Теория электрических цепей / 1.1. Понятие об электрическом заряде
Что такое электрический заряд?
Ещё в древности заметили: если потереть стеклянную палочку о шёлк, она начинает притягивать лёгкие предметы — например, мелкие кусочки бумаги. При этом две такие наэлектризованные стеклянные палочки отталкиваются друг от друга. Аналогично, эбонитовая палочка, натёртая о мех, тоже притягивает бумажки, но отталкивает другую такую же эбонитовую палочку. В то же время стекло, заряженное о шёлк, и эбонит, заряженный о мех, наоборот — притягиваются.
Это поведение объяснили появлением невидимого свойства — электрического заряда. Поскольку тела вели себя по-разному, заряды разделили на два типа: те, что возникают на стекле, назвали положительными, а те, что появляются на эбоните — отрицательными. Основное правило взаимодействия простое: одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые — притягиваются. При этом незаряженные объекты притягиваются как к положительно, так и к отрицательно заряженным телам — за счёт явления электростатической индукции.
Позже стало ясно, что всё вещество состоит из атомов. Каждый атом содержит положительно заряженное ядро и движущиеся вокруг него отрицательно заряженные электроны. В нейтральном состоянии суммарный заряд атома равен нулю: положительный заряд ядра в точности компенсируется отрицательным зарядом всех электронов.
Когда тело теряют электроны (например, при трении стекла о шёлк), оно приобретает положительный заряд. Если же, наоборот, получает избыток электронов (как эбонит при трении о мех), оно становится отрицательно заряженным. Таким образом, электризация — это не создание заряда, а перераспределение уже существующих частиц.
Электрон несёт самый малый по модулю электрический заряд, известный в природе. За единицу заряда в международной системе принято значение, равное заряду 6,29 × 10¹⁸ электронов. Эта величина называется кулоном (обозначается Кл) — в честь Шарля Огюстена Кулона (1733–1806), французского физика и инженера, одного из основоположников электростатики.
Кулон — довольно крупная единица. Для сравнения: заряд одного электрона составляет всего около 1,6 × 10⁻¹⁹ Кл.
Все физические величины — длина, масса, время, сила тока, напряжение, сопротивление, мощность и другие — объединены в единую Международную систему единиц, известную как СИ (от французского Système International). В рамках этой системы кулон является производной единицей, строго связанной с основными: метром, килограммом, секундой и ампером. В частности, 1 кулон равен заряду, проходящему через проводник при силе тока 1 ампер за 1 секунду.
Таким образом, электрический заряд — фундаментальное свойство материи, лежащее в основе всех электромагнитных явлений.