Техника квиллинга — как правильно выбрать бумагу для поделок

Всё о квиллинге для начинающих

Квиллинг – увлекательная техника рукоделия, позволяющая из простейшего материала – цветных полосок бумаги создавать оригинальные яркие панно и поделки. Иное её название – бумагокручение. Связано это с тем, что техника квиллинг позволяет создавать объёмные фигурки, плоские и 3D-картины из различных модулей, скрученных из тонких бумажных полос.

Освоить этот вид рукоделия могут даже дети, а постигнув простейшие азы искусства бумагокручения, можно безгранично фантазировать над созданием неповторимых работ – от простых поделок до настоящих шедевров в виде сложных картин.

Инструменты и материалы для работы

Квиллинг, как и любая иная техника рукоделия, требует наличия соответствующих инструментов и материалов для работы. Нужно их не так уж много, поэтому можно сказать, что это более бюджетное хобби, чем скрапбукинг или создание фетровых поделок.

Пример инструментов.

Для начинающих осваивать квиллинг нужны:

В дальнейшем пригодятся пинцет (для удобства работы с очень мелкими деталями) и шаблонная линейка на пробковой основе (можно заменить обычной геометрической, с окружностями разных радиусов). Шаблонные отверстия позволяют фиксировать одинаковые по диаметру роллы. Это очень удобно, если нужно создать много модулей одинаковых форм и размеров для открытки или панно. Преимущество шаблонной линейки для квиллинга – наличие шаблонов для различных фигурок (сердечки, капли и т.д.).

Видео “Квиллинг – Бумага и Инструменты”

Основы выбора инструмента для квиллинга

Какой инструмент использовать для квиллинга – вопрос, который интересует многих начинающих рукодельниц.

Лучше сразу приобрести специально предназначенный для этого творчества.

По внешнему виду он напоминает шило, только с раздвоенным кончиком. В это отверстие вставляется кончик полоски и при вращении можно быстро и легко создать из неё ролл. Стоимость такого инструмента не такая высокая, чтобы на нём экономить, а удобство ощутимо.

Его основные преимущества:

Желающие сэкономить на приобретении инструмента для кручения могут попробовать сделать его самостоятельно из зубочистки или корпуса шариковой ручки. Подойдёт для этого и винная пробка с воткнутой крупной иглой со срезанным ушком.

Как выбрать бумагу для квиллинга

Выбор бумаги очень — важный момент. Существует два варианта – обычные и гофрированные узкие полоски двусторонней цветной бумаги плотностью 100 г/см2 и шириной 3-10 мм. Первые подходят для создания изящных элементов открыток, вторые – идеальны для создания 3Д – фигурок. Их можно приобрести в наборах или сделать самостоятельно.

Пример готовых наборов для квиллинга.

Преимущество готовых наборов:

Если хочется сэкономить – можно приобрести набор листов двусторонней цветной бумаги и с помощью канцелярского ножа нарезать узкие полоски одинаковой ширины. Для первых шагов подойдёт бумага для принтера.

Азы, базовые элементы квиллинга

Освоить эту технику легко, достаточно придерживаться простых инструкций, как по шагам создавать бумажные модули для поделок. Взяв полоску бумаги, зажмите её край на конце инструмента для кручения и намотайте круг вокруг оси.

Плотно накрутите несколько витков. Когда диаметр круга достигнет 3-4 мм, можно аккуратно снять его с оси и далее продолжить наматывать вручную.

При скручивании следует придерживать края, чтобы лента не раскрутилась.

Готовый ролл следует чуть приотпустить, чтобы он немного распустился.

Такой заготовке затем придаётся одна из стандартных форм (капля, треугольник и т.д.).

Существует порядка 20 базовых элементов, которые можно получить из скрученного свободного (кончик заклеивается уже после придания желаемой формы) ролла.

Для получения капли центр свободной спирали нужно сместить чуть в сторону, а второй край слегка прижать пальцами.

Капля.

Из капли можно получить треугольник, чуть сплющив её округлую часть.

Треугольник

Вдавив эту часть внутрь, можно получить из треугольника стрелу.

Стрела.

Сжав одновременно с двух сторон свободную спираль, можно получить элемент «глаз» (обычно используют для листиков при создании цветков).

Глаз.

Чуть придавив его посередине, получаем элемент «полумесяц».

Полумесяц.

Со свободными концами можно сделать рожки и завиток.

Завиток.

В обоих случаях полоска одновременно закручивается с двух сторон. Для рожек она сгибается по центру и не загибается для получения завитка. Согнув завитки вовнутрь, получаем сердечко.

В форме сердца.

А вот еще несколько основных элементов квиллинга

Видео “Квиллинг для начинающих – основные элементы”

С детьми можно создавать простейшие поделки из основных элементов – тугого и свободного ролла, капель и треугольников. Например, цветы – такие, какие обычно рисуют малыши (маленький тугой ролл по центру – сердцевина и лепестки в форме капелек).

Творчество с детьми.

Узнав, что такое квиллинг и освоив его азы, уже невозможно оторваться от этого увлекательного занятия, пытаясь реализовать всё более сложные задумки.

Как научиться квиллингу: пошагово для начинающих

Квиллинг – создание из закрученных полосок бумаги картин, открыток и других прекрасных поделок. Для занятий не требуются дорогостоящие инструменты или материалы, так как делать квиллинг работы можно из простой бумаги. Но для этого требуется знать специальную технику скручивания полосок.

Что это такое техника квиллинг

При работе в технике квиллинг рукодельницы особым образом сворачивают тонкие полоски бумаги, чтобы создать сложную конструкцию. Они соединяются между собой, чтобы создать красивую картину.

Изначально для сворачивания бумаги использовали гусиные перья, но сейчас удобней использовать иглы, зубочистки или даже специальные приспособления.

Квиллинг существовал еще до изобретения бумаги – в работах использовали тонкую металлическую проволоку.

Материалы для работы

Самое главное – полоски бумаги. Без них невозможно выполнить поделку, а значит и остальные инструменты не понадобятся. К выбору бумаги нужно подходить с умом, и поэтому рассмотрим этот пункт отдельно.

  1. Клей ПВА, карандаш или герметик, чтобы фиксировать и соединять между собой элементы и полоски. Он должен быть густым и быстро сохнуть, и иметь маленький дозатор (1-2 мм).
  2. Линейка с фигурными отверстиями для квиллинга. Скрученный рулончик помещается в отверстие, и рол подгоняется под нужную форму. Очень удобно, чтобы все элементы были равного размера и формы.
  3. Лист пенопласта или пробки, которые используется в качестве основы при моделировании композиции.
  4. Английские булавки используются, чтобы закрепить детали на основе, когда работаете с большой композицией.
  5. Пинцет с опущенным носиком. Используется для сборки роллов в единую конструкцию. С его помощью удобно фиксировать полоски при склеивании.
Читайте также:
Теплый фундамент для дома — а нужно ли?

В магазинах для рукодельниц можно найти множество дополнительных инструментов, которые способны облегчить работу. К примеру, есть машинка для нарезки бумаги по заданным размерам. Но для начинающих квиллинг легче освоить без лишних атрибутов.

Инструмент для скручивания

Профессионалы используют специальную вилочку – инструмент с раздвоенным концом, между которыми вставляется листок. Подобная конструкция хорошо фиксирует полоску, чтобы она не проскальзывала. Вы можете контролировать плотность накрутки. В результате получаются ровные, аккуратные формы с маленькой и ровной сердцевиной.

Начинающий мастер может использовать самодельные устройства:

  • Игла – с помощью кусачек убирают часть иголки сверху (ушко) и острие. Вставляют нижней частью в ластик карандаша, закрепляют капелькой клея.
  • Стержень пустой ручки – отлично подходит для детей. Удалить металлическую часть, расщепить верхний конец ножом.
  • Зубочистка или деревянная шпажка – ножом рассечь кончик на 1-1,5 см.

Между зубцами вставьте конец полоски, согните и начните скручивать. Контролируйте плотность накрутки и форму.

Как выбрать бумагу

Для пробы вы можете взять простой лист белой бумаги, разрезать на равные полоски 3-10 мм в ширину, и потренироваться скручивать. Если процесс понравится и покажется интересным, можно двигаться дальше.

Листок А4 можно нарезать на полоски длиной 30 см. Если нужно меньше – обрежьте, больше – склейте несколько между собой.

