Номер 4, страница 306 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Электростатика. Глава 7. Электрические взаимодействия. Параграф 37. Взаимодействие электрических зарядов - номер 4, страница 306.

Условие.

4. Расскажите об элементарном электрическом заряде.

Решение.

Элементарный электрический заряд (обозначается символом $\text{e}$) — это фундаментальная физическая постоянная, представляющая собой минимальную порцию (квант) электрического заряда, которая может существовать у свободных частиц. Это наименьший неделимый заряд, встречающийся в природе.

Значение элементарного заряда было экспериментально измерено американским физиком Робертом Милликеном в его знаменитых опытах с каплями масла в начале XX века. Согласно современным данным, его величина составляет:

$e \approx 1.602176634 \times 10^{-19}$ Кулон (Кл).

Основными носителями элементарного заряда являются субатомные частицы. Электрон — это частица с отрицательным элементарным зарядом, равным $-e$. Протон — это частица с положительным элементарным зарядом, равным $+e$. Нейтрон, как следует из его названия, является электрически нейтральной частицей и имеет заряд, равный нулю.

Одно из важнейших свойств электрического заряда — его дискретность (или квантование). Это означает, что заряд любого макроскопического тела или частицы всегда кратен элементарному заряду. Заряд $\text{q}$ любого объекта можно выразить формулой:

$q = N \cdot e$

где $\text{N}$ — целое число (положительное, отрицательное или ноль). Это число показывает избыток или недостаток электронов в теле по сравнению с протонами. Невозможно существование заряда, равного, например, $0.5e$ или $1.2e$ у свободно существующей частицы.

Стоит отметить, что в современной физике элементарных частиц существуют частицы, называемые кварками, из которых состоят протоны и нейтроны. Кварки обладают дробными зарядами (например, $+2/3e$ и $-1/3e$). Однако кварки не существуют в свободном состоянии из-за явления, называемого конфайнментом (удержанием). Они всегда объединены в группы (адроны), суммарный заряд которых кратен элементарному заряду $\text{e}$. Таким образом, для всех наблюдаемых в свободном состоянии частиц и макроскопических тел принцип квантования заряда с квантом $\text{e}$ остается справедливым.

Ответ: Элементарный электрический заряд ($\text{e}$) — это минимальная, неделимая порция электрического заряда, наблюдаемая у свободных частиц. Его величина составляет примерно $1.602 \times 10^{-19}$ Кл. Носителями этого заряда являются электрон (заряд $-e$) и протон (заряд $+e$). Любой заряд в природе является дискретным, то есть кратным элементарному заряду: $q = N \cdot e$, где $\text{N}$ — целое число.