Страница 104 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. Опишите опыт, который показывает, что электрический заряд делится на части.

1. Опишите опыт, который показывает, что электрический заряд делится на части.

Для демонстрации делимости электрического заряда можно провести следующий опыт с использованием электрометра (или электроскопа) и двух одинаковых проводящих шариков на изолирующих подставках.

1. Зарядим один из шариков (назовем его А), например, прикоснувшись к нему наэлектризованной стеклянной палочкой. Шарик получит некоторый положительный заряд $q$.
2. Поднесем заряженный шарик А к стержню электрометра. Стрелка электрометра отклонится на определенный угол, что свидетельствует о наличии заряда. Запомним это отклонение.
3. Возьмем второй, такой же, но незаряженный шарик (назовем его B) и прикоснемся им к заряженному шарику А. Поскольку шарики одинаковые и проводящие, заряд $q$ перераспределится и разделится между ними поровну.
4. После разделения на каждом шарике (А и B) останется заряд, равный половине первоначального: $q/2$.
5. Снова поднесем шарик А к электрометру. Мы увидим, что стрелка прибора отклонится, но уже на меньший угол, чем в первый раз. Это доказывает, что заряд на шарике уменьшился.

Этот процесс можно повторить, прикасаясь к шарику А новыми незаряженными шариками, и каждый раз заряд на нем будет уменьшаться вдвое ($q/4$, $q/8$ и т.д.), что будет видно по уменьшающемуся отклонению стрелки электрометра. Таким образом, опыт наглядно показывает, что электрический заряд можно делить на части.

Ответ: Опыт с двумя одинаковыми проводящими шариками и электрометром, в ходе которого заряд одного шарика делится пополам при соприкосновении с другим незаряженным шариком, что фиксируется по уменьшению отклонения стрелки электрометра, доказывает делимость электрического заряда.

2. Имеет ли электрический заряд предел делимости?

Да, электрический заряд имеет предел делимости. Несмотря на то, что в описанном выше опыте мы могли делить заряд на части, этот процесс не бесконечен. Существует наименьшая, фундаментальная порция электрического заряда, которая не может быть разделена дальше. Эта порция называется элементарным электрическим зарядом.

Существование элементарного заряда было экспериментально доказано в опытах американского физика Роберта Милликена в начале XX века. Он установил, что заряд любого наэлектризованного тела всегда кратен (то есть является целым числом, умноженным на) элементарному заряду, который обозначается буквой $e$.

Таким образом, заряд любого тела $q$ можно выразить формулой:

$q = N \cdot e$

где $N$ — целое число (положительное или отрицательное), а $e$ — модуль элементарного заряда.

Элементарный заряд — это фундаментальная физическая константа, равная по модулю заряду электрона. Его значение составляет приблизительно:

$e \approx 1.602 \times 10^{-19}$ Кл.

Невозможно получить заряд, равный, например, $0.5e$ или $2.5e$. Заряд дискретен (квантован). Носителем наименьшего отрицательного заряда является электрон ($-e$), а наименьшего положительного — протон ($+e$).

Примечание: В современной физике элементарных частиц известно о существовании кварков, которые имеют дробные заряды (например, $+2/3 e$ и $-1/3 e$), однако они не существуют в свободном состоянии, а только в составе адронов (например, протонов и нейтронов), суммарный заряд которых всегда кратен $e$.

Ответ: Да, электрический заряд имеет предел делимости. Этот предел называется элементарным электрическим зарядом ($e$), и любой заряд является целым кратным этой величины.

2. Имеет ли электрический заряд предел делимости?

2. Да, электрический заряд имеет предел делимости. Это фундаментальное свойство называется дискретностью или квантованием электрического заряда. Это означает, что заряд любого тела или частицы не может быть произвольным, а всегда состоит из целого числа наименьших, неделимых «порций» заряда.

Эта наименьшая порция заряда называется элементарным зарядом и обозначается буквой $e$. Любой наблюдаемый в свободном состоянии электрический заряд $q$ можно выразить формулой: $q = n \cdot e$ где $n$ — это целое число (например, ..., -2, -1, 0, 1, 2, ...).

Носителями элементарного заряда являются элементарные частицы. Например, электрон имеет заряд $-e$, а протон — заряд $+e$. Величина элементарного заряда является одной из фундаментальных физических констант и приблизительно равна: $e \approx 1,602 \times 10^{-19}$ Кл.

Хотя в современной физике известно о существовании кварков, из которых состоят протоны и нейтроны и которые имеют дробные заряды (например, $+2/3e$ и $-1/3e$), они не наблюдаются в свободном состоянии. Кварки всегда объединены в частицы (адроны) таким образом, что их суммарный заряд всегда кратен элементарному заряду $e$. Поэтому для всех свободно существующих частиц и макроскопических тел элементарный заряд $e$ является пределом делимости.

Ответ: да, электрический заряд дискретен, то есть имеет предел делимости. Этот предел — элементарный заряд $e$, наименьшая порция заряда, встречающаяся у свободно существующих частиц. Заряд любого тела всегда кратен этой величине.

3. Что такое электрон? Что вы знаете о его заряде и массе?

Что такое электрон?

Электрон — это стабильная, отрицательно заряженная элементарная частица, которая является одной из фундаментальных составляющих вещества. Электроны входят в состав всех атомов. В модели атома электроны образуют электронную оболочку, двигаясь вокруг положительно заряженного ядра, состоящего из протонов и нейтронов. Число электронов в нейтральном атоме равно числу протонов в его ядре, что обеспечивает общую электронейтральность атома.

Согласно Стандартной модели физики элементарных частиц, электрон относится к классу лептонов. Он считается фундаментальной частицей, то есть не имеет внутренней структуры и не состоит из других, более мелких частиц. Электроны участвуют в электромагнитном, слабом и гравитационном взаимодействиях. Поведение электронов, особенно на атомном уровне, описывается законами квантовой механики. Открыт электрон был в 1897 году английским физиком Дж. Дж. Томсоном.

Ответ: Электрон — это стабильная элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом, являющаяся одной из основных составляющих атома и относящаяся к классу лептонов.

Что вы знаете о его заряде и массе?

Заряд и масса электрона являются фундаментальными физическими константами, их значения точно измерены.

Заряд электрона:

Заряд электрона, обозначаемый как $-e$ или $q_e$, является отрицательным. Его абсолютная величина называется элементарным электрическим зарядом — это минимально возможный заряд, который может существовать в свободном состоянии. По модулю он в точности равен заряду протона. В Международной системе единиц (СИ) его значение составляет:

$q_e = -e \approx -1.602 \times 10^{-19}$ Кл (Кулон).

Масса электрона:

Электрон обладает очень малой массой по сравнению с частицами атомного ядра (протонами и нейтронами). Масса электрона примерно в 1836 раз меньше массы протона. Масса покоя электрона (масса частицы в системе отсчёта, где она неподвижна), обозначаемая $m_e$, равна:

$m_e \approx 9.109 \times 10^{-31}$ кг.

Ответ: Заряд электрона является элементарным (минимальным) и равен $q_e \approx -1.602 \times 10^{-19}$ Кл. Масса покоя электрона очень мала и составляет $m_e \approx 9.109 \times 10^{-31}$ кг.