Идеальные полосы для кручения:

  • по плотности – для квиллинга подходит 120-140 мг/м 2;
  • ширина от 0,3 до 1,5 см;
  • длина 30 или 60 см.

Мастерицы часто используют стандартную офисную цветную бумагу, пусть у нее и меньше плотность. Но при этом цена намного ниже и найти можно в любом канцелярском магазине.

Помимо этого можно использовать:

  • гофрированный картон;
  • текстурированный картон;
  • фольгу;
  • прозрачная пленка;
  • бумага для творчества.

В магазинах для рукодельниц можно найти готовые полоски. Можно выбирать цвет, длину, ширину, текстуру и плотность бумаги.

Как самостоятельно нарезать бумагу

Для квиллинга требуется много равных полосок. Покупать – дорого, а если самостоятельно ножницами нарезать листы бумаги, уйдет слишком много времени. Да и результаты труда могут выйти неровными.

Существуют автоматические способы:

  1. шредер – офисный уничтожитель бумаги;
  2. машинка для изготовления лапши – может делать полоски 3-5 мм.

Но совсем необязательно покупать лишнюю технику домой, ведь можно нарезать вручную. Для этого понадобится:

  • металлическая линейка от 30 см (наклейте на внутреннюю сторону полоску советского лейкопластыря, чтобы она не скользила по бумаге);
  • нож для гипсокартона – продается в строительном магазине (канцелярский нож может резать не более 10 за раз);
  • фанера размером чуть больше, чем лист А4.

Помимо этого нужно подготовить шаблоны для резки – это разлинованные листы с нужным размером полосок. Удобно сделать заготовки в word, сделав таблицу с нужной шириной колонок. Но можно вручную расчертить линейкой и карандашом.

Положите расчерченный шаблон поверх листов для нарезки (около 30), и разместите на фанере. Выровняйте стопку. И приложите линейку к полоскам на шаблоне.

Одной рукой крепко удерживайте линейку, а второй проводите вдоль нее и нарезайте листочки. За один проход нож разрезает в среднем 5 листочков, так что придется провести раз 6-7, чтобы охватить всю стопку.

Можно за один день нарезать достаточно полосок, чтобы хватило на целый месяц.

Как сделать квиллинг фигуры

Обучение квиллингу начинается изучения основных форм для скручивания. Сначала учимся им, а потом, на основе полученных знаний, вы сможете менять форму заготовки и создавать новые элементы.

Из бумаги можно создать практически любую форму, она достаточно податливая. Посмотрите на примерах, как создавать различные фигуры.

Базовые геометрические фигуры

Первым делом стоит научиться делать простые формы – из них можно составить что угодно, пусть и схематично. Но уже этих знаний будет достаточно, чтобы сделать первую открытку или картину.

Все они делаются на основе свободной спирали или ролла:

  1. Вставьте кончик полоски в расщелину.
  2. Плотно накручивайте рулон вокруг держателя. Придерживайте пальцами ленту, чтобы она лежала ровно и плотно прилегала.
  3. Осторожно снимите заготовку с держателя, и дайте чуть раскрутиться до желаемого диаметра.
  4. Зафиксируйте капелькой клея нужный размер.

У вас получится круглая заготовка, из которой можно создать другие фигуры:

  • Квадрат – равномерно сдавите конструкцию со всех сторон, чтобы сделать квадратную форму.
  • Прямоугольник – давите со всех сторон, но сверху и снизу чуть сильнее.
  • Трапеция – выполните тоже, что и в предыдущем шаге, но немного сместите верхнюю и нижнюю стороны относительно друг друга.
  • Треугольник – сожмите круг с трех сторон к центру.
  • Полукруг – выровняйте одну сторону, и немного заострите углы на этой стороне, остальную половину не трогайте.
  • Стрела – сделайте треугольник, а потом снизу посередине вдавите вовнутрь; заострите уголки.

Подобные формы – ключевые, на основе которых и строится большинство работ.

Закрытые детали

К ним относятся формы, в которых после завершения скручивания, хвостик приклеивается к основной части:

  • Тугой рол – выполняется точно так же, как и свободная спираль, но в конце не нужно раскручивать фигуру, а в плотно свернутом состоянии зафиксировать клеем.
  • Бублик – сделайте свободную спираль, и немного расслабьте ее, чтобы в середине появилось отверстие, как у бублика. Окружности должны плотно прилегать друг к другу. Зафиксируйте в начале и конце, чтоб не раскрутилось.
  • Бублик со спиралью – делается точно так же, как и предыдущий, но центральный кончик не фиксируется клеем, оставаясь в свободном движении.
  • Овал – сделайте бублик, а потом придавите сверху и снизу, чтобы сделать овальной формы.
  • Капля – сделайте свободную спираль, и сожмите между пальцами. В центр вставьте кончик иголочки, и потяните осторожно вверх так, чтобы верхняя часть осталась туго стянута, а снизу плотность чуть ослабла. Нижнюю часть сдавите пальцами с двух сторон, чтобы получился острый угол.
  • Изогнутая капля выполняется точно так же, но острую сторону нужно сместить от центра, сделав на детали изгиб.
  • Лепесток – сделайте каплю, и сделайте защип на круглой стороне.
  • Глаз – сделайте свободный рол, а потом сожмите с двух сторон, чтобы получились острые углы с обеих сторон.
  • Пятиконечная звезда – сделайте свободный ролл, и сожмите с пяти сторон вовнутрь. Старайтесь выбирать равноудаленные участки, чтобы звездочка получилась четче.
Читайте также:
Что такое анодирование

Открытые элементы

Отличаются тем, что кончик не фиксируется клеем. Очень применяются в качестве дополнительных украшений.

  • Завиток – скрутите тугой рол, подержите чуть-чуть, а потом отпустите, не фиксируя.
  • S-элемент – на обеих концах полоски скрутите тугие ролы, но не фиксируйте. Завитки должны смотреть в разные стороны, как в букве S.
  • C-элемент – выполните S-элемент, но завитки смотрят в одну сторону.
  • V-элемент – согните полоску пополам, и на кончиках скрутите тугие ролы наружу.
  • Сердце – выполните V-элемент, но ролы смотрят внутрь (место, где они соприкасаются, можно смазать клеем).
  • Веточка – согните полоску не в середине, а на 2/3. Ролы можно крутить как внутрь, так и наружу. Можно одну так, одну так, чтобы выглядело интересней.

На самом деле возможных фигур намного больше, но в основном используются эти. Со временем вы сможете самостоятельно придумывать интересные формы и их сочетания, но пока что оттачивайте технику на общеизвестных.

Мастер класс для начинающих: плетение простых картин

Теорию вы изучили, теперь потренируйте из вышеописанных форм создавать картины.

Прежде чем крутить ролы, нужно наметить правильный путь – нарисовать контур. Работать нужно внимательно и не спеша, ведь от качества рисунка зависит и конечный результат.

К примеру, дерево на бумаге. Поймите, какая цветовая палитра подойдет, и выбирайте полоски соответствующего цвета. Какие фигуры помогут правильно передать текстуру, настроение и форму рисунка. Крона деревьев – зеленые ролы или листки. Кора – глаз или ромб коричневого цвета. Но можно выполнить и более оригинально.

Сначала можно прямо поверх рисунка наносить цветное отображение фигур – сколько, какого размера, какой цвет. Посмотрите результат в нарисованном варианте, и если устроит выбранный стиль – сделаете из полосок.

В интернете можно найти много схем поделок в технике квиллинг, есть даже сайты, полностью посвященные этой теме. Поэтапно рассмотрим несколько простых работ, чтобы вы потренировались.

Снежинка из ролов

Снежинка – самая простая подделка, которую можно быстро сделать своими руками из листа бумаги для принтера.

  1. Нарежьте его на полоски шириной 5 мм.
  2. Скрутите их в роллы – часть в тугие, часть в свободные.

На синем картоне или цветной бумаге приклейте роллы, чтобы получилась 6-конечная снежинка. Соблюдайте симметрию.

  • В центре тугой рол.
  • Вокруг него 6 свободных средней плотности.
  • В разные стороны отходит 6 лучей из двух свободных роллов слабой плотности.
  • На кончиках лучей три тугих ролла, сложенных треугольником.

На выходе получится следующая картина.

Но на самом деле лучше не повторять пошагово выполнение снежинки, а попробовать придумать что-то свое. Снежинки бывают самые разные, так что сложно ошибиться.

Простой цветок

Для этой подделки используйте цветную бумагу. Можно каждый элемент из своего цвета, или сделать сердцевину одним, а лепестки другим.

