Електричний заряд
Електричне поле позитивного ? негативного точкових заряд?в
Символи:	Q
Одиниц? вим?рювання
У базових величинах SI:	1 Кл = 1 А·с
Розм?рн?сть:	T I
Електричний заряд у В?к?сховищ?

Класична електродинам?ка
Електрика · Магнетизм
Електростатика Закон Кулона Теорема Гаусса Електричний дипольний момент Електричний заряд Електрична ?ндукц?я Електричне поле Електростатичний потенц?ал Трибоелектрика
Магн?тостатика Закон Б?о-Савара-Лапласа Закон Ампера Магн?тний момент Магн?тне поле Магн?тний пот?к
Електродинам?ка Векторний потенц?ал Диполь Потенц?ал Л?енара ? В?херта Сила Лоренца Струм зм?щення Вихров? струми Р?вняння Максвелла Електричний струм Електроруш?йна сила Електромагн?тна ?ндукц?я Електромагн?тне випром?нювання Електромагн?тне поле
Електричне коло Закон Ома Правила К?рхгофа ?ндуктивн?сть Рад?охвилев?д Резонатор Електрична ?мн?сть Електрична пров?дн?сть Електричний оп?р Електричний ?мпеданс
Ковар?антне формулювання Тензор електромагн?тного поля Тензор енерг??-?мпульсу 4-потенц?ал 4-струм
В?дом? науковц? Генр? Кавенд?ш Майкл Фарадей Н?кола Тесла Андре-Мар? Ампер Густав Роберт К?рхгоф Гендр?к Антон Лоренц Джеймс Клерк Максвелл Генр?х Герц Альберт Абрагам Майкельсон Роберт Ендрюс М?лл?кен
Див. також: Портал:Ф?зика
п о р

Електричний заряд  ? ф?зична величина , яка характеризу? здатн?сть т?л створювати електромагн?тн? поля та брати участь в електромагн?тн?й вза?мод?? . Електричний заряд звичайно позначають латинськими л?терами ${\displaystyle q}$ або великою буквою ${\displaystyle Q}$. Одиницею вим?рювання електричного заряду в систем? одиниць SI ? кулон . Вза?мод?ю електричних заряд?в без врахування ?х руху вивча? електростатика , а заряд?в, що рухаються ? електродинам?ка. Рух електричних заряд?в назива?ться електричним струмом .

Ще у давн?й Грец?? було в?домо, що при натиранн? бурштину шерстю в?н отриму? здатн?сть притягувати предмети. За Аристотелем у 600-х роках до н.?. под?бне явище спостер?гав Фалес М?летський (оск?льки текст?в написаних самим Фалесом не знайдено, п?дтвердити цю ?стор?ю нараз? неможливо). Саме в?д давньогрецько? назви бурштину ( ηλεκτρον ) ? отримали назву електричн? явища. Китайськ? та перськ? вчен? також описували под?бн? явища ^[1] . Зараз електризац?я тертям (насправд? ? дотиком) в?дома як трибоелектричний ефект .

Довгий час притягання при натиранн? вважалося особлив?стю бурштину, аж допоки В?льям Г?лберт не показав, що це не так у сво?й прац? ≪Про магн?т, магн?тн? т?ла та про великий магн?т ? Землю≫. В?н створив прилад п?д назвою ≪версор?ум≫( лат. versorium ), що дозволяв йому ф?ксувати нав?ть слабку електризац?ю. Версор?ум являв собою металевий стрижень, под?бний до компаса, проте не намагн?чений, що починав обертатися при п?днесенн? наелектризованого об'?кта. Фактично, Г?лберт винайшов перший електроскоп . За допомогою свого приладу в?н виявив ц?лий ряд речовин, як? мали т? ж властивост? що бурштин: д?амант, скло, с?рка ? багато ?нших. Так? речовини в?н назвав електриками (зараз вони в?дом? як д?електрики ) ^[2] . Ймов?рно, на досл?дження електричних ? магн?тних явищ Г?лберта надихнули роботи Джироламо Кардано , який в середин? 16 стол?ття написав к?лька роб?т, присвячених пор?внянню магн?тного ? електричного притягання ^[3] .

У 1660-х Отто фон ?ер?ке створив прилад, що дозволяв йому отримувати значн? заряди. Його прилад являв собою кулю з с?рки, насаджену на в?сь. Куля оберталася, и натиралася сухими руками, накопичуючи заряд. ?ер?ке першим описав електростатичне в?дштовхування ? в?н пом?тив, що предмети, що торкалися кул? сам? отримували заряд, але починали в?дштовхуватися один в?д одного ^[4] . Також ?ер?ке показав, що заряд може передаватися по лляних нитках на в?дстань до метра. Ц?каво, що ?ер?ке ставив сво? досл?ди, бо спочатку думав, що грав?тац?я ма? електричну природу, тобто, Земля ма? електричний заряд, ? через це притяга? до себе навколишн? предмети ^[5] .

