Электрический заряд: что это такое, его свойства и единицы измерения

Электрический заряд. Закон Кулона

Многие из окружающих нас физических явлений, происходящих в природе, не находят объяснения в законах механики, термодинамики и молекулярно-кинетической теории. Такие явления основываются на влиянии сил, действующих между телами на расстоянии и независимых от масс взаимодействующих тел, что сразу отрицает их возможную гравитационную природу. Данные силы называются электромагнитными.

Еще древние греки имели некоторое представление об электромагнитных силах. Однако только в конце XVIII века началось систематическое, количественное изучение физических явлений, связанных с электромагнитным взаимодействием тел.

Благодаря кропотливому труду большого количества ученых в XIX веке было завершено создание абсолютно новой стройной науки, занимающейся изучением магнитных и электрических явлений. Так один из важнейших разделов физики, получил название электродинамики.

Создаваемые электрическими зарядами и токами электрические и магнитные поля стали ее основными объектами изучения.

Электрическое поле

Понятие заряда в электродинамике играет ту же роль, что и гравитационная масса в механике Ньютона. Оно входит в фундамент раздела и является для него первичным.

Электрический заряд представляет собой физическую величину, которая характеризует свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.

Буквами q или Q в электродинамике обычно обозначают электрический заряд.

В комплексе все известные экспериментально доказанные факты дают нам возможность сделать следующие выводы:

Существует два рода электрических зарядов. Это, условно названные, положительные и отрицательные заряды.

Заряды могут переходить (к примеру, при непосредственном контакте) между телами. Электрический заряд, в отличие от массы тела, не является его неотъемлемой характеристикой. Одно конкретное тело в различных условиях может принимать разное значение заряда.

Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. В данном факте проявляется очередное принципиальное различие электромагнитных и гравитационных сил. Гравитационные силы всегда представляют собой силы притяжения.

Закон сохранения электрического заряда является одним из фундаментальных законов природы.

В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел неизменна:

q 1 + q 2 + q 3 + . . . + q n = c o n s t.

Закон сохранения электрического заряда утверждает, что в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака.

С точки зрения современной науки, носителями зарядов являются элементарные частицы. Любой обычный объект состоит из атомов. В их состав входят несущие положительный заряд протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные частицы – нейтроны. Протоны и нейтроны являются составной частью атомных ядер, электроны же образуют электронную оболочку атомов. По модулю электрические заряды протона и электрона эквивалентны и равняются значению элементарного заряда e .

В нейтральном атоме количество электронов в оболочке и протонов в ядре одинаково. Число любых из списка приведенных частиц называется атомным номером.

Подобный атом имеет возможность как потерять, так и приобрести один или несколько электронов. Когда такое происходит, нейтральный атом становится положительно или отрицательно заряженным ионом.

Заряд может переходить от одного тела к другому лишь порциями, в которых содержится целое число элементарных зарядов. Выходит, что электрический заряд тела является дискретной величиной:

q = ± n e ( n = 0 , 1 , 2 , . . . ).

Физические величины, имеющие возможность принимать исключительно дискретный ряд значений, называются квантованными.

Элементарный заряд e представляет собой квант, то есть наименьшую возможную порцию электрического заряда.

Несколько выбивается из всего вышесказанного факт существования в современной физике элементарных частиц так называемых кварков – частиц с дробным зарядом ± 1 3 e и ± 2 3 e .

Однако наблюдать кварки в свободном состоянии ученым так и не довелось.

Для обнаружения и измерения электрических зарядов в лабораторных условиях обычно используют электрометр – прибор, состоящий из металлического стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси (рис. 1 . 1 . 1 ).

Стержень со стрелкой изолирован от металлического корпуса. Соприкасаясь со стержнем электрометра, заряженное тело провоцирует распределение по стержню и стрелке электрических зарядов одного знака. Воздействие сил электрического отталкивания становится причиной отклонения стрелки на некоторый угол, по которому можно определить заряд, переданный стержню электрометра.

Рисунок 1 . 1 . 1 . Перенос заряда с заряженного тела на электрометр.

Электрометр – достаточно грубый прибор. Его чувствительность не позволяет исследовать силы взаимодействия зарядов. В 1785 году был впервые открыт закон взаимодействия неподвижных зарядов. Первооткрывателем стал французский физик Ш. Кулон. В своих опытах он измерял силы притяжения и отталкивания заряженных шариков с помощью сконструированного им прибора для измерения электрического заряда – крутильных весов (рис. 1 . 1 . 2 ), обладающих крайне высокой чувствительностью. Коромысло весов поворачивалось на 1 ° под действием силы приблизительной 10 – 9 Н .

Идея измерений основывалась на догадке физика о том, что при контакте заряженного шарика с таким же незаряженным, имеющийся заряд первого разделится на равные части между телами. Так был получен способ изменять заряд шарика в два или более раз.

Кулон в своих опытах измерял взаимодействие между шариками, размеры которых значительно уступали разделяющему их расстоянию, из-за чего ими можно было пренебречь. Подобные заряженные тела принято называть точечными зарядами.

Рисунок 1 . 1 . 2 . Прибор Кулона.

Рисунок 1 . 1 . 3 . Силы взаимодействия одноименных и разноименных зарядов.

Основываясь на множестве опытов, Кулон установил следующий закон:

Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними: F = k q 1 · q 2 r 2 .

Силы взаимодействия являются силами отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках (рис. 1 . 1 . 3 ), а также подчиняются третьему закону Ньютона:
F 1 → = – F 2 → .

Кулоновским или же электростатическим взаимодействием называют воздействие друг на друга неподвижных электрических зарядов.

Раздел электродинамики, посвященный изучению кулоновского взаимодействия, называется электростатикой.

Закон Кулона может быть применим по отношению к точечным заряженным телам. На практике, он в полной мере выполняется в том случае, если размерами заряженных тел можно пренебречь из-за значительно превышающего их расстояния между объектами взаимодействия.

Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона зависим от выбора системы единиц.

В Международной системе С И единицу измерения электрического заряда представляет кулон ( К л ) .

Кулон – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А . Единица силы тока (ампер) в С И является наряду с единицами длины, времени и массы основной единицей измерения.

Коэффициент k в системе С И в большинстве случаев записывается в виде следующего выражения:

В котором ε 0 = 8 , 85 · 10 – 12 К л 2 Н · м 2 является электрической постоянной.

В системе С И элементарный заряд e равняется:

e = 1 , 602177 · 10 – 19 К л ≈ 1 , 6 · 10 – 19 К л .

Опираясь на опыт, можно сказать, что силы кулоновского взаимодействия подчиняются принципу суперпозиции.

Если заряженное тело взаимодействует одновременно с несколькими заряженными телами, то результирующая сила, действующая на данное тело, равна векторной сумме сил, действующих на это тело со стороны всех других заряженных тел.

Принцип суперпозиции

На рисунке 1 . 1 . 4 на примере электростатического взаимодействия трёх заряженных тел поясняется принцип суперпозиции.

Рисунок 1 . 1 . 4 . Принцип суперпозиции электростатических сил F → = F 21 → + F 31 → ; F 2 → = F 12 → + F 32 → ; F 3 → = F 13 → + F 23 → .

Рисунок 1 . 1 . 5 . Модель взаимодействия точечных зарядов.

Несмотря на то, что принцип суперпозиции является фундаментальным законом природы, его использование требует некоторой осторожности, когда он применяется по отношению к взаимодействию заряженных тел конечных размеров. Примером таковых могут послужить два проводящих заряженных шара 1 и 2 . Если к подобной системе, состоящей из двух обладающих зарядом шаров поднести еще один заряженный шар, то взаимодействие между 1 и 2 претерпит изменения по причине перераспределения зарядов.

Принцип суперпозиции предполагает, что силы электростатического взаимодействия между двумя любыми телами не зависят от наличия других обладающих зарядом тел, при условии, что распределение зарядов фиксировано (задано).

Электрический заряд. Электроскоп

Содержание

В начале XX века английский физик Джозеф Джон Томсон делает важное для мира науки открытие: находит в экспериментах с катодными лучами элементарную частицу атома — электрон. Учитывая свойства данной частицы, было логично сразу предположить, что именно электрон является носителем элементарного, то есть более не делимого, заряда. Оставалось одно: измерить заряд количественно.

Во время наших исследований электростатических явлений нам нередко приходилось прибегать к использованию термина «заряд». Заряды, как мы говорили, скапливаются на поверхности, перераспределяются, перемещаются, вроде как притягиваются или отталкиваются — вот и выходит, что заряд, а не что-либо еще, является причиной каждого электрического явления.

Только… что-то не то. Мы охватили огромное количество вопросов за последние несколько уроков, частично включая даже теорию возникновения материи, однако при этом так и не наметили на пути остановку, где бы заряд выходил на первый план.

Именно заряд, не следствия из его свойств вроде статического электричества. Раз заряд — причина, почему вообще изучение электричества имеет место быть, нам стоит сделать последний рывок перед тем, как статика превратится в динамику. Сегодня мы побываем в экспериментальной лаборатории человека, который получил Нобелевскую премию в 1923 году за капельку масла, наконец перейдем к формулам и тем самым ответим на финальный и, пожалуй, наиболее важный вопрос введения в электрические процессы: что же такое заряд?

Опыт Милликена

Раз в составе атома есть мобильные частицы, способные взаимодействовать с себе подобными частицами внутри прочих атомов, они, вероятнее всего, являются базисом электрических процессов, если последние рассматривать на атомном уровне. Следовательно, частицы эти обладают неким свойством, что позволяют им при взаимодействии и перераспределении «переносить» вместе с собой электричество — можно грубо сказать, что электричество как бы в них «вшито».

⚡ Второе предположение представим в виде цепочки размышлений:

• электричество — нечто вроде свойства субатомных частиц;
• внутри атома находятся два разных вида чем-то похожих друг на друга по «электрическим свойствам» частиц — протоны и электроны;
• частицы эти по свойствам взаимно исключаются, так как обычно атом находится в состоянии покоя;
• электроны мобильнее протонов, ведь протоны сконцентрированы в ядре;
• тогда если измерить количество «электрического свойства» для индивидуального электрона, аналогичное будет работать и для протона.

Попробуем же посчитать это количество. Пусть снизу у нас имеется тело с переизбытком электронов, а сверху тело с недостатком электронов. Если тела объединить в единую систему, они создадут зону взаимного притяжения — атомы с переизбытком электронов будут стремиться «скинуть» лишнее в сторону, где преобладает недостаток.

Это создает своего рода кинетический поток, поэтому помещенное между данными телами иное тело также начнет двигаться, от переизбытка к недостатку. Тело, правда, нужно маленькое, чтобы оно, во-первых, двигалось, а, во-вторых, плотное, дабы не создавало лишних проблем с подсчетом массы.

Капельки масла — что может быть лучше. На капельку, падающую в обычных условиях, действует две силы — сила гравитации $mvec$ и сила сопротивления среды $F_<С>$. Движение при этом под действием силы гравитации происходит вниз. С помощью специального устройства можно зафиксировать предельную скорость падения, когда сила сопротивления сравнивается с гравитационной.

Равнодействующая сил в таком случае равна нулю, и тело, как следствие, падает равномерно, не в ускоренном состоянии. Это позволит рассчитать вес и массу.

Когда капелька начинает движение под действием электрической силы, интересно, что направление движения меняется: электрическая сила в нашем эксперименте превосходит гравитационную и аэродинамическую. Можно также дождаться нуля равнодействующей, за счет этого определить предельную скорость подъема, что позволит нам в свою очередь вычислить, сколько электрической силы действует на капельку.