  1. Сделайте сердцевину из тугого ролла.
  2. Сделайте достаточно капелек, чтобы лепестки смогли полностью окружить сердцевину.
  3. Еще четыре листика.
  4. Стебель делается из простой зеленой полоски, приклеенной на бумагу.
  5. Теперь соберите фигуры вместе.
  6. Сначала приклейте полоску для стебля.
  7. Сделайте от его верхушки небольшой отступ, и приклейте сердцевину цветка.
  8. Расположите вокруг лепестки, чтобы они как лучи солнца исходили от него во все стороны.
  9. В середине стебля прикрепите лепестки с разных сторон.

Получается простой, но красивый цветок в технике квиллинг для начинающих.

Бабочка

Используйте яркие цвета, чтобы получилась красивая работа. Идеально, если они будут контрастировать между собой. К примеру, в примере используется желтый, розовый, красный и черный.

  1. Сделайте овальный ролл – это будет середина бабочки, к которой будут цепляться крылышки и усики.
  2. Соедините между собой две разноцветные полоски, а потом из нее сделайте каплю. Сделайте 4 подобных конструкции – это будут крылья.
  3. Скрутите два маленьких тугих ролла и вставьте внутрь двух капель.
  4. Прикрепите крылья к туловищу бабочки.
  5. Сделайте V-элемент – это усики, прикрепите их сверху.

Получится яркая и разноцветная бабочка.

Видео мастер классы

Обратите внимание на более сложные работы, которые со временем вы сможете выполнять. Повторяйте последовательно по инструкции из видео, чтобы создать такой же щедевр.

Научиться квиллингу можно в любом возрасте. Нет никаких требований к ученику, ведь эта техника отличается простотой и доступностью. Пусть качество первых работ вас не отпугивают – они могут получиться немного не так, как в видео у профессиональных мастеров, но со временем ваш навык будет расти.

Этот неисчерпаемый квиллинг

Квиллинг — не только увлекательное хобби, но и способ оригинально оформить подарки, открытки и даже интерьер своего дома. Эта несложная, но требующая усидчивости и аккуратности техника поможет развить воображение и воплотить в жизнь все свои творческие фантазии.

  • Что такое квиллинг
  • С чего начать
  • Материалы и инструменты для квиллинга
    • Бумага
    • Набор инструментов
  • Виды основных фигур
Читайте также:
Фундаменты под оборудование: проектирование и устройство

Эта работа меня потрясла: репродукция одной из самых известных картин Ван Гога “Звездная ночь” в технике квиллинг! Просто невероятно красиво!

Что такое квиллинг

Квиллингом называется особая техника скручивания бумажных полосок и формирование из отдельных элементов целых картин, как плоских, так и объемных, а так же всевозможных поделок. Название происходит от английского «quill» (перо), поскольку раньше для скручивания использовали именно этот инструмент.

Еще одно распространенное название техники — бумагокручение или бумажная филигрань. Последнее связано с тем, что из скрученных полосок формируется изысканное, изящное, ажурное целостное произведение. За счет переплетения линий и завитков получаются узнаваемые очертания любых предметов: растений или животных, букв, портретов, даже целых пейзажей или других сложных абстрактных композиций.

Интересно, что для азиатской техники характерны сложные, объемные, массивные произведения: статуэтки или композиции, в то время как европейские произведения отличаются простотой и лаконичным дизайном, а также легкостью исполнения.

В технике квиллинга чаще всего оформляют поздравительные открытки, всевозможные декоративные панно, картины, отдельные элементы в интерьере.

Благодаря множеству мастер-классов, фото, видео-уроков, квиллинг может освоить любой желающий, даже ребенок. Для начинающих созданы специальные курсы, на которых можно быстро научиться бумагокручению и применить свои навыки на практике.

С чего начать

Освоение техники квиллинг стоит начать с изучения доступных материалов, посмотреть картинки в сети и готовые произведения опытных мастеров. Каким бы сложным ни казалось изделие, его легко сделать своими руками, в этом поможет мастер-класс и постепенно накапливаемый опыт.

Начинать лучше всего с простых изделий, пользуясь доступными схемами и шаблонами. Это могут быть цветы, бабочки, буквы. Освоив основы, следует приступать к более сложным сборным изделиям, полагаясь не только на готовые схемы, но и на свое воображение:

Открытки. Квиллинг сделает такую открытку оригинальной, объемной, незабываемой, одним словом — настоящим произведением искусства. Из бумажных завитков можно формировать как самые простые монохромные, так и сложные цветные композиции.

Панно. Чаще всего представляют собой приклеенные к основе завитки разных форм, сложенные в простую композицию — букет, абстракцию, фигурку животного и пр. Бумага может использоваться как одного, так и нескольких цветов.

Картины. Сложные произведения из завитков разных форм, размеров и цветов, объединенных одной темой — пейзажной, портретной, натюрмортом и пр.

Интерьерные надписи. Простые или сложные, небольшие или крупные, они составляются из отдельных букв, состоящих в свою очередь из набора завитков, собранных в контур или приклеенных к основе-силуэту. Чаще всего такие надписи приклеены к стене или мебели, они могут состоять из одних букв, или дополненных цветами, птицами, животными, абстрактными формами. Такими надписями можно оформить детскую, гостиную, столовую, кухню.

Объемные декоративные поделки — шкатулки, вазочки, статуэтки, тарелки и пр.

Фигурки в технике квиллинг помогут красиво декорировать зеркала, комнатные растения, рамочки для фото и пр.

Материалы и инструменты для квиллинга

Прежде чем начинать скручивать бумажные полоски, стоит обзавестись комплектом материалов и инструментов.

Бумага

На бумаге для квиллинга не стоит экономить, особенно, если из простого хобби занятие превратилось в профессиональное увлечение:

  • Бумага для принтера — самый простой материал для начала освоения техники
  • Двусторонняя цветная бумага
  • Дизайнерский картон

  • Специальная бумага для квиллинга, обычно продается уже нарезанной на полоски
  • Подручные материалы — книжные страницы, ноты, газетная бумага

Совет! Чем лучше качество бумаги, тем легче с ней работать: сгибать, склеивать. Изделия из специальных материалов дольше сохраняют свой вид.

Перед началом работы бумагу нужно нарезать на полоски разной длины и ширины. Последняя чаще всего составляет 3, 4, 6, 10 мм.

Набор инструментов

В магазине для рукоделия можно приобрести профессиональный набор инструментов для квиллинга, но цены на него достаточно высоки. Для начинающих вполне подойдет использование подручных средств:

  1. Зубочистка. Для удобства ее можно воткнуть в винную пробку или деревянный брусочек, отрезать острый кончик, сделать с этого края канцелярским ножом надрез глубиной 5 мм (в него будет вставляться один край полоски). Таких инструментов можно сделать несколько по размеру полосок. По этому же принципу инструмент можно сделать из тонкого стержня для ручки.
  2. Ножницы с тонкими лезвиями.
  3. Клей ПВА, а так же кисточка для его нанесения на бумагу.
  4. Пинцет (плоский) для удобного, точного склеивания деталей, а так же их сборки в форму.
  5. Картонная основа подходящего цвета.
  6. Линейка с круглыми отверстиями разных диаметров для регулирования степени скручивания отдельных деталей.

Виды основных фигур

Любая композиция, выполненная в технике квиллинг, собирается из основных закрытых (склеенных) фигур:

  • Ролл или спираль — основная форма, на основе которой делают многие другие. Он может быть тугим или свободным. В первом случае бумага плотно накручивается на инструмент, а кончик сразу приклеивается. Во втором, полоске после скручивания дают расправиться до нужного диаметра, только после этого подклеивают край.
  • Листок или глаз — свободная спираль одновременно сжимается с двух сторон.
  • Прямоугольник — делается так же, как листок, но сжимается с четырех сторон.
  • Капля — скручивается свободный ролл, после чего смещают его центр в одну сторону, а с другой сжимают пальцами.
  • Треугольник — принцип тот же, что у капли, но сплющивается округлая часть до выпрямления.
  • Стрела — делается из треугольника путем продавливания его основания к центру.
  • Полукруг — делается как листок, но с выпрямлением одной выпуклой стороны.
  • Полумесяц — полукруг с продавливанием выпрямленной стороны к центру.
Читайте также:
Установка солнечные батареи. Комплект солнечной батареи для дачи. Установка солнечных батарей

Кроме закрытых фигур существуют и свободные формы, которые не нужно склеивать:

  • Рожки — сложить бумажную полоску пополам, каждый конец накрутить в разные стороны.
  • Веточка — сложить полоску на 1/3 длины, скрутить концы в одном направлении.
  • Завиток — полоску скрутить с каждого конца в противоположных направлениях.
  • Сердце — оба конца сложенной пополам полоски скрутить внутрь.

