Номер 4, страница 237 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

4. Какие частицы являются носителями отрицательных и положительных зарядов?

4. Носителями электрических зарядов являются элементарные частицы, а также ионы и квазичастицы.

Носители отрицательного заряда:

• Электроны ($e^−$). Это фундаментальные частицы, являющиеся основными носителями отрицательного заряда. В металлах электрический ток представляет собой упорядоченное движение свободных электронов. Электроны также являются носителями тока в вакууме и газах.

• Отрицательные ионы (анионы). Это атомы или молекулы, которые захватили один или несколько избыточных электронов. Анионы являются носителями заряда в жидкостях-электролитах (растворах и расплавах) и в ионизированных газах (плазме).

Носители положительного заряда:

• Протоны ($p^+$). Это частицы, входящие в состав ядра атома и имеющие положительный заряд, равный по модулю заряду электрона. В свободном состоянии протоны могут быть носителями тока, например, в ускорителях частиц или в составе космических лучей.

• Положительные ионы (катионы). Это атомы или молекулы, потерявшие один или несколько электронов. Катионы являются носителями положительного заряда в электролитах и ионизированных газах. В твердых телах (металлах) положительные ионы образуют кристаллическую решетку и обычно не перемещаются.

• «Дырки». Это квазичастицы, используемые для описания носителей заряда в полупроводниках. «Дырка» представляет собой вакансию, образовавшуюся после ухода электрона, и ведет себя как частица с положительным зарядом.

Ответ: Носителями отрицательных зарядов являются электроны и отрицательные ионы (анионы). Носителями положительных зарядов являются протоны, положительные ионы (катионы) и «дырки» (в полупроводниках).

5. Закон сохранения электрического заряда — это фундаментальный закон природы, который формулируется следующим образом:

В электрически изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной.

Электрически изолированной называется система, через границу которой не могут проникать заряженные частицы. Математически закон сохранения заряда можно выразить формулой:
$q_1 + q_2 + q_3 + ... + q_n = \text{const}$
где $q_1, q_2, ..., q_n$ — заряды всех частиц, входящих в замкнутую систему.

Этот закон означает, что заряд не может быть создан или уничтожен. Процессы, в которых кажется, что заряд возникает, на самом деле представляют собой разделение зарядов или рождение пар частиц с противоположными зарядами. Например:

• При электризации трением (например, стеклянной палочки о шелк) происходит перераспределение электронов. Шелк приобретает отрицательный заряд, а палочка — точно такой же по модулю положительный заряд. Суммарный заряд системы «палочка + шелк» остается равным нулю (если они были нейтральны изначально).

• В физике высоких энергий наблюдается процесс рождения пары электрон-позитрон из гамма-кванта (нейтральной частицы). При этом рождаются частица с зарядом $-e$ (электрон) и античастица с зарядом $+e$ (позитрон). Суммарный заряд до ($\text{0}$) и после ($-e + e = 0$) реакции сохраняется.

Ответ: В замкнутой (электрически изолированной) системе алгебраическая сумма электрических зарядов всех частиц сохраняется (остается неизменной).