини. Із чого вона складається? (Відповідь: з молекул, атомів.) Але молекули й атоми у звичайному стані не мають електричного заряду.

Наприкінці XIX ст. англійський фізик Дж. Томсон внаслідок своїх дослідів виявив, що до складу атома будь-якого хімічного елемента входять негативно заряджені частинки. їх назвали електронами, таким чином, електрон – елементарна частинка, яка вже із самого початку має електричний заряд.

Потрібно було з'ясувати, чи є електрон найменшою зарядженою частинкою в природі, тобто чи існує межа подільності електричного заряду? Звернемося до досліду.

№1. Заряджений електроскоп з'єднуємо з незарядженим за допомогою металевого стрижня на ізольованій ручці. Частина заряду перейшла з першої кулі на другу: смужки другого електроскопа розійшлися на деякий кут, а в першого електроскопа початковий кут розходження смужок зменшився й став дорівнювати куту розходження смужок на другому електроскопі, тобто кут розходження смужок першого електроскопа зменшився вдвічі.

Висновок: початковий заряд розділився навпіл.

№2. Розряджаємо другий електроскоп рукою та знову з'єднуємо його з першим. Заряд, що залишився, знову розділиться на дві рівні частини. Таким чином, на першій кулі залишиться  1/4 частина початкового заряду.

Запитання до класу

• Що відбудеться, якщо кулю електроскопа з'єднати з тілом більшого об'єму?

Якщо діяти так далі, можна одержати 1/8, 1/16 частину початкового заряду. Щоб одержати дуже маленький заряд, потрібно надавати його не великим кулям, а маленьким крапелькам рідини або крупинкам металу. На початку XX ст. такі досліди ставили американський учений Р. Міллікен, радянський фізик А. Йоффе. В усіх, дослідах розділити заряд більш за певне граничне значення не вдавалося.

Висновок: електричний заряд має межу подільності. Частинку, яка має найменший заряд, і називають електроном.

За одиницю електричного заряду прийнятий один кулон (1 Кл). Заряд електрона дорівнює q = -1,6x10-19Кл.

 Маса електрона в 3700 разів менша за масу молекули Гідрогену й у 5Х1022  разів менша за масу крильця мухи.

Як же розташовані електрони в атомі? На початку XX ст. досліди англійського фізика Е. Резерфорда дозволили дати відповідь на це питання.

Іон - заряджена частинка, на яку перетворюється атом, втративши (приєднавши) один або кілька електронів.

Ми називаємо тіло електрично нейтральним не тому, що воно не має електрично заряджених частинок, а тому, що повний заряд цього тіла дорівнює нулю, тобто заряди обох знаків містяться в тілі в рівній кількості. Якщо сухою рукою провести по шерсті кота, то частина електронів атомів шерсті перейде на руку, внаслідок чого рука зарядиться негативно, а шерсть - позитивно. Між рукою та шерстю можуть навіть проскочити видимі іскорки.

Електричний заряд не створюється й не зникає, а передається від тіла до тіла або переміщується всередині даного тіла (закон збереження електричного заряду, вперше був сформульований Б. Франкліном у 1747 р.).

ДОСЛІД ЙОФФЕ-МІЛЛІКЕНА ВІДКРИТТЯ ЗАРЯДУ ЕЛЕКТРОНА

Основна ідея експерименту базується на властивості подільності електричного заряду.

МЕТА ДОСЛІДУ:  Перевірити теорію про існування частинки, що є носієм найменшого неподільного заряду.

ОБЛАДНАННЯ: Дві горизонтальні електрично заряджені пластини, краплини води, які розпилювались між цими пластинами з допомогою пульверизатора, вимірювальні прилади.

РЕЗУЛЬТАТ ЕКСПЕРИМЕНТУ: Електричний заряд має зернисту структуру і складається з цілого числа неподільних найменших зарядів - електронів. Якщо тіло має негативний заряд, то це означає, що нейтральному тілу передали деяку надлишкову кількість електронів, якщо ж тіло має позитивний заряд, то це означає, що у нього забрали певне ціле число електронів. Електричний заряд електрона неподільний. В подальшому експерименти А.Ф. Йоффе і Р. Міллікена вдосконалювались шляхом зменшення випадкових і систематичних похибок та використання вимірювальних приладів з більшим класом точності. Сама частинка, електрон, була відкрита Дж. Дж. Томсоном у 1897 році. Назва походить від грецького electron – янтар (бурштин) і запропонована Дж. Стоні у 1981 році.