Готовые элементы можно комбинировать по своему усмотрению. Их можно наклеивать на основу, подбирая по форме, размеру или цвету, заполнять ими контур букв, цифр или силуэтов. Эффектно смотрятся композиции, состоящие из цветных завитков, образующих градиентный переход.

Что такое электрический заряд и каковы его свойства?

Научное обоснование многих электрических явлений стало возможным благодаря опытам Кулона, на основании которых учёный ввёл термин «точечный электрический заряд». Исследуя природу электризации, французский физик с помощью изобретённых им крутильных весов, открыл закон взаимодействия точечных зарядов, известный нам как закон Кулона.

Впоследствии этот основополагающий закон помог учёным сформировать представление о строении атомов, объяснить природу электричества. Это способствовало созданию источников электрического тока, без которого современного уровня научно-технического прогресса не удалось бы достигнуть.

История

На существование электрических зарядов обращали внимание мыслители ещё до нашей эры. Однако они не способны были объяснить их природу и, тем более, описать взаимодействие.

Прошло много веков до того момента, когда учёные вплотную занялись изучением электрических явлений, что и привело их к открытиям в данной области. В частности Уильям Гильберт ещё в XVI веке, не понимая природы электричества, называл наэлектризованными тела, которые притягивали другие вещества.

В 1729 году, наблюдая за электризацией различных тел, Шарль Дюфе пришёл к выводу о существовании зарядов двух видов, которые называл «стеклянными» (так как они проявляли себя на стеклянной палочке) и «смоляными» (возникающими при электризации смол). Позже Бенджамином Франклином понятия «стеклянные» и «смоляные» были заменены на более общие термины: «положительные» и «отрицательные». Данными терминами мы пользуемся по сегодняшний день.

Несмотря на то, что эти исследователи понимали факт распределения зарядов, они не смогли объяснить природу явления. Вплотную приблизился к пониманию элементарных частиц как носителей зарядов учёный-физик Ш. Кулон. Придуманный им термин «точечный заряд» помог учёному понять взаимодействие элементарных частиц, что привело его к открытию закона.

На основании своего открытия, физик уже мог объяснить причину взаимодействия точечных заряженных тел (см. рис. 1).

Рис. 1. Взаимодействие наэлектризованных тел

Дискретность (неделимость) элементарных заряженных частиц доказал Роберт Милликен. Учёный подтвердил, что заряженное тело содержит целое число элементарных частиц. Он пришёл к выводу, что делимость заряда имеет предел. Носителем элементарного заряда является электрон.

На рисунке 2 изображён опыт, подтверждающий делимость заряда. Опыт показывает, что деление кратно, это наталкивает на мысль о существовании элементарных частиц.

Рис. 2. Делимость заряда

Целостная картина сложилась после обнародования предложенной Резерфордом наглядной планетарной модели атома. Модель предполагает, что атом состоит из ядра, вокруг которого вращаются электроны. Это довольно упрощённая модель, но она уже объясняла многие электрические процессы, включая электризацию тел.

Рис. 3. Современная интерпретация планетарной модели атома

Что такое электрический заряд?

Данный термин обозначает то, что заряженное тело способно создавать электрическое поле. В более широком значении, зарядом называют количество электричества – скалярную величину, являющейся источником электромагнитного поля, участвующую в процессах электромагнитных взаимодействий. Электрический заряд не может существовать без носителя.

Элементарными носителями отрицательных зарядов являются электроны. Антиподом электрона является позитрон – устойчивая античастица, равная по массе электрону, но со знаком «+». Существует ещё одна устойчивая, положительно заряженная элементарная частица – протон.

Частицы, заряжены дробными частями (кварки), могут существовать только в составе адронов, поэтому их не считают носителями.

Заряженные протоны, из которых состоит ядро атома, тесно связаны ядерными силами. Они не могут свободно вырываться с ядра атома. Поэтому в качестве свободных носителей положительного заряда принято считать ион – атом, с орбиты которого удалился электрон. Образование отрицательных ионов происходит за счёт присоединения к ним свободных электронов.

Заряженность нейтральных атомов и молекул нулевая, а число положительных и отрицательных ионов в ячейках кристаллических решёток скомпенсировано. Поэтому тела в обычных условиях электростатически нейтральны. Между нейтральными атомами взаимодействие отсутствует.

Свойства

Установлено, что неподвижный заряд q неразрывно связан с электрическим полем, представителем особого вида материи. Поле является материальным носителем взаимодействия между элементарными частицами. Это свойство поля проявляется даже в случае отсутствия вещества между взаимодействующими телами.

Электрическое поле действует с силой F на пробный заряд q′, расположенный в любой точке поля.

характеризует действие электричества и называется напряженностью поля. Линии, касательные к которым совпадают с вектором напряжённости, образуют линии напряжённости. Густота линий напряжённости определяет величину напряжённости.

Линии напряженности электростатического поля точечного заряда представляют собой лучи, выходящие из одной точки (для положительного) или входящего в точку (для отрицательного) (см. рис. 4).

Рис. 4. Линии напряжённости поля

Электростатическое взаимодействие электромагнитных полей можно наблюдать на поведении заряженных шариков. Если эбонитовую или стеклянную палочку наэлектризовать трением и приблизить её к крохотным бузиновым шарикам, то мы увидим, как в результате силовых взаимодействий частицы отталкиваются (если они одинаковых знаков), либо притягиваются (разнознаковые).

Насыщение свободными носителями зарядов различных веществ не одинаково. Больше всего свободных электронов содержится в металлах. Поскольку заряженные электроны способны перемещаться под действием электрического поля, они являются основными транспортировщиками электрического тока в металлах. При этом движения электронов не приводит к каким-либо химическим изменениям.

Перенос зарядов в расплавленных солях или в растворах кислот осуществляется ионами. Они могут быть заряжены как положительно, так и отрицательно. В отличие от металлов, перераспределение зарядов в этих жидкостях сопровождается химическими реакциями. Поэтому растворы называют проводниками второго рода, то есть такими, которые под действием постоянных токов приводят к изменению химического состава вещества.

Читайте также:
Строительство беседки и летней кухни из кирпича

Таким образом, вещества условно подразделяют по типу проводимости:

  • проводники первого рода (металлы);
  • проводники второго рода (соляные, щелочные и кислотные растворы);
  • полупроводники (электронно-дырочная проводимость);
  • диэлектрики (вещества не способные проводить электричество из-за отсутствия свободных носителей).

Единица измерения

Единицей измерения заряда в международной системе СИ принято 1 кулон – совокупный заряд элементарных частиц, преодолевающих сечение проводника с током в 1 А, за единицу времени (секунду). Это огромная величина. Силу взаимодействия величиной в 1 Кл на расстоянии 1 м можно сравнить с действием гравитационного притяжения Землёй тела, массой 1 млн. т (9 × 10 9 Н).

Взаимодействие зарядов

Многочисленные опыты показали, что заряженные элементарные частицы взаимодействуют между собой. Носители одноименных зарядов отталкиваются, а носители разноименных зарядов – притягиваются (см.рис. 5).

Рис. 5. Взаимодействие элементарных частиц

Силу взаимодействия точечных зарядов определяют по формуле, вытекающей из закона Кулона: F = (k*q1*q2)/r 2 , где q1 и q2 –две заряженные точки, расположенные на расстоянии r, а k – коэффициент, размерность которого зависит от выбранной системы измерений, а значение – от свойств окружающей среды. Закон Кулона – один из фундаментальных законов физики.

Рис. 6. Интерпретация закона кулона

Закон сохранения электрического заряда

Экспериментально установлено, что в замкнутой системе выполняется один из основополагающих законов физики – закон сохранения. В изолированной системе суммарный заряд не исчезает, а сохраняется во времени. Кроме того, он квантуется, то есть изменяется порциями, кратными заряду элементарной частицы.

Алгебраическая сумма зарядов – величина постоянная: q1 + q2 + … + qn = const (см. рис. 7).

Рис. 7. Сохранение статического электричества

Закон сформулирован Б.Франклином (1747 г.) и подтверждён М. Фарадеем в 1843 г.