Электрическая сила отличается по своему «нутру» от механических сил: к примеру, и гравитационная сила, и электрическая обе действуют на объект без прямого контакта, условно на расстоянии, однако при этом электрическая сила явно действует не на массу, а как раз обуславливается количеством в теле «электрического свойства». Чем больше количество «электрического свойства», тем больше электрическая сила, — по аналогии, чем больше масса, тем быстрее тело притягивается к Земле.

В общей сложности, «электрическое свойство» — такая же фундаментальная единица, как и масса. Простой итог: «электрическое свойство» субатомных частиц было принято наречь электрическом зарядом.

Милликен, измеряя показатели электрической силы для множества масляных капель в описанном нами выше эксперименте, увидел потрясающую закономерность. Численное значение заряда капелек все время выходило кратным одному и тому же числу. Это полностью вписывалось в понимание на тот момент атомного строения вещества: в капельке ну никак не может быть $4.54$ электрона — их либо $4$, либо $5$.

Примерно число по расчетам было следующее:

Определение электрического заряда

Милликену подобным элегантным опытом удалось приблизительно подсчитать, каким количеством заряда обладает один электрон. Заодно продемонстрировать, что «электрическое свойство», то есть заряд — реальная физическая величина и абсолютно конкретное явление.

Перейдем от абстракций к определениям:

Электрический заряд — фундаментальная величина, определяющая способность частицы вступать в электрические взаимодействия.

Повторимся, что заряд отдаленно напоминает массу — его наличие в природе так же фундаментально, и именно поэтому это слово и было использовано нами в определении выше. Заряд просто существует, являясь свойством субатомных частиц. Его источник — частички, протоны и нейтроны, которые его «переносят».

Элементарное значение заряда, более не делимое, мы с вами уже вывели. Давайте еще раз его запишем, чуть точнее, и дадим ему единицу измерения:

Элементарное значение заряда $e$ равняется $1,602 176 634cdot10^<−19>$. Заряд измеряется в кулонах — $Кл$.

В кулонах — в честь французского физика Шарля Кулона, что подарил миру науки один безумно важный закон взаимодействия зарядов. Его нам еще предстоит изучить. Пока что нам бы разобраться с зарядом в общем, а о том, как они меж собой взаимодействуют, хорошо говорить, когда определены основы.

На заметку. В типовых задачах, конечно, использование точного значения осложняет решение, поэтому обычно его округляют до записанного выше $1.6cdot10^<-19>,Кл$.

Заряд: протон, нейтрон, электрон

Протон	Электрон	Нейтрон
e	-e

Впрочем, ничего нового, всего лишь иными словами. Несмотря на то, что преимущественно электрон сидит во главе электрического стола и обуславливает своим числом общий заряд тела, аналогичный заряд, с количественной точки зрения, присутствует и у протона, положительной частицы. Ровно сколько элементарного заряда переносит один электрон, ровно столько же — протон. С противоположным знаком. Нейтрон, как мы помним, зарядом не обладает. Его задача — «образовывать» массу атома. Поэтому его заряд принимают за ноль. Ну, о том, что разноименные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются, думаем, говорить вновь не нужно.

Однако кое-что поясним. Когда произносят слово «заряд», обычно имеют в виду заряд тела, никак не частиц. Набить атом лишними протонами или изъять их — задача чрезмерно трудоемкая, поэтому не забывайте, что положительный заряд тела чаще всего образуется за счет недостатка электронов: когда протонов в атоме становится больше электронов, общий заряд смещается в положительную сторону.

С переизбытком электронов то же самое. В обычном атоме количество протонов и электронов совпадает, и стоит электронам изменить свое количество, меняется заряд атома. Как следствие — всего тела.

Устройство для определения заряда — электроскоп

Простейшее устройство, с помощью которого можно обнаружить наличие заряда, называется электроскоп. В стеклянный сосуд, с предварительно откачанным воздухом, помещают металлический стержень — он выполняет роль проводника электричества. На концах стержня снизу подвешиваются тонкие листочки фольги.

Если прикоснуться к концу стержня сверху заряженным предметом, электроны, от стержня до листочков, начнут перераспределяться.

Подумайте, а каким образом перераспределяются электроны? Зачем нужен проводник? Что произойдет с листочками, когда к ним прикоснуться заряженным предметом?

Свойства электрического заряда

Свойства зарядов не ограничиваются наличием разнородности в характере взаимодействия. И тем, что разнородное притягивается. Даже по этим двум положениям очевидно, что заряд — прямое следствие электронной структуры атома, поэтому ряд прочих свойств так же обуславливается фактом, что внутри атома располагается фиксированное количество электронов и протонов. На основе этого мы можем, как минимум, выделить еще три свойства-следствия.

— исчисляемость заряда;
— сложение заряда;
— закон сохранения заряда.

Заряд складывается и вычитается

Заряды по своей природе похожи на слагаемые в математике, и все благодаря исчисляемости электронов. Дабы это проиллюстрировать, представим атом, к которому присоединилось два лишних электрона.

Вместе с собой они принесли «двойную порцию» отрицательного элементарного заряда. Для наглядности вновь обратимся к углероду, под порядковым номером 6. Следовательно, атом углерода содержит 6 протонов и столько же электронов. Пусть два электрона присоединились к углероду, что изменило его состав частиц до 8 электронов и 6 протонов.

Общий заряд атома до присоединения: $-6e+6e=0$.

Заряд после присоединения: $-6e+6e-2e=-2e$.

Правда… тело состоит из огромного количества атомов, и выражать его суммарный заряд суммой элементарных зарядов — труд титанический. Вспомним, что заряд одного электрона выражается значением $-0.00000000000000000016,Кл$. Поэтому обычно дается заряд для всего тела и обозначается отдельной литерой $q$. Однако алгебраического подхода к суммированию заряда это не меняет.

Так что можно записать следующую формулу в общем для системы тел:

где $Q_<общ>$ — общий заряд системы, $q_n$ — значение заряда тела, $n$ — количество тел в системе.

Заряд сохраняется

Электроны из ниоткуда не возникают и никуда бесследно не исчезают. Звучит знакомо, согласитесь? Вот почему, говоря о распределении заряда в замкнутой системе, упоминают закон сохранения заряда. Заряд переходит от одного тела к другому и сохраняется, подобно энергии. Безусловно, если систему разомкнуть, к примеру, от вакуума перейти к наличию в среде воздуха, электроны могут присоединяться к атомам элементов, содержащихся в воздухе, или «умыкнуть» парочку электронов. После кто-то откроет окно, воздушные массы придут в движение и электроны, некогда входящие в состав заряда системы, улетят путешествовать дальше. Тем не менее, заряд не исчез. Всего лишь передислоцировался.

Выразить данное свойство формулой можно так:

Закон сохранения электрического заряда. Алгебраическая сумма зарядов замкнутой системы остается постоянной величиной.

Заряд исчисляется

Один электрон обладает зарядом примерно величиной в $-0.00000000000000000016,Кл$. Тогда, в $1,Кл$ заряда содержится где-то квинтиллион электронов. Вернее, $6.28cdot10^<18>$ электронов. Сообщает нам это о том, что заряд всегда поддается исчислению с точки зрения элементарных частиц. Скажем, если некое тело обладает зарядом $q$, то связь его с количеством электронов и протонов может быть выражена следующим образом:

где $q$ — заряд тела, $e$ — постоянная элементарного заряда, $n_2$ — количество протонов в теле, $n_1$ — количество электронов.

Поскольку протоны располагаются в ядре и редко имеют отношение к общему заряду тела, формулу можно упростить, оставив в ней только компоненту с количеством электронов. Все-таки электронный дисбаланс в подавляющем большинстве случаев приводит к тому, что тело обладает неким показателем заряда.

Отсюда имеем следующее:

где $q$ — заряд тела, $e$ — постоянная элементарного заряда, $n_E$ — показатель электронного дисбаланса (значение переизбытка или недостатка электронов).

Итоги раздела

Где-то было сложно, где-то было много, но вы справились и полностью завершили раздел введения в электрические процессы. Теперь вы отличаете трибоэлектричество от пироэлектричества, умеете показывать фокусы с турмалином, владеете необычными терминами вроде «валентность» и знаете, что такое заряд. Ни много ни мало, но это отличная база, чтобы следовать дальше.

Пока что электричество для нас — это сосредоточение заряда. Его движение практически не описывалось, в особенности на длинные дистанции. Однако самые восхитительные вещи, должны вам доложить, все же происходят, когда заряд путешествует не локально от тела к телу, а охватывает огромные расстояния. Например, от вашей розетки до электростанции. Как «накопить» столь существенный заряд? Как заставить электроны перемещаться на дистанции в сотни километров? Перемещаются ли электроны вовсе?

Ответы на эти и многие другие вопросы вас удивят. И их мы охватим уже в следующем разделе.

А сейчас — «повторение — мать учения». Приглашаем пройти тестирование по разделу, закрепить изученное, а также ознакомиться с рубрикой «Занимательное дополнение» и приоткрыть завесу тайны над одним из самых загадочных электростатических явлений природы — молнией.

Электрический заряд и его свойства. Закон сохранения электрического заряда. Электрический заряд и его свойства.

Электрический заряд q – это физическая величина, которая характеризует свойство тел или частиц вступать в электромагнитные взаимодействия и определяет значения сил и энергий при таких взаимодействиях. Ему присущи следующие фундаментальные свойства:

1) электрический заряд существует в двух видах: отрицательные и положительные заряды;

2) Электрический заряд дискретен;

3) алгебраическая сумма электрических зарядов замкнутой системы остается постоянной (закон сохранения электрического заряда);

или ,

4) электрический заряд – величина релятивистки инвариантная, т.е. не зависит от системы отсчета, а значит, не зависит от того, движется заряд или покоится.

Закон сохранения электрического заряда.

Закон сохранения электрического заряда утверждает: электрические заряды не возникают и не исчезают, они могут быть лишь переданы от одного тела другому или перемещены внутри данного тела. Это фундаментальный закон природы, экспериментально подтвержденный в 1843 году английским физиком М. Фарадеем:

или ,

т.е. алгебраическая сумма зарядов замкнутой системы (системы, не обменивающейся зарядами с внешними телами) остается постоянной.

Взаимодействие зарядов. Закон Кулона.

Взаимодействие зарядов.

Точечным называется заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, с которыми он взаимодействует. Понятие точечного заряда, как материальной точки является физической абстракцией.

Закон Кулона

Закон Кулона утверждает: сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядамии обратно пропорциональна квадрату расстоянияr между ними. Этот закон можно записать в виде:

, (1)

где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. В СИ , где величина– электрическая постоянная. Она относится к числу фундаментальных физических постоянных: Ф/м или . (Фарад (Ф)– единица электроемкости.) Тогда численное значение коэффициента .

Кулон экспериментально установил, что силы, действующие на заряды, являются центральными, т.е. они направлены вдоль прямой, соединяющей заряды (рис. 1.1).

Для одноименных зарядов (иилии) произведение, поэтому в формуле (1) силаF > 0 соответствует случаю взаимного отталкивания одноименных зарядов, а сила F 1 / 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 > Следующая > >>

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Электрический заряд

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: электризация тел, взаимодействие зарядов, два вида заряда, закон сохранения электрического заряда.

Электромагнитные взаимодействия принадлежат к числу наиболее фундаментальных взаимодействий в природе. Силы упругости и трения, давление газа и многое другое можно свести к электромагнитным силам между частицами вещества. Сами электромагнитные взаимодействия уже не сводятся к другим, более глубоким видам взаимодействий.

Столь же фундаментальным типом взаимодействия является тяготение — гравитационное притяжение любых двух тел. Однако между электромагнитными и гравитационными взаимодействиями имеется несколько важных отличий.

1. Участвовать в электромагнитных взаимодействиях могут не любые, а только заряженные тела (имеющие электрический заряд).

2. Гравитационное взаимодействие — это всегда притяжение одного тела к другому. Электромагнитные взаимодействия могут быть как притяжением, так и отталкиванием.

3. Электромагнитное взаимодействие гораздо интенсивнее гравитационного. Например, сила электрического отталкивания двух электронов в раз превышает силу их гравитационного притяжения друг к другу.

Каждое заряженное тело обладает некоторой величиной электрического заряда . Электрический заряд — это физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия между объектами природы. Единицей измерения заряда является кулон (Кл).

Два вида заряда

Поскольку гравитационное взаимодействие всегда является притяжением, массы всех тел неотрицательны. Но для зарядов это не так. Два вида электромагнитного взаимодействия — притяжение и отталкивание — удобно описывать, вводя два вида электрических зарядов: положительные и отрицательные.

Заряды разных знаков притягиваются друг к другу, а заряды разных знаков друг от друга отталкиваются. Это проиллюстрировано на рис. 1 ; подвешенным на нитях шарикам сообщены заряды того или иного знака.

Рис. 1. Взаимодействие двух видов зарядов

Повсеместное проявление электромагнитных сил объясняется тем, что в атомах любого вещества присутствуют заряженные частицы: в состав ядра атома входят положительно заряженные протоны, а по орбитам вокруг ядра движутся отрицательно заряженные электроны.

Заряды протона и электрона равны по модулю, а число протонов в ядре равно числу электронов на орбитах, и поэтому оказывается, что атом в целом электрически нейтрален. Вот почему в обычных условиях мы не замечаем электромагнитного воздействия со стороны окружающих тел: суммарный заряд каждого из них равен нулю, а заряженные частицы равномерно распределены по объёму тела. Но при нарушении электронейтральности (например, в результате электризации) тело немедленно начинает действовать на окружающие заряженные частицы.

Почему существует именно два вида электрических зарядов, а не какое-то другое их число, в данный момент не известно. Мы можем лишь утверждать, что принятие этого факта в качестве первичного даёт адекватное описание электромагнитных взаимодействий.

Заряд протона равен Кл. Заряд электрона противоположен ему по знаку и равен Кл. Величина

называется элементарным зарядом. Это минимальный возможный заряд: свободные частицы с меньшей величиной заряда в экспериментах не обнаружены. Физика не может пока объяснить, почему в природе имеется наименьший заряд и почему его величина именно такова.

Заряд любого тела всегда складывается из целого количества элементарных зарядов:

Если , то тело имеет избыточное количество электронов (по сравнению с количеством протонов). Если же 0′ alt=’q>0′ /> , то наоборот, у тела электронов недостаёт: протонов на больше.

Электризация тел

Чтобы макроскопическое тело оказывало электрическое влияние на другие тела, его нужно электризовать. Электризация — это нарушение электрической нейтральности тела или его частей. В результате электризации тело становится способным к электромагнитным взаимодействиям.

Один из способов электризовать тело — сообщить ему электрический заряд, то есть добиться избытка в данном теле зарядов одного знака. Это несложно сделать с помощью трения.

Так, при натирании шёлком стеклянной палочки часть её отрицательных зарядов уходит на шёлк. В результате палочка заряжается положительно, а шёлк — отрицательно. А вот при натирании шерстью эбонитовой палочки часть отрицательных зарядов переходит с шерсти на палочку: палочка заряжается отрицательно, а шерсть — положительно.

Данный способ электризации тел называется электризацией трением. С электризацией трением вы сталкиваетесь всякий раз, когда снимаете свитер через голову

Другой тип электризации называется электростатической индукцией, или электризацией через влияние. В этом случае суммарный заряд тела остаётся равным нулю, но перераспределяется так, что в одних участках тела скапливаются положительные заряды, в других — отрицательные.

Рис. 2. Электростатическая индукция

Давайте посмотрим на рис. 2 . На некотором расстоянии от металлического тела находится положительный заряд . Он притягивает к себе отрицательные заряды металла (свободные электроны), которые скапливаются на ближайших к заряду участках поверхности тела. На дальних участках остаются нескомпенсированные положительные заряды.

Несмотря на то, что суммарный заряд металлического тела остался равным нулю, в теле произошло пространственное разделение зарядов. Если сейчас разделить тело вдоль пунктирной линии, то правая половина окажется заряженной отрицательно, а левая — положительно.

Наблюдать электризацию тела можно с помощью электроскопа. Простой электроскоп показан на рис. 3 (изображение с сайта en.wikipedia.org).

Рис. 3. Электроскоп

Что происходит в данном случае? Положительно заряженная палочка (например, предварительно натёртая) подносится к диску электроскопа и собирает на нём отрицательный заряд. Внизу, на подвижных листочках электроскопа, остаются нескомпенсированные положительные заряды; отталкиваясь друг от друга, листочки расходятся в разные стороны. Если убрать палочку, то заряды вернутся на место и листочки опадут обратно.

Явление электростатической индукции в грандиозных масштабах наблюдается во время грозы. На рис. 4 мы видим идущую над землёй грозовую тучу.

Рис. 4. Электризация земли грозовой тучей

Внутри тучи имеются льдинки разных размеров, которые перемешиваются восходящими потоками воздуха, сталкиваются друг с другом и электризуются. При этом оказывается, что в нижней части тучи скапливается отрицательный заряд, а в верхней — положительный.

Отрицательно заряженная нижняя часть тучи наводит под собой на поверхности земли заряды положительного знака. Возникает гигантский конденсатор с колоссальным напряжением между тучей и землёй. Если этого напряжения будет достаточно для пробоя воздушного промежутка, то произойдёт разряд — хорошо известная вам молния.

Закон сохранения заряда

Вернёмся к примеру электризации трением — натирании палочки тканью. В этом случае палочка и кусок ткани приобретают равные по модулю и противоположные по знаку заряды. Их суммарный заряд как был равен нулю до взаимодействия, так и остаётся равным нулю после взаимодействия.

Мы видим здесь закон сохранения заряда, который гласит: в замкнутой системе тел алгебраическая сумма зарядов остаётся неизменной при любых процессах, происходящих с этими телами:

Замкнутость системы тел означает, что эти тела могут обмениваться зарядами только между собой, но не с какими-либо другими объектами, внешними по отношению к данной системе.

При электризации палочки ничего удивительного в сохранении заряда нет: сколько заряженных частиц ушло с палочки — столько же пришло на кусок ткани (или наоборот). Удивительно то, что в более сложных процессах, сопровождающихся взаимными превращениями элементарных частиц и изменением числа заряженных частиц в системе, суммарный заряд всё равно сохраняется!

Например, на рис. 5 показан процесс , при котором порция электромагнитного излучения (так называемый фотон) превращается в две заряженные частицы — электрон и позитрон . Такой процесс оказывается возможным при некоторых условиях — например, в электрическом поле атомного ядра.

Рис. 5. Рождение пары электрон–позитрон

Заряд позитрона равен по модулю заряду электрона и противоположен ему по знаку. Закон сохранения заряда выполнен! Действительно, в начале процесса у нас был фотон, заряд которого равен нулю, а в конце мы получили две частицы с нулевым суммарным зарядом.

Закон сохранения заряда (наряду с существованием наименьшего элементарного заряда) является на сегодняшний день первичным научным фактом. Объяснить, почему природа ведёт себя именно так, а не иначе, физикам пока не удаётся. Мы можем лишь констатировать, что эти факты подтверждаются многочисленными физическими экспериментами.

Формы для тротуарной плитки

Найдено 58 товаров

Категория

• 20
• 40
• 60

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 1 686 р.
Цена за ед. товара: 281 р. 281 р.

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 1 920 р.
Цена за ед. товара: 320 р. 363 р.

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 936 р.
Цена за ед. товара: 156 р. 180 р.

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 888 р.
Цена за ед. товара: 148 р. 171 р.

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 5 280 р.
Цена за ед. товара: 880 р. 970 р.

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 1 926 р.
Цена за ед. товара: 321 р. 364 р.

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 4 344 р.
Цена за ед. товара: 724 р. 816 р.

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 888 р.
Цена за ед. товара: 148 р. 171 р.

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 2 982 р.
Цена за ед. товара: 497 р. 560 р.

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 1 722 р.
Цена за ед. товара: 287 р. 325 р.

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 1 368 р.
Цена за ед. товара: 228 р. 240 р.

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 1 584 р.
Цена за ед. товара: 264 р. 299 р.

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 1 860 р.
Цена за ед. товара: 310 р. 352 р.

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 708 р.
Цена за ед. товара: 118 р. 125 р.

Упаковкой выгоднее!
Цена за упаковку 6 шт.: 1 800 р.
Цена за ед. товара: 300 р. 340 р.

Как сделать красивые садовые дорожки и при этом сэкономить? Помогут формы для изготовления искусственного камня. Выбирайте подходящий вариант – под кирпич, круглый камень, мостовую. В качестве материала понадобится только бетонный раствор, из которого вы сможете сделать самостоятельно плитки для укладки на грунт, траву или песок.

Формы для тротуарной плитки имеют ячеистую структуру. Ячейки могут быть овальными, прямоугольными или треугольными – такой же формы получаются и готовые камни. Также существуют формы под заливку бордюров. Изделие укладывается на ровную поверхность и заполняется бетонной смесью. Перед применением края смазывают, чтобы форму было легче извлечь. После застывания получаются тротуарные плитки, которые не нужно укладывать и совмещать. Работа делается на месте их установки.

Преимущества использования форм

• Минимум затрат. Стоимость готовой тротуарной плитки составляет от 300 – 400 рублей за квадратный метр, и ее еще нужно доставить на участок. Самостоятельное изготовление выйдет в несколько раз дешевле, и не придется решать вопрос с доставкой.
• Простой монтаж. Для приготовления раствора можно использовать дрель-миксер и осуществлять заливку прямо на месте. Для плитки не потребуется сушка в определенных условиях – твердеть она будет на месте установки.
• Экономия времени. Плитки не нужно укладывать по отдельности, так как в одной форме несколько ячеек, образующих геометрически правильный элемент дорожки. Технология не требует расшивки и заполнения швов.
• Контроль материала. Вы можете варьировать толщину плиток в зависимости от назначения дорожки – сделать их тоньше, если по ним будут ходить, либо толще, если по ним будут перевозить садовые тачки и технику. При приготовлении раствора есть возможность использовать укрепляющие добавки или краску для придания плиткам нужного цвета.

С помощью форм для тротуарной плитки удастся сделать эстетичные садовые дорожки, которые будут выглядеть не хуже, чем из готовых материалов. Купив один трафарет, вы получаете готовое решение на долгие годы. Например, сейчас можете сделать дорожку от дома к зоне отдыха, а на будущий сезон вымостить площадку возле бассейна. А если вы купите две формы, допустим, с крупными и мелкими ячейками, сможете варьировать их и добиваться интересных эффектов. Все в ваших руках!

Формы для производства бетонных изделий

Интернет-магазин Formpark предлагает формы из полиуретана, стеклопластика, пластика, термопластичного полиуретана, АВС пластика и метала. С их помощью, Вы можете производить разнообразные изделия из бетона: бордюры, брусчатку, желоба, облицовочную плитку, столбы, заборы, малые архитектурные формы и т.д. В ассортименте формы для вибролитья от производителя Стандартпарк, а также европейской компании Alpha.

Формы для тротуарной плитки

• Брусчатка
• Плиты
• Садовые дорожки

Формы для бордюров, желобов

• Бордюры
• Желоба

Формы для облицовочно-фасадной плитки

• Камень колотый
• Серия “Кирпич облицовочный”

Формы для элементов садово-парковой архитектуры

• Козырьки
• Балясины

Пластиковые формы

• Пластиковые формы для брусчатки
• Пластиковые формы для облицовочно-фасадной плитки
• Пластиковые формы для декоративных изделий

Что собой представляют, для чего используются и какие преимущества имеют формы для бетонных изделий

Качество готовых бетонных изделий напрямую зависит от форм, которые используются для их изготовления. Они подходят для применения как в промышленных масштабах, так и в домашних условиях. В 2001 году компания Стандартпарк начала производство матриц, с того времени ассортимент постоянно расширялся и на сегодняшний день становит более 200 единиц продукции. Где купить формы для плитки Вы можете узнать, обратившись по телефону к менеджеру или перейдя на страницу контактов, торговая сеть – по всей России.

В зависимости от материала матрицы классифицируются:

• пластиковые формы для литья плитки наиболее распространенные и универсальные;
• полиуретановые отличаются эластичностью;
• из АВС пластика – прочные и жестки, но предполагают применение дополнительной опалубки;
• из термопластичного полиуретана хорошо отображают мелкие детали изделий, устойчивые к влиянию масел и жиров.
• стеклопластиковые простые в использование, имеют гарантию на 1 год или 1000 заливок.

Металлические подходят для многоразового применения, обладают самим долгим сроком эксплуатации и сохраняют четкость контуров производимых изделий на продолжительности всего этого периода.

Формы для вибролитья также делятся по предназначению:

• для бордюров и желобов;
• для облицовочно-фасадной плитки;
• для ограждений и столбов;
• для элементов садово-парковой архитектуры;
• и самый востребованный вид – формы для отливки плитки (брусчатки).

Пример использования матриц: создание садовой дорожки своими руками

1. Подготовить раствор. Он изготовляется из цемента и песка в соотношение 1 к 3. Консистенция должна быть не густой, но и слишком жидкая смесь также не подойдет. Для повышения прочности и долговечности, будет не лишним добавить в раствор водоотталкивающие добавки и армирующий материал. По желанию, можно также применить разнообразные красители, для придания изделию желаемого цвета.
2. Определить место размещение будущей дорожки.
3. Снять верхний слой грунта и травы глубиной 10-15 см.
4. Плотно утрамбовать дно траншеи.
5. Сделать подушки из песка и щебня высотой 5-7 см, а после утрамбовать и ее.
6. Полить подготовленную подушку водой.
7. Установить форму, залить бетоном и аккуратно выровнять мастерком, снимая при этом излишки смеси.
8. Подождать 20-40 минут и аккуратно снять матрицу.
9. Готово, теперь главное защитить дорожку от животных или детей пока она полностью не высохнет.

Компания Стандартпарк предлагает формы для изготовления бетонных изделий по конкурентной цене от производителя. В случае необходимости, Вы можете обратиться к менеджерам компании, они помогут с любыми возникшими вопросами.

Формы для изготовления искусственного облицовочного камня

Форма для облицовочного камня «Гладкий кирпич»

Форма для облицовочного камня «Ленинградский камень»

Форма для облицовочного камня «Древняя мозаика»

Форма для облицовочного камня «Мостовой камень»

• 2
• 3

Форма для облицовочного камня «Английский кирпич»

Форма для облицовочного камня «Беломорский камень»

• 2
• 3

Комплект форм для облицовочной панели «Гладкая плитка» 200x200x20

Форма для облицовочного камня «Бревенчатый кирпич»

Формы для фасадного бордюра с косичкой (485х100х50)

• 2
• 3

Форма для фасадного бордюра «Косичка» (485х60х50)

• 2
• 3

Форма для фасадного бордюра

• 2
• 3

Форма для облицовочного камня «Олонецкий»

Каким образом выбирают формы искусственного облицовочного камня

На рынке строительных материалов, тема искусственного облицовочного камня всегда остаётся актуальной. могут быть тольк небольшие сезонные колебания. не каждый решиться проводить отделку здания облицовочным камнем, занимаясь наружными работами, в зимнюю стужу. Но интерес к этому материалу всегда остаётся на стабильном уровне. Большинство предпринимателей понимают это. Все, кто хотел, но откладывал ремонт собственного дома, в любой момент могут обратиться к искусственному облицовочному камню и даже самостоятельно его изготовить. Его преимущества очевидны. Применение возможно при стенах любой геометрии, то есть, прямой, закруглённой, трапецивидной или волнистой.

В этой связи предприятие «Завод форм» для всех категорий производителей предлагает купить формы для изготовления искусственного облицовочного камня недорого. Они в разных конфигурациях и рисунках выпускаются на мощностях компании. Невысокая стоимость продукции не говорит в таком же уменьшительном тоне и о качестве.

Напротив, вы сможете найти наиболее оптимальное сочетание цены и качества. Доступная цена форм для отливки искусственного облицовочного камня из бетона объясняется более чем десятилетнем развитием предприятия и отлаженностью всех процессов производства. Цена стабилизирована по нескольким причинам:

1. Будучи реальным изготовителем предлагаемой на продажу продукции, исчезают накрутки, которые способны сделать многочисленные посредники, практикующие на рынке строительных материалов – их цепочка может быть сколько угодно длинной.
2. Как сказано, за долгие годы развития, у предприятия появилась отлаженная система производства форм, которая на сегодня эффективно работает и не требует больших финансовых вложений – все расходные материалы поступают напрямую от их производителей.
3. Введён подход к каждому покупателю по индивидуальной схеме, то есть заказчик волен сам выбирать, какой продукт ему нужен, даже изготовить его по собственным лекалам, не пользуясь тем, что есть на магазинной полке.
4. При реализации продукции в компании не задействуют посредников, работающих на рынке стройматериалов, включая торговые сети, а пользуются собственными наработками на интернет ресурсах.
5. Исключены на предприятии излишние бюрократические процедуры при оформлении товара, которые забирают у покупателя, и время, и деньги.

Такая постановка вопроса позволяет держать цены на формы для искусственного камня на стабильно низком уровне. В добавление к этому, не перестаёт быть актуальным поддержание высокого уровня качества на производимую продукцию. Оно достигается с использованием других принципов и методик производства товара.

Достижение качества форм для производства искусственного камня

Чтобы получилась форма с хорошими качественными характеристиками, необходим достойный материал для её изготовления, подготовленное оборудование и квалифицированные кадры. Всё это есть на «Заводе форм». К слову, термо-вакуумные формовочные машины на предприятии делают самостоятельно, и не только для своих нужд, но и по заказу всех желающих, в необходимой покупателю конфигурации. Они просты в обращении и надёжны при эксплуатации.

Сами формы изготавливают, пользуясь специальными характеристиками АБС пластика. Из него получаются формы, которые обладают:

1. Нужной гибкостью для расформовки бетонного изделия после заливки и набора прочности.
2. Передачей с особой точностью фактурной конфигурации оригинальной 3d-матрицы (мастер-модели) и сохранения её на протяжения всего срока службы.
3. Высокой прочностью, надёжностью (выдерживают до сотни заливок бетона) при небольшом весе.
4. Простотой в эксплуатации и ремонтопригодностью.
5. Экологической и безопасностью для здоровья человека.

Обладая такими качествами, формы для изготовления искусственного облицовочного камня проходят ещё и ряд испытаний после выпуска новой модели. Делается это для адаптации изделия для работы в сложных условиях отечественного бетонного производства со всеми его особенностями. Способность форм выдерживать высокие механические нагрузки было оценено и зарубежными заказчиками компании «Завод форм».

Испытания форм для облицовочного камня из бетона путём вибролитья

На предприятии «Завод форм» все виды новых элементов проходят заводские испытания на бетонном производстве по методикам технологии вибролитья (Мрамор из бетона). Она широко распространена и не имеет большой сложности в освоении.

Даже работник, который никогда не имел дело с изготовлением бетонных изделий довольно быстро способен освоить методический и практический материал. И, если у вас появилось осознанное желание заниматься достойным производством, то можете начинать освоение с общей схемы действий:

1. После подготовки рабочего места, оборудования, расходных материалов, начинается просеивание гранитной крошки и песка, лучше с использованием вибросита или специального сепаратора – получение искусственного облицовочного камня требовательно к чистым минеральным наполнителям, чтобы будущее изделие не потеряло внешнюю привлекательность в ходе эксплуатации.
2. Раствор приготавливается по методикам вибролитья с добавлением к минеральным наполнителям, кроме цемента и воды, пластификатора для быстрого набора прочности бетоном (100 г на 10 кг цемента) и красящего пигмента для придания цвета бетонным изделиям.
3. На доступной виброплощадке раскладываются формы искусственного облицовочного камня и в них, не столько заливается, сколько раскладывается раствор, приготовленный по специальным методикам, которые можно освоить на «Заводе форм».
4. Если при изготовлении раствора применяется пластификатор, то рекомендуется проводить расформовку уже через 18 часов после заливки.

Заказчику можно отправлять изделия через четверо суток, но монтажные работы проводить после достаточного для этого набора прочности бетоном – через шесть суток. С практикой придёт и понимание методик приготовления раствора, и его заливки в пластиковые формы.

А для начала, нужно взять самый оптимальный вариант объёмов необходимого для производства материалов и провести собственное тестирование. На один мешок цемента, в расчёте на получение 200 кг готовой продукции, купите на «Заводе форм» от трёх «квадратов» пластиковых форм любого облицовочного камня и залейте их по методике вибролитья. Это оптимальные расчёты, и они должны помочь вам обрести начальные навыки литья из бетона.

Монтажные работы с искусственным облицовочным камнем

Можно использовать самую распространённую технологию проведения монтажа искусственного камня при облицовке стен. Крепление элементов к стене проводится при помощи цементного раствора или специального монтажного клея. Достаточно очистить, например, от краски и отгрунтовать стены:

Если у вас нет опыта по облицовки, то изначально сделайте разметку стены и разложите облицовочные элементы на горизонтальной поверхности, сделав разметку стены горизонтальными маркерами с шагом не более 50 сантиметров. Этим вы сможете избежать заваливания рядов при укладке.

Монтаж проводится сверху вниз, чтобы клеевой раствор не попадал на уже облицованную поверхность. Сначала крепятся угловые элементы, которые имеют длинную и короткую стороны, рекомендуется чередовать их в противоположных направлениях. Далее крепится верхний горизонтальный ряд и декоративные элементы вокруг оконных и дверных проемов. После этого приступайте к укладке искусственного камня на остальной поверхности.
Искусственный камень необходимо уложить на поверхность и фиксировать в 30 секунд. Когда раствор утрачивает свои клеящие способности, следует его удалить и нанести новый. При облицовке наружных стен, бассейнов, промышленных объектов, склеивающая смесь наносится на саму поверхность и на тыльную сторону плитки. После проведения операции по укладке на стену, плитку слегка подбивают резиновым молотком.

По прошествии суток приступают к расшивке швов, когда плитка прочно соединилась с поверхностью, с использованием растворов-затирок нужного цвета. Очистку искусственного камня после проведения расшивки проводят после набора прочности раствором.

Все работы вы сможете провести самостоятельно. Поэтому, если вы решили заказать формы для изготовления искусственного облицовочного камня из бетона, можете это сделать сейчас и непосредственно на этом сайте. Выберите нужную форму в каталоге и через «корзину» оформите заказ, выйдя на связь с менеджерами «Завода форм» для заключения сделки.