У 1675 роц? Роберт Бойль встановив, що електричне притягання д?? в тому числ? ? у вакуум? ^[6] .

У 1729 роц? Ст?вен ?рей показав, що електричний заряд може бути переданий за допомогою лляних ниток на значну в?дстань (до 300 метр?в). Кр?м того, в?н з'ясував, що деяк? речовини (метали) проводили заряд значно краще н?ж ?нш? (шовков? нитки) ^[7] .

У 1733 роц? Шарль Франсуа Дюфе в?дкрив, що ?сну? два види заряду. В?н назвав ?х ≪скляним≫ ? ≪смоляним≫, ? показав, що однойменн? заряди в?дштовхуються, а р?знойменн? ? притягуються ^[4] .

У 1746 роц? П?тер ван Мушенбрук винайшов ≪лейденську банку≫  ? перший конденсатор ^[4] .

У 1747 роц? Бенджам?н Франкл?н показав електричну природу блискавки.

У 1775 роц? Шарль Огюстен Кулон сконструював крутильн? терези , ? в?дкрив з ?х допомогою закон обернених квадрат?в, якому п?дкоря?ться вза?мод?я електричних заряд?в, в?домий зараз як закон Кулона ^[8] . Т?льки через сто рок?в п?сля цього стало в?домо, що Генр? Кавенд?ш в?дкрив цей закон на 10 рок?в ран?ше, але не опубл?кував сво? результати.

У 1800 роц? Вольта сконструював першу електричну батарею що призвело до швидкого розвитку у 19 стол?тт? теор?? електричного струму, а також встановлення зв'язку м?ж електрикою ? магнетизмом.

У 1843 роц? Майкл Фарадей дов?в закон збереження електричного заряду ^[9] . Кр?м того, в?н в?дкрив електромагн?тну ?ндукц?ю ? створив перший генератор пост?йного струму.

У 1861 роц? Джеймс Максвелл записав сво? р?вняння , що повн?стю описували електричну ? магн?тну вза?мод?ю у класичн?й форм?.

Протягом усього 19 стол?ття найб?льш популярними способами опису природи електричного заряду були модел? "електрично? р?дини". При цьому ?снувало два конкуруючих п?дходи. Зг?дно з першим, ?сну? дв? р?дини, "позитивна" ? "негативна", як? перет?кали з одного т?ла на ?нше. При цьому електризац?я т?л дотиком може в?дбуватися як перет?канням "негативно?" р?дини, так ? "позитивно?" ? ця теор?я не дозволяла обрати м?ж цими вар?антами ^[10] . Другий п?дх?д передбачав ?снування лише одн??? "р?дини". При цьому, постулювалося, що частинки звичайно? речовини в?дштовхуються одна в?д одно?, але притягаються до електрично? р?дини, частинки яко? в свою чергу, в?дштовхуються одна в?д одно? ^[11] . Ц?каво, що ?дея про те, що частинки заряду не ? неск?нченно др?бними, а дискретними, под?бно атомам, з'явилася лише п?сля експеримент?в Фарадея з електрол?зу (див. закони Фарадея ), ? була остаточно сформульована лише у 1874 роц? Джорджем Стон? , який ? запропонував слово "електрон" для тако? частинки ^[12] .

Другий п?дх?д також дозволяв пояснити ? грав?тац?ю ? якщо сила притягання р?знойменних заряд?в ? трохи б?льшою за силу в?дштовхування однойменних, то грав?тац?я м?ж нейтральними т?лами виникала природним чином. Недол?ком ?? було те, що вона н?як не пояснювала асиметр?ю заряд?в ? чому один з вид?в електрики ма? в?дм?нн? в?д ?ншого властивост? ^[13] .

Ця модель отримала п?дтвердження у 1897 роц?, коли Джозеф Джон Томсон в?дкрив електрон , а невдовз? ? показав, що в?н ? складовою атома. У 1909 роц? Робертом Ендрюсом М?лл?кеном в експеримент? з ол?йними краплями було доведено дискретн?сть заряду. У 1911 роц? Резерфорд описав планетарну модель атома .

За сучасними уявленнями електричний заряд ? властив?стю частинок , з яких складаються атоми й молекули . Ядра атом?в м?стять протони, що мають позитивний заряд, а електрони , що обертаються навколо них ? негативний. Заряди протона ? електрона р?вн? за абсолютним значенням, тому, коли ?х к?льк?сть в атом? ? однаковою, то сумарний заряд атома ? нульовим. Б?льш?сть оточуючих нас атом?в ? нейтральними.

?нод? нейтральний атом може втратити електрон, або навпаки, захопити додатковий. Такий заряджений атом назива?ться йоном . Сп?вв?дношення позитивних ? негативних йон?в, а також в?льних електрон?в у речовин? створю? заряд на макроскоп?чному р?вн?.

Варто зазначити, що нав?ть у дуже сильно заряджених об'?ктах б?льша частина атом?в ? нейтральною. Наприклад, планета Земля ма? негативний заряд близько м?льйона кулон?в ^[14] , проте надлишкова к?льк?сть електрон?в що в?дпов?да? цьому заряду м?ститься усього лише в к?лькох к?лограмах водню.

?сну? багато способ?в надати т?лу заряд:

• Наведений заряд: якщо розм?стити пров?дник у зовн?шньому електричному пол?, заряди всередин? нього перем?стяться п?д д??ю поля ? в?дпов?дно, одна сторона стане позитивно зарядженою, а ?нша ? негативно. Це явище назива?ться електростатична ?ндукц?я .
• Контакт з ?ншим зарядженим т?лом: якщо два т?ла, одне з яких ма? заряд, ф?зично контактують одне з одним, то заряд перерозпод?ля?ться м?ж цими т?лами.
• Електризац?я тертям : якщо привести дв? нейтрально заряджених речовини в близький контакт, електрони переходять з одного т?ла на ?нше, ? п?сля роз'?днання, обидва т?ла стають р?знойменно зарядженими. Власне тертя не сильно вплива? на електризац?ю, а потр?бне лише для б?льш т?сного контакту т?л. Найкраще таким чином отримують заряд д?електрики.
• П'?зоефект ? у деяких кристал?в (наприклад, у кварцу) при стисненн? на поверхн? виника? заряд.
• П?роелектрика ? деяк? з п'?зоелектрик?в генерують заряд на поверхн? п?д час нагр?вання.

та багато ?нших.

Такий заряд назива?ться статичною електрикою .

К?льк?сть заряду, яку може накопичити пров?дник залежить в?д його ?мност? ? напруги , яку ми використову?мо, щоб його зарядити, ? дор?вню? добутку цих величин.

Заряд у пров?днику накопичу?ться не по всьому його об'?му, а розпод?ля?ться лише на поверхн?, концентруючись на д?лянках з великою кривиною. З цим пов'язаний "ефект в?стря", коли заряд накопичу?ться на гостр?й д?лянц? ? породжу? наст?льки значну напругу, що окрем? електрони вил?тають з в?стря в пов?тря.

Лише дв? стаб?льн? частинки, електрон ? протон, мають заряд, проте багато з нестаб?льних частинок також ? зарядженими. Заряд вс?х частинок (кр?м кварк?в) пропорц?йний заряду електрона, тому його заряд називають одиничним або елементарним ? часто позначають латинською л?терою е.

e = -1.602 176 487(40) ×10 ^?19 Кл ^[15] .

Вс? ш?сть в?домих кварк?в мають заряд: u-, c- ? t-кварки мають позитивний заряд, що дор?вню? 2/3 заряду електрона, а d-, s- ? b-кварки мають негативний заряд, р?вний 1/3 заряду електрона. В?дпов?дн? антикварки мають протилежний заряд. Кварки не зустр?чаються у в?льному вигляд?, а спостер?гаються лише тр?йками ( бар?они ), або парами кварк-антикварк ( мезони ) ? разом вс? ц? частинки в?дом? п?д назвою адрони . В?дпов?дно, заряд складених частинок завжди кратний заряду електрона. В?дом? адрони з зарядами 0 ( нейтрон ), 1 ( протон ), 2( Ξ _cc ⁺⁺ бар?он ). В ус?х адрон?в ? античастинки , що мають протилежний заряд.

У кожному з трьох покол?нь лептон?в ?сну? одна заряджена частинка ? одне нейтральне нейтрино . Електрон належить до першого покол?ння лептон?в. Мюон ? тау-лептон з в?дпов?дними нейтрино складають друге ? трет? покол?ння. Заряд вс?х заряджених лептон?в однаковий. Кожен лептон ма? античастинку з протилежним зарядом, наприклад, античастинка електрона ? позитрон .

Елементарн? бозони не мають заряду, окр?м двох частинок W ⁺ ? W ^- бозон?в . ?х заряд чисельно дор?вню? заряду електрона.

Симетр?я у ф?зиц?
Перетворення	В?дпов?дна ?нвар?антн?сть	В?дпов?дний закон збереження
? Трансляц?? часу	Однор?дн?сть часу	…енерг??
? C , P , CP ? T -симетр??	?зотропн?сть часу	…парност?
? Трансляц?? простору	Однор?дн?сть простору	…?мпульсу
? Обертання простору	?зотропн?сть простору	…моменту ?мпульсу
? Група Лоренца (бусти)	В?дносн?сть Лоренц-ковар?антн?сть	…руху центра мас
~ Кал?брувальне перетворення	Кал?брувальна ?нвар?антн?сть	…заряду

Один ?з фундаментальних закон?в ф?зики стверджу?, що електричний заряд не виника? ? не зника?. В макроскоп?чному св?т? це означа?, що заряд певного т?ла може зб?льшитися або зменшитися т?льки внасл?док перет?кання його на ?нш? т?ла й компенсац??ю зарядом ?ншого знаку. ?зольована ф?зична система збер?га? св?й заряд. У св?т? елементарних частинок закон збереження означа?, що при будь-яких перетвореннях частинок алгебра?чна сума заряд?в частинок збер?га?ться.

Теорема Нетер дозволя? вивести закон збереження заряду з глобально? кал?брувально? ?нвар?антност? ? симетр?? в?дносно повороту хвильово? функц?? вс?х частинок у фазовому простор? на один ? той самий кут ^[16] .

Нерухом? заряди вза?мод?ють м?ж собою за законом Кулона :

${\displaystyle F_{12}=k\cdot {\frac {q_{1}\cdot q_{2}}{r_{12}^{2}}}}$

Заряди що рухаються створюють магн?тне поле , а електричне поле ста? зм?нним. У класичн?й електродинам?ц?, на заряд, що руха?ться у електромагн?тному пол? д?? сила

${\displaystyle {\vec {F}}=q{\vec {E}}+q{\vec {v}}\times {\vec {B}}}$

де B ? вектор магн?тно? ?ндукц?? , а Е ? напружен?сть електричного поля . Для обрахунку цих величин використовують р?вняння Максвелла .

У квантов?й механ?ц? зарядженн? частинки вза?мод?ють через пост?йний обм?н в?ртуальними фотонами .

?нтенсивн?сть електромагн?тно? вза?мод?? визнача? стала тонко? структури , що дор?вню? приблизно ${\displaystyle {\frac {1}{137}}}$.

Зарядовим спряженням називають зам?ну вс?х частинок на античастинки. При цьому заряд вс?х об'?кт?в м?ня?ться на протилежний. Довгий час вважалося, що ?сну? симетр?я в?дносно зарядового спряження ? ус? процеси будуть прот?кати так само п?сля такого перетворення (позитрони будуть обертатися навколо ядер з антипротон?в ? антинейтрон?в тощо), але у 1957 роц? американська вчена-ф?зик Ву Цзяньсюн поставила експеримент, що показав, що ця симетр?я порушу?ться при слабк?й вза?мод?? ^[17] .

• Закон збереження електричного заряду
• Елементарний електричний заряд
• Електронна конф?гурац?я
• Планк?вський заряд

• ?.М. Кучерук, ?.Т. Горбачук, П.П. Луцик (2006). Загальний курс ф?зики: Навчальний пос?бник у 3-х т. Т.2. Електрика ? магнетизм . Ки?в: Техн?ка.
• Сивухин Д.В. (1977). Общий курс физики. т III. Электричество . Москва: Наука.
• Яворський Б. М., Детлаф А. А., Лебед?в А. К. Дов?дник з ф?зики для ?нженер?в та студент?в вищих навчальних заклад?в. ? Т.  : Навчальна книга ? Богдан , 2007. ? 1040 с. ? ISBN 966-692-818-3 .
• Brian Scott Baigrie . Electricity and Magnetism: A Historical Perspective . ? Greenwood Press, 2007. ? 165 с. ? ISBN 9780313333583 .
• Walter Greiner . Classical Electrodynamics . ? Springer, 2012. ? 556 с. ? ISBN 9781461205876 .
• Д.К. Максвелл . Трактат об электричестве и магнетизме . ? М.  : Наука, 1989. ? Т. 2. ? 416 с. ? ISBN 5-02-000042-6 .

Наука nLab Тематичн? сайти Quora · Yleinen suomalainen ontologia · Yleinen suomalainen ontologia Словники та енциклопед?? Велика данська енциклопед?я · Велика норвезька енциклопед?я · Cultureel Woordenboek · Encyclopædia Britannica Дов?дков? видання KBpedia · WordNet · Nuovo soggettario · Французька В?к?д?я Нормативний контроль FAST :  904526 · Freebase :  /m/02nxz · GND :  4151721-0