Способы измерения

Самый простой прибор для измерения – электроскоп. Он состоит из двух лепестков из фольги, расположенных на металлическом стержне. Конструкция накрыта стеклянным колпаком.

Если наэлектризованным телом прикоснуться к стержню, то лепестки наэлектризуются. Поскольку знаки на них одинаковые, то кулонова сила оттолкнёт их в разные стороны. По величине угла отклонения можно оценить величину статического электричества поступившего на лепестки.

Более сложный прибор – электрометр (схематическое изображение на рис. 8). Прибор состоит из стержня электрометра, стрелки и шкалы. Принцип действия аналогичен электроскопу (стрелка отталкивается от стержня). Благодаря наличию шкалы отклонение стрелки электрометра показывает количественную величину переданного электричества.

Рис. 8. Схематическое изображение электрометра

Мы уже упоминали, что Кулон в своих опытах пользовался крутильными весами. Этот измерительный прибор позволил учёному открыть знаменитый закон, названный в честь его имени.

Электрический заряд и его свойства

Происходящие в природе физические процессы не всегда объясняются действием законов молекулярно-кинетической теории, механики либо термодинамики. Существуют еще электромагнитные силы, которые действуют на расстоянии и не зависят от массы тела.

Их проявления впервые описаны в трудах древних ученых Греции, когда они янтарем, потертым о шерсть, притягивали легкие, маленькие частицы отдельных веществ.

Исторический вклад ученых в развитие электродинамики

Опыты с янтарем подробно изучались английским исследователем Уильямом Гильбертом . В последних годах XVI века он сделал отчет о своей работе, а предметы, способные притягивать другие тела на расстоянии, обозначил термином «наэлектризованные».

Французским физиком Шарлем Дюфе было определено существование зарядов с противоположными знаками: одни образовывались при трении стеклянных предметов о шелковую ткань, а другие — смол по шерсти. Он так и назвал их: стеклянные и смоляные. После завершения исследований Бенджамина Франклина было введено понятие отрицательных и положительных зарядов.

Шарль Кулон реализовал возможность измерения силы зарядов конструкцией крутильных весов собственного изобретения.

Роберт Милликен на основе серии проведенных опытов установил дискретный характер электрических зарядов любого вещества, доказав, что они состоят из определенного количества элементарных частиц. (Не путать с другим понятием этого термина — дробности, прерывистости.)

Труды перечисленных ученых послужили фундаментом современных знаний о процессах и явлениях, происходящих в электрических и магнитных полях, создаваемых электрическими зарядами и их движением, изучаемых электродинамикой.

Определение зарядов и принципы их взаимодействия

Электрическим зарядом характеризуют свойства веществ, обеспечивающих им возможность создавать электрические поля и взаимодействовать в электромагнитных процессах. Еще его называют количеством электричества и определяют как физическую скалярную величину. Для обозначения заряда приняты символы «q» или «Q», а при измерениях используют единицу «Кулон», названную в честь французского ученого, разработавшего уникальную методику.

Им был создан прибор, в корпусе которого использовались подвешенные на тонкой нити из кварца шарики. Они ориентировались в пространстве определенным образом, а их положение регистрировалось относительно проградуированной шкалы с равными делениями.

Через специальное отверстие в крышке к этим шарикам подводился другой шар, обладающий дополнительным зарядом. Возникающие силы взаимодействия заставляли отклоняться шарики, поворачивали их коромысло. Величина разницы отсчетов на шкале до ввода заряда и после него позволяла оценивать количество электричества в испытуемых образцах.

Заряд в 1 кулон характеризуется в системе СИ силой тока в 1 ампер, проходящей через поперечное сечение проводника за время, равное 1 секунде.

Все электрические заряды современная электродинамика разделяет на:

При взаимодействии их между собой у них возникают силы, направление которых зависит от существующей полярности.

Одинакового типа заряды, положительные либо отрицательные, всегда отталкиваются в противоположные стороны, стремясь, как можно дальше удалиться друг от друга. А у зарядов противоположных знаков действуют силы, стремящиеся сблизить их и соединить в одно целое.

Когда в определенном объеме находится несколько зарядов, то для них действует принцип суперпозиции.

Его смысл в том, что каждый заряд определенным образом по рассмотренному выше способу взаимодействует со всеми остальными, притягиваясь к разноименным и отталкиваясь от однотипных. К примеру, на положительный заряд q1 действует сила притяжения F31 к отрицательному заряду q3 и отталкивания F21 — от q2.

Читайте также:
Фотоэлектрические датчики

Результирующая сила F1, действующая на q1, определяется геометрическим сложением векторов F31 и F21. (F1= F31+ F21).

Таким же методом определяются действующие результирующие силы F2 и F3 на заряды q2 и q3 соответственно.

Посредством принципа суперпозиции сделан вывод о том, что при определенном количестве зарядов в замкнутой системе между всеми ее телами действуют установившиеся электростатические силы, а потенциал в любой определенной точке этого пространства равен сумме потенциалов от всех отдельно приложенных зарядов.

Действие этих законов подтверждают созданные приборы электроскоп и электрометр , имеющие общий принцип работы.

Электроскоп состоит из двух одинаковых лепестков тонкой фольги, подвешенных в изолированном пространстве на токопроводящей нити, присоединенной к металлическому шарику. В обычном состоянии на этот шарик заряды не действуют, поэтому лепестки свободно висят в пространстве внутри колбы прибора.

Как можно передавать заряд между телами

Если к шарику электроскопа поднести заряженное тело, например, палочку, то заряд пройдет через шарик по токопроводящей нити к лепесткам. Они получат одноименный заряд и станут отодвигаться друг от друга на угол, пропорциональный приложенному количеству электричества.

У электрометра такое же принципиальное устройство, но он имеет небольшие отличия: один лепесток закреплен стационарно, а второй отходит от него и снабжен стрелкой, которая позволяет снимать отсчет с проградуированной шкалы.

Для переноса заряда от удаленного стационарно закрепленного и заряженного тела на электрометр можно воспользоваться промежуточными носителями.

Измерения, сделанные электрометром, не обладают высоким классом точности и на их основе сложно анализировать силы, действующие между зарядами. Для их исследования больше приспособлены крутильные весы Кулона. У них использованы шарики с диаметрами, значительно меньшими, чем их удаление друг от друга. Они обладают свойствами точечных зарядов — заряженных тел, размеры которых не влияют на точность прибора.

Измерения, выполненные Кулоном, подтвердили его догадку о том, что точечный заряд передается от заряженного тела к такому же по свойствам и массе, но незаряженному таким образом, чтобы равномерно распределиться между ними, уменьшаясь на источнике в 2 раза. Таким способом удалось уменьшать величину заряда в два, три и иное количество раз.

Силы, существующие между неподвижными электрическими зарядами, называют кулоновским либо статическим взаимодействием. Их изучает электростатика, являющаяся одним из разделов электродинамики.

Виды носителей электрических зарядов

Современная наука считает самой маленькой отрицательно заряженной частицей электрон , а положительной — позитрон . Они имеют одинаковую массу 9,1?10 -31 кг. Элементарная частица протон обладает всего одним положительным зарядом и массой 1,7?10 -27 кг. В природе количество положительных и отрицательных зарядов уравновешено.

В металлах движение электронов создает электрический ток, а в полупроводниках носителями его зарядов являются электроны и дырки.

В газах ток образуется передвижением ионов — заряженных неэлементарных частиц (атомов или молекул) с положительными зарядами, называемыми катионами либо отрицательными — анионами.

Ионы образуются из нейтральных частиц.

Положительный заряд создается у частицы, потерявшей электрон под действием мощного электрического разряда, светового или радиоактивного облучения, потока ветра, движения масс воды или ряда других причин.

Отрицательные ионы образуются из нейтральных частиц, дополнительно получивших электрон.

Использование ионизации в медицинских целях и быту

Исследователи давно заметили способность отрицательных ионов воздействовать на организм человека, улучшать потребление кислорода воздуха, быстрее доставлять его к тканям и клеткам, ускорять процесс окисления серотонина. Это все в комплексе значительно повышает иммунитет, улучшает настроение, снимает боли.

Первый ионизатор, используемый для лечения людей, получил название люстры Чижевского , в честь советского ученого, который создал прибор, благотворно влияющий на здоровье человека.

В современных электроприборах для работы в бытовых условиях можно встретить встроенные ионизаторы в пылесосы, увлажнители воздуха, фены, сушилки…

Специальные ионизаторы воздуха очищают его состав, уменьшают количество пыли и вредных примесей.

