Капельница Кельвина

В обычных условиях тела содержат одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов, т.е. они не заряжены, или электрически нейтральны.

Согласно электронной теории различные электрические свойства тел объясняются присутствием в них электронов и их движением, а явления заряжения и разряжения тел сводится к перераспределению в них электронов без изменения их общего числа. А это значит, что в любой замкнутой (электрически изолированной) системе алгебраическая сумма электрических зарядов остается постоянной при любых взаимодействиях внутри неё.

Тело можно наэлектризовать, т.е. создать на нем избыток или недостаток зарядов. Это явление называется электризацией, а такое тело - наэлектризованным. Существуют три основных способа электризации: трением, через влияние, под действием излучения.

Электризация диэлектриков трением может возникнуть при соприкосновении двух разнородных веществ из-за различия атомных и молекулярных сил (из-за различия работы выхода электрона из материалов). При этом происходит перераспределение электронов (в жидкостях и газах ещё и ионов) с образованием на соприкасающихся поверхностях электрических слоёв с противоположными знаками электрических зарядов. Фактически атомы и молекулы одного вещества, обладающие более сильным притяжением, отрывают электроны от другого вещества.

Явление электризации через влияние в проводниках с точки зрения электронной теории легко объясняется существованием в них свободных электронов. При поднесении к проводнику положительного заряда электроны к нему притягиваются и накапливаются на ближайшем конце проводника. На нем оказывается некоторое число «избыточных» электронов, и эта часть проводника заряжается отрицательно. На удаленном конце образуется недостаток электронов и, следовательно, избыток положительных ионов: здесь появляется положительный заряд. Накопленные таким образом заряды называются индуцированными.

Любой диэлектрик, как и проводник, электризуется при внесении его во внешнее электрическое поле. Вследствие того, что заряды в атомах и молекулах связаны силами притяжения во много раз большими, чем силы, действующие на эти же заряды во внешнем поле, они могут только немного сместиться под действием поля на расстояние порядка самого атома. На поверхности диэлектрика возникают заряды, которые называют поляризационными или связанными.

Проводники могут заряжаться также под действием света. Явление заключается в том, что под действием света электроны могут вылететь из проводника в окружающее пространство, благодаря чему проводник заряжается положительно. Это явление получило название фотоэлектрического эффекта или фотоэффекта.

Во всех случаях мы фактически имеем дело со статическим электричеством.

Статическое электричество — совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках.

Обычно носители зарядов обеих полярностей распределены в материале равномерно, поэтому он электрически нейтрален. Разрушение этого нейтрального состояния и локальное накопление частиц одной полярности приведет к тому, что тело станет заряженным. Статическое электричество определяется как явление, вызываемое электрическим зарядом в состоянии покоя. Такие заряды возникают при переносе электронов (или других видов носителей заряда) с одной части тела в другую (поляризация) или же при переходе заряда от одного тела к другому (переносимый заряд) .

При статической электризации во время технологических процессов, сопровождающихся трением, размельчением твердых частиц, пересыпанием сыпучих материалов, переливанием диэлектрических жидкостей (нефтепродуктов и т.п.) на изолированных от земли металлических частях оборудования возникает, относительно земли, разность потенциалов (напряжение) порядка десятков киловольт.

Под разностью потенциалов между двумя точками поля понимают отношение работы, которую совершают электрические силы при перемещении электрического заряда из одной точки поля в другую, к величине этого заряда.

Для измерения разности потенциалов между двумя проводниками используют электрометр. Проградуировав предварительно шкалу электрометр можно по углы отклонения стрелки электрометра измерять разность потенциалов, выраженную в вольтах. Однако электрометр чувствительный прибор и измерить с помощью его большую разность потенциалов не представляется возможным.

Следует отметить, что практическую значимость представляет не статическое электричество, а электрический ток и в большей степени переменный.

Переменный электрический ток представляет собой вынужденные электромагнитные колебания. Основная часть электроэнергии вырабатывается в настоящее время генераторами переменного тока, создающими синусоидальное напряжение которое позволяет наиболее просто и экономично осуществлять передачу, распределение и использование электрической энергии. Вынужденные электромагнитные колебания можно получить и в колебательном контуре. Конденсатор, содержащийся в колебательном контуре, обладая определённым запасом энергии, может её возвращать в электрическую цепь, содержащую потребитель. Для того, чтобы электромагнитные колебания в контуре являлись незатухающими необходимо, чтобы он резонировал со внешним источником энергии.