Что такое заряд?

Первый закон электростатики гласит: одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Так что такое заряд? Вспомним, что заряд, образующийся на стекле, потертом о шелк называется положительным, а заряд, возникшей на сургуче, потертом о фланель – отрицательным. Но, мы привыкли к тому, что трением электризуют только диэлектрики. Считается, что проводники вообще нельзя наэлектризовать. Выяснилось, что если проводник хорошо изолировать, то его можно зарядить электричеством.

Первый закон электростатики гласит: одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Так что такое заряд?

Но, обязательно ли тереть тела друг о друга? И главное, в чем причина электризации? Для ответа на эти вопросы можно обойтись простым опытом.

Возьмите два латунных диска, насаженные на ручки из изолирующего материала. К одному из них приклейте кружок из фланели или шелка, равный диаметру диска, к другому – такой же кружочек из плексигласа. Незаряженные диски наложите один на другой и потрите их друг о друга, поворачивая в противоположные стороны. Поднесите первый диск на расстояние 1–2 см к стержню электроскопа и заметьте, насколько отклонились лепестки. Приблизив второй диск к электроскопу, угол расхождения лепестков будет тот же, что и в предыдущем случае.

Затем, поднесите диски, не соприкасаясь, близко друг к другу и приблизьте их к стержню электроскопа. Если листочки электроскопа отклоняться не будут, значит, заряды дисков противоположны и их действия компенсировались.

Этот факт позволил сформулировать следующее утверждение: если два разнородных тела сначала соприкасались, а затем были удалены друг от друга, то каждое из них приобретает равный по величине, но противоположный по знаку заряд.

Таким образом, электризация трением объясняется появлением зарядов при контакте разнородных тел. При этом трение обеспечивает тесный контакт между соприкасающимися телами.

Первый же количественный закон электростатики был открыт в 1785 году Кулоном. Он нашел, что сила взаимодействия между точечными зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Для подтверждения этого закона можно воспользоваться идеей Кавендиша: действие всех зарядов, расположенных на сфере, на любой заряд внутри сферы будет взаимно скомпенсировано только в том случае, если сила взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния между взаимодействующими зарядами.

Основываясь на идее Кавендиша, можно провести следующий опыт. Заряженный металлический шарик на изолирующей ручке вставляется внутрь незаряженной металлической сферы и касается ее внутренней поверхности. Заряды с шарика перейдут на сферу, и шарик окажется незаряженным. Понятно, если закон обратного квадрата не действует, то на вынутом шарике окажется некоторый заряд. Его можно обнаружить при помощи электроскопа.

Максвелл проделал опыт с большой точностью и получил, что двойка в законе Кулона имеет погрешность не более чем ± 1/2160.

Первым практическим применением знаний по электростатике был, пожалуй, громоотвод. Известно, что между острием и заряженным телом хорошо проскакивает искра – это и использовали, чтобы защитить дома от ударов молнии.

Инструменты