Ионизаторы воды способны снижать количество химических реагентов в ее составе. Их используют для очистки бассейнов и водоемов, насыщая воду ионами меди или серебра, которые уменьшают рост водорослей, уничтожают вирусы и бактерии.

Полезные термины и определения

Что такое объемный электрический заряд

Это электрический заряд, распределенный в объеме.

Что такое поверхностный электрический заряд

Это электрический заряд, рассматриваемый как распределенный по поверхности.

Что такое линейный электрический заряд

Это электрический заряд, рассматриваемый как распределенный вдоль линии.

Что такое объемная плотность электрического заряда

Это скалярная величина, характеризующая распределение объемного электрического заряда, равная пределу отношения объемного заряда к элементу объема, в котором он распределен, когда этот элемент объема стремится к нулю.

Что такое поверхностная плотность электрического заряда

Это скалярная величина, характеризующая распределение поверхностного электрического заряда, равная пределу отношения поверхностного электрического заряда к элементу поверхности, на которой он распределен, когда этот элемент поверхности стремится к нулю.

Что такое линейная плотность электрического заряда

Это скалярная величина, характеризующая распределение линейного электрического заряда, равная пределу отношения линейного электрического заряда к элементу длины линии, вдоль которой этот заряд распределен, когда этот элемент длины стремится к нулю.

Что такое электрический диполь

Это совокупность двух точечных электрических зарядов, равных по величине и противоположных по знаку и находящихся один от другого на весьма малом расстоянии по сравнению с расстоянием от них до точек наблюдения.

Что такое электрический момент электрического диполя

Это векторная величина, равная произведению абсолютного значения одного из зарядов диполя и расстояния между ними и направленная от отрицательного к положительному заряду.

Что такое электрический момент тела

Это векторная величина, равная геометрической сумме электрических моментов всех диполей, входящих в состав рассматриваемого тела. Аналогично определяется «электрический момент данного объема вещества».

Читайте также:
Текстиль для детской - советы по выбору постельных принадлежностей

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Закон сохранения электрического заряда

О чем эта статья:

8 класс, 10 класс

Электрический заряд

Электрический заряд — это физическая величина, которая определяет способность тел создавать электромагнитное поле и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.

Мы состоим из клеток, клетки состоят из молекул, молекулы в свою очередь состоят из атомов, а атомы — из ядра и электронов. Ядро состоит из протонов и нейтронов.

Протон — это частица, которая заряжена положительно, нейтрон — нейтрально, а электрон — отрицательно. Электрон вращается по орбитам, которые во много раз больше, чем размер электрона.

Размер электрона с размером орбиты можно сравнить так: представьте футбольный мяч и футбольное поле. Во сколько раз поле больше мяча, во столько же раз орбита больше, чем электрон.

Как мы уже выяснили, электрические заряды бывают положительными и отрицательными. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются:

А вот измерять Электрический заряд мы будем в Кулонах [Кл]. Нет, не тех, что болтаются на цепочке. Шарль Кулон — это физик, который изучал электромагнитные явления.

Электризация

Чтобы разобраться с тем, как тело приобретает электрический заряд и сохраняет его, нам для начала нужно поближе познакомится с протоном и электроном. Протон — ленивый и неповоротливый — он точно не будет никуда перемещаться, если мы не переместим атом целиком.

А вот электрон — парень подвижный, и ему перебежать с одного атома на другой — ничего не стоит.

Мы поговорим о двух типах электризации: электризация соприкосновением и электризация трением.

  • Электризация соприкосновением — это процесс, при котором мы берем два проводящих тела: отрицательно заряженное и нейтральное.

Свободные электроны переходят с незаряженного тела на нейтральное. А если мы возьмем положительно заряженное тело вместо отрицательного, то свободные электроны перейдут с нейтрального тела, чтобы уравновесить заряды.

  • Электризации трением — это когда мы берем два незаряженных тела и трем их друг о друга.

Электроны переходят от одного тела к другому и в отличии от электризации соприкосновением заряжаются противоположными по знаку и равными по модулю зарядами.

То есть при соприкосновении заряд раздают одного знака и поровну. Как если бы ты поделился с другом конфетами, которых у тебя с избытком.

При трении наоборот — заряды у тел будут разных знаков, но также в одинаковом количестве. Например, у вас есть равное количество денег в рублях и долларах, и у меня аналогичная ситуация с той же суммой. Вы решили лететь в США, а мне как раз доллары не нужны. Чтобы не ходить в банк, мы можем просто поменяться. Тогда у вас будут только доллары, а у меня — только рубли. Главное, договориться про курс :)

Давайте решим пару задач по этой теме.

Задачка один

Из какого материала может быть сделан стержень, соединяющий электрометры, изображённые на рисунке?

Решение:

Он может быть сделан либо из проводника, либо из диэлектрика. Проводник пропускает через себя заряды, а диэлектрик — нет. Если мы посмотрим на показания электрометров, то увидим, что они отличаются.

Как мы помним, при соприкосновении заряды уравниваются по величине (один электрометр делится конфетами с другим). В данном случае никто ни с кем не делился, это значит, что стержень не пропускает — он диэлектрик. И стекло, и эбонит являются диэлектриками. Значит подходят оба варианта!

Задачка два

В процессе трения о шёлк стеклянная линейка приобрела положительный заряд. Как при этом изменилось количество заряженных частиц на линейке и шёлке при условии, что обмен при трении не происходил?

А) количество протонов на стеклянной линейке

Б) количество электронов на шёлке

Решение:

Вспомните, как мы охарактеризовали протон: он ленивый и неподвижный! Значит количество протонов ни на стеклянной линейке, ни на шелке измениться просто не может. Мы же не отламываем кусок линейки вместе с атомами, из которых она состоит. А вот электроны охотно перемещаются. Нам известно, что линейка приобрела положительный заряд. Получается, электроны сбежали от нее к шелку. Следовательно, количество электронов на шелке увеличилось.

Электростатическая индукция

Кажется, с электризацией разобрались. Теперь разберемся, что произойдет, если мы поднесем одно тело к другому, но не вплотную. Произойдет такое явление, как электростатическая индукция — явление перераспределения зарядов в нейтрально заряженных телах.

Давай разбираться на примере задачи:

На нити подвешен незаряженный металлический шарик. К нему снизу поднесли положительно заряженную палочку. Как изменится при этом сила натяжения нити?

Решение:

Здесь важно подчеркнуть, что незаряженный — значит заряжен нейтрально. То есть в теле равное количество положительных и отрицательных зарядов.

Электроны металлического шарика будут притягиваться к поднесенной положительной палочке. В результате шарик притягивается к палочке, следовательно, сила натяжения нити увеличивается.

Ответ: сила натяжения нити увеличивается

Поляризация диэлектрика

Давайте возьмем два, на первый взгляд, одинаковых задания из ЕГЭ.

Задание 1

Если к незаряженному металлическому шару поднести, не касаясь, точечный положительный заряд, то на стороне шара, ближайшей к заряду, появится отрицательный заряд. Как называется это явление?

Мы только что это разобрали: то электростатическая индукция.

Задание 2

Если к незаряженному диэлектрическому шару поднести, не касаясь, точечный положительный заряд, то на стороне шара, ближайшей к заряду, появится отрицательный заряд. Как называется это явление?

Читайте также:
Чем грунтовать гипсокартон

Кажется, что очень похоже на электростатическую индукцию, но это явление будет называться поляризация. В чем разница:

В первом случае — это проводник, а во втором — диэлектрик. Если не вдаваться в подробности, то поляризация диэлектрика — процесс, очень похожий по природе своей на электростатическую индукцию, только происходит в непроводящих материалах.

Закон сохранения электрического заряда

И последнее, о чем мы сегодня поговорим — этот закон сохранения заряда

Алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется.

Закон сохранения заряда

q1 + q2 + q3 + … + qn = const

q1, q2, q3, …, qn — заряды электрически замкнутой системы [Кл]

Задачка раз

У нас есть два металлических шарика. Один имеет положительный заряд 2q, а другой — отрицательный -3q. Шарики соприкасаются, после чего их разъединяют. Каков конечный заряд каждого шарика?

Решение:

Для решения этой задачи нам нужно найти алгебраическую сумму зарядов.

Это суммарный заряд шариков и до, и после и во время взаимодействия.

Так как суммарный заряд сохраняется, но шарики соприкоснулись, суммарный заряд разделится между всеми шариками поровну. То есть нам нужно суммарный заряд просто поделить на количество шариков — на 2.

И это ответ к нашей задаче.

Ответ: конечный заряд шариков будет равен -0,5 Кл.

Задачка два

Металлическая пластина, имевшая положительный заряд, по модулю равный 10е, при освещении потеряла шесть электронов. Каким стал заряд пластины?

Решение:

У положительно заряженной пластины 10e забрали 6 электронов. Заряд одного электрона равен -е. Спасемся математикой и посчитаем:

q = q₀ — 6(— e) = 10e + 6e = 16e

Красный знак «минус» образуется из-за того, что мы «отнимаем» электроны, а зеленый — из-за того, что электрон отрицательный. «Минус на минус» дает плюс, поэтому мы получаем 10e + 6e = 16е.

Ответ: 16е

Задачка три

Имеются два одинаковых проводящих шарика. Одному из них сообщили электрический заряд +8q, другому -4q. Затем шарики привели в соприкосновение и развели на прежнее расстояние. Какими стали заряды у шариков после соприкосновения?

Решение:

По закону сохранения заряда сумма зарядов в замкнутой системе остается постоянной.

Два шарика привели в соприкосновение и развели, значит их суммарный заряд разделится между шариками поровну.

Ответ: заряды шариков равны 2q.

Закон Кулона и связь с гравитацией

Мы уже упоминали Шарля Кулона. В честь него названа единица измерения заряда — Кулон. Он придумал закон о взаимодействии зарядом.

Закон Кулона

k — коэффициент пропорциональности

E₀= 8,85 * 10-12Н*м²/Кл² — электрическая постоянная

E — диэлектрическая проницаемость среды — показывает во сколько раз сила электростатического взаимодействия в вакууме больше силы в среде (в вакууме равна 1)

q1 — заряд первого тела [Кл]

q2 — заряд второго тела [Кл]

r — расстояние между телами [м]

F — сила электростатического взаимодействия (кулоновская) [Н]

Мы уже знаем, что заряды бывают положительными и отрицательными. Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные — притягиваются. Это значит, что сила направлена туда же, куда заряд будет стремиться двигаться.

Например, у положительного заряда сила будет направлена в сторону отрицательного, если он есть где-то поблизости, и от положительного, так как одноименные заряды отталкиваются.

Согласно третьему закону Ньютона, силы одной природы возникают попарно, равны по величине, противоположны по направлению. Если взаимодействуют два неодинаковых заряда, сила, с которой больший заряд действует на меньший (В на А) равна силе, с которой меньший действует на больший (А на В).

Интересно, что у различных законов физики есть некоторые общие черты. Вспомним закон тяготения. Сила гравитации также обратно пропорциональны квадрату расстояния, но уже между массами. И невольно возникает мысль, что в этой закономерности таится глубокий смысл. До сих пор никому не удалось представить тяготение и электричество, как два разных проявления одной и той же сущности.

Сила и тут изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния, но разница в величине электрических сил и сил тяготения поразительна. Пытаясь установить общую природу тяготения и электричества, мы обнаруживаем такое превосходство электрических сил над силами тяготения, что трудно поверить, будто у тех и у других один и тот же источник. Нельзя говорить, что одно действует сильнее другого, ведь все зависит от того, какова масса и каков заряд.

Рассуждая о том, насколько сильно действует тяготение, мы не вправе говорить: «Возьмем массу такой-то величины», потому что мы выбираем ее сами. Но если мы возьмем то, что предлагает нам сама Природа: ее собственные числа и меры, которые не имеют ничего общего с нашими дюймами, годами — с любыми нашими мерами, вот тогда мы можем сравнивать.

Мы возьмем элементарную заряженную частицу, например, электрон. Две элементарные частицы, два электрона, за счет электрического заряда отталкивают друг друга с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними, а за счет гравитации притягиваются друг к другу опять-таки с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния.

Закон Всемирного тяготения

G= 6,67 * 10⁻¹¹*11м³/кг*c² — гравитационная постоянная

m1 — масса первого тела [кг]

m2 — масса второго тела [кг]

r — расстояние между телами [м]

F — сила гравитационного притяжения [Н]

Тяготение относится к электрическому отталкиванию, как единица к числу с 42 нулями. Да, это огромное число! Исследователи перебирали все большие числа, чтобы понять — откуда это взялось. Одно из таких больших чисел — это отношение диаметра Вселенной к диаметру протона — как ни удивительно, это тоже число с 42 нулями. Нормально так перебрали.

Если вы смотрели Рика и Морти, то знаете о теории параллельных вселенных и о том, что эти вселенные расширяются. Из-за расширения вселенной постоянная сила тяготения меняется. Хотя эта гипотеза еще не опровергнута, у нас нет никаких свидетельств в ее пользу. Наоборот, некоторые данные говорят о том, что постоянная сила тяготения не менялась таким образом. Это громадное число по сей день остается загадкой.

Читайте также:
Установка балконов. Строительство, расчет и установка балкона своими руками

От расширяющихся вселенных и мультиков перейдем к чему-то более приземленному — к задачам.

Задачка раз

Расстояние между двумя точечными электрическими зарядами уменьшили в 3 раза, каждый из зарядов увеличили в 3 раза. Во сколько раз увеличился модуль сил электростатического взаимодействия между ними?

Решение:

Возьмем закон Кулона.

Если расстояние уменьшилось в 3 раза, то знаменатель уменьшился в 9 раз. Каждый из зарядов увеличился в три раза, значит числитель увеличился в 9 раз. Уменьшаем знаменатель в 9 раз, тем самым увеличивая всю дробь в 9 раз, увеличиваем числитель в 9 раз, получаем, что вся дробь увеличилась в 81 раз. И это ответ.

Ответ: модуль сил электростатического взаимодействия увеличится в 81 раз.

Задачка два (последняя!)

Два одинаковых маленьких отрицательно заряженных металлических шарика находятся в вакууме на достаточно большом расстоянии друг от друга. Модуль силы их кулоновского взаимодействия равен F₁. Модули зарядов шариков отличаются в 5 раз.

Если эти шарики привести в соприкосновение, а затем расположить на прежнем расстоянии друг от друга, то модуль силы их кулоновского взаимодействия станет равным F₂. Определите отношение F₂ к F₁.

Решение:

Для начала найдем заряд шариков после соприкосновения.

Теперь по закону кулона найдем силу F2

И находим отношение сил

Ответ: отношение сил равно 1,8

Электрический заряд: что это такое и как он измеряется

Что такое электрический заряд q

Электрический заряд, обозначаемый в международной системе единиц буквами q и Q, считается скалярной физической величиной, которая определяет свойство частицы или тела выступать в качестве источника электромагнитного поля и вступать в прямое взаимодействие с ним. В физике существует несколько видов электромагнитных заряженных частиц, и они называются положительными или отрицательными. Обе единицы измеряются в Кулонах, а найти их можно путём вычисления произведения одного Ампера с одной секундой.


Понятие из учебного пособия

Применение электризации

1.Электрофильтры.

Для очистки воздуха от пыли, например, при производстве цемента, очистки частиц дыма на ТЭС используют электрофильтры. Наэлектризованные частицы пыли притягиваются к заряженному элементу внутри фильтра.

2. Равномерное распыление краски краскопультом.

Электростатическая покраска используется для покрытия металлических поверхностей, например, в покрасочном цехе автомобильных кузовов. Для равномерного распыления краски на краскопульт подают отрицательный заряд, а кузову автомобиля сообщают положительный заряд. Отрицательно заряженные капельки краски равномерно распределяются по поверхности кузова, образуя прочный, ровный слой.

3. Изготовление наждачной бумаги.

4. Генератор высокого напряжения Ван де Граафа.

Электризация нашла практическое применение в науке и технике. До недавнего времени в ядерных исследованиях на ускорителях элементарных частиц широко применялся генератор Ван-дер-Ваальса. С его помощью удавалось генерировать напряжение до нескольких миллионов вольт. Генератор разработан в 1929 году американским физиком Робертом Ван-дер-Ваальсом. Используется электризация трением. Заряд переносится на движущейся ленте и многократно снимается с нее на полый металлический проводник.

5. Очистка зерна.

6. Дактилоскопия.

7. Лазерный принтер и ксерокс.

Электризация тел при облучении нашла применение в ксерокопирование и лазерном принтере.

8. Медицина.

При работе люстры Чижевского образуется большое количество отрицательных ионов кислорода. При вдыхании воздуха ионы кислорода отдают электрические заряды эритроцитам крови, а затем – клеткам. Вследствие чего улучшается обмен веществ в организме.

Формула нахождения заряда

Определить искомую величину можно из физико-математической формулы силы тока. В соответствии с ней, нужно перемножить силу тока на время его прохождения по проводнику. Количество заряда можно узнать через формулу +-ne, где n служит целым числом, а е равно значению = -1,6*10^-19 Кулон.

Обратите внимание! Формула заряда является следствием прямой зависимости напряженности электромагнитного поля от потенциала его частицы, что является основным правилом нахождения емкости заряженного конденсатора и величины энергии, накопленной в нём. Кроме того, вычислить количество заряда можно через силу Лоренца.


Основные формулы

История открытий

Еще в древности было замечено, что если потереть янтарь о шелковую материю, то камень начнет притягивать к себе легкие предметы. Уильям Гильберт изучал эти опыты до конца XVI века. В отчете о проделанной работе предметы, которые могут притягивать другие тела, назвал наэлектризованными.

Следующие открытия в 1729 году сделал Шарль Дюфе, наблюдая за поведением тел при их трении об разные материи. Таким образом он доказал существование двух видов зарядов: первые образуются при трении смолы о шерсть, а вторые – при трении стекла о шелк. Следуя логике, он назвал их «смоляными» и «стеклянными». Бенджамин Франклин также исследовал этот вопрос и ввел понятия положительного и отрицательного заряда. На иллюстрации – Б. Франклин ловит молнию.

Шарлем Кулоном, портрет которого изображен ниже, был открыт закон, который впоследствии был назван Законом Кулона. Он описывал взаимодействие двух точечных зарядов. Также смог измерить величину и изобрел для этого крутильные весы, о которых мы расскажем позже.

И уже в начале прошлого века Роберт Милликен, в результате проведенных опытов, доказал их дискретность. Это значит, что заряд каждого тела равен целому кратному элементарного электрического заряда, а элементарным является электрон.

Как вычислять с помощью законов

Поскольку q и Q являются скалярными единицами, вычислить их с помощью законов можно через точные формулы, выведенные известными учеными-физиками. К примеру, в соответствии с законом Кулона, можно найти величину и силовое направление взаимодействия заряженных частиц между несколькими неподвижными телами.

Вам это будет интересно WAGO соединители

Закон сохранения

Все элементарные частицы подразделяются на нейтральные или заряженные. Они вступают во взаимодействие друг с другом внутри электромагнитного поля. Частицы, которые имеют одноименный электрон, отталкиваются, а разноименный – притягиваются. В первом случае наблюдается избыток электронов, а во втором – их недостаток. Оба типа частиц заряжаются посредством электризации. На практике, при возникновении данного явления, заряженные частицы равны по модулю, несмотря на противоположность знаков. Когда разные частицы притягиваются, то между ними происходит электризация и сохранение электрона. При этом, сумма всех изолированных системных частиц не изменяется, то есть, q + q + q…= const.

Читайте также:
Фотоэлектрические датчики


Закон сохранения

Закон Кулона

Выше было сказано, что электрические заряженные микрочастицы бывают как положительными, так и отрицательными, а их наличие подтверждается силовым взаимодействием, которое с помощью экспериментов на весах описал в 1785 году О. Кулон, создав свой физико-математический закон.

Закон Кулона представляет собой физическую закономерность, которая описывает взаимодействие наэлектризованных частиц между не электризованными, в зависимости от промежутка между ними. В соответствии с этой формулировкой, чем больше электронов имеет частица, тем ближе она расположена к другой элементарной единице заряда, и, соответственно, сила возрастает.

Обратите внимание! При увеличении расстояния между частицами, сал их взаимодействия неизменно убывает. В математической формуле это выглядит так: F1 = F2 = K*(q1*q2/r2), где q1 и q2 считаются модулями заряженных микрочастиц, k является коэффициентом пропорциональности, который зависит от системного выбора единицы, а r — расстоянием.


Закон Кулона

Закон Кулона

К одним из основных законов природы относится установленный экспериментально закон сохранения заряда (более известный как «Закон Кулона»).

В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов сохраняется:

q 1 + q 2 + q 3 + … + q n = c o n s t q_1 + q_2 + q_3 + … + q_n = const q1​+q2​+q3​+…+qn​=const

Этот закон также значит, что в изолированной системе не могут происходить процессы появления или исчезновения зарядов только одного знака. То есть заряды рождаются и умирают парами («+» с «-»).

В современной науке, носителями заряда являются элементарные частицы. Все тела во Вселенной состоят из атомов. Но атомы в свою очередь состоят из таких элементарных частиц. Положительно заряженных протонов, отрицательных электронов и частиц без заряда — нейтронов. Протоны и нейтроны входят в состав ядра атома (поэтому оно позитивно заряжено), а электроны в состав оболочки (негативно заряженная). В нейтральном атоме заряд ядра равняется заряду всех электронов в оболочке. Заряд протона и электрона одинаковые по значению.

Экспериментально показано, что заряд может передаваться от одного тела к другому только целыми порциями или дискретно:

q = ± n e ( n = 0 , 1 , 2 , … ) , q = ± ne (n = 0, 1, 2, …), q=±ne(n=0,1,2,…),

e e e – заряд электрона.

В чем выражается взаимодействие

Электрические заряды притягиваются и отталкиваются друг от друга. Это похоже на взаимодействие магнитов. Всем знакомо, что если потереть линейку или шариковую ручку о волосы – она наэлектризуется. Если в этом состоянии поднести её к бумаге, то она прилипнет к наэлектризованному пластику. При электризации происходит перераспределение зарядов, так что на одной части тела их становится больше, а на другой меньше.

По этой же причине вас иногда бьёт током шерстяной свитер или другие люди, когда вы их касаетесь.

Вывод: электрические заряды с одним знаком стремятся друг к другу, а с разными – отталкиваются. Они перетекают с одного тела на другое, когда касаются друг друга.

Образец решения задач по теме «Электрический заряд»

Ниже приведены образцы решения простых задач по электростатике, в частности, на закон Кулона.

Задача 1. Несколько одинаковых заряженных шаров имеют показатели q1 = 6 микрокулон и q2 = -18 микрокулон. Они располагаются друг от друга на 36 сантиметров (0,36 метров). Насколько будет меняться сила их взаимодействия при соприкосновении друг с другом и разведении в сторону?

Чтобы решить эту задачу, нужно воспользоваться эл заряд формулой F=K*(q1*q2/r2), подставив вместо букв известные величины. В результате, выйдет число 7,5.

Задача 2. Маленькие одинаковые шары находятся на промежутке в 0,15 метра и притягиваются с силой 1 микроньютон. Задача состоит в определении первоначальных зарядов шаров.

Чтобы решить вторую задачу, нужно использовать ту же формулу Кулона, но немного видоизмененную: F=kq2/r2. Затем вывести из правила показатель q2. Он будет равен Fr2/k. Подставив известные значения и выполнив несложные расчеты, получится цифры в 10^-7 или 10 микрокулон.


Формула для решения

В целом, электрический заряд представляет собой физическую скалярную величину, которая определяет способность тел являться источником электромагнитного поля и участвовать во взаимодействии с ним. Отыскать величину, которая обозначается буквами q и Q, для решения задач или для выполнения другой работы, можно через закон сохранения, Кулона и представленные выше основные физические формулы.

Электрометр

Для обнаружения и измерения электрических зарядов применяется электрометр

. Электрометр состоит из металлического стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси (рис. 2). Стержень со стрелкой закреплен в плексигласовой втулке и помещен в металлический корпус цилиндрической формы, закрытый стеклянными крышками.

Принцип работы электрометра

. Прикоснемся положительно заряженной палочкой к стержню электрометра. Мы увидим, что стрелка электрометра отклоняется на некоторый угол (см. рис. 2). Поворот стрелки объясняется тем, что при соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра электрические заряды распределяются по стрелке и стержню. Силы отталкивания, действующие между одноименными электрическими зарядами на стержне и стрелке, вызывают поворот стрелки. Наэлектризуем эбонитовую палочку еще раз и вновь коснемся ею стержня электрометра. Опыт, показывает, что при увеличении электрического заряда на стержне угол отклонения стрелки от вертикального положения увеличивается. Следовательно, по углу отклонения стрелки электрометра можно судить о значении электрического заряда, переданного стержню электрометра.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: