Как найти электрический заряд формула 8 класс

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:

q1+q2+q3+…+qn=const.

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=±ne (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 ±13e и ±23e.

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=kq1·q2r2.

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:
F1→=-F2→.

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 СИ единицу измерения электрического заряда представляет кулон (Кл).

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

Коэффициент k в системе СИ в большинстве случаев записывается в виде следующего выражения: 

k=14πε0.

В котором ε0=8,85·10-12Кл2Н·м2 является электрической постоянной.

В системе СИ элементарный заряд e равняется:

e=1,602177·10-19 Кл≈1,6·10-19 Кл.

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→=F21→+F31→; F2→=F12→+F32→; F3→=F13→+F23→.

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).

Формулы

1.Количесво
теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяемое им при охлаждении: , где Q – количество теплоты (Дж),  – удельная теплоемкость материала, m – масса
тела (кг),  – конечная температура (),  – начальная температура().

2.Теплота
сгорания топлива , где q – удельная теплота сгорания
топлива, Q –
количество теплоты (Дж), m – масса
тела (кг).

3.Полная
механическая энергия: , где Е – полная механическая энергия (Дж), 
 – кинетическая энергия (Дж),  – потенциальная энергия (Дж).

4.Теплота
плавления , где Q – количество теплоты (Дж), m – масса
тела (кг),  – удельная теплота плавления тела.

5.Относительная
влажность воздуха: , где  (читатся «фи») – относительная влажность
воздуха,  (читается «ро») – абсолютная влажность
воздуха,  (читается «ро с ноликом»)– плотность
насыщенного водяного пара.

6.Теплота
парообразования и конденсации , где Q – количество теплоты (Дж), m – масса
тела (кг), L – удельная
теплота парообразования.

7.КПД теплового
двигателя: , или , где  (читается «эта»)– КПД двигателя,  – полезная работа (Дж),  – количество теплоты, полученное от
нагревателя (Дж),  – количество теплоты, отданное
холодильнику (Дж).

8.Закон
сохранения электрического заряда , где q – электрические заряды (Кл).

9.Сила тока:
, где q – электрический заряд (Кл), t – время прохождения заряда (с), I – сила тока (А).

10.Электрическое
напряжение: , где А – работа
электрического тока (Дж), U – электрическое напряжение (В), q –
электрический заряд (Кл); .

11.Закон Ома
для участка цепи: , где U – электрическое напряжение (В), I – сила
тока (А), R –
электрическое сопротивление (Ом). .

12.Сопротивление
проводника длиной  и площадью поперечного сечения S: ,  где R –
электрическое сопротивление (Ом), S – площадью поперечного сечения (м²
или мм²),  – длина проводника (м),  – (читается «ро») удельное сопротивление
(Ом*м или Ом*мм²/м).

13.Законы
последовательного соединение: , где I – общая
сила тока (А), R – общее
электрическое сопротивление (Ом), U – общее электрическое напряжение
(В), , , , , ,  – соответственно
сила тока, сопротивление и напряжение на различных участках цепи.

14. Законы
параллельного соединения: , где I – общая
сила тока (А), R – общее
электрическое сопротивление (Ом), U – общее электрическое напряжение
(В), , , , , ,  – соответственно
сила тока, сопротивление и напряжение на различных участках цепи.

15. Работа
электрического тока: , где U –
электрическое напряжение (В), I – сила тока (А), А – работа
электрического тока (Дж), t – время (с).

16.Мощность
электрического тока: , где U –
электрическое напряжение (В), I – сила тока (А), P –
мощность электрического тока (Вт).

17.Закон
Джоуля-Ленца:  , где I – сила тока (А), R –
электрическое сопротивление (Ом), t – время (с), Q – количество
теплоты (Дж).

18.Емкость
конденсатора: ,  где U –
электрическое напряжение (В), q – электрический заряд (Кл), C – емкость
конденсатора (Ф).

19.Энергия
конденсатора: , где U –
электрическое напряжение (В), C – емкость конденсатора (Ф), W – энергия
конденсатора (Дж).

20.Закон
преломления света: ,  где  – угол падения, – угол преломления, n –
показатель преломления среды.

21.Оптическая
сила линзы:  , где D – оптическая сила линзы (дптр), F – фокусное
расстояние (м).

7 класс

Название формулы

Формула

Обозначение величин входящих в формулу

Путь

S – путь (м)

𝓋 – скорость (м/с)

t – время (с)

Скорость

Плотность

𝜌 – плотность (кг/)

m – масса (кг)

V – объем ()

Масса

Закон Гука

F – сила упругости (Н)

k – жесткость пружины (Н/м)

Δl – удлинение пружины (м)

Сила тяжести

F – сила (Н)

m – масса (кг)

g – ускорение свободного падения (м/)

Давление

p – давление (Па)

F – сила (Н)

S – площадь ()

Давление столба жидкости

P – давление (Па)

𝜌 – плотность (кг/)

g – ускорение свободного падения (м/)

h – высота столба жидкости (м)

Сила Архимеда

F – сила Архимеда (Н)

𝜌 – плотность (кг/)

g – ускорение свободного падения (м/)

V –объем ()

Механическая работа

A – работа (Дж)

F – сила (Н)

S – путь (м)

Мощность

N – мощность (Вт)

A – работа (Дж)

t – время (с)

Момент силы

M – момент силы (Н·м)

F – сила (Н)

l –плечо силы (м)

КПД

𝛈 – кпд

– полезная работа (Дж)

– затраченная работа (Дж)

Потенциальная энергия

E – потенциальная энергия (Дж)

m – масса (кг)

g – ускорение свободного падения (м/)

h – высота (м)

Кинетическая энергия

E – кинетическая энергия (Дж)

m – масса (кг)

𝓋 – скорость (м/с)

8 класс

Название формулы

Формула

Обозначение величин входящих в формулу

Количество теплоты, необходимое для нагревания или охлаждения

Q – количество теплоты (Дж)

c – удельная теплоемкость ()

m – масса (кг)

Δt =() – разность температур

– конечная температура ()

– начальная температура ()

Количество теплоты, выделяемое при сгорании

Q – количество теплоты (Дж)

q – удельная теплота сгорания топлива (

m – масса (кг)

Количество теплоты необходимое для плавления

Q – количество теплоты (Дж)

m – масса (кг)

λ – удельная теплота плавления ()

Относительная влажность воздуха

– относительная влажность воздуха

𝜌 – давления водяного пара (па)

– давление насыщенного пара (Па)

Количество теплоты необходимое для парообразования

Q – количество теплоты (Дж)

L – удельная теплота парообразования ()

m – масса (кг)

КПД теплового двигателя

𝛈 – КПД

– полезная работа (Дж)

– количество теплоты (Дж)

Полезная работа теплового двигателя

– полезная работа (Дж)

– количество теплоты нагревателя (Дж)

– количество теплоты холодильника (Дж)

Сила тока

I –сила тока (А)

q – электрический заряд (Кл)

t – время (с)

Напряжение

U – напряжение (В)

A – работа (Дж)

q – электрический заряд (Кл)

Сопротивление

R – сопротивление (Ом)

𝜌 – удельное сопротивление (Ом·м)

l – длина проводника (м)

S – площадь сечения проводника ()

Последовательное соединение проводников

R – общее сопротивление (Ом)

– сопротивление n-ого проводника (Ом)

– сила тока (А)

– сила тока n-ого проводника (А)

– полное напряжение (В)

– напряжение n-ого проводника (В)

Параллельное соединение проводников

Закон Ома для участка цепи

I – сила тока (А)

U – напряжение (В)

R – сопротивление (Ом)

Мощность электрического тока

P – мощность электрического тока (Вт)

I – сила тока (А)

U – напряжение (В)

Закон Джоуля-Ленца

Q – количество теплоты (Дж)

I – сила тока (А)

R – сопротивление (Ом)

t – время (с)

Закон отражения света

– угол падения

– угол отражения

Закон преломления света

– угол падения

– угол отражения

– показатель преломления среды

Оптическая сила линзы

D – оптическая сила линзы (дптр)

F – фокусное расстояние (м)

В начале XX века английский физик Джозеф Джон Томсон делает важное для мира науки открытие. Он 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.

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».

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

Электрическая сила

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:

$$1.6cdot10^{-19}$$

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	0

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.

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.

Именно:

— 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:

$$sum{Q_{общ}}=q_1+q_2+q_3+…+q_n,$$

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:

$$sum{Q_{общ}}=q_1+q_2+q_3+…+q_n=const$$

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:

$$q=n_2cdot{e}-n_1cdot{e},$$

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:

$$q=n_Ecdot{e}$$

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

Итоги раздела

Поздравляем!

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.

When the matter is held in an electric or magnetic field, it develops an electric charge, which causes it to experience a force. The flowing electric charge generates a magnetic field, which is coupled with an electric field. The electromagnetic field is made up of a combination of electric and magnetic fields. The electromagnetic force, which is the basis of physics, is created when charges interact. Let’s take a closer look at the concept of Electric charge,

Electric Charge

The feature of subatomic particles that enables them to experience a force when put in an electric or magnetic field is known as Electric charge.

A scalar quantity, electric charge is. A quantity that is called a vector must fulfill the laws of vector addition, such as the triangle law of vector addition and the parallelogram law of vector addition, in addition to having a magnitude and direction; only then is the amount called a vector quantity. In the case of an electric current, the resultant current is an algebraic sum rather than a vector sum when two currents meet at a junction. As a result, even though it has magnitude and direction, an electric current is a scalar quantity. Electric charge is denoted by Q. 

SI unit of electric charge: Coulomb and Other units are Faraday, Ampere-hour.

Positive and negative electric charges are carried by protons and electrons, respectively. Subatomic particles and matter particles are examples of different forms of charges,

• Positively charged protons
• Negatively charged electrons
• Neutron has a charge of zero

Electric Charge Formula

The formula of Electric Charge is as follows

Q = I × t

Where,

• Q = Electric Charge,
• I = Electric Current,
• t = Time.

Sample Questions

Question 1: An electric charge is a scalar quantity for what reason?

Answer:

The resulting current of two currents meeting at a junction is an algebraic sum, not a vector sum. A scalar quantity is thus an electric current. This property of electric charge is known as KCL, also known as kirchhoff’s current law.

Question 2: When does a negative and positive electric charge occur?

Answer:

It is considered to have a negative charge when a substance has more electrons than protons, and It is considered to have a positive charge when a substance has more protons than electrons.

Question 3: A circuit with a current of 150 mA is run for 2 minutes. calculate the amount of charge flowing through a circuit.

Solution:

Given: I = 150 mA = 150 × 10^-3 A, t = 2 min = 2 × 60 = 120s

Since,

Q = I × t

∴ Q = 150 × 10^-3 × 120

∴ Q = 18 C

Question 4: When a current-carrying conductor is linked to an external power supply for 20 seconds, a total of 6 × 10⁴⁶ electrons flow through it. Determine the current value in the conductor.

Solution:

Given: n = 6 × 10⁴⁶ electrons, t = 20s, e = 1.6 × 10^-19 C

Since,

Q = I × t

∴ I = Q/t

By current formula,

Q = ne

∴ I = ne/t

∴ I = 6 × 10⁴⁶ × 1.6 × 10^-19 / 20

∴ I = 4.8 × 10²⁶ A

Question 5: A current of 0.6 A is carried by a conductor. Calculate the amount of charge that will pass through the conductor’s cross-section in 37 seconds.

Solution:

Given: I = 0.6 A, t = 37 s

Since,

Q = I × t

∴ Q = 0.6 × 37

∴ Q = 22.2 C

Question 6: If the Electric current is 200 A and the time is 3 min then find the Electric charge.

Solution:

Given: I = 200 A, t = 3 min = 3 × 60 = 180 s

Since,

Q = I × t

∴ Q = 200 × 180

∴ Q = 36000 C

Last Updated :
04 Apr, 2022

Like Article

Save Article