Вся материя во Вселенной по существу состоит из атомов . Атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. Протоны имеют положительный заряд, электроны — отрицательный, а нейтроны — нулевой. Атом содержит определенное количество электронов, протонов и нейтронов. Если количество электронов равно количеству протонов, то суммарный электрический заряд атома равен нулю. Такой атом электрически нейтрален. Если количество электронов превышает количество протонов, то атом имеет избыток электронов, что делает его отрицательно заряженным. Если количество электронов превышает количество протонов, то атом имеет избыток протонов, что делает его положительно заряженным.
Любой материал, по сути, состоит из атомов, поэтому, если атомы, составляющие объект в целом, имеют одинаковое количество электронов и протонов, то объект не имеет заряда или нейтрален. С другой стороны, если атомы, составляющие объект в целом, имеют больше электронов, чем протонов, то объект имеет отрицательный заряд. Аналогично, если атомы, составляющие объект в целом, имеют меньше электронов, чем протонов, то объект имеет положительный заряд.
Многие предметы, встречающиеся в повседневной жизни, по сути, электрически нейтральны. Однако эти предметы можно электрически зарядить. Превращение электрически нейтрального предмета в электрически заряженный может быть осуществлено посредством трения или индукции. В эксперименте по электрическому заряду мы объяснили, как превратить нейтральный предмет в электрически заряженный посредством трения с другим предметом. В эксперименте по зарядке предмета индукцией мы также обсудили процесс превращения нейтрального предмета в электрически заряженный посредством индукции. При методе трения предмет, который нужно электрически зарядить, соприкасается с другим предметом, тогда как при методе индукции предмет, который нужно электрически зарядить, не соприкасается, а просто приближается к другому электрически заряженному предмету.
Изначально нейтральный пластик становится электрически заряженным после трения о сухую шерсть или волосы. Доказательством электрического заряда пластика является отталкивание друг от друга двух пластиковых стержней, предварительно натертых сухой шерстью или волосами. Отталкивание происходит потому, что оба стержня имеют одинаковый заряд. Как объяснялось в разделе об электрическом заряде , согласно соглашению, основанному на предложении Бенджамина Франклина (1706-1790), электрический заряд пластика определяется как отрицательный. Пластик отрицательно заряжен, потому что общее число электронов в пластике больше, чем число протонов. Изначально пластик нейтрален, поэтому можно заключить, что избыток электронов, которым он обладает, поступает из сухой шерсти или волос. Электроны из шерсти или волос перемещаются к пластику во время трения между пластиком и шерстью или волосами. Шерсть изначально нейтральна, поэтому, когда ее электроны перемещаются к пластику, в шерсти не хватает электронов, и она имеет избыток протонов. Избыток протонов в шерсти приводит к тому, что шерсть становится положительно заряженной. В результате трения пластик приобретает отрицательный заряд, а мех — положительный.
Количество электронов, переходящих от меха к пластику, равно количеству электронов, теряемых пластиком. После трения пластик приобретает избыток электронов и становится отрицательно заряженным, в то время как волос теряет электроны и становится положительно заряженным. Суммарный заряд пластика равен числу электронов – числу протонов. Аналогично, суммарный заряд пера равен числу протонов – числу электронов. При трении заряд не теряется и не создаётся, происходит лишь перенос заряда. Пластик становится отрицательно заряженным, а перо – положительно заряженным. Таким образом, электрический заряд вечен.
Закон сохранения электрического заряда Утверждается, что в замкнутой системе электрический заряд не создаётся и не уничтожается, а только передаётся от одного объекта к другому. Когда один объект становится положительно заряженным, другой объект одновременно становится отрицательно заряженным, причём каждый объект имеет одинаковый суммарный заряд. Замкнутая система в приведённом выше утверждении иллюстрируется следующим образом. Например, когда пластик и мех трутся друг о друга, предполагается, что передача электрического заряда происходит только между пластиком и мехом. Таким образом, взаимодействуют только мех и пластик. В действительности вокруг нас есть воздух, поэтому воздух, конечно же, также участвует в процессе трения между пластиком и мехом. Если учесть и воздух, то закон сохранения заряда всё ещё применим к пластику, меху и воздуху. Если после трения пластик становится отрицательно заряженным, например, на 5, а мех — на 3, то окружающий воздух также становится отрицательно заряженным на 2. Таким образом, суммарный электрический заряд между этими тремя взаимодействующими объектами равен нулю. Если взаимодействуют только пластик и мех, то когда пластик приобретает отрицательный заряд в 5 раз, мех приобретает положительный заряд в 5 раз, поэтому суммарный электрический заряд пластика и меха равен нулю. Заряды 2, 3 или 5 — это лишь примеры. В действительности величина электрического заряда не так велика, а скорее кратна заряду электрона или протона. Пожалуйста, изучите эту тему. электрический заряд чтобы прояснить ваше понимание величины электрического заряда, которым обладает объект.
