§ 27. Электризация тел при соприкосновении. Взаимодействие заряженных тел

физический процесс сообщения телу электрического заряда при его плотном соприкосновении (трении) с другим телом либо посредством электрического влияния (индукции).

• 1. Главное правило электризации трением — при трении электризуются оба соприкасающихся тела (одно приобретает положительный заряд, а второе — равный по величине отрицательный).
• 2. Этимология — термин происходит от древнегреческого слова «электрон» ($\eta\lambda\varepsilon\kappa\tau\rho\mathrm{o}\nu$ — янтарь), способность которого притягивать соринки после натирания шерстью была известна ещё античным философам (Фалес Милетский, VI в. до н. э.).

фундаментальное физическое свойство частиц и тел, определяющее их способность создавать электромагнитное поле и вступать во взаимное силовое электрическое взаимодействие.

• 1. Обозначение и скалярный характер — обозначается латинской буквой $q$ (или $Q$), является скалярной алгебраической величиной, имеющей знак ($+$ или $-$).
• 2. Единица измерения в СИ — Кулон ($\text{Кл}$), названа в честь французского физика Шарля Огюстена де Кулона ($1736\text{--}1806$).

условный вид электрического заряда, который по историческому соглашению приобретает стеклянная палочка, потёртая о шёлк или сухую бумагу.

условный вид электрического заряда, который приобретает палочка из эбонита (вулканизированного каучука), янтаря или серы, потёртая о шерсть или натуральный мех.

фундаментальное правило электростатики, определяющее направление кулоновских сил:

• 1. Одноимённые заряды (положительный с положительным, отрицательный с отрицательным) — взаимно отталкиваются ($\boldsymbol{\leftarrow} \oplus \quad \oplus \boldsymbol{\rightarrow}$ или $\boldsymbol{\leftarrow} \ominus \quad \ominus \boldsymbol{\rightarrow}$).
• 2. Разноимённые заряды (положительный с отрицательным) — взаимно притягиваются ($\oplus \boldsymbol{\rightarrow} \quad \boldsymbol{\leftarrow} \ominus$).

Французский физик, военный инженер и исследователь электромагнитных явлений, основоположник электростатики, экспериментально открывший фундаментальный закон взаимодействия электрических зарядов.

• В честь учёного названа фундаментальная единица измерения электрического заряда в Международной системе единиц (СИ) — кулон (Кл), определяющая меру электрических взаимодействий материи.
• В 1785 году с помощью сконструированных им высокоточных крутильных весов экспериментально открыл закон взаимодействия покоящихся точечных зарядов, установив обратную пропорциональность силы квадрату расстояния между ними.
• Провёл фундаментальные исследования взаимодействия заряженных тел, доказав, что одноимённые электрические заряды взаимно отталкиваются, а разноимённые — взаимно притягиваются.

Если поднести исследуемое тело к мелким кусочкам лёгкой сухой бумаги, то наэлектризованное тело начнёт притягивать их к себе (бумажки подскакивают и прилипают к телу). Ненаэлектризованное (нейтральное) тело никакого силового действия на кусочки бумаги не оказывает.

Две одинаковые палочки (например, обе эбонитовые, потёртые о шерсть, или обе стеклянные, потёртые о шёлк), наэлектризованные одинаковым способом, несут электрические заряды одного и того же знака (одноимённые заряды). Поэтому они будут взаимно отталкиваться друг от друга.

В природе существует ровно два рода электрических зарядов: условно названные положительными ($+$) и отрицательными ($-$).

• Опыт 1 (отталкивание): Подвешенная на нити наэлектризованная о шерсть эбонитовая палочка отталкивается от точно такой же поднесённой эбонитовой палочки. Аналогично отталкиваются две стеклянные палочки, потёртые о шёлк. Это доказывает наличие одноимённых зарядов одинакового действия.
• Опыт 2 (притяжение): Если же к подвешенной наэлектризованной эбонитовой паложке поднести стеклянную палочку, потёртую о шёлк, они взаимно притягиваются.
• Любое другое наэлектризованное тело в природе либо отталкивается от эбонита и притягивается к стеклу, либо наоборот. Третьего типа силового поведения не обнаружено, что строго подтверждает существование только двух родов электрических зарядов.

• Тела, имеющие заряды одного знака (одноимённые) — взаимно отталкиваются.
• Тела, имеющие заряды разного знака (разноимённые) — взаимно притягиваются.

При распиливании происходит интенсивное механическое трение полотна стальной ножовки о полимерный материал (плексиглас/полистирол). В результате трения оба соприкасающихся тела электризуются и приобретают противоположные по знаку электрические заряды: опилки заряжаются одним знаком, а металлическая ножовка — другим. Разноимённые заряды взаимно притягиваются, из-за чего лёгкие опилки прочно налипают на полотно ножовки.

Способ определения:

• Нужно взять эталонное наэлектризованное тело известного знака (например, эбонитовую палочку, натёртую о шерсть, несущую отрицательный заряд) и поочерёдно осторожно приближать её к каждому из подвешенных шариков на расстояние, исключающее соприкосновение.
• Незаряженный шарик в поле палочки испытает явление поляризации (электростатической индукции) и будет только притягиваться к палочке независимо от знака её заряда.
• Заряженный шарик проявит знак своего заряда: если его заряд одноимёнен с палочкой, он оттолкнётся от неё; если разноимёнен — притянется. Если в первом приближении шарик притягивается, меняем тестовое тело на стеклянную палочку, заряженную положительно: шарик с истинным зарядом от неё оттолкнётся, а незаряженный шарик вновь станет только притягиваться. Тот шарик, который обнаружит отталкивание, является заряженным.

При расчёсывании сухих волос происходит интенсивное трение пластмассовой расчёски о поверхность волос. При этом расчёска приобретает электрический заряд одного знака (отрицательный), а волосы — противоположного знака (положительный). Поскольку каждый отдельный волосок получает положительный заряд, одноимённо заряженные волоски начинают взаимно отталкиваться друг от друга, разлетаясь в разные стороны («встают дыбом»), и одновременно притягиваются к противоположно заряженной расчёске.