Одиниця електричного заряду

Введена нова фізична величина - електричний заряд. Потрібно вибрати одиницю цієї величини. Цей вибір, як і вибір одиниць інших фізичних величин, довільний. Справа тут тільки в доцільності того чи іншого вибору.
Створити макроскопічний еталон одиниці електричного заряду, подібний еталону маси - кілограма, неможливо через витік заряду. Природно було б за одиницю прийняти заряд електрона, що і зроблено в атомній фізиці, але цей заряд занадто малий, і тому користуватися ним в якості одиниці заряду не завжди зручно.
Одиниця заряду - кулон. У Міжнародній системі одиниць (СІ) одиниця заряду є далеко не основною, а похідної і еталон для неї не вводиться. Поряд з метром, секундою і кілограмом в СІ введена основна одиниця для електричних величин - одиниця сили струму - ампер. Еталонне значення ампера встановлюється за допомогою магнітних взаємодій струмів.
Одиницю заряду в СІ - кулон встановлюють за допомогою одиниці сили струму. Один кулон (1 Кл) - це заряд, що проходить за 1 с через поперечний переріз провідника при силі струму 1 А.
Коефіцієнт k в законі Кулона при запису його в одиницях СІ виражається в Н • м 2 / Кл 2. так як згідно з формулою (14.2) маємо

де сила взаємодії зарядів виражається в ньютонах, відстань - в метрах, заряд - в кулонах. Числове значення цього коефіцієнта можна визначити експериментально. Для цього треба виміряти силу взаємодії F між двома відомими зарядами | q1 | і | q2 |. що знаходяться на заданій відстані r. і ці значення підставити у формулу (14.3). Отримане значення до дорівнюватиме:

Заряд в 1 Кл дуже великий. Сила взаємодії двох точкових зарядів, по 1 Кл кожний, розташованих на відстані 1 км один від одного, трохи менше сили, з якою земну кулю притягує вантаж масою 1 т. Тому повідомити невеликому тілу (розміром близько кількох метрів) заряд в 1 Кл неможливо. Відштовхуючись друг від друга, заряджені частинки не можуть втриматися на тілі. Ніяких інших сил, здатних в даних умовах компенсувати кулоновское відштовхування, в природі не існує. Але в провіднику, який в цілому нейтральний, привести в рух заряд в 1 Кл не складає великих труднощів. Адже у звичайній електричній лампочці потужністю 100 Вт при напрузі 127 В сила струму трохи менше 1 А. При цьому за 1 с через поперечний переріз провідника проходить заряд, майже рівний 1 Кл.
Мінімальний заряд, який існує в природі, - це заряд елементарних частинок. В одиницях СІ модуль цього заряду дорівнює:

Заряд, який можна повідомити тілу, завжди кратний мінімального заряду:

де N - ціле число. Коли заряд тіла істотно більше за модулем мінімального заряду, то перевіряти кратність не має сенсу, однак коли мова йде про заряд частинок ядер атомів, то заряд їх повинен бути завжди дорівнює цілому числу модулів заряду електрона.
В СІ одиниця заряду - кулон встановлюється за допомогою одиниці сили струму - ампер. Елементарний електричний заряд е = 1,6 • 10 19 Кл.

.
1. Як визначається одиниця заряду?
2. Чому дорівнює заряд протона?

Г.Я.Мякішев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотскій, Фізика 10 клас

Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, напишіть нам.

Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - Освітній форум.