Основным понятием электродинамики и электростатики является понятие электрического заряда. Еще в глубокой древности было известно, что янтарь, потёртый о шерсть приобретает свойство притягивать к себе лёгкие предметы (пушинки, соломинки и.т.д.) В последствии (конец ХVI века) было обнаружено, что не только янтарь, но и многие другие тела (фарфор, стекло, сургуч и. т. д.) способны после натирания притягивать лёгкие предметы. Это явление назвали электризацией, а тела, с которыми оно было связано, стали называть наэлектризованными (electron – по-гречески – янтарь). Сейчас мы говорим, что тела при этом приобретают электрические заряды.

Электрический заряд- это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные взаимодействия и определяющая интенсивность (величину сил) этих взаимодействий.

Заряд обозначается q или Q.

Опытным путём было установлено, что в природе существует два вида электрических зарядов: заряды подобные тем, которые возникают на стекле, потёртом о шёлк стали условно называть положительными, а заряды подобные тем, которые возникают на эбоните (янтаре), потёртом о шерсть стали условно называть отрицател ьными.

Установлено, что в природе существуют устойчивые элементарные частицы, которые имеют наименьший (элементарный) заряд.

e- элементарный заряд.

Такими частицами являются электроны и протоны, которые входят в состав атомов любых веществ.

При этом электрон имеет отрицательный, а протон положительный заряд. По абсолютной величине эти заряды равны и компенсируют друг друга.

Заряд не существует сам по себе, он всегда принадлежит какой‑ либо частице. Могут существовать частицы, не имеющие заряда, но не может существовать заряда без частицы.

Электризация тел

Зарядом могут обладать не только некоторые элементарные частицы и античастицы, но и любые макроскопические тела. В обычном состоянии атомы, молекулы и макроскопические тела, состоящие из них, являются электрически нейтральными (т.е. не имеют заряда) так как они содержат внутри себя равное количество элементарных зарядов противоположного знака (равное число электронов и протонов) заряды которых компенсируют друг друга.

Если это равенство нарушается, то полной компенсации элементарных зарядов разного знака не происходит и тело становится заряженным или говорят наэлектризованным.

Если в теле возникает избыток электронов по отношению к протонам, то тело приобретает отрицательный заряд, если недостаток, то положительный. При этом, заряд любого заряженного макроскопического тела всегда кратен элементарному электрическому заряду.

q = n e

Где: q ─ заряд макроскопического тела, n ─ целое число, e ─ величина элементарного заряда.

Электризацию тел (т.е. сообщение телу заряда) можно осуществить различными способами, простейший из которых это электризация соприкосновением. Для его осуществления надо взять два тела из разных веществ и привести их в плотное соприкосновение так, чтобы расстояние между ними было близкое к межатомному. При таком контакте будет происходить односторонний переход валентных электронов из вещества, в котором они связаны слабее с ядром своего атома, в вещество, где валентные электроны связаны сильнее с ядром своего атома. В результате такого одностороннего перехода в теле, откуда часть электронов ушла, возникает недостаток электронов по отношению к протонам, и оно зарядится положительно, а в теле, куда электроны перешли, возникнет их избыток по отношению к протонам и это тело зарядится отрицательно. Если теперь тела развести, то они по прежнему останутся заряженными, при этом их заряды обязательно будут равны по модулю и противоположны по знаку.

На практике чаще всего соприкасающиеся тела имеют шероховатые поверхности, и при их соприкосновении только в некоторых местах возникает плотный контакт, где возможен переход электронов из одного тела в другое. Чем меньше площадь плотного контакта, тем меньше электронов перейдет из одного тела в другое и тем меньший заряд будет у тел. Чтобы увеличить заряд соприкасающихся тел, надо увеличить площадь плотного контакта. Это можно сделать потерев тела друг о друга, в результате трения площадь плотного контакта становится больше это приводит к увеличению числа перешедших электронов, а следовательно и к увеличению заряда соприкасающихся тел. Трение в данном случае выполняет только вспомогательную роль, оно не является причиной электризации. При электризации может изменяться, только число электронов в телах, число же протонов всегда остается неизменным, так как они находятся внутри ядер и не имеют возможность свободно двигаться

Закон сохранения заряда.

Наиболее важным свойством электрического заряда является его способность сохраняться.

Опытным путем был установлен закон сохранения заряда, который заключается в следующем: в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов остается постоянной при любых процессах происходящих в этой системе (обмен зарядами между телами системы, механические процессы, тепловые процессы и.т.д.)

Система считается замкнутой, если тела (частицы) составляющие эту систему не обмениваются зарядами с внешними (не входящими в эту систему) телами.

Закон сохранения заряда является наиболее важным (фундаментальным) законом природы так же как законы сохранения энергии и импульса.

Из этого закона следует вывод, что нигде и никогда в природе не могут возникнуть или исчезнуть заряды одного знака. Появление (исчезновение) положительного заряда обязательно должно сопровождаться появлением (исчезновением) отрицательно заряда равного ему по модулю.

Этот факт наблюдается, например, при рождении заряженных элементарных частиц: рождение электрона, имеющего отрицательный элементарный заряд, обязательно сопровождается рождением позитрона, имеющего положительный элементарный заряд.

Таким образом, заряженные частицы рождаются всегда только парами с зарядами противоположного знака и исчезают, превращаясь в нейтральные, тоже только парами.

Этот же факт наблюдается при электризации тел путем соприкосновения: до соприкосновения двух нейтральных (не заряженных) тел алгебраическая сумма их зарядов равна нулю. После их соприкосновения, тела приобретают заряды противоположные по знаку и равные по модулю, в результате алгебраическая сумма их зарядов по-прежнему